Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ГИДРОХИМИЯ ОЗЕРА ИРИМНОЕ

Алимова Г.С. 1 Токарева А.Ю. 1
1 Тобольская комплексная станция Уральского отделения Российской академии наук
В 2008 г. исследована гидрохимия воды оз. Иримное, расположенного в Уватском районе Тюменской области. Из гидрохимических показателей качества поверхностных вод были определены температура воды, водородный показатель, содержание кислорода, окисляемости перманганатной, железа общего, хлоридов, сульфатов, кальция, магния и жесткости, неорганических соединений азота – нитратов, нитритов и аммония. Температурный режим воды в озере характерен для озер с глубинами не более 4 м. Вертикальное распределение температуры водной толщи озера изменяется на 0,1 ... 5,6 °С от поверхности до средней глубины – 1 м. Содержание кислорода неоднородно как по длине и глубине озера, так и по времени отбора проб воды. Определены средние прямые связи концентрации кислорода в воде с ее температурой. На глубине 1 м его концентрация минимальна в феврале – 0,6 мг/дм3 (зимний замор) и максимальна в июне – 9,5 мг/дм3. Определена слабощелочная реакция воды по среднему значению водородного показателя воды. Наблюдалось повышение значения рН при увеличении концентрации магния, жесткости и аммония в воде озера Иримное. Определены сильные статистически значимые прямые связи между рН и концентрациями магния и жесткости, средние – между рН и концентрацией аммония в воде озера. Содержание железа в летние месяцы достигает до 1 мг/дм3, зимой увеличивается до 3,9 мг/дм3. При повышении содержания железа в воде увеличивается окисляемость перманганатная. Значения концентраций аммония, железа и окисляемости перманганатной выше предельно допустимых концентраций для водных объектов рыбохозяйственного назначения.
нижнее течение реки Иртыш
озеро Иримное
гидрохимия
коэффициент корреляции Спирмена
водородный показатель
1. Борисенко Э.С., Мочек А.Д., Павлов Д.С., Чемагин А.А. Распределение рыб в речной системе Нижнего Иртыша // Вопросы ихтиологии. 2013. Т. 53. № 1. С. 31–43. DOI: 10.7868/S0042875213010049.
2. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши: в 2 ч. Под ред. Л.В. Боева. Ростов-на-Дону: ГУ: Изд-во «НОК», 2009. 514 с.
3. Ильин Г.В., Матишов Г.Г., Миронов О.Г., Павлова Л.Г., Петров В.С., Щекатурина Т.Л. Химические процессы в экосистемах северных морей (гидрохимия, геохимия, нефтяное загрязнение). Апатиты: КНЦ РАН, 1997. 404 с.
4. Крохалевский В.Р., Гапонов И.А. Гидробиологическая характеристика озёр Упоровского района Тюменской области // Синергия наук. 2018. № 24. С. 1603–1607.
5. Агбалян Е.В., Шинкарук Е.В., Хорошавин В.Ю. Характеристика химических показателей воды в Тазовском районе Ямало-Ненецкого автономного округа // Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. 2016. № 2 (91). С. 44–49.
6. Моисеенко Т.И., Даувальтер В.А., Лукин А.А., Кудрявцева Л.П. и др. Антропогенные модификации озера Имандра. Отв. ред. Т.И. Моисеенко. М.: Наука, 2002. 403 с.
7. Никаноров А.М. Фундаментальные и прикладные проблемы гидрохимии и гидроэкологии: учебное пособие. Ростов н/Д.: Изд-во Южного федерального университета, 2015. 572 с.
8. Гетманец И.А., Артеменко Б.А. Гидрохимическая оценка уровня загрязнения воды реки Миасс на территории Челябинской области // Фундаментальные исследования. 2013. № 10–6. С. 1248–1252.

Озеро Иримное (народное название Арынное) – типичный водоём замкнутого типа. Озеро входит в пойменно-русловой комплекс нижнего течения реки Иртыш, территориально находится в Уватском районе Тюменской области. Географически озеро расположено на левобережной пойме Иртыша – 58.735380 с.ш., 68.679617 в.д., в отдалении от меженного русла реки на несколько сотен метров (рис. 1). Общая площадь водного зеркала озера составляет 13 га, протяженность водоёма не превышает 2 км, средняя глубина около 1 м, максимальная – до 4 м. В годы высокого паводка озеро соединяется с руслом Иртыша [1]. Питание озера осуществляется за счет атмосферных осадков и подземного стока. Литературных источников о гидрохимических данных воды озера Иримное, полученных в более ранние годы, не обнаружено. Найдены работы по изучению таксономического состава рыбного населения озера, его распределения по площади и глубине озера [1].

Цель исследования: изучение гидрохимических характеристик поверхностной воды в озере Иримное.

Материалы и методы исследования

Полевые исследования на озере Иримное проведены в течение 2008 г. – в январе, феврале и с мая по октябрь. Координаты точек отбора проб воды: 1 – N 58.736888, E 68.672911; 2 – N 58.735359, E 68.678747; 3 – N 58.734746, E 68.685356 (рисунок). Отбор проб воды с глубины 0,3 и 1 м на озере Иримное осуществлялся по ГОСТ Р 51592–2000.

al1.tif

Схема расположения озера Иримное

Из гидрохимических показателей качества поверхностных вод были определены температура, рН, О2, окисляемость перманганатная, Feобщее, CI-, SO42-, NH4+, NO2-, NO3-, жесткость, Ca2+, Mg2+. Исследование ионного состава воды проводилось по общепринятым методикам измерений в аккредитованной лаборатории «Экотоксикология» Тобольской биологической станции Российской академии наук [2]. Измерения рН и температуры воды проведены на анализаторе АНИОН-7050, содержание Feобщее, SO42-, NH4+, NO2- и NO3- на спектрофотометре UNICO-1200. Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлена в программе Microsoft Excel с применением коэффициента корреляции Спирмена rs (p < 0,05).

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследований гидрохимических показателей озера Иримное приведены в табл. 1 и 2. В исследуемый период минимальная температура воды в озере наблюдалась в феврале – минус 0,8 °С на глубине ниже 0,8 м. Максимум температуры воды в поверхностном слое до 0,3 м наступает в июне – 25,7 °С. Изменение вертикального распределения температуры водной толщи составило от 0,1 до 5,6 °С. В сентябре – октябре выявлена разница в 4–5,6 °С между температурами воды в поверхностном слое до 0,3 м и глубиной более 1 м. Верхние слои воды в первую очередь подвержены влиянию внешних факторов (взаимодействию с атмосферой, сгонно-нагонным явлениям), т.е. быстрее охлаждаются в осенний период [3]. Водородный показатель воды в озере нестабилен в течение всего периода исследований. Воду озера Иримное по среднему значению рН, равному 7,6 по вертикали, можно отнести к слабощелочным водам, имеющим диапазон 7,5 … 8,5 единиц рН; по медиане, соответствующей 7,3 единицы рН – к нейтральным водам.

Значения рН воды в озере варьировали от слабокислой реакции (6,5) до сильнощелочной (>9,5). В зимние месяцы (январь, февраль) вода имела нейтральную реакцию. В осенний (сентябрь, октябрь) период в воде наблюдалась слабощелочная реакция, в весенние и летние месяцы – от слабокислой до сильнощелочной. Расчет значений коэффициента корреляции Спирмена между значениями рН и концентрациями магния (и жесткости) выявил сильные статистически значимые прямые связи между ними (табл. 3). В августе 2008 г. вода в озере имела сильнощелочную реакцию, при максимальном значении концентрации магния и увеличении жесткости до 5,1 °Ж. В целом по величине общей жесткости вода относится к мягкой (до 2 °Ж). Средние обратные связи обнаружены между значениями рН и концентрациями железа и окисляемости перманганатной (rs = –0,3 и –0,5) (табл. 3).

Концентрация железа в летние месяцы достигает 1 мг/л, зимой увеличивается до 3,9 мг/л. Данные значения согласуются с данными, полученными для озер Тюменской области [4]. При повышении содержания железа в воде увеличивается окисляемость перманганатная (rs = 0,9). Значение перманганатной окисляемости воды в зимние месяцы – январь и февраль – в среднем составило 20,7 мгО/дм3, и содержание железа в этот период было максимально – в среднем – 2,6 мг/дм3. Высокое значение перманганатной окисляемости воды свидетельствует о том, что в воде озера железо присутствует в большей степени в виде двухвалентного иона Fe (II). Он может окисляться до Fe (III) и выпадать в виде осадка гидроксида железа Fe(OH)3 при низком содержании органических и минеральных веществ, удерживающих преобразование железа из одной формы в другую [5].

Таблица 1

Гидрохимические показатели воды в озере Иримное за январь, февраль, май и июнь 2008 г. (ОП – окисляемость перманганатная, Ж – жесткость, "–" – анализ на данный показатель не проводился)

Показатель, единица измерения

Глубина, м

январь

февраль

май

июнь

1

2

3

1

2

3

2*

3

1

2

3

t, °С

0,3

0,4

0,5

0,3

0

–0,1

0,1

14,7

14,4

25,7

25,5

25,1

1

0,1

–0,1

0,1

–0,8

0,1

0,4

13,7

14,3

23,8

24,6

21,4

рН, ед. рН

0,3

7,1

7,3

7,0

6,5

7,4

7,3

8,6

8,5

7,2

7,2

6,7

1

7,0

6,9

6,9

7,3

7,2

7,3

8,2

8,6

7,1

7,1

6,2

О2, мг/дм3

0,3

2,9

2,8

3,8

7,1

7,5

9,6

9,7

9,0

1

0,6

5,3

3,5

6,4

8,7

9,5

9,3

3,4

ОП, мгО/

дм3

0,3

17,4

18,2

19,4

19,9

19,7

19,2

8,4

8,7

10,7

8,8

9,8

1

20,8

22,6

28,8

19,6

21,8

20,6

9,7

9,9

11,9

9,3

10,0

Feобщее

мг/дм3

0,3

2,3

2,0

2,6

3,2

2,6

3,5

0,5

0,5

0,8

0,5

0,8

1

1,2

1,0

2,9

3,6

2,8

3,9

1,3

0,2

0,6

1,3

0,8

SO42-,

мг/дм3

0,3

4,6

12,6

11,3

16,0

11,2

14,5

6,8

10,4

24,9

22,3

13,6

1

8,4

6,5

9,8

14,8

12,5

12,0

8,6

8,3

18,6

15,5

11,5

CI-,

мг/дм3

0,3

12,8

19,2

21,0

27,8

26,9

24,2

23,4

29,5

29,4

27,2

23,8

1

10,0

21,0

6,4

25,1

22,4

22,4

26,5

28,8

27,4

29,2

22,6

NH4+,

мг/дм3

0,3

1,1

7,9

7,6

9,1

5,7

7,2

14,3

12,6

0,6

0,6

12,1

1

6,7

7,7

1,1

5,8

6,7

9,3

12,7

12,9

0,5

0,4

15,3

NO2-,

мг/дм3

0,3

0,02

0,04

0,04

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0

0,05

0,04

1

0,04

0,04

0,02

0,03

0,02

0,02

0,02

0,02

0,04

0,04

0,02

NO3-,

мг/дм3

0,3

1,7

1,6

1,3

0,8

1,0

0,8

0,9

0,9

0,9

0,2

2,0

1

1,1

1,2

1,0

1,8

0,9

0,8

0,9

0,8

1,0

0,4

4,9

Ж, °Ж

0,3

1,2

1,4

1,4

1,4

1,1

1

1,5

1,1

1,2

1,3

1,3

Ca2+,

мг-экв/л

0,3

0,7

0,7

1,2

0,7

0,6

1

0,8

0,8

0,8

0,7

0,7

Mg2+,

мг/дм3

0,3

6,7

7,7

2,6

8,6

6,1

1

8,0

4,4

5,2

7,2

7,4

Примечание.* в точке 1 взять пробу воды было невозможно, так как в районе этой точки кругом были установлены рыболовные сети.

Кислородный режим в поверхностных водах формируется за счет фотосинтеза, обмена с атмосферой, биохимического потребления на дыхание живых организмов [3]. Содержание кислорода неоднородно как по длине и глубине озера, так и по времени отбора проб воды. Определены средние прямые связи концентрации кислорода в воде с ее температурой (табл. 3). В летние месяцы (июнь – июль), когда температура воды достигает 24–25 °С в поверхностном слое, содержание кислорода за счет фотосинтеза достигает до 9,0 … 10,0 мг/дм3. На глубине 1 м его концентрация минимальна в феврале – 0,6 мг/дм3 и максимальна в июне – 9,5 мг/дм3. Соединения азота (нитратный, нитритный и аммонийный ионы) относят к биогенным веществам, участвующим в биологических процессах биоты [6]. Зафиксированные концентрации нитрит- и нитрат-ионов характерны для природных поверхностных вод – 0…0,05 мг/дм3 и 0,2…4,9 мг/дм3 соответственно и подтверждаются в работе [7]. Концентрация ионов аммония в озере значительно превышает предельно допустимые нормы для водных объектов рыбохозяйственного назначения (0,5 мг/дм3). Содержание аммония сильно варьирует как во временном диапазоне, так и по длине озера – от 0,4 до 28,3 мг/дм3. Максимальные средние концентрации аммония в озере отмечены в мае (13,5 мг/дм3 – до 0,3 м и 12,8 мг/дм3 – до 1 м) и в августе (15,3 мг/дм3 и 22,8 мг/дм3 соответственно). Высокое содержание аммония приводит к повышению значения водородного показателя [7]. В мае среднее значение рН воды в озере выросло до 8,5 ед. рН, а в августе – 9,7 ед. рН. Выявлена средняя прямая корреляционная зависимость между концентрацией аммония в воде и рН (rs = 0,3), что согласуется с данными, полученными в работе [8].

Таблица 2

Гидрохимические показатели воды в озере Иримное за июль – октябрь 2008 г. (ОП – окисляемость перманганатная, Ж – жесткость, "–" – анализ на данный показатель не проводился)

Показатель, единица измерения

Глубина, м

июль

август

сентябрь

октябрь

2*

3

2

3

2

3

2

3

t, °С

0,3

25,1

24,8

19,6

18,4

13,8

12,5

13,8

12,5

1

21,4

21,3

18,9

18,5

18,0

18,1

18,0

18,1

рН,

ед. рН

0,3

6,7

6,5

9,8

9,7

7,7

7,8

7,8

7,2

1

6,2

6,1

9,8

9,6

7,7

7,7

7,7

7,8

О2, мг/дм3

0,3

9,0

10,0

7,3

6,6

9,2

7,0

5,9

9,3

1

3,4

3,2

8,2

7,0

8,3

5,9

8,4

5,3

ОП, мгО/дм3

0,3

9,8

10,2

9,9

8,8

9,3

11,1

10,4

11,4

1

10,0

11,0

6,9

9,5

6,4

7,4

10,4

12,1

Feобщее,

мг/дм3

0,3

0,8

0,3

0,9

0,9

0,2

0,1

1,4

0,4

1

0,8

0,5

0,9

0,9

0,2

0,2

0,3

0,3

SO42-,

мг/дм3

0,3

13,6

11,8

13,8

3,8

7,1

12,0

9,2

6,5

1

11,5

11,1

21,8

18,3

7,8

11,0

7,3

6,8

CI-,

мг/дм3

0,3

23,8

18,8

19,6

36,3

8,2

9,9

11,3

12,0

1

22,6

23,0

8,2

10,2

9,2

8,5

10,6

13,9

NH4+,

мг/дм3

0,3

12,1

8,7

19,8

10,7

5,3

4,6

13,1

10,0

1

15,3

10,9

17,4

28,3

6,2

8,1

14,5

11,5

NO2-,

мг/дм3

0,3

0,04

0,01

0,04

0,04

0,01

0,04

0,04

0,04

1

0,02

0,02

0,01

0,02

0,04

0,04

0,04

0,04

NO3-,

мг/дм3

0,3

2,0

2,4

2,1

2,4

1,9

0,7

0,8

0,5

1

4,9

4,0

2,7

1,1

1,6

0,8

0,6

1,4

Ж, °Ж

0,3

1,1

1,1

1,7

1,6

1,2

1,3

1,2

1,1

1

1,3

1,2

1,5

5,1

1,2

1,3

1,1

2,5

Ca2+,

мг-экв/л

0,3

0,6

0,7

0,6

0,6

0,6

0,6

-

-

1

0,7

0,7

0,6

0,6

0,6

0,6

-

-

Mg2+,

мг/дм3

0,3

6,1

5,5

13,6

11,8

7,8

9,1

-

-

1

7,4

6,3

11,3

55,3

7,1

8,4

-

-

Примечание. * в точке 1 взять пробу воды было невозможно, так как в районе этой точки кругом были установлены рыболовные сети.

Таблица 3

Коэффициент корреляции Спирмена между гидрохимическими показателями воды озера Иримное (ОП – перманганатная окисляемость, Ж – жесткость)

Показатель

t

рН

О2

ОП

Fe

SO42-

CI-

NH4+

NO2-

NO3-

Ж

Ca2+

Mg2+

t

1

0,4

–0,9

–0,8

0,5

–0,4

рН

 

1

–0,5

–0,3

0,3

0,8

–0,3

0,8

О2

   

1

–0,3

–0,3

0,4

–0,6

ОП

     

1

0,9

0,4

–0,3

–0,3

Fe

       

1

0,3

–0,4

0,3

SO42-

         

1

0,7

CI-

           

1

–0,5

0,5

0,4

NH4+

             

1

–0,5

0,3

NO2-

               

1

0,3

–0,6

0,7

NO3-

                 

1

–0,4

Ж

                   

1

0

0,7

Ca2+

                     

1

–0,7

Mg2+

                       

1

Примечание. «–» – корреляция статистически не значима.

Так как озеро Иримное является водоемом замкнутого типа, то растворенный аммиак может образовываться в результате жизнедеятельности водной растительности, поступать с атмосферными осадками или в результате локального «свежего загрязнения» – возможного гниения рыбы в рыболовных сетях, установленных в большом количестве (до 7–10 сетей) на данном озере. Рыбное население озера было представлено преимущественно серебряным карасём (Carassius auratus gibelio) – (>90 %), а также золотым карасём (Carassius carassius) [1]. Данные виды рыб являются наиболее устойчивыми к негативным факторам среды, в том числе и заморам в зимнее время, когда содержание кислорода в воде составляет менее 6 мг/дм3. Среднее содержание хлорид-ионов (20,7 мг/дм3) и сульфат-ионов (12,6 мг/дм3) в воде озера имеет природный характер, так как их концентрации находятся в диапазоне значений значительно ниже предельно допустимых концентраций (300 и 100 мг/дм3 соответственно) для водных объектов рыбохозяйственного назначения.

Выводы

Определены средние прямые связи концентрации кислорода в воде с ее температурой. На глубине 1 м его концентрация минимальна в феврале – 0,6 мг/дм3 (зимний замор) и максимальна в июне – 9,5 мг/дм3. Определена слабощелочная реакция воды по среднему значению водородного показателя воды. Наблюдалось повышение значения рН при увеличении концентрации магния, жесткости и аммония в воде озера Иримное. Определены сильные статистически значимые прямые связи между рН и концентрации магния и жесткости, средние – между рН и концентрацией аммония в воде озера. При повышении содержания железа в воде увеличивается окисляемость перманганатная. Значения концентраций аммония, железа и окисляемости перманганатной выше предельно допустимых концентраций для водных объектов рыбохозяйственного назначения.

Cтатья подготовлена при финансовой поддержке ФАНО России в рамках темы ФНИ № 0408-2014-0019 «Миграционные процессы радионуклидов и химических поллютантов в экосистеме водоемов Обь-Иртышского бассейна».


Библиографическая ссылка

Алимова Г.С., Токарева А.Ю. ГИДРОХИМИЯ ОЗЕРА ИРИМНОЕ // Успехи современного естествознания. – 2018. – № 11-1. – С. 79-84;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36909 (дата обращения: 08.05.2021).

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