В связи с увеличением потребления пресных вод в народном хозяйстве Северо-Кавказского региона, и в частности на территории КБР, большой интерес представляет изучение химического состава (тяжелых металлов и главных ионов) снега, льда, а также речных вод ледникового питания от их истоков до выхода в предгорную зону на стационарных пунктах.
Сведения о современном оледенении важны для правильного решения задач использования и регулирования рек со значительной долей ледникового питания. В этом отношении река Черек Безенгийский представляет большой интерес, поскольку в её бассейне параметры ледникового стока изучены более подробно: площадь, занятая ледниками, равна почти 12 %, а ледниковое питание составляет 33 % годового стока и 43 % в тёплый период [1]. Основная доля снегового и ледникового стока из гляциальной зоны соответствует теплому периоду года, когда потребность в пресной воде для отраслей экономики наибольшая [2]. Цель исследования: дать пространственно-временную характеристику концентрации главных ионов в реке Черек за последнее десятилетие и оценить качество в данном речном бассейне.
Материалы и методы исследования
Гидрографическая сеть республики представлен 2172 реками бассейнов рек Терек и Кума. Общая протяжённость (суммарная длина) рек составляет 5470 км
Густота речной сети наибольшая в горной части (0,5–0,6 км/км2), затем постепенно уменьшается к предгорьям (0,2–0,3 км/км2), а в равнинной части составляет менее 0,1 км/км2. Максимальная густота отмечается в бассейне р. Баксан (1,0–1,5 км/км2) [3–4].
Ледники бассейна реки Черек Безенгийский достаточно хорошо изучены в масс-балансовом отношении [1]. Геохимические исследования в этом районе проводились гораздо реже. Достаточно подробно исследования химического состава ледников Центрального Кавказа приводятся в работе [2].
Река Черек образуется в результате слияния рек Черек Балкарский и Черек Безенгийский (Хуламский) и является правым притоком р. Баксан. Истоком реки являются ледники Главного Кавказского хребта. Длина реки 131 км (считая от истока р. Черек Балкарский); площадь водосбора 3070 км2.
Реки Черек Балкарский и Черек Безенгийский имеют много небольших притоков. Ниже слияния первых и образования р. Черека количество притоков резко уменьшается. Наибольшей густоты (около 0,6–07 км/км2) речная сеть достигает в районе предгорий. В высокогорной области густота речной сети уменьшается до 0,4 км/км2, а в равнинной – до 0,3 км/км2. Водный режим р. Черек, как и р. Баксан, определяется в основном таянием ледников и высокогорных снегов. В нижнем и среднем его течении весьма значительную роль играет грунтовое питание. Роль дождевых осадков в питании реки невелика [1]. Основная доля снегового и ледникового стока из гляциальной зоны соответствует теплому периоду года, когда потребность в пресной воде для отраслей экономики наибольшая [1]. Истоки рек Черек Безенгийский и Мижирги представлены на рис. 1, 2.
Рис. 1. Исток реки Черек Безенгийский (фото Курашевой О.А., 2020 г.)
Рис. 2. Исток реки Мижирги (фото Курашевой О.А., 2020 г.)
Результаты исследования и их обсуждение
Выбранные пункты расположены на главных реках и на притоках первого порядка указанных выше рек. Пробы отбираются до и после впадения в основной водоток. Отбор проб производился, начиная с истоков р. Черек, с разным гидрологическим режимом рек (летнее половодье – июль, август; зимняя межень – январь, февраль). Отбор проб производится на одном и том же пункте с фиксированными координатами. При отборе проб из реки ледникового питания, а также их притоков первого порядка на стационарных пунктах: фиксировались время отбора, температура воздуха и воды, цвет воды, прозрачность. Отбор проб производился в пластмассовые ёмкости объёмом 250 мл, которые хранились в холодильнике. Консервация производилась в день отбора проб с использованием азотной кислоты.
Средняя температура воды в зимнюю межень на р. Черек от +2,2 до +4 °С. В летнее половодье температура воды р. Черек от +1,8 до +15,9 °С. Температура воздуха зависит от времени суток. В зимнюю межень по долине р. Черек температура воздуха меняется от +2 до +5 °С. В летнее половодье по долине р. Черек температура воздуха меняется от +21 до +30 °С. Прозрачность рек в зимнюю межень составляла 100 %, что характерно для данной реки. Прозрачность реки в летнее половодье практически во всех створах меньше 10 %, за исключением р. Хеу (90 %).
Выбранные пункты характеризуют особенности изменения химического состава. Определение химического состава на содержание главных ионов в реке производилось в отделе физики облаков (ОФО) – лаборатории аналитической химии ВГИ. Во всех отобранных пробах измерялись значения Ph, неорганических соединений азота (NO2-, NO3-, NH4+), ионов Ca2+, Mg2+, Cl-, SO2-4, HCO-3. Величина рН определялась по РД 52.24.495-2005 [5]. NO3- определялся «Ионометром-ЭВ-74» с применением ионселективных халькогенидных электродов (ИСЭ) [6], РД 52.24.381-2006, NO2- определялся на спектрофотометре; с использованием ионной хроматографии (ИХ) – МВИ (ФР.1.31.2005.01738) и РД 52.24.486-2006 определяли NH4+ (СФ-46).
В 2009–2010 гг. в период зимней межени и летнего паводка был проведён отбор проб воды р. Черек Балкарский. Пункты отбора проб воды: р. Черек Балкарский (исток), ручей (правый приток), р. Гюльчису (правый приток), р. Черек Балкарский, р. Черек Балкарский, р. Рцывашки (правый приток), р. Карасу (левый приток). Во всех отобранных пробах измерялись величины Ph, неорганических соединений азота (NO2- , NO3-, NH4+), ионов Ca2+, Mg2+, Cl-, SO2-4, HCO-3. В период летнего половодья отобраны пробы воды по тем же створам. Результаты анализа и пределы изменений химического состава вод р. Черек Балкарский во всех вышеперечисленных створах представлены в табл. 1.
Таблица 1
Пределы изменений химического состава вод р. Черек Балкарский за 2009–2010 гг.
|
2009 г. |
2010 г. |
|||
|
Зимний межень |
Летний паводок |
Зимний межень |
Летний паводок |
|
|
ε ионов мг/л |
111.4–267.94 |
53.53–243.4 |
106.0–273,5 |
40.8–200.8 |
|
Ph, ед. |
7.40–7.70 |
6.65–7.90 |
7.80–8.50 |
6.90–7.65 |
|
HCO3- |
78.08–214.72 |
32.53–182.99 |
73.20–115.0 |
20.33–162.7 |
|
SO2-4 |
6.05–8.90 |
4.56–9.56 |
6.48–9.60 |
0–22.80 |
|
Cl- |
0.036–1.95 |
0.035–0.25 |
0.036–1.95 |
0.04–0.89 |
|
Ca2+ |
16.83–33.27 |
12.82–46.49 |
18.44–64.13 |
8.02–22.40 |
|
Mg2+ |
0.49–15.31 |
0.97–8.75 |
1.46–3.40 |
0.49–1.94 |
|
Общая жесткость мг-экв/л. |
1.04–2.92 |
0.74–3.02 |
1.20–3.20 |
0.52–1.68 |
|
NO2 |
0.0045–0.010 |
0.040–0.043 |
0.045–0.016 |
0.021–0.086* |
|
NO3 - |
3.25–4.65 |
2.76–5.58 |
4.15–5.58 |
2.60–4.65 |
|
NH4 + |
0.18–0.45 |
0.081–0.18 |
0.086–0.32 |
0.40–0.47 |
Химический анализ проб воды выявил, что уровень Ph мало зависит от сезона. Содержание HCO3-- мало зависит от сезона, но увеличивается от истока вниз по течению. Уровень SO 2-4 летом в 1.7–3.2 раза выше, чем зимой. Наличие Cl- мало отличается по сезонам. Уровни Ca2+ и Mg2+ незначительно меняются по сезонам. Содержание NO-2 и NO-3 от сезона не зависит, но в 2009 г. в 2–3 раза выше, чем в 2010 г.
В 2018 году в период зимней межени был проведён мониторинг р. Черек на содержание нитритов, нитратов и аммония, а также величины pH речных вод. Координаты пунктов отбора проб из основного водотока и притоков представлены в табл. 2.
В период летнего половодья отобраны пробы воды в створах, указанных в табл. 2. Результаты анализа зимних проб (15.02.2018 г.) представлены в табл. 3.
Таблица 2
Координаты места отбора речных проб на р. Черек (2018 г.)
|
Наименование точек |
Широта, долгота |
Высота н.у.м., м |
|
р. Черек Безенгийский (исток) |
43 °6'50.07"С 43 °8'37.94"В |
2150 |
|
р. Мижирги (выше моста) |
43 °6'36.44"С 43 °9'0.34"В |
2125 |
|
Окончание табл. 2 |
||
|
Наименование точек |
Широта, долгота |
Высота н.у.м., м |
|
р. Черек Безенгийский (выше с. Безенги) |
43 °12'23.78"С 43 °16'26.45"В |
1559 |
|
р. Черек Хуламский (выше с. Карасу) |
43 °17'40.15"С 43 °24'22.67"В |
991 |
|
р. Черек Балкарский (выше с. Бабугент) |
43 °15'22.35"С 43 °32'15.62"В |
772 |
|
р. Черек Хуламский (выше с. Бабугент) |
43 °17'14.11"С 43 °30'28.46"В |
787 |
|
р. Черек (ниже пгт. Кашхатау) |
43 °19'34.60"С 43 °37'51.40"В |
650 |
|
р. Хеу (с. Аушигер, выше моста) |
43 °22'35.40"С 43 °42'43.07"В |
533 |
|
р. Черек (ниже с. Аушигер) |
43 °24'57.40"С 43 °45'52.18"В |
482 |
Таблица 3
Величина pH и соединения азота в речных водах зимней межени (15.02.2018 г.)
|
Водные объекты |
pH |
Концентрация, мг/л |
||
|
NO2- |
NO3- |
NH4+ |
||
|
р. Черек Безенгийский, выше с. Безенги |
8,20 |
0,002 |
4,0 |
0,07 |
|
р. Черек Хуламский, выше с. Карасу |
8,30 |
0,002 |
6,20 |
0,10 |
|
р. Черек Балкарский, выше с. Бабугент |
8,31 |
0,009 |
5,60 |
0,16 |
|
р. Черек Хуламский, выше с. Бабугент |
8,18 |
0,006 |
4,0 |
0,48 |
|
р. Черек, выше Кашхатау |
8,45 |
0,014 |
12,0 |
0,13 |
|
р. Черек, ниже Аушигера |
8,42 |
0,043 |
19,0 |
0,24 |
|
р. Хеу |
8,44 |
0,044 |
21,5 |
0,33 |
|
Источник Аушигер, геотермальный |
8,24 |
0 |
57,3* |
5,1* |
|
ПДК поверхн. вод |
6,5–8,5 |
0,080 |
40 |
0,5 |
Примечание: * – превышение ПДК.
Превышение ПДК концентраций в Аушигерском источнике в период зимней межени: по нитратам ПДК = 1,26; по аммонию ПДК = 10,2 мг/л.
Величина рН для рек ледникового питания варьирует в пределах 7,79–7,86 ед. рН. Для остальных речных вод максимальная рН 8,45 ед., минимальная составляет 8,18 ед.
Показатель рН в речных водах зимней межени изменялся от 7,86 до 8,5 ед., что относит их к нейтральным, слабощелочным водам. Содержание трёх форм неорганического азота находилось в пределах нормы. Концентрации нитритов и аммония по длине реки варьировали неоднозначно. Наблюдается закономерное увеличение распределения концентрации нитратов от истока к замыкающему створу.
Особенностью химического состава вод зимнего отбора выделяется Аушигерский высокотермальный источник, где концентрация нитратов составила 57,3 мг/дм3, превышая ПДК в 1,4 раза, а ионов аммония более чем в 10 раз. Этот источник расположен на юго-западной окраине с. Аушигер, на правом берегу реки Хеу. Он относится к тёплому углекислому минеральному источнику с высоким содержанием азотных соединений. Для питья источник непригоден, только для купания. Вода используется в лечебных целях. Она применяется при лечении опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистых заболеваниях, артритах, дерматитах, псориазе и других заболеваниях, вода обладает очищающими, расслабляющими свойствами [7].
Выводы
1. Приведены основные параметры ледникового стока. Указан режим химического стока главных ионов в зависимости от гидрологического режима горной реки.
2. Проведена оценка уровня загрязненности речных вод ледникового и подземного питания.
3. Концентрации азотосодержащих ионов в пробах вод ледникового питания за рассматриваемый период существенно не изменились.
4. Воды ледникового питания бассейна р. Черек могут быть использованы как источники пресной воды для нужд народного хозяйства.