Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,976

• Авторы
• Вклад авторов
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Сазонов А.Д. ORCID ID 0000-0002-1700-9314 1, 2

---

1 Гидрохимический институт Росгидромета

2 ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»

Сазонов А.Д. - разработка концепции, работа с данными, анализ данных, проведение исследования, методология исследования, визуализация результатов, написание черновика рукописи, написание рукописи – рецензирование и редактирование

Статья посвящена изучению пространственно-временной изменчивости минерализации воды и содержания в ней главных ионов в нижнем течении р. Дон. Материалами настоящего исследования послужили первичные гидрохимические данные государственной наблюдательной сети Росгидромета о содержании в воде реки хлоридов, сульфатов, гидрокарбонатов, ионов магния, кальция, суммы натрия и калия за современный период с 2000 по 2024 г. по данным пунктов наблюдений, расположенных между городами Константиновск и Азов. В результате проведения статистического анализа первичных гидрохимических данных и сравнительного анализа было установлено увеличение содержания главных ионов в нижнем течении р. Дон в направлении вниз по течению реки. Отмечено, что по данным пунктов гидрохимических наблюдений г. Константиновск и ст-ца Раздорская разброс среднемноголетних значений был выше, чем в пунктах наблюдений Ростов-на-Дону и Азов. Показано, что в самые маловодные годы концентрация в воде реки главных ионов по сумме была выше, чем в самые многоводные и средние по объему водного стока годы. Полученные результаты свидетельствуют о влиянии климатических изменений на трансформацию ионного состава воды нижнего течения р. Дон в современный период.

Статья в формате PDF

973 KB

минерализация

река Дон

главные ионы

ионный состав

Нижний Дон

1. Гельфан А.Н., Калугин А.С., Крыленко И.Н., Лавренов А.А., Мотовилов Ю.Г. Гидрологические последствия изменения климата в крупных речных бассейнах: опыт совместного использования региональной гидрологической и глобальных климатических моделей // Вопросы географии. 2018. № 145. С. 49–63. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=34913822 (дата обращения: 20.08.2025). EDN: XNFPIL.

2. Георгиади А.Г., Коронкевич Н.И., Милюкова И.П., Барабанова Е.А., Кашутина Е.А. Современные и сценарные изменения стока Волги и Дона // Водное хозяйство России. 2017. № 3. С. 6–23. DOI: 10.35567/1999-4508-2017-3-1.

3. Георгиади А.Г., Милюкова И.П., Кашутина Е.А. Современные и сценарные изменения речного стока в бассейне Дона // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 6. С. 651–662. DOI: 10.31857/S0321059620060061.

4. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А., Хорошавин В.Ю. Прогноз влияния возможного потепления климата на химический состав вод суши // Доклады Академии наук. 2011. Т. 441. № 5. С. 666–669. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17238718 (дата обращения: 20.08.2025). EDN: ONGCQD.

5. Жукова С.В. Обеспеченность водными ресурсами рыбного хозяйства Нижнего Дона // Водные биоресурсы и среда обитания. 2020. Т. 3. № 1. С. 7–19. DOI: 10.47921/2619-1024_2020_3_1_7.

6. Дандара Н.Т., Немыкина Д.Е. Гидрологический анализ реки Дон на участке ниже Кочетовского гидроузла: гидрографическая сеть, расходы, уровни и уклоны воды // Вестник современных исследований. 2018. № 5.3. С. 88–99. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35287843 (дата обращения: 20.08.2025). EDN: XTTVPV.

7. Лурье П.М., Панов В.Д. Влияние изменений климата на гидрологический режим р. Дон в начале XXI столетия // Метеорология и гидрология. 1999. № 4. С. 90–97. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=27399748 (дата обращения: 20.08.2025). EDN: XBPHSP.

8. Дандара Н.Т., Немыкина Д.Е. Гидрологический анализ реки Дон на участке ниже Кочетовского гидроузла: посадка уровней воды, связь расходов и уровней, скоростной режим // Вестник современных исследований. 2018. № 10.5 (25). С. 134–144. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=36465725 (дата обращения: 20.08.2025). EDN: VMPFRE.

9. Thompson J.R., Gosling S.N., Zaherpour J., Laizé C.L.R. Increasing risk of ecological change to major rivers of the world with global warming // Earth’s Future. 2021. Т. 9. № 11. P. e2021EF002048. DOI: 10.1029/2021EF002048.

10. Коронкевич Н.И., Долгов С.В. Cток с водосбора как источник диффузного загрязнения рек // Вода и экология: проблемы и решения. 2017. № 4 (72). С. 103–110. DOI: 10.23968/2305-3488.2017.22.4.103-110.

11. Никаноров А.М., Иваник В.М., Пирумова Е.И. Тенденции многолетних изменений солевого состава воды р. Дон в нижнем течении // Метеорология и гидрология. 2004. № 11. С. 83–89. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18112810 (дата обращения: 20.08.2025). EDN: PGJKZJ.

12. Матишов Г.Г., Григоренко К.С. Геоэкологический феномен в условиях маловодья и зарегулирования реки Дон // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2024. Т. 519. № 1. С. 560–566. DOI: 10.31857/S2686739724110201. EDN: GNBSES.

13. Матишов Г.Г., Хорошев О.А., Сушко К.С., Степаньян О.В., Малик Ю.В. Нижний Дон: уникальная речная артерия и ее экологические проблемы // Природа. 2023. № 3 (1291). С. 36–50. DOI: 10.7868/S0032874X23030043.

14. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1953. 296 с. [Электронный ресурс]. URL: https://www.geokniga.org/books/7838 (дата обращения: 20.08.2025).

15. Широкова В.А. Классификации природных вод: прошлое, настоящее, будущее // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2013. Т. 18. № 3. С. 1023–1027. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=pwmkhd (дата обращения: 20.08.2025). EDN: PWMKHD.

Введение

В последние десятилетия в условиях климатических изменений и антропогенной нагрузки химический состав воды рек способен претерпевать значительные трансформации [1–3]. Этим может обуславливаться пространственная и временная неоднородность химического состава воды рек и, в частности, содержание в речной воде главных ионов [4].

Нижнее течение р. Дон находится в регионе с преобладанием засушливых условий с недостатком увлажнения [5–7]. В последние десятилетия наблюдалось увеличение среднегодовой температуры воздуха и сокращение суммы атмосферных осадков на территории Донского водосбора, что привело к увеличению темпов аридизации территории [2; 3]. Кроме того, бассейн Нижнего Дона испытывает высокую антропогенную нагрузку, которая может негативно воздействовать на водные объекты рассматриваемой территории [5; 6; 8].

Цель исследования – изучение содержания главных ионов в воде нижнего течения р. Дон в современный период (2000–2024 гг.).

Материалы и методы исследования

Материалами исследования послужили первичные гидрохимические данные государственной наблюдательной сети Росгидромета о минерализации воды нижнего течения р. Дон и содержании в ней главных ионов (сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов, кальция, ионов магния, суммы натрия и калия) по данным пунктов (створов) наблюдений: г. Константиновск, ст-ца Раздорская, г. Ростов-на-Дону и г. Азов (рис. 1).

В ходе исследования была оценена пространственная и временная изменчивость содержания главных ионов в воде реки. Статистическая обработка многолетних данных и построение графиков производилось с использованием программы Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам статистической обработки рядов многолетних гидрохимических данных была оценена пространственная изменчивость содержания главных ионов в воде нижнего течения р. Дон (рис. 2). Согласно полученным результатам, можно отметить, что в направлении вниз по течению реки за исследуемый период наблюдалось заметное пространственное увеличение содержания в воде сульфатов, хлоридов, кальция, натрия и калия (по сумме). Обращает на себя внимание отличие размахов среднегодовых значений: в пунктах наблюдений г. Константиновск и ст-ца Раздорская диапазон значений содержания в воде сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов, кальция и суммы натрия и калия был значительно выше, чем в пунктах наблюдений Ростов-на-Дону и Азов. Это может свидетельствовать о наличии факторов, приводящих к пространственной неоднородности содержания исследуемых веществ в воде нижнего течения р. Дон.

На участке расположения пунктов г. Константиновск и ст-ца Раздорская в р. Дон впадают притоки р. Северский Донец и Сал, которые могут оказывать воздействие на ионный состав воды р. Дон.

При этом между Ростовом-на-Дону и Азовом какие-либо крупные притоки отсутствуют. Этим можно объяснить более стабильный ионный состав воды на данном участке: на фоне отсутствия значимых источников поступления главных ионов в р. Дон наблюдается менее выраженный размах среднегодовых значений.

Как известно, объем водного стока может оказывать влияние на трансформацию химического состава вод, так как влияет на способность водных объектов к самоочищению. Повышенный водный сток создает условия для увеличения кратности разбавления веществ, пониженный – для их концентрирования [9; 10].

В табл. 1 представлена информация о содержании главных ионов (по сумме) в нижнем течении р. Дон в годы повышенного, пониженного и среднемноголетнего водного стока. В рамках рассматриваемого периода отмечались наибольшие концентрации в воде реки главных ионов (по сумме) в годы пониженного водного стока. В Константиновске в маловодные годы концентрация компонента была на 37 % выше, чем в годы среднемноголетнего стока, в Раздорской – на 38 %, в Ростове-на-Дону – на 10 %, в Азове – на 13 %. В самые многоводные и средние по объему стока годы содержание в воде суммы главных ионов было заметно ниже.

Рис. 1. Схема расположения пунктов (створов) гидрохимических наблюдений Источник: составлено автором

Рис. 2. Диаграммы размаха («ящики с усами») содержания главных ионов в воде нижнего течения р. Дон, мг/л Источник: составлено автором на основе используемых данных

Таблица 1

Среднемноголетние показатели минерализации воды (суммы главных ионов), осредненные по разным группам лет по величине водного стока р. Дон, мг/л

Примечание. Красным цветом выделено максимальное значение, зеленым – минимальное.

Источник: составлено автором на основе используемых данных.

При рассмотрении ионного состава воды важно уделить внимание хронологической изменчивости содержания главных ионов в воде реки. В ранее проведенных исследованиях отмечалось, что в связи с введением в эксплуатацию Цимлянского водохранилища в 1953 г. и созданием сети ирригационных каналов в левобережной части бассейна Нижнего Дона наблюдалось увеличение солевого загрязнения воды в нижнем течении р. Дон [11–13].

На рис. 3 представлен график, характеризующий содержание в воде нижнего течения р. Дон главных ионов (по сумме) по данным пунктов гидрохимических наблюдений за период с 2000 по 2024 г.

Рис. 3. Хронологическая изменчивость содержания главных ионов (по сумме) в нижнем течении р. Дон, мг/л Источник: составлено автором на основе используемых данных

Таблица 2

Классификация воды нижнего течения р. Дон по ионному составу по многолетним периодам

Источник: составлено автором с использованием классификации О.А. Алекина [14, с. 106].

Представленные результаты свидетельствуют о заметном увеличении содержания в воде реки главных ионов (по сумме). Стоит отметить, что наиболее интенсивный рост концентрации компонента отмечался в пунктах гидрохимических наблюдений г. Константиновск и ст-ца Раздорская. Начиная с 2016 г. в пункте наблюдений г. Константиновск отмечалось снижение содержания главных ионов (по сумме), что может свидетельствовать об ослаблении факторов, оказывающих воздействие на поступление компонента в реку.

В пунктах гидрохимических наблюдений г. Ростов-на-Дону и г. Азов также наблюдалось увеличение содержания в воде реки суммы главных ионов, но оно было менее выраженным, что, как и в случае с пространственной изменчивостью, может быть связано с отсутствием значимых факторов воздействия.

Согласно представленным выше результатам, за рассматриваемый период наблюдалась пространственная и временная изменчивость содержания в воде нижнего течения р. Дон главных ионов. В связи с этим целесообразно оценить масштабность происходящих изменений с применением классификации О.А. Алекина, с помощью которой можно определить трансформацию класса и группы вод [14, с. 106]. Особенно актуально использовать подобные классификации с целью наблюдения за многолетними изменениями [15]. Данные о трансформации ионного состава воды представлены в табл. 2.

Основываясь на полученных результатах, можно отметить, что за рассматриваемый период произошла хронологическая трансформация ионного состава воды. По данным пунктов наблюдений г. Константиновск и ст-ца Раздорская наблюдалась трансформация как класса, так и группы вод, что связано с увеличением преобладания в ионном составе сульфатных и хлоридных анионов, а также катионов натрия. В пункте наблюдений г. Ростов-на-Дону отмечалась трансформация класса вод, в пункте наблюдений г. Азов класс и группа вод не изменялись.

Выводы

Проведено исследование пространственно-временной изменчивости содержания главных ионов в воде нижнего течения р. Дон в современный период. По результатам исследования можно сделать следующие выводы.

1. Наблюдалось пространственное возрастание содержания главных ионов в направлении вниз по течению реки.

2. За период с 2000 по 2024 г. отмечалось хронологическое увеличение концентрации суммы главных ионов.

3. В маловодные годы содержание в воде реки суммы главных ионов было выше, чем в годы повышенного водного стока.

4. Отмечалась трансформация ионного состава (класса и группы) воды реки по классификации О.А. Алекина.

Конфликт интересов

Библиографическая ссылка