6.2. Солевой состав и электропроводность вод
В настоящее время соленость азовских вод распределяется следующим образом. На глубинах прикерченского района Азовского моря, куда поступает более соленая черноморская вода, соленость достигает 17,50/00. Вся центральная часть моря очень однородна по солености, она здесь составляет 12-12,5130/00. Лишь незначительная область тут имеет соленость 130/00. В Таганрогском заливе соленость понижается к устью Дона до 1,30/00.
Весной и в начале лета вследствие таяния льдов и большого притока речных вод соленость понижается. Осенью и зимой она почти одинакова от поверхности до дна моря на большом протяжении. Наибольшая соленость наблюдается в обособленном мелководном заливе Азовского моря Сиваше, наименьшая – в Таганрогском заливе.
Первые сведения о солености Азовского моря относятся к первой половине XIX в. Ф. Гебель отобрал одну пробу в середине моря с глубины 11,7 м, осадок солей после выпаривания 1 кг оказался равным 12,062 г. Отдельные компоненты солевого состава в 1891 г. определил А.А. Лебединцев, отметив при этом значительное отличие соотношений солености и сульфат-иона к хлорности 1,884 и 0.0126 в Азовском море от аналогичных соотношений полученных для вод океана, равных соответственно 1,8080 и 0,1402.
Для более подробного исследования солевого состава вод Азовского моря А.П. Цурикова рассчитала также зависимости между хлорностью и некоторыми другими солеобразующими ионами:
Эти уравнения отличаются от соответствующих уравнений, полученных для вод океана, главным образом свободными членами, характеризующими степень влияния материкового стока.
Большой приток речных вод в Азовское море и затрудненный водообмен его с Черным морем отражаются на химическом составе азовской воды. Дон, Кубань и другие реки, впадающие в Азовское море, вносят в него свыше 15 млн тонн солей, в составе которых преобладают ионы НСО-з, SO2-4 и Са2+.. Да с атмосферными осадками в море поступает свыше 760 тыс. тонн солей с таким же почти соотношением ионов, как в речных водах. Зато из Черного моря поступает вода, богатая ионами Сl-, Nа+ и К+. Она приносит в Азовское море свыше 556 млн тонн солей и соленая вода из Сиваша вносит около 6 млн тонн солей. В результате смешения этих вод различного состава и выноса из Азовского моря в Черное и Сиваш свыше 570 млн тонн солей формируется современный химический состав вод Азовского моря. В среднем в поверхностных слоях вод открытой части моря содержится следующее количество ионов (в граммах на 1 килограмм воды): натрия – 3,496, калия – 0,132, магния – 0,428, кальция – 0,172, хлора – 6,536, брома – 0,021, сульфат иона – 0,929, гидрокарбонат иона – 0,169, а всего 11,885.
Сопоставление вод Азовского моря и океана показывает сходство их химического состава. В воде Азовского моря преобладают, как и в океане, хлориды. Но в отличие от океанской воды соленость Азовского моря значительно ниже и несколько нарушается характерное для океана постоянство соотношения основных солеобразующих элементов. В частности, по сравнению с океаном относительное содержание кальция, карбонатов и сульфатов в азовской воде повышенное, а хлора, натрия и калия – пониженное.
Снижение речного стока как в количественном, так и в качественном отношении сказалось на изменениии солевого состава вод Азовского моря, особенно в районе Таганрогского залива. Значительный рост солености вод Азовского моря вызван уменьшением суммарного стока Дона и Кубани в течение 1976-1980 гг. на 28,5 %, а также изменением соотношения концентраций солеобразующих ионов и увеличением минерализации этих рек. Это явление в значительной мере усугубляется малым объемом моря: для Азовского моря материкового стока относительно объема всего моря по сравнению с другими внутренними морями самая большая и уменьшалась в течение 1960–1980 гг. с 13,7 до 9,8 %.
Средний многолетний сток рек Азовского моря составляет около 10 % объема моря, поэтому существенное нарушение естественного водного и солевого режима крупных рек приводит к весьма значительным изменениям в гидролого-гидрохимических процессах, а следовательно и в водном солевом балансах моря. Существенное увеличение минерализации вод Дона и Кубани за счет повышения концентрации сульфатов и щелочных металлов привело к увеличению относительного содержания этих ионов в водах Таганрогского залива в первую очередь. В водах открытого моря абсолютная концентрация сульфатов увеличилась на 7,7 %, что повлекло за собой изменение соотношений солеобразующих ионов и увеличение минерализации вод. Отношение суммарной концентрации солей к хлорности за последние 25 лет увеличилось с 1,8522 до 1,8630. В водах Таганрогского залива этот коэффициент возрос с 1,8632 до 1,8808 при весьма близких значениях хлорности.
На графиках связи хлор-иона (рис. 7) с другими ионами солевого состава обращают внимание на зависимости, полученные для гидрокарбонатов, кальция, калия, магния. Аналогичные связи, построенные для морей, имеющих непосредственную связь с океаном, обычно выражены прямой линией. Криволинейный характер аналогичных связей наблюдается в районах, подверженных метаморфизирующему влиянию речного стока, и, как правило, имеет место при хлорности ниже 1 %о. Однако для вод Азовского моря линии, характеризующие эти зависимости, имеют кривизну во всем диапазоне хлорности.
Рис. 7. Зависимость минерализации от солености
Таким образом, антропогенные изменения водного и солевого стока Дона и Кубани привели к весьма значительным изменениям в соотношениях концентраций солеобразующих ионов в водах Таганрогского залива и имеют место в водах открытой части моря.
Для вод Азовского моря при расчете солености по хлорности обычно используют две формулы, имеющиеся для вод с хлорностью ниже и выше 4%о. По методике Л.Б. Друмевой в ГОИН были проведены расчеты, которые позволили перейти от суммарной концентрации солей к солености и получить уравнения зависимости солености от хлорности для вод Азовского моря диапазоне хлорности 0,5–6,9 %о:
S = 0,2717 + 1,8821Cl – 0,0141Cl2.
Изучение современного солевого состава вод Азовского моря показало значительные отличия в ионных соотношениях по сравнению с результатами, полученными в анализах прошлых лет. Этим можно объяснить различия в расчетных значениях этих соотношений по формулам А.П. Цуриковой и зависимостям, полученным Л.Б. Друмевой в 80-е гг ХХ в. Для вод с низкой хлорностью различия в расчетных значениях солености достигают 0,27 %о, что почти в 15 раз превышает допустимую погрешность аргентометрического метода определения солености. Для максимальных значений хлорности, которые характерны для вод открытой части моря, эти различия уменьшаются благодаря меньшему воздействию речного стока на воды этой части моря и усиленному влиянию вод Черного моря.
В Таганрогском заливе встречаются два типа вод: морская хлоридно-натриевая с характерным соотношением ионов и речная гидрокарбонатно-кальциевая. Здесь последовательно происходит процесс трансформации ионнного состава. При изменении минерализации в заливе от 10 до 0,4 г/кг хлорный коэффициент по этой величине изменяется от 1,86 до 8,04.