Оценка влияния взвеси на спектральный показатель ослабления света в Телецком озере (Перевод на англ. яз.: Е.С. Кочеткова)

Представлены результаты измерений спектрального показателя ослабления света в диапазоне 400–800 нм по акватории Телецкого озера, полученные в ходе летней экспедиции (19–23 июня 2018 г.). В исследуемый период значения показателя ослабления (при натуральном основании логарифма) в различных точках отбора проб варьировались в пределах 0.2–4.4 м^–1 в вышеуказанном спектральном диапазоне длин волн.
Для оценки влияния взвеси на суммарный показатель ослабления рассчитан её относительный спектральный вклад, а также других основных оптически активных компонентов озёрной воды — жёлтого вещества, хлорофилла «а» и чистой воды. Спектральный вклад взвеси в показатель ослабления света на длине волны 430 нм находился в пределах 2.3–33.4 %, на длине волны 550 нм — 5.9–47.8 %. Для определения гранулометрического состава и счётной концентрации частиц взвеси использован метод оптической микроскопии. По данным измерений средневзвешенные радиусы частиц в пробах воды с поверхностного слоя озера находились преимущественно в интервале 0.5–0.8 мкм, концентрации — от 0.9∙10⁶ см^–3 до 3.3∙10⁶ см^–3. Распределения частиц по размерам аппроксимировались функцией Юнге с коэффициентом детерминации от 0.63 до 0.99.

1. Маньковский В.И., Шерстянкин П.П. Спектральная модель показателя ослабления направленного света в водах озера Байкал в летний период // Морской гидрофизический журнал. 2007. № 6. С. 39–46.

2. Копелевич О.В. Малопараметрическая модель оптических свойств морской воды // Оптика океана. Т. 1. Физическая оптика океана / Под ред. А.С. Монина. М.: Наука, 1983. С. 208–235.

3. Маньковский В.И. Спектральный вклад компонентов морской воды в показатель ослабления направленного света в поверхностных водах Средиземного моря // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 5. С. 14–29.

4. Левин И.М. Малопараметрические модели первичных оптических характеристик морской воды // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2014. Т. 7, № 3. С. 3–22.

5. Reinart A., Paavel B., Pierson D., Strömbeck N. Inherent and apparent optical properties of Lake Peipsi, Estonia // Boreal Env. Res. 2004. 9. P. 429–445.

6. Mitchell B.G., Kahru M., Wieland J., Stramska М. Determination of spectral absorption coefficients of particles, dissolved material and phytoplankton for discrete water samples // Ocean Optics Protocols for Satellite. Ocean Color Sensor Validation. 2002. Revision 3. V. 2. Chapter 15. P. 231–257.

7. Onderka M., Rodný M., Velísková Y. Suspended particulate matter concentrations retrieved from self-calibrated multispectral satellite imagery // J. Hydrol. Hydromech. 2011. 59, 4. P. 251–261. DOI: 10.2478/v10098–011–0021–9

8. Woźniak S.B., Stramski D. Modeling the optical properties of mineral particles suspended in seawater and their influence on ocean reflectance and chlorophyll estimation from remote sensing algorithms // Appl. Opt. 2004. V. 43, N17. P. 3489–3503.

9. Woźniak S.B., Meler J., Lednicka B., Lednicka B., Zdun A., Stoń-Egiert J. Inherent optical properties of suspended particulate matter in the southern Baltic Sea // Oceanologia. 2011. N53(3). P. 691–729.

10. Korosov A.A., Pozdnyakov D.V., Shuchman R., Sayers M., Sawtell R., Moiseev A.V. Bio-optical retrieval algorithm for the optically shallow waters of Lake Michigan. I. Model description and sensitivity/robustness assessment // Transactions of KarRC RAS. 2017. N3. P. 79–92. DOI: 10.17076/lim473

11. Shuchman R.A., Leshkevich G., Sayers M.J., Johengen T.H., Brooks C.N., Pozdnyakov D. An algorithm to retrieve chlorophyll, dissolved organic carbon, and suspended minerals from Great Lakes satellite data // J. Great Lakes Res. 2013. V. 32. P. 14–33.

12. Churilova T.Ya., Moiseeva N.A., Latushkin А.A., Suslin V.V., Usoltseva M.V., Zakharova Yu.R., Titova L.A., Gnatovsky R. Yu., Blinov V.V. Preliminary results of bio-optical investigations at Lake Baikal // Limnol. and Freshwat. Biol. 2018. N1. P. 58–61. DOI:10.31951/2658–3518–2018-A-1–58

13. Shi L., Mao Z., Wu J., Liu M., Zhang Y., Wang Z. Variations in spectral absorption properties of phytoplankton, non-algal particles and chromophoric dissolved organic matter in Lake Qiandaohu // Water. 2017. 9, 352. P. 1–20. DOI:10.3390/w9050352

14. Clavano W.R., Boss E., Karp-Boss L. Inherent optical properties of non-spherical Marine-like particles — from theory to observation // Oceanogr. and Marin. Biol.: An Ann. Rev. 2007. 45. P. 1–38.

15. Акулова О. Б.,Букатый В.И., Марусин К.В. Пространственная изменчивость гидрооптических характеристик Телецкого озера // Труды КарНЦ РАН. Серия Лимнология и океанология. 2019. № 3. С. 16–27. DOI: 10.17076/lim947

16. Селегей В.В., Дехандсхюттер Б., Клеркс Я., Высоцкий Е.М., Перепелова Т.И. Физико-географическая и геологическая характеристика Телецкого озера. Бельгия: Королевский Музей Центральной Африки, 2001. Т. 105. 310 с.

17. Акулова О.Б. Разработка методов и измерительно-вычислительного комплекса для оценки экологически значимых гидрооптических характеристик пресноводных водоёмов (на примере озёр Алтайского края). Дис. … канд. тех. наук. Барнаул: ИВЭП СО РАН. Барнаул, 2015. 176 с.

18. Pope R.M., Fry E.S. Absorption spectrum (380–700 nm) of pure water. II. Integrating cavity measurements // Applied Optics. 1997. V. 36, № 33. P. 8710–8723.

19. Smith R.C., Baker K.S. Optical properties of the clearest natural waters (200–800 nm) // Applied Optics. 1981. V. 20, № 2. P. 177–184.

20. Антоненков Д.А. Особенности применения различных методов исследования размерного состава и концентрации взвешенного в воде вещества // Вісник СевДТУ. Вип. 97: Механіка, енергетика, екологія: зб. наук. пр. Севастополь: Вид-во СевНТУ, 2009. С. 181–187.

21. Ван де Хюлст Рассеяние света малыми частицами. М.: Иностранная литература, 1961. 357 с.

22. Дыкман В.З., Ефремов О.И. Измерение объемной концентрации взвесей по пульсациям электропроводности морской воды // Системы контроля окружающей среды. Методические, технические и программные средства: сб. науч. тр. МГИ НАНУ. Севастополь: 2003. С. 48–54.

23. Руководство к практическим занятиям по микробиологии: Учеб. пособие / Под ред. Н.С. Егорова. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, 1995. 224 с.

24. Большаков Г.Ф. Оптические методы определения загрязнённости жидких сред. Новосибирск: Наука, 1984. 157 с.

25. Фрайфельдер Д. Физическая биохимия. М.: Мир, 1980. 581 с.

26. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1988. 464 с.

27. Allen T. Particle size measurement: Powder sampling and particle size measurement. V. 1, 5th ed. London, UK: Chapman & Hall, 1997. P. 1–4.

28. Merkus G.H. Particle size measurements: Fundamentals, Practice, Quality. Springer Science+Business Media, 2009. 533 p.

29. Xu R. Particle Characterization: Light Scattering Methods. New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow: Kluwer Academic Publishers, 2002. 397 p.

30. Реймерс Н.Ф. Популярный биологический словарь. М.: Наука, 1991. 544 с.

31. Карбышев С.Ф., Ковальская Г.А., Павлов В.Е. Распределение химических элементов во взвешенном веществе Телецкого озера по фракциям и глубинам // Сб. тр. междунар. конф. «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики». Томск: Междунар. исслед. центр по физике окружающей среды и экологии Томск. науч. центра СО РАН, 2001. С. 118–120.

32. Bader H. The hyperbolic distribution of particle sizes // J. Geophys. Res. 1970. V. 75(15). P. 2822–2830.

33. Ерлов Н.Г. Оптика моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 248 с.