Глава 4. Характеристика состояния водных экосистем

4.1. Природные воды

Река Лена, выносящая в Северный Ледовитый океан около 508 куб. км воды в год, собирающая поверхностный с территории, занимающей 2,5 мнл. кв. км, относится к крупным рекам планетарного масштаба. Большой интерес вызывает среднее течение реки Лены, которая является зоной влияния городов и населенных пунктов, промышленных объектов.

Актуальность изучения среднего течения реки Лены, подверженная к антропогенному и техногенному воздействию, продиктовано тем, что гидрохимические показатели определяют качество воды, которая играет исключительно важную роль не только в экосистеме воды, но и качестве здоровья людей, населяющую эту территорию.

Объектом нашего исследования является качество воды, отобранной с бассейна среднего течения реки Лены на участке с. Еланка - п. Кангалассы, наиболее подверженной антропогенному и техногенному воздействию.

Материалом для изучения состояния поверхностных вод среднего течения реки Лена послужили гидрохимические данные, полученные Межведомственной лабораторией водных экосистем Института прикладной экологии Севера с 2000 по 2002 гг. в период зимней межени и весеннего половодья с 16 станций на участках реки в районе: с. Еланка, с. Улахан – Ан, п. Мохсоголлох, г. Покровск, с. Рассолода, с. Хатассы, с. Соттинцы, с. Кангалассы, п. Жатай. Аналитические работы проводились в лаборатории водных экосистем ИПЭС АН РС (Я) по общепринятым методикам (Алекин, 1953; Руководство…, 1977 и др.). Содержание растворенного кислорода и диоксида углерода определялось в полевых условиях.

Долина реки Лены, хорошо разработанная, глубоко врезанная и террасированная в описываемом районе обычно имеет небольшую ширину (от 2 до 3,5 км) и сильно расширяется лишь местами, где развиты малоустойчивые к размыву породы. Ширина русла реки на разных участках колеблется от 425 м до 2 км.

В долине реки Лены некоторыми исследователями выделяются различное число террас. Высота террас колеблется от 4-8 до 300-400 м над уровнем реки.

Террасы на реке Лене развиты главным образом по левому берегу, где они достигают максимальной ширины. По правому берегу террасы распространены слабо и ширина их чаще незначительна. На поверхности ленских террас широко распространены озера, сухие старицы, бугры пучения, овраги, распадки и т. д.

Населенные пункты и массивы сельскохозяйственных земель находятся на левобережных, низких и средневысотных террасах. Русло реки изобилует островами.

Глубина реки Лены, в пределах среднего течения, колеблется от 2 до 12,5 м. Скорость течения не везде одинакова и изменяется от 3-4 до 6-7 км/ час.

Лена и все ее притоки получают питание за счет таяния снега, от летних дождей и подтока подземных вод.

В весенний паводковый период уровень воды в р. Лене достигает 6-7 м над зимним уровнем и держится на такой высоте от 1 до 7 суток, после чего начинается спад воды, с редкими подъемами ее до 3-4 м над нулем графика в сильно дождливые дни. Как правило, весеннее половодье по уровням выше всех летних паводков, несмотря на сравнительно небольшую толщину снега. Это можно объяснить тем, что ранней весной (май-июнь) замерший за зиму поверхностный слой почвы не успевает оттаять и в результате этого исключается возможность просачивания вешних вод в грунт. Мерзлые воды оказываются хорошим водоупором, по которому снеговые воды почти полностью стекают в реки и ручьи, чему благоприятствует, и крутизна склонов на повышение уровня реки в паводок оказывают некоторое влияние и воды растаявших наледей, которые образуются зимой в долинах ручьев постоянно действующими источниками подземных вод.

В зависимости от паводков находится и годовое изменение мутности воды Лены. Наблюдаются 2 типа мутности - весенний и летний. Наибольшая мутность воды отличается в июне-июле, наименьшая - зимой.

Так, по Табагинскому створу наименьшая средняя мутность отмечается в декабре - до 2 г/м³ и наибольшая - в июне-июле - до 90 г/м³.

В среднем течении река Лена замерзает во второй половине октября. Ледовый покров сохраняется 193-210 дней и имеет толщину от 100 до 210 см. Вскрывается река в средних числах мая.

Термический режим реки Лены в течении года неодинаков. Резкое повышение температуры воды от 0⁰ С во всех реках наблюдается с момента их вскрытия. Наибольшей величины она достигает в конце июля – начале августа, после чего начинается постепенное понижение температуры, достигающее нуля приблизительно к концу октября.

Основным источником питания реки являются поверхностные воды, отличающиеся обычно незначительной минерализацией (не превышающей в большинстве случаев 50-100 мг/л) и преобладанием в ионном составе ионов гидрокарбоната и кальция (Анисимова, 1959).

Подземные воды играют подчиненную роль в стоке реки. Однако в формировании химического состава речной воды обуславливает неоднородность химического состава ее воды на различных участках.

На формирование химического состава воды в среднем течении реки существенное влияние оказывают карбонатные породы, содержащие пласты, слои и прослои гипса, ангидрита и каменной соли. Эти породы здесь тянутся узкой полосой почти на всем протяжении долины реки. Отмечаются многочисленные выходы подземных вод различного химического состава.

Воды притоков среднего течения реки Лены характеризуются разнообразным химическим составом, а поэтому и влияние их на химический состав воды реки Лены различно.

Левые притоки – Нюя, Бирюк, Большая Черепаниха, Пеледуй, Намана – вносят в реку Лену относительно высокоминерализованные воды с повышенным содержанием ионов легкорастворимых солей (сульфатов и хлоридов). Воды краевых притоков – Витима, Олекмы и др. – оказывают опресняющее влияние на воды реки Лены. Минерализация воды в среднем течении реки у с. Крестовское, где той или иной мере оказывается влияние маломинерализованных вод реки Витима. Сумма ионов воды реки на этом участке колеблется от 50-60 (период весеннего половодья) до 490-560 мг/л (период зимней межени). Наибольших значений достигает минерализация воды реки в районе г. Ленска, где в течение всего года она колеблется от 130-190 до 825-1000 мг/л. Повышенная минерализация речной воды здесь в значительной степени объясняется влиянием относительно высокоминерализованных вод реки Пеледуй. На участке среднего течения реки Лены ниже с. Крестовское минерализация воды в период половодья не превышает 100 мг/л, в период зимней межени она достигает 300-800 мг/л.

Ионный состав воды реки Лены в среднем течении в период половодья характеризуется хорошо выраженным преобладанием ионов гидрокарбоната, на участке реки у г. Ленска преобладание этих ионов неявно выражено. Существенную роль в анионном составе воды в период половодья играют ионы хлора, относительное содержание которых колеблется в пределах 10-15 % экв., достигая в отдельных случаях 20-24 % экв. В период зимней межени в анионном составе воды преобладают ионы хлора. Относительное содержание гидрокарбонатов в этот период составляет 8-21 % экв. Сульфатные ионы играют подчиненную роль в составе воды: их содержание в большинстве случаев не превышает 10% экв., и лишь в районе г. Олекминска и с. Солянка в отдельные годы оно может увеличиваться до 10-17 % экв. (Анисимова, 1959).

Катионный состав воды реки в период наибольших расходов воды характеризуется слабовыраженным преобладанием ионов кальция. В период зимней межени преобладают в различной степени выраженности ионы натрия и калия. Содержание их в этот период изменяется от 32-37 % экв. у г. Ленска до 19-36 % экв. у с. Табага. Содержание ионов магния изменяется чаще от 10-15 (в период половодья) до 5-10 % экв. (в период зимней межени) (Ресурсы поверхностных вод СССР, 1973).

Современный химический состав поверхностных вод среднего течения реки Лена отличается большим разнообразием.

Неоднородность химического состава и минерализации речных вод объясняется разнообразием физико-географических, геокриологических, геологических и гидрогеологических условий обширной территории бассейна среднего течения реки Лены. Недоучет отдельных факторов окружающей среды может привести к ошибочному суждению о химическом составе вод. Также, решающую роль в формировании химического состава воды реки Лены в ее среднем течении играют разнообразные по химическому составу подземные и поверхностные воды, питающие реку, а также различные по литологическому составу породы, слагающие ее бассейн (Анисимова, 1959).

Рассмотрим каждый показатель качества воды по отдельности, сравнивая гидрохимические данные левобережья, фарватера, правобережья.

Всего нами было отобрано в период зимней межени и весеннего половодья 27 проб (из них: по левобережью-11, по фарватеру-7, по правобережью-9).

Общая минерализация в пробах меняется в интервале от 380,15 до 1268,88 мг/л.

За региональный фон нами взят данные среднего содержания общей минерализации по двум сезонам и равен 659,09 мг/л (апрель) и 463,07 мг/л (июнь), в том числе (мг/л):

по правому берегу: апрель – 601,72 июнь – 480,29

по фарватеру: апрель – 617,9 июнь - 460,43

по левому берегу: апрель – 772,35 июнь – 551,47

Наблюдается сезонное колебание значения общей минерализации. Это связано с тем, что с увеличением поверхностного питания во время весеннего половодья минерализация будет уменьшаться, и, наоборот, при его уменьшении и увеличении подземного питания во время зимней межени минерализация воды будет возрастать (Алекин, 1953)

Результаты анализа показали, что большинство проб воды относятся к водам повышенной минерализации (от 500 до 1000 мг/л), кроме пробы отобранной у села Хатассы, где вода является высокоминерализованной (> 1000 мг/л). Также у 5 проб – вода средней минерализации (от 200 до 500 мг/л). Это наблюдается около с. Соттинцы, с. Еланка, п. Кангалассы.

Левый берег отличается от правого и фарватера повышенной минерализацией. Это связано с тем, что левые притоки реки Лена вносят высокоминерализованные воды. Также это может быть связано с высоким содержанием “главных ионов”.

В период зимней межени большинство вод (10 проб) могут быть отнесены по химическому составу к хлоридному классу, группе натрия III. В ионном составе воды преобладают ионы CL, Na, значительно снижается содержание ионов НСО^-₃ и Са в связи с преобладанием в питании реки в зимний период подземных вод с повышенным содержанием хлоридных ионов и соленосных отложений (Шпакова, 1999).

Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья. Это связано с характером питания в разные сезоны года. Во время паводка происходит разбавление талыми, мягкими водами, а зимнее питание в основном подземное. Минерализация подземных вод обычно высокая. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая действие на органы пищеварения. Величина общей жесткости питьевой воды не должна превышать 10 мг-экв./л (Эколайн, 2001).

Значение жесткости в наших исследованиях колеблется в переделах от 0,66 до 7,18, в том числе:

по правому берегу: от 1,04 до 4,58

по фарватеру: от 0,66 до 4,42

по левому берегу: от 0,94 до 7,18

Зимой вода имеет среднюю жесткость (от 4 до 8 млг-экв./л), а летом становится мягкой (до 4 млг-экв./л), что обусловлено сезонными колебаниями растворимых и малорастворимых солей-минералов, главным образом ионов кальция и магния (Алекин, 1953).

Региональный фон равен 4,43 (апрель) и 1,03 (июнь). Превышение регионального фона наблюдается у с. Улахан-Ан, с. Кангалассы, п. Жатай, равного: 4,58; 1,2; 1,16, что превышается на 0,15; 0,17; 0,13.

Существует разница между региональными фонами левобережья и правобережья на 0,51 (апрель). Это связано с высоким значением жесткости у с. Хатассы.

Таким образом, вода в районе исследования имеет среднюю жесткость, а летом - мягкую. В левом берегу вода более жесткая, чем в правом и на фарватере.

Значение рН в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5-8,5, в незагрязненных атмосферных осадках около 5,6, в болотах 4,5-6,0, в морских водах 7,9-8,3. Концентрация ионов водорода также подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина рН для большинства речных вод составляет 6,8-7,4, летом-7,4-8,2, то есть летом вода становится более щелочной, что обусловлено, прежде всего, жизнедеятельностью организмов и другими причинами. Величина рН природных вод определяется также составом пород, слагающих водосборный бассейн (Муравьев, 1999).

В воде района исследования водородный показатель колеблется в пределах от 6,25 до 7,73, в том числе: по правому берегу: 6,39 до 7,69

по фарватеру: от 7,12 до 7,73

по левому берегу: от 6,25 до 7,65

Наблюдаются сезонные различия между значениями регионального фона левобережья, фарватера и правобережья. В общем, региональный фон зимой равен 7,52, а летом-7,14. Относительное превышение регионального фона наблюдается на участке Кангалассы - Соттинцы, равное 7,73.

В речных водах содержание гидрокарбонатных и карбонатных ионов колеблется в пределах от 30 до 400 мг-экв./л (Муравьев, 1999). В наших пробах их содержание в воде колеблется от 76,25 до 719,8 мг-экв./л. Региональный фон, в общем, равен 218,69 (апрель) и 106,2 (июнь). Наибольшее превышение регионального фона наблюдается у поселка Жатай на 28 и села Улахан-Ан на 16. Левый берег отличается небольшим преобладанием гидрокарбонатов и карбонатов, чем правый берег и фарватер. Это связано также с высоким содержанием углекислого газа и интенсивным взаимодействием воды с известняками.

Содержание большого количества хлоридов могут образовываться в промышленных процессах концентрирования растворов, ионного обмена, высолевания и т. д., образуя сточные воды с высоким содержанием хлорид-аниона.

Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не оказывают токсических эффектов на людей, хотя солевые воды очень коррозионно активны по отношению к металлам, пагубно влияют на рост растений, вызывают засоление почв (Муравьев, 1999). В пробах воды содержание хлоридов колеблется в интервале от 58,12 до 242,44 мг/л.

Значения локальных фоновых концентраций равны 191,24 мг/л (апрель) и 167,94 мг/л (июнь), в том числе: по правому берегу: апрель – 178,26 июнь – 166,5

по фарватеру: апрель – 115,83 июнь – 130,93

по левому берегу: апрель – 200,23 июнь – 173,7

Наибольшее отклонение от фона наблюдается у поселка Мохсоголлох в 1,8 раз. Это связано с образованием хлоридов в процессах концентрирования растворов в результате сброса промышленных вод цементного завода. Существуют различия между значением фона левобережья, правобережья и фарватера. На левом берегу наблюдается повышенное содержание хлоридов в воде.

Наличие сульфатов в промышленных водах обычно обусловлено технологическими процессами, протекающими с использованием серной кислоты (производство минеральных удобрений, производства химических веществ). Сульфаты в питьевой воде не оказывают токсического эффекта для человека, однако ухудшают органолептические свойства воды: ощущение вкуса сульфатов возникает при концентрации 250-400 мг/л. Сульфаты могут вызывать отложении осадков в трубопроводах при смешении двух вод с разными минеральным составом, например, сульфатных и кальциевых (в осадок выпадает сульфат кальция (Муравьев, 1999).

В пробах содержание сульфатов колеблется в пределах от 7,6 до 76,84 мг/л. Значения локальных фоновых концентраций равны 36,63 мг/л (апрель) и 55,09 мг/л (июнь), в том числе: по правому берегу: апрель – 46,12 июнь –51,42

по фарватеру: апрель - 29,90 июнь - 62,71

по левому берегу: апрель - 31,12 июнь - 52,51

Наибольшее отклонение наблюдается у села Соттинцы в 1,7 раз.

Существует сезонное изменение содержания сульфатов: летом их содержание увеличивается, чем в зимнее время. Это связано с тем, что большинство сульфатов поступают с атмосферным осадком при реакции окисления в атмосфере оксида серы (IV) до оксида серы (VI).

В зимнее время наблюдается в правом берегу увеличение содержания сульфатов, чем на левом берегу и на фарватере. А летом преобладание сульфатов наблюдается на фарватере. Это связано, вероятно, с выбросами оксида серы (IV) и (VI) водным транспортом. Все пробы соответствуют предельно – допустимой концентрации.

В природных водах наиболее важными среди биогенных элементов являются соединения азота и фосфора. Они регулируют многие процессы в водных объектах, следовательно, в повышенных концентрациях могут выступать как загрязняющие вещества (Муравьев, 1999).

Содержание ионов аммония в природных водах изменяется в интервале от 10 до 200 мкг/л (Эколайн, 2001). Присутствие в незагрязненных поверхностных водах ионов аммония связано в основном с процессами биохимического разложения белковых веществ, аминокислот, мочевины. Основными источниками поступления ионов аммония в водные объекты являются животноводческие фермы, хозяйственно – бытовые сточные воды, поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий в случае использования аммонийных удобрений, а также сточные воды предприятий пищевой, коксохимической, лесохимической, химической и других отраслей промышленности.

В стоках промышленных предприятий содержится до 1 мг/л аммония, в бытовых стоках – 2-7 мг/л; с хозяйственно-бытовыми сточными водами в канализационные системы ежесуточно поступает до 10 г аммонийного азота (в расчете на одного жителя).

Предельно – допустимая концентрация ионов аммония в воде водоемов хозяйственно – питьевого и культурно – бытового водопользования установлена в размере 2 мг/л по азоту или 2,6 мг/л в виде иона аммония.

Повышенная концентрация ионов аммония может быть использована в качестве индикаторного показателя, отражающего ухудшение санитарного состояния водного объекта, в первую очередь, бытовыми и сельскохозяйственными стоками (Эколайн, 2001).

Содержание ионов аммония в пробах изменяется в интервале от 0,037 до 1,31 мг/л. В зимнее время содержание ионов аммония ничтожно мало, поэтому не обнаруживается.

Значения локальных фоновых концентраций равны 0,6 мг/л (июнь), в том числе:

по правому берегу: 0,35

по фарватеру: 0,32

по левому берегу: 0,86

Наибольшее отклонение от регионального фона наблюдается у села Еланка в 1,5 раза в период весеннего половодья. Также, в зимнее время у села Хатассы незначительное содержание ионов аммония. Это связано с источниками поступления аммония (животноводческие фермы, поверхностный сток с сельхозугодий).

Нитриты. Нитриты представляют собой промежуточную ступень в цепи бактериальных процессов двух типов:

1. Окисление аммония до нитратов (нитрификация в аэробных условиях);

2. Восстановления нитратов до азота и аммиака (денитрификация при недостатке кислорода). Подобные окислительно–восстановительные реакции происходят в природных водах, так и в установках по очистке хозяйственно-бытовых сточных вод.

В поверхностных водах нитриты находятся в растворенном виде. Повышенное содержание нитритов указывает на усиление процессов разложения органических веществ в условиях более медленного окисления нитритов в нитраты, что указывает на загрязнение водного объекта и является важным санитарным показателем.

Сезонные колебания нитритов характеризуются отсутствием их зимой и появлением весной при разложении органических остатков. Наибольшая концентрация нитритов наблюдается в конце лета, их присутствие связано с активностью фитопланктона (установлена, способность диатомовых и зеленых водорослей восстанавливать нитраты до нитритов). Осенью содержание нитритов уменьшается.

Предельно-допустимая концентрация нитритов в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования установлена в размере 3,3 мг/л в виде иона нитрита или мг/л в пересчете на азот нитритов (Эколайн, 2001).

Содержание нитритов в пробах колеблется в пределах от 0,0007 до 0,32 мг/л. Значения локальных фоновых концентраций равны 0,087 мг/л (апрель) и 0,004 мг/л (июнь), в том числе: по правому берегу: апрель – 0,045 июнь – 0,0014

по фарватеру: апрель - 0,03 июнь –0,0024

по левому берегу: апрель - 0,19 июнь –0,0059

Повышенное содержание нитритов указывает на усиление процессов разложения органических веществ в условиях более медленного окисления нитритов в нитраты, что указывает на свежее загрязнение водного объекта. Незначительное отклонение от фона наблюдается у села Еланка в 1,9 раз.

Одним существенных факторов увеличения содержания нитритов может быть восстановление нитратов до азота и аммиака при недостатке кислорода. Это явление наблюдается у села Хатассы и села Соттинцы, где содержание кислорода мало и равно 0,2 и 0,8 соответственно.

Железо также является одним из важнейших биогенных элементов и влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоеме.

В природных водах присутствуют соединения двух- и трехвалентного железа. В результате химического и биохимического окисления (при участии железобактерий и кислорода) Fe (II) переходит в Fe (III), который, гидролизуясь выпадает в осадок в виде Fe(OH)-3. В природных водах Fe (III), как правило, образует гидроксокомплексы. Основной формой нахождения Fe (III) в поверхностных водах являются комплексные соединения, главным образом гумусовыми веществами. При рН>=8,0 основной формой является Fe(OH)-3. Поэтому железо в природных водах содержится как в растворенном, так и взвешенном состоянии и донных осадках.

Основным источником соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением, а также поступление с подземным стоком и сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и сельскохозяйственными стоками.

Содержание железа в поверхностных водах суши составляет десятые доли миллиграмма в 1 л, вблизи болот - единицы миллиграммов в 1 л. Наибольшие концентрации железа (до нескольких десятков и сотен миллиграммов в 1 л) наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН. При этом в подземных водах железо содержится, как правило, в форме Fe (II). Однако, попадая на поверхность, Fe (II) переходит , Fe (III), при этом образуется осадок (Эколайн, 2001).

Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Наибольшие количества железа наблюдается при переходе реки на грунтовое питание зимой и при установлении ледяного покрова. Также в период летней стагнации заметно увеличивается содержание железа в воде. Осенне-весеннее перемешивание водных масс сопровождается окислением Fe (II) в Fe (III) и выпадением последних в виде Fe(OH)-3 (Эколайн, 2001).

Содержание железа в воде выше 1-2 мг Fe/л значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования в технических целях. ПДК железа составляет 0,3 мг/л, для водоемов рыбохозяйственного назначения ПДК для железа 0,1 мг/л (Муравьев, 1999).

Содержание железа в воде колеблется в пределах от 0,04 до 0,11 мг/л. Значения локальных фоновых концентраций равны 0,056 мг/л (апрель) и 0,07 мг/л (июнь), в том числе:

по правому берегу: апрель – 0,06 июнь – 0,05

по фарватеру: апрель - 0,05 июнь –0,05

по левому берегу: апрель - 0,06 июнь –0,085

Наибольшие отклонение от фона наблюдается у села Еланка и у поселка Мохсоголлох в 1,2 раза в период весеннего половодья.

Концентрация железа подвержена сезонным колебаниям. В период зимней и летней стагнации происходит значительное увеличение содержания железа в воде, чем в осенне-весенний период. Это связано с питанием реки в период ледостава (Эколайн, 2001).

На левом берегу в воде содержание железа относительно выше, чем на правом берегу и на фарватере, что, видимо, связано с процессами химического выветривания горных пород, а также с поступлением в воде сельскохозяйственных стоков.

Фосфор может присутствовать в природных водах в различных формах. Основными формами являются дигидрофосфаты (ортофосфаты), гидрофосфаты и органический фосфор, доступные формы которого содержатся в детрите (отмерших органических частицах взвеси) или донных осадках. Соединения фосфора содержатся в придонных водах как в растворенном, как и взвешенном состоянии.

В водном объекте происходит обмен фосфором между его минеральными и органическими формами с одной стороны, и живыми организмами – с другой, и эти процессы являются основными факторами, определяющими концентрацию форм.

Соединения минерального фосфора поступают в природные воды в результате выветривания и растворения пород, содержащих ортофосфаты (апатиты и фосфориты). Также они поступают в водные объекты с поверхности водосбора в виде орто-, мета-, пиро- и полифосфат ионов (удобрения, синтетические моющие средства, добавки, предупреждающие появление накипи в котлах и т.п.), со сточными водами, с некоторыми производственными отходами, образуются при биологической переработке остатков животных и растительных организмов.

Концентрация фосфатов в природных водах обычно очень мала - сотые, редко десятые доли миллиграммов фосфора в литре, в загрязненных водах содержат обычно не более 100 мкг/л фосфатов; исключение составляют воды в районах залегания фосфорсодержащих пород.

Содержание соединений фосфора подвержено сезонным колебаниям, поскольку оно зависит от соотношения интенсивности процессов фотосинтеза и биохимического окисления органических веществ. Минимальные концентрации фосфатов в поверхностных водах наблюдаются обычно весной и летом, максимальные – осенью и зимой.

Фосфор - важнейший биогенный элемент, чаще всего лимитирующий развитие продуктивности водоемов. Поэтому поступление избытка соединений фосфора с водосбора приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта (это особенно характерно для непроточных и малопроточных водоемов). Происходит эвтрофикация водного объекта, сопровождающаяся перестройкой всего водного сообщества и ведущая к преобладанию гнилостных процессов (и, соответственно, возрастанию мутности, концентрации бактерий, снижению концентрации растворенного кислорода) (Эколайн, 2001). Норматив содержания растворимых фосфатов в воде – 50 мкг/л. В воде содержание фосфатов изменяется в пределах от 0,003 до 0,012 мкг/л. Значения локальных фоновых концентраций равны 0,0042 мкг/л (апрель) и 0,0071 мкг/л (июнь), в том числе:

по правому берегу: апрель – н/о июнь – 0,004

по фарватеру: апрель – 0,0003 июнь –0,007

по левому берегу: апрель – 0,006 июнь –0,077

Небольшие отклонения от фона наблюдаются у села Еланка в 1,7 раз в период весеннего половодья.

Содержание фосфатов подвержено к сезонным колебаниям. Осенью и зимой их содержание увеличивается, а летом уменьшается. Это зависит от интенсивности фотосинтеза и биохимического окисления органического вещества.

Левобережье отличается от правобережья и фарватера высоким содержанием фосфатов. Это, видимо, связано со стоками с ферм, с недоочищенными и неочищенными бытовыми сточными водами, а также с некоторыми производственными отходами.

Кремний может присутствовать в природных водах в виде минеральных и органических соединений. Из минеральных соединений нужно отметить кремневую кислоту и производные от нее ионы. Часть кремния содержится в виде коллоидных соединений. Обычно содержание кремния в открытых водоемах колеблется от десятых долей мг/л (в морях) до 10 мг/л (в водах суши).

Содержание кремния относительно общего солевого состава воды обычно не велико. Однако в маломинерализованных водах, особенно северных или высокогорных районов, кремний составляет значительную часть минерализации воды, игнорировать которую нельзя (Алекин, 1953). Содержание кремния в пробах воды колеблется в интервале от 0,83 до 15,7 мг/л. Значения локальных фоновых концентраций равны 10,2 (апрель) и 1,51 мг/л (июнь), в том числе (мг/л): по правому берегу: апрель – 10,66 июнь - 1,75

по фарватеру: апрель - 9,60 июнь -1,84

по левому берегу: апрель - 10,3 июнь -0,75

Наибольшие отклонения от фона наблюдается у села Еланка в 1,6 раз. Также наблюдается сезонное колебание содержания кремния в воде. Максимальное содержание отмечается зимой, а летом концентрация уменьшается. Это, видимо, связано с тем, что зимой река питается подземными водами, в которых содержание кремния выше.

Растворенный кислород находится в природной воде в виде молекулы О-2. На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, следует отнести:

1. процесс поглощения кислорода из атмосферы;

2. выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза;

3. поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом.

Поглощение кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного объекта. С понижением температуры, повышением атмосферного давления и понижением концентрации растворенных неорганических веществ в воде равновесие процесса поглощения и высвобождения кислорода смещается в сторону поглощения. Обогащение глубинных слоев воды кислородом происходит в результате перемешивания водных масс, в том числе под действием ветра.

Фотосинтетическое выделение кислорода происходит при поглощении диоксида углерода водной растительностью (прикрепленными, плавающими растениями и фитопланктоном). Процесс фотосинтеза протекает тем интенсивнее, чем выше температура воды, больше биогенных (питательных) веществ (соединений фосфора, азота и др.) в воде.

К группе процессов уменьшающих содержание кислорода в воде, относятся реакции потребления его на окисление органических веществ: биологическое, химическое, биохимическое. Скорость потребления кислорода увеличивается с повышением температуры, количества бактерий, других водных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохимическому окислению. Кроме того, уменьшение содержания кислорода в воде может происходить вследствие выделения его в атмосферу из поверхностных слоев, но только в том случае, если вода при данных температуре и давлении окажется пересыщенной кислородом.

В поверхностных водах содержание растворенного кислорода изменяется в широких пределах – от 1 до 14 мг/л – и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Суточные колебания зависят от интенсивности процессов его производства и потребления и могут достигать 2,5 мг/л растворенного кислорода и более. В зимний и летний периоды в водных объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в эвтрофированных водоемах, содержащих большое количество биогенных и легкоокисляемых органических веществ, может наблюдаться дефицит кислорода.

Кислородный режим оказывает глубокое влияние на жизнь водоема. Минимальное содержание растворенного кислорода, обеспечивающее нормальное развитие рыб, составляет около 5 мг/л. Понижение его до 2 мг/л вызывает массовую гибель (замор) рыбы. Неблагоприятно сказывается на состоянии водного населения и перенасыщение воды кислородом в результате процессов фотосинтеза при недостаточно интенсивном перемешивании слоев воды.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого и санитарного водопользования содержание растворенного кислорода в пробе, отобранной до 12 часов дня, не должно быть ниже 4 мг/л в любой период года. Для водоемов рыбохозяйственного назначения концентрация растворенного в воде кислорода в этом случае не должна быть ниже 4 мг/л в зимний период (при ледоставе) и 6 мг/л – в летний (Эколайн, 2001). В пробах воды содержание кислорода колеблется в пределах от 0,2 до 14 мг/л. Значения локальных фоновых концентраций равны 7,36 мг/л (апрель) и 11,98 мг/л (июнь), в том числе: по правому берегу: апрель – 7,86 июнь – 13,5

по фарватеру: апрель - 7,34 июнь –11,07

по левому берегу: апрель - 8,3 июнь –12,8

Наблюдается сезонное колебание содержания кислорода в воде. Летом содержание увеличивается. Это связано с тем, что процесс фотосинтеза, при котором выделяется кислород, тем выше, чем выше температура воды, больше биогенных веществ в воде. Также фотосинтез возможен только при наличии солнечного освещения.

Двуокись углерода находится в воде главным образом в виде растворенных молекул газа в природных водах. При малой концентрации ионов водорода (рН выше 8,5) количество двуокиси углерода столь незначительно, что практически отсутствует (Алекин, 1953).

Источником двуокиси углерода в природных водах являются, прежде всего, процессы окисления органического вещества с выделением СО-2, происходящее непосредственно в воде, так и в почвах и илах, с которыми соприкасается вода. Сюда относится дыхание водных организмов и различные виды брожения распадающихся органических остатков. Обогащают воду углекислым газом и сложные геохимические процессы, происходящие в глубинных слоях земли, связанные с изменениями, происходящими в осадочных породах.

Растворенная в природных водах СО-2 благодаря легкости своего перехода в атмосферу. В ионы и, наконец. В живые организмы. Является важнейшим фактором миграции углерода в природе.

Содержание СО-2 в природных водах колеблется в очень широких пределах – от нескольких десятых долей до нескольких сотен мг/л. Наименьшее ее количество наблюдается в морях, а наибольшее – в подземных водах.

В реках из-за постоянного выделения в атмосферу, а также значительного потребления при фотосинтезе. Содержание СО-2 редко превышает 20-30 мг/л (Алекин, 1953). Содержание СО-2 в водах изменяется в интервале от 1,76 до 35,2. Значения локальных фоновых концентраций равны 4,46 мг/л (апрель) и 4,48 мг/л (июнь). В том числе:

по правому берегу: апрель – 3,08 июнь – 4,4

по фарватеру: апрель – 1,98 июнь – 4,4

по левому берегу: апрель – 10,45 июнь – 4,55

Наблюдаются сезонные колебания содержания СО-2 в воде.

Левый берег отличается высоким содержанием СО-2. Это связано, вероятно, с тем, что на левом берегу концентрация нитритов выше, чем на правом берегу и на фарватере. Таким образом, идет интенсивный процесс окисления органических веществ с выделением СО-2.

Нефтепродукты – это смеси газообразных, жидких и твердых углеводородов различных классов, получаемых из нефти и нефтяных попутных газов. Разделяются на следующие основные группы: топлива, масла, твердые углеводороды (парафины, церезины, озокериты), битумы и др.

Относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих природные воды. Понятие “ нефтепродукты “ в гидрохимии условно ограничивается только углеводородной фракцией (алифатические, ароматические, алициклические углеводороды), которая составляет 70-90 % суммы всех веществ, входящих в состав нефти и продуктов ее переработки.

Большие количества нефтепродуктов поступают водным путем, со сточными водами любых промышленных предприятий, особенно предприятий нефтеперерабатывающей промышленности, с хозяйственно – бытовыми сточными водами, Некоторые количества углеводородов поступают в воду в результате прижизненных и посмертных выделений растительными и животными организмами.

В результате протекающих в водных объектах процессов испарения, сорбции, биохимического и химического окисления концентрация нефтепродуктов в воде может существенно снижаться; при этом значительным изменениям может подвергаться их химический состав.

Нефтепродукты находятся в водах в различных формах – растворенной, эмульгированной, сорбированной на твердых частицах в виде пленки на поверхности воды. Нефтепродукты неблагоприятно влияют на живые организмы, растительность, биологическое состояние водных объектов. Входящие в состав нефтепродуктов низкомолекулярные алифатические, нафтеновые и ароматические углеводороды оказывают токсическое воздействие на организм. Наибольшую опасность представляют полициклические конденсированные углеводороды типа 3,4 – бензопирена, обладающие канцерогенными свойствами (Зенин, Белоусова, 1988).

Предельно – допустимая концентрация нефтепродуктов составляет 0,05 мг/л (Бохенска и др., 1996).

С района исследования было отобрано 22 пробы из 17 станций в период зимней межени и весеннего половодья. Для измерения массовой концентрации нефтепродуктов в воде был использован флюориметрический метод на анализаторе жидкости “ Флюорат - 02”.

Содержание нефтепродуктов колеблется от 0,015 до 0,049 мг/л. Значения локальных фоновых концентраций 0,03 9 мг/л (апрель) и 0,024 мг/л (июль), в том числе:

по правому берегу: апрель –0,025

по фарватеру: апрель – 0,03

по левому берегу: апрель – 0,036 июнь – 0,023

Наибольшие отклонения от регионального фона наблюдается у п. Мохсоголлох в 1,4 раза в период зимней межени. Это связано с тем, что этот участок наиболее подвержен к антропогенному воздействию. Также значительное отклонение наблюдается у с. Еланка в период зимней межени. Здесь содержание нефтепродуктов приближается к значению предельно – допустимой концентрации.

В зимнее время содержание нефтепродуктов превышает над летним значением. Левый берег наиболее загрязнен нефтепродуктами, чем правый. Это связано, видимо, со значительной антропогенной нагрузкой левобережья.