2. Льодовий режим озер.

Замерзання озер. Восени при охолодженні поверхневих шарів води до 0°С в озерах утворюється лід. У тиху погоду малі озера за одну ніч можуть вкритися тонким шаром льоду, який переходить у сталий льодостав. За наявності вітру льодостав настає поступово. Спочатку біля берегів утворюються забереги, які наростають до відкритої частини озера. Одночасно у відкритій частині заявляється сало. Під час затишшя сало змерзається і озеро вкривається льодом. Отже, малі озера замерзають по всій поверхні майже одночасно, і період замерзання незначний.

На великих озерах процес замерзання досить тривалий – 30-45 днів. Спочатку виникають забереги, сало, шуга, навіть, донний лід. Донний лід виникає тоді, коли перемішування досягає дна озера (мілководдя, затоки тощо). Утворенню донного льоду сприяє наявність на дні озера крупних фракцій донних відкладів. На кам'янистому дні донний лід може утворювати суцільний покрив. Глибина, на якій зустрічається донний лід, залежить від місцевих умов і неоднакова для різних озер. На Байкалі такий лід трапляється на глибині до 3-5 м, а на Ладозькому озері – до 2 м.

Первинні льодові утворення змерзаються, і на озерах утворюється суцільний льодовий покрив з нерівною, торосистою поверхнею.

Малі мілкі озера можуть замерзнути протягом однієї доби, на середніх та великих мілководних озерах між появою перших льодових утворень і льодоставом може проминути від 3-5 до 15-20 діб.

На великих озерах півдня суцільний льодовий покрив буває рідко. Так, на оз. Севан він утворюється приблизно 8 разів за 100 років.

Наростання товщини льоду. Товщина льоду в озерах наростає внаслідок зміни співвідношення теплового балансу на межі вода – нижня поверхня льоду. В перші дні льодоставу лід тонкий, і втрати тепла перевищують надходження його з водної товщі. В цей період (2-3 декади) товщина льоду інтенсивно наростає (2-5 см за добу), а далі наростання уповільнюється або зовсім припиняється. За наявності снігу лід наростає повільніше, але разом з тим від снігу, який змерзається відбувається наростання льоду зверху. На озерах Росії товщина льоду досягає 50-70 см у помірних і 150-200 см – у суворих кліматичних умовах. На озерах України вона сягає 40-60 см (наприклад, оз. Світязь).

Скресання озер. Озера скресають під впливом надходження тепла з атмосфери, дії вітру та коливання рівнів води. При додатних температурах повітря на поверхні льоду починає танути сніг. Структура льоду змінюється, він стає пористим, крихким, легко ламається на окремі крижини, танення його прискорюється. Підняття рівня води за рахунок надходження талої води з басейну також спричиняє пришвидшення процесу руйнування льодового покриву.

На великих озерах процес скресання значно прискорюють вітри. Між скресанням та повним очищенням великих озер від льоду минає значний час, що залежить від метеорологічних умов даного року.

3. Хімічний склад озерних вод.

За хімічним складом і мінералізацією озерні води дуже різноманітні. Солоність їх змінюється від 14 мг/л (майже дистильована вода) до високої концентрації насичених та перенасичених розчинів, які містять до 300-350 г солі на 1 кг води. Значною мірою на хімічний склад озерних вод впливають біологічні процеси, котрі відбуваються в озерних водах; вони сприяють утворенню солей фосфору, азоту, кремнію, частково заліза, за рахунок їх в озерній воді утворюються органічні сполуки (гумінові кислоти, амінокислоти, спирти, жирні кислоти тощо).

За ступенем солоності озера поділяються на прісні (вміст солі до 1 г/кг, або 1%_о), солонуваті (солоність 1-24 г/кг, 7%_о; це в основному озера, розташовані і зоні степів та напівпустель), солоні (вміст солі дорівнює солоності вод Світового океану від 24,7 до 47%_о) та соляні, або мінеральні (солоність понад 47%_о).

За хімічним складом води озер поділяються на три групи: гідрокарбонатні, з переважанням іонів вугільної кислоти НСО₃ (такі води характерні для більшості прісних озер), сульфатні, з переважанням сірчаних сполук (такі води характерні для солонуватих озер) і хлоридні, з переважанням іонів СІ (такі води характерні для солоних озер).

Хімічний баланс озер. Хімічні елементи у вигляді іонів, колоїдів, газів здебільшого надходять в озера разом з поверхневими і підземними водами, які живлять їх; частина хімічних елементів утворюється в самому озері внаслідок розчинення солей, які містяться в ґрунтах і гірських породах, котрі складають озерну улоговину, або внаслідок розкладання мулу. Деякі елементи, в основному гази, надходять з атмосфери.

Витрачаються хімічні сполуки на стік з озера або фільтрацію води в грунт дна і схилів улоговини озера. Частина солей в озерах з підвищеною мінералізацією випадає в осад, деяка частина (гази) йде в атмосферу.

Загальна кількість солей в озері визначається різницею між надходженням їх і втратою, тобто сольовим, чи хімічним, балансом.

Відносне значення окремих елементів хімічного балансу неоднакове в різних озерах і залежить від фізико-географічних особливостей водозбору озера, розміру озера й інтенсивності водообміну.

Хімічний склад озерних вод визначається складом вод приток, які приносять в озеро разом з водами мінеральні солі, деякі гази та органічні речовини. Значну групу органічних сполук становлять в озерах гумінові речовини і продукти розкладання рослинних і тваринних решток.

Істотний вплив на хімічний склад озерних вод у ряді випадків має діяльність людини. Значна кількість хімічних речовин надходить в озера разом з поверхневим стоком з окультурених угідь, де вносяться добрива. Природний склад озерних вод також змінюють стічні води промислових підприємств, шахт і рудників.

Сольовий склад та солоність озерної води не залишаються постійними, вони змінюються як за площею, так і в часі (за сезонами року). Зміна солоності та сольового складу за площею озера залежить від розмірів приток, що впадають в озеро.

Мінералізація більшості прісних озер зони надмірного зволоження перевищує 200-300 мг/л. Причиною незначної мінералізації цих озер є мала величина випаровування порівняно з величиною стоку з озера, що не сприяє накопиченню солей в озері, порівняно мала мінералізація вод, які надходять в озеро (річкові води, опади).

В умовах різкого перевищення випаровування над стоком осолонення озера неминуче. Процес осолонення посилюється у безстічних озерах посушливої зони, де мінералізація вод озер підвищена, незважаючи на порівняно малу мінералізацію вод приток.

Солоність озерних вод змінюється і в часі внаслідок зміни співідношення елементів хімічного та водного балансу і зміни об'єму водної маси озера. Сезонні зміни мінералізації озерних вод в одній і тій же кліматичній зоні незначні в озерах з великим об'ємом води і малим притоком. Із зменшенням об'єму озера та зі збільшенням проточності мінералізація озерних вод значно коливається. У безстічних озерах сезонні коливання мінералізації ще різкіші.

Крім сезонних, в озерах мають місце й річні коливання мінералізації води. Так, у посушливі роки мінералізація вод безстічних озер збільшується, у вологі – зменшується.

Уповільнений водообмін, котрий є характерною гідрологічною особливістю озер, призводить до неоднорідності як мінералізації, так і хімічного складу окремих частин озера й по вертикалі. Найбільші відхилення в мінералізації спостерігаються в прибережній смузі – у затоках, бухтах, особливо якщо в них впадають річки. На хімічну неоднорідність по вертикалі значно впливають термічна шаруватість і густина.

Для зони недостатнього зволоження характерні мінеральні озера, у воді яких переважають окремі хімічні сполуки. Наприклад, у воді озер Присивашшя накопичилася велика кількість хлоридно-натрієвих та хлоридно-магнієвих сполук.

Воду мінеральних озер називають розсолом або ропою. За походженням ропи мінеральні озера поділяються на морські й континентальні. Вода озер морського походження, склад якої спочатку подібний до складу морської води, поступово під впливом кліматичних факторів (опади, випаровування, температура тощо) і поверхневого річкового стоку змінює свій склад. В озерах континентального походження солі накопичуються поступово, за рахунок розчинення солей, які містяться в ґрунтах і гірських породах, що складають водозбірний басейн і приносяться поверхневими та підземними водами.

Залежність мінералізації води озер від фізико-географічних факторів, насамперед, від клімату, визначає географічну зональність у розподілі солоних озер на земній кулі. Розташування їх збігається в основному із зонами степів, напівпустель та пустель.

В Україні солоні озера зустрічаються в пониззі Дунаю, Дністра та Дніпра (Алібей, Сасик, Тузли, Ялпуг тощо) та на півночі Криму (Сиваш).

Газовий режим озер. При формуванні гідрохімічного режиму і протіканні біологічних процесів в озерах велике значення мають розчинені у воді гази, серед яких основними є кисень, вуглекислий газ, сірководень та ін. Ці гази надходять у воду або з атмосфери, розчиняючись у верхніх шарах води, або утворюються внаслідок біохімічних процесів, які відбуваються у водній масі озера. Незначна частина газів надходить разом з водою приток.

При значній циркуляції озерних вод вміст розчинених газів вирівнюється по всій глибині озера. Влітку та взимку (періоди прямої та оберненої стратифікації) розподіл газів в озері значною мірою залежить від температурного режиму та інтенсивності біологічних процесів.

На теперішній час найбільш вивчений режим розчиненого кисню. В озерну воду кисень надходить через верхній шар, який стикається з атмосферою, а також за рахунок фотосинтезу. В глиб озера кисень проникає під час осіннього та весняного перемішування. Нестача кисню в нижніх шарах води може призвести в зимовий період до загибелі риби та інших живих організмів.

Вуглекислий газ, на відміну від кисню, утворюється в усій водній товщі озера, а використовується у верхніх шарах, у зоні фотосинтезу. Ось чому біля поверхні води вуглекислого газу найменше.

Сірководень виникає в придонних шарах деяких озер при розкладанні білкових речовин за відсутності кисню (в основному взимку, коли доступ повітря у воду утруднюється).

При підвищенні температури води кількість розчинених у ній газів зменшується, а при зниженні, навпаки, збільшується.