Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,778

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДОТОКОВ В УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЯХ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО БАЙКАЛА

Воробьева И.Б. 1 Белозерцева И.А. 1 Власова Н.В. 1 Янчук М.С. 1
1 Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН
На основе экспедиционных данных, полученных в 2016 г., дана характеристика современного состояния водотоков в устьевых областях Среднего и Южного Байкала по гидрохимическим показателям. Выявлено, что в реках Среднего Байкала кислотно-основные свойства изменяются слабо, особняком стоит р. Бугульдейка. Антропогенный фактор играет существенную роль в формировании компонентного состава водной среды, выявлено увеличенное количество сульфатов, хлоридов, фосфатов, аммония для устьевых зон рек Среднего Байкала. Для притоков Южного Байкала выявлены более существенные изменения гидрохимических показателей (более высокие значения рН, количество сульфатов, хлоридов, нитратов). Установлено, что содержание кислорода во всех реках и ручьях Среднего и Южного Байкала достаточно высокое. Максимальные концентрации биогенных элементов обнаружены в воде рр. Хорга, Курма, Сарма (Средний Байкал) и рр. Култучная, Ангасолка и ручья Болотный (Южный Байкал).
устьевые области
притоки
Байкал
гидрохимические показатели
1. Алекин О.А. Основы гидрохимии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970. – 404 с.
2. Афанасьев А.Н. Водные ресурсы и водный баланс бассейна оз. Байкал. – Новосибирск: Наука, 1976. – 338 с.
3. Бочкарев П.Ф. Гидрохимия рек Восточной Сибири. – Иркутск, 1959. – 155 с.
4. Воробьева И.Б., Напрасникова Е.В., Власова Н.В. Экологическое состояние юго-западного побережья оз. Байкал при антропогенном воздействии // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. – 2008. – № 3 (7). – С. 115–122.
5. Вотинцев К.К. Глазунов И.В., Толмачева А.П. Гидрохимия рек бассейна озера Байкал. – М.: Наука, 1965. – 495 с.
6. Исаченко А.Г. Ландшафтное районирование России как основа для регионального эколого-географического анализа // Известия РГО. – 1996. – Т. 128. – Вып. 5. – С. 12–24.
7. Мельхеев М.Н. По берегам Байкала. Географические условия побережья. – Иркутск, 1977. – 158 с.

Устьевые области рек играют важную роль в социально-экономическом развитии прибрежных регионов, занимая особое место на земной поверхности, поскольку обладают огромными природными ресурсами и являются самыми биопродуктивными водными объектами. Несмотря на относительно небольшие размеры их экологическое и хозяйственное значение очень велико. Они представляют собой «промежуточные» и очень специфичные природные системы, где взаимодействуют и модифицируются два принципиально различных по многим параметрам потока. Устьевые экосистемы рек – одни из самых уязвимых водных объектов, поскольку все естественные и антропогенные изменения режима и состояния реки и прибрежной зоны отражаются в этой области.

Малые реки, в связи с их многочисленностью, представляют собой один из важнейших элементов географической среды и играют большую роль в характеристике гидросферы Байкальского региона. Реки длиной менее 100 км составляют около 99 % общего числа рек региона и более 80 % их общей протяженности.

В пределах Байкальской природной территории насчитывается более 25 тыс. рек и ручьев с суммарной длиной около 125 тыс. км. Около 53 % речных вод формируются на территории Бурятии, 27 % – Монголии, 16 % – Забайкальского края и 4 % – Иркутской области.

Обширная водосборная площадь озера Байкал, расположенная почти в центре азиатского материка, формирует гидрохимический состав вод за счет вод притоков и выпадающих атмосферных осадков, а также под влиянием слабо выщелачиваемых изверженных и метаморфических пород архея и протерозоя, что определяет сходство поверхностных вод бассейна озера по соотношению ионов. Водотоки относятся к первому типу гидрокарбонатно-кальциевых вод (по классификации О.А. Алекина) с низкой общей минерализацией (до 150 мг/л) [1].

Исследование процессов, протекающих в устьевых областях рек, всегда считалось важным направлением находящихся на стыке естественных наук. Систематические наблюдения за химическим составом речных вод и взвеси в СССР (затем и в России) начали проводиться с 1950-х гг., а для отдельных рек еще раньше, но с геохимических позиций устьевые области стали исследоваться относительно недавно.

Цель исследования – дать характеристику современного состояния водотоков в устьевых областях Среднего и Южного Байкала по гидрохимическим показателям.

Материалы и методы исследования

Территория исследования расположена в центральной экологической зоне, где находится Южно-Байкальский промышленный узел, и все увеличивается туристско-рекреационная нагрузка [4].

Озеро Байкал с окружающим его горным обрамлением и межгорными котловинами образует особую физико-географическую область – Прибайкалье, которое является составной частью обширного географического региона – Горы Южной Сибири, протянувшегося от гор Алтая до Станового хребта. Согласно районированию М.Н. Мельхеева [7] территория исследования относится к Приморскому, Ольхонскому, Южно-Байкальскому и, частично, Юго-Западному физико-географическим районам побережья Байкала. В современной системе ландшафтно-экологического районирования Российской Федерации исследуемая территория включается в Предсаянскую провинцию подтаежной зоны Среднесибирского сектора [6].

Климатические условия внутри Прибайкальской области сильно отличаются. Так, Приморский физико-географический район характеризуется средней июльской температурой в пределах 13,5–15,5 °С, максимальной – 31–32 °С, средняя января – 16–18,5 °С, минимальная – 40–44 °С с количеством осадков в пределах 310–433 мм. Ольхонский – с жарким летом (температура июля 15–16 °С) и холодной зимой (температура января – 19–20 °С), атмосферных осадков мало (190–300 мм). Южно-Байкальский характеризуется тесным взаимодействием системы: водоем – высокая горная цепь. Климат влажный и температуры воздуха умеренные: в январе около 17–18 °С холода, в июле – 14–15 °С тепла. На северных и северо-западных склонах выпадает большое количество осадков – от 939 (Танхой) до 1442 (Снежная) мм. Юго-Западный физико-географический район характеризуется средней температурой воздуха в июле около 15 °С, максимальная до 30–31 °С, в январе –16,5–17,5 °С, количество осадков – 470–521 мм [6].

Формирование речного стока в озеро Байкал отличается большим разнообразием из-за различий физико-географических условий в отдельных частях его бассейна. По гидрохимическому режиму они подразделяются на пять типов [5].

Сибирский – характеризуется резким снижением минерализации воды при весеннем паводке и в течение всего теплого времени года (Сарма, Утулик).

Казахстанский – у рек этого типа годовой минимум минерализации наблюдается весной, с повышением в период летней межени и понижением во время летне-осенних паводков и вновь плавно повышается в последующее осенне-зимнее время (Селенга, Турка).

Восточноевропейский – в этих реках минерализация сохраняется высокой и относительно стабильной и лишь кратковременно снижается в период весенних паводков (Крестовка, Харгино).

Байкальский – для него характерно резкое снижение минерализации весной, в период паводка, с последующим постепенным возрастанием в течение всего летне-осеннего периода (Голоустная, Снежная, Большая Половинная, Тыя, Томпуда, Баргузин).

Конденсационный – у этих рек значительное плавное снижение минерализации с начала весны до сентября, а затем ее постепенное повышение до весны (Рель).

Малые притоки Байкала могут менять свой гидрохимический тип в зависимости от водного режима.

Объектами детального исследования являются устьевые области водотоков Среднего и Южного Байкала, относящиеся к Хамар-Дабанской и Прибайкальской области, по характеристике водных ресурсов А.Н. Афанасьева [2].

Гидрохимические исследования и химико-аналитические работы проводились по стандартизованным и общепринятым методикам.

Результаты исследования и их обсуждение

Материалом данного исследования является информация, полученная в ходе экспедиционного сезона 2016 г. (рисунок, табл. 1).

vor1a.tif

Площадки отбора проб воды. Условные обозначения: vor1b.tif – местоположение площадки; 1–10 – номера площадок

Для гидрохимической характеристики устьевых водотоков были выбраны следующие показатели: рН, взвешенные вещества, растворенный кислород, хлориды, сульфаты, аммоний, нитриты, нитраты, фосфаты, нефтепродукты.

Устья рек и прилегающие к ним территории несмотря на небольшие размеры играют важную роль в глобальном круговороте вещества и энергии, как составная часть единой транспортной линии вещества от материка к океану – трансформация химического стока как показатель изменений (естественной и антропогенной природы) в бассейне водосбора реки; уязвимость устьевых областей к загрязнениям; устьевые области как место аккумуляции загрязняющих веществ.

По результатам исследований, проведенных в летний период 2016 г., выявлены особенности гидрохимических изменений устьевых зон.

Установлено, что в реках Среднего Байкала кислотно-основные свойства изменяются слабо (от 6,7 до 7,2 значений рН), выделяется только р. Бугульдейка – 8,3 (табл. 2). В ионном составе рек Среднего Байкала ведущее положение в абсолютных величинах занимают гидрокарбонаты, далее сульфаты и хлориды. Азотсодержащие вещества (аммиак, нитриты и нитраты) образуются в воде в результате протекания химических процессов и гниения растительных остатков, а также за счет разложения белковых соединений, попадающих почти всегда со сточными бытовыми водами, конечным продуктом распада белковых веществ является аммиак. Присутствие в воде аммиака растительного или минерального происхождения не опасно в санитарном отношении. По наличию в воде тех или иных азотсодержащих соединений судят о времени ее загрязнения. Наличие в воде аммиака и отсутствие нитритов указывает на свежее загрязнение. Совместное присутствие этих веществ свидетельствует о том, что с момента загрязнения прошло некоторое время. Отсутствие аммиака при наличии нитритов и особенно нитратов указывает, что загрязнение воды произошло давно и вода за это время уже самоочистилась.

Таблица 2

Величина рН, содержание нефтепродуктов и основных ионов в воде притоков Среднего и Южного Байкала, 2016 г.

№ точки

рН

HCO3-

O2

SO42-

Cl-

NO2-

NO3-

РО43-

NH4+

Сумма

ионов

Взве-шенное вещество,

г/дм3

Нефте-проду-кты,

мг/дм3

мг/дм3

%

Средний Байкал

4

6,7

30,5

11,2

97,0

< 0,10

2,84

0,008

0,40

0,055

0,57

34,37

0,063

0,001

5

6,9

48,8

0

4,26

0,008

0,05

0,37

53,49

0,060

7

6,9

67,1

10,24

84,3

13,10

3,55

0,008

0,70

0,21

84,67

0,060

8

7,2

36,6

4,32

35,6

0

3,55

0,008

0,05

0,42

40,63

0,060

9

7,2

48,8

0

4,26

0,004

0,20

0,35

53,61

0,070

11

7,0

36,6

< 0,10

4,97

0,006

0,20

0,040

0,38

42,20

0,060

0,026

18

7,4

12,2

11,36

98,4

< 0,10

3,55

0,007

0,80

0,044

0,80

17,40

0,065

0,011

19

7,3

85,4

11,44

99,0

8,00

4,97

0,004

0,30

0,24

98,91

0,060

26

7,2

67,0

< 0,10

2,13

0,008

0,05

0,049

0,60

69,84

0,053

0,005

27

8,3

128,0

9,92

92,3

6,00

2,86

0,004

0,40

0,053

0,60

137,92

0,059

0,002

Южный Байкал

35

8,0

61,00

8,48

86,4

14,40

4,26

0,084

0,10

0,013

0,25

80,11

0,033

0,006

37

8,2

70,15

8,24

83,9

16,20

4,97

0,001

0,20

0,001

0,23

91,75

0,029

0,005

52

7,5

27,45

9,76

112,6

< 0,10

4,97

0,004

1,20

0,012

0,30

33,94

0,010

54

7,2

18,30

9,44

108,9

< 0,10

4,62

0,013

0,30

0,008

0,23

23,47

0,034

0,008

55

7,5

39,65

9,20

106,1

10,60

4,26

0,001

1,20

0,005

0,22

55,94

0,006

0,005

56

7,3

39,65

10,40

120,0

6,00

3,91

0,001

1,00

0,001

0,22

50,78

0,047

0,011

57

6,8

18,30

9,04

104,3

0,70

3,55

0,001

1,05

0,021

0,24

23,86

0,010

0,011

58

6,3

24,40

13,44

139,9

3,00

4,26

0,001

0,45

0,001

0,20

32,31

0,033

0,006

59

6,9

39,65

10,24

106,6

20,80

3,91

0,052

0,10

0,015

0,25

64,78

0,037

0,008

60

7,0

48,80

8,00

83,2

1,30

4,26

0,008

5,80

0,014

0,22

60,40

0,033

0,009

61

7,0

42,70

11,20

116,5

3,00

4,97

0,039

0,75

0,014

0,20

51,67

0,039

0,010

62

7,1

64, 05

11,20

116,5

6,50

5,33

0,001

0,75

0,003

0,21

12,79

0,036

0,010

63

7,2

39,65

9,68

100,7

4,00

5,68

0,004

0,75

0,21

50,29

0,150

65

7,3

85,40

10,40

108,2

4,00

5,68

0,044

2,20

0,008

0,22

97,55

0,040

0,008

66

7,6

97,60

9,60

99,9

6,00

6,39

0,001

4,20

0,006

0,22

114,42

0,051

0,006

69

8,2

70,15

12,00

138,4

< 0,1

4,26

0,004

5,80

0,016

0,30

80,53

0,033

0,007

71

7,9

36,60

9,60

110,7

2,00

20,59

0,008

11,60

0,015

0,36

71,17

0,042

0,008

Л6

7,5

71,37

4,95

0,02

0,040

0,01

0,001

0,04

76,43

0,004

0,027

Л8

7,7

83,57

4,95

0,02

0,040

0,01

0,001

0,04

88,63

0,002

0,016

Л15

7,5

40,18

4,95

2,02

0,040

0,01

0,001

0,02

47,22

0,001

0,014

Л17

7,5

45,11

4,95

0,01

0,040

0,01

0,001

0,02

50,14

0,009

0,014

Примечание: «–» – не определялся.

Таблица 1

Пробы воды, отобранные по площадкам

Площадка №

Точка №

Водоток

Средний Байкал

1

4

Курма

5

Сарма 1 рукав

7

Сарма 2 рукав

8

Сарма 3 рукав

9

Сарма основное русло

11

Сарма

18

Хорга

19

Кучулга

2

26

Анга

3

27

Бугульдейка

30

Бугульдейка (устье)

Южный Байкал

4

35

Голоустная (устье)

37

Голоустная (основное русло)

5

Большая Черемшанка

Малая Черемшанка

15Л

Банная

17Л

Каменушка

6

52

Снежная

54

Паньковка

7

55

Малая Осиновка

56

Большая Осиновка

8

57

Солзан

61

Харлакта

60

Красный ключ

59

Болотный

58

Бабха

68

Утулик

62

Куркавочный

9

63

Безымянная

65

Буровшина

10

66

Похабиха

69

Култучная

71

Ангасолка

В водах рек Среднего Байкала обнаружены как нитрит-ионы, так и ионы аммиака, что свидетельствует о хроническом загрязнении водотоков.

Антропогенный фактор играет существенную роль в формировании компонентного состава водной среды, приоритетными являются такие показатели, как количество сульфатов, хлоридов, фосфатов, аммония (рр. Курма, Сарма, Кучулга, Анга, Бугульдейка).

Гидрохимические показатели устьевых зон рек Южного Байкала выявили более существенные изменения гидрохимических показателей. Изменения кислотно-щелочных условий выражаются в изменении величины рН от 6,3 (р. Бабха) до 8,2 (р. Голоустная). Содержания сульфатов, хлоридов, нитратов показали более высокие показатели в большинстве водотоков. По данным К.К. Вотинцева [5] в воде р. Голоустной нитраты и фосфаты отсутствуют, а исследования П.Ф. Бочкарева [3, с. 43] показывают, что «в воде реки всегда обнаруживается азот нитратов, часто в весьма высоких количествах – от 0,10 до 3,04 мг/л NO3-». В настоящее время в воде р. Голоустная (устье) обнаружено присутствие азотсодержащих ионов (нитриты, нитраты, аммоний), а также фосфаты, что говорит об их антропогенной природе.

Высокие показатели сульфатов, азотсодержащих ионов и фосфатов выявлены в ручье Болотный, который протекает по территории садоводств и р. Ангасолка. В долине этой речки расположен поселок и коллектор по сбору канализационных вод. Образцы вод были отобраны ниже по течению в устьевой области, что и показало такие значения.

По данным многих авторов известно, что содержание растворенного кислорода в байкальской воде составляет в среднем в поверхностных слоях 11–14 мг/л. В реках Среднего Байкала содержание кислорода довольно высокое – 9,92–11,44 мг/дм3 (р. Бугульдейка и р. Кучулга соответственно). В реках и ручьях Южного Байкала содержание кислорода обнаружило значения около 100 % насыщения и даже больше. Полученные значения по содержанию кислорода в водотоках Среднего и Южного Байкала согласуются с данными К.К. Вотинцева и П.Ф. Бочкарева.

В притоках Байкала содержание биогенных элементов и органических веществ зависит от природных условий их бассейнов, уровня антропогенной нагрузки и потому существенно различается по содержанию. Максимальная концентрация биогенных элементов обнаружена в воде рр. Хорга, Курма, Сарма (Средний Байкал) и рр. Култучная, Ангасолка и ручья Болотный (Южный Байкал). В бассейне этих рек рассоложены населенные пункты (поселки, города), садово-дачные участки, турбазы, объекты промышленности.

Заключение

Анализ изучения устьевых зон рек, впадающих в озеро Байкал, показал, что одним из основных источников поступлений загрязняющих веществ является их перенос с речным стоком. При этом физический перенос многих ингредиентов преобладает над процессами трансформации и большое количество веществ достигает устьевого участка. Такие азотсодержащие вещества, как аммиак, нитриты и нитраты, образующиеся в результате протекания химических процессов и гниения растительных остатков, а также разложения белковых соединений, почти всегда попадают со сточными бытовыми водами. Происходит нарушение стабильности устьевых областей, и они становятся менее устойчивы, повышается вероятность возникновения неблагоприятных экологических последствий. Происходит накопление соединений биогенных элементов и приоритетных загрязняющих веществ, что приводит к формированию нового антропогенно измененного природного фона по этим показателям. При этом нарушается естественное экологическое состояние устьевой области.

Установлено, что в узкой устьевой области рек происходит механическая дифференциация и осаждение взвешенного вещества, изменение содержания и состава растворенных веществ речного стока и формирование вод с новыми физико-химическими и биологическими показателями.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ – 16-05-00286.


Библиографическая ссылка

Воробьева И.Б., Белозерцева И.А., Власова Н.В., Янчук М.С. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДОТОКОВ В УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЯХ СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО БАЙКАЛА // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 12-1. – С. 144-148;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36277 (дата обращения: 03.04.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074