Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Особенности формирования гидрохимического режима устьевой области р. Лены и юго-восточной части моря Лаптевых

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Особенности формирования гидрохимического режима устьевой области р. Лены и юго-восточной части моря Лаптевых"

т 0-Я'3 2

РОССИЙСКИЙ КОМИТЕТ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи СИДОРОВ Игорь Станиславович.

УДК 551.482.214

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ р. ЛЕНЫ И ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ МОРЯ ЛАПТЕВЫХ

11.00.07 — гидрология суши, водные ресурсы,

гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Ростов-на-Дону 1992

Работа выполнена в Государственном океанографическом институте Роскомгидромета

Научные руководители — доктор географических наук,

профессор | Симонов_ А. И. |

— доктор химических наук, профессор Орадовский С. Г.

Официальные оппоненты — доктор географических наук,

старший научный сотрудник Журавлева Л. А.

— кандидат географических наук Циркунов В. В.

Ведущая организация — Институт океанологии

им. П. П. Ширшова РАН

Защита диссертации состоится «. . ».................... 1992 год

на заседании специализированного совета Д.024.01.01 в Гидрохию ческом институте Роскомгидромета по адресу: 344104, г. Ростов-нг Дону, пр. Стачки, 198, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Гидрохим!-ческого института.

Автореферат разослан .....1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Д.024.01.01, кандидат химических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Возрастающее влияние хозяйственной деятельности человека на водные объекты при-зодит к необходимости комплексного исследования экосистемы этих объектов, для разработки научных основ оптнмиза-цш природопользования. Наибольшему антропогенному воз-(ействиго подвержены устьевые области рек н прибрежные мйоны морен, являющиеся последней ступенью преобразова-шя речного стока.

Прибрежные районы советских арктических морей и, п ¡астиостл, моря Лаптевых, особенно в районе дельты р. Ле-[ы, богаты рыбными ресурсами. Качество рыбных продуктов [ продуктивность водных экосистем находятся в тесной связи уровнем загрязнения водных объектов.

Устьевую область р. Лены и юго-восточную часть моря (антевых можно отнести к числу наиболее благополучных айоноп но уровню загрязнения. Однако растущая антропо-енная нагрузка па речную сеть р. Лены, может существен-о нарушить естественный режим реки, что незамедлительно кажется на рыбопродуктивности и качестве рыбных продук-ов.

Важной особенностью рассматриваемого региона является э, что здесь кончают свой путь циклоны, зарождающиеся в тлантике и переносящие из более населенной и промышлен-о развитой Европы загрязненные массы воздуха.

Другой важной особенностью является повсеместное рас-ространеиие на водосборном бассейне р. Лены многолетней ерзлоты.

Несмотря на невысокий современный уровень загрязне-ия воды р. Лены, существует серьезная опасность загрязне-тя ее дельты. Эта опасность вызвана тем, что огромная, хо-

рошо развитая дельта р. Лены является мощным аккумуля тором различных химических веществ, в том числе и загря: няющих, что обусловлено целым комплексом специфически физических, химических и биологических процессов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ состоит в исследовании закономерносте и особенностей изменения химического состава воды устьево области р. Лены и юго-восточной части моря Лаптевых, оцег ке современного уровня поступления в моро Лаптевых с ре1 цым стоком и в результате атмосферного переноса разли1 ных химических веществ природного и антропогенного прош хождения.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ. Б основу диссертационной раб( ты положены результаты исследований, полученные авторо в 1985 — 1990 гг. на сети ОГСНК в составе комплексны гидролого-гидрохимических экспедиционных исследованг Тиксигидромета. Использованы материалы международна экспедиций 1989 и 1991 гг. в рамках программы ЭРУ ЭГВА.

Для реализации поставленных задач было отобрано проанализировано 1100 проб воды, 30 проб взвешенных нан сов, 110 образцов донных отложений, 50 проб атмосфернь осадков, 90 проб снега н льда.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

— получены количественные данные о распределен! концентраций главных лоиов, биогенных, органических и за рязняющнх веществ в воде дельты р. Лены, ее устьево взморья и юго-восточной части моря Лаптевых;

— исследована изменчивость стока взвешенных нанос в пределах дельты р. Лены;

— изучен механизм возникновения сероводородных

и зон с низкими концентрациями кислорода в юго-восточн« части моря Лаптевых;

— исследована загрязненность снежного и ледового по рова прибрежных районов моря Лаптевых нефтяными уг,г водородами и хлорорганическими пестицидами;

— оценена роль атмосферного переноса и водного сто р. Лены в поступлении загрязняющих веществ в море Ла тевых;

— рассчитаны объемы поступления водного стока и стока звешенпых наносов в море Лаптевых;

— рассчитаны объемы выноса главных иолов, биогенных органических веществ с речным стоком в морс Лаптевых за 985 - 1990 гг.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Исследование собепностей формирования гидрохимического режима и про-оссов загрязнения устьевой области р. Лепы и водпых маей • го-восточпой части моря Лаптевых имеет важное самостоя-влыюо значение. Полученные результаты могут лечь в оснО-у паучпо-оргаппзовапного рыбного промысла н использовать-t в других сферах хозяйственной деятельности человека, поз-)л,г1г оцепить экологическую ситуацию на современном эта-е, а также могут быть использованы при обоснованна стра-згiiil освоения богатств Севера.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные ре-'лътаты работы вошли в состав Гидрохимических ежегодни-jh качества морских вод и поверхностных вод суши на тер-ттории деятельности Тиксигидромета за 1985 — 1990 гг., в атериалы по подготовке многолетних гидрологических харак-îpiicTiiiî и многолетних гидрохимических характеристик по-;рхпостш>1х вод суши на территории деятельности Тиксигид-)мета, в «Предложения но оптимизации сети ОГСНК».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссерта-ш доложены на II Междуиародном симпозиуме по биогео-шичесюш моделям эстуариев «Эстуарные процессы и гло-1льнын обмен», Джекил, CIIIA (14 — 20 апреля 1991 г.); на минарах лаборатории прикладной гидрохимии и аналити-¡cKoii химии Государственного океанографического ипститу-

(1989 — 1991); на заседании технического совета Тиксп-дромста (1992).

ПУБЛИКАЦИЙ. По теме диссертации опубликовано 4 [боты.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ. Диссертационная работа сос-ит из введения, 8 глав и заключения. Изложена на 188 раницах машинописного текста, список литературы содер-Е1т 139 наименований, в том числе 29 иностранных. Текст ¡люстрнровап 39 рисунками и 39 таблицами.

6 О ДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснованы актуальность, определены задачи исследования, положения, выносимые на защиту, практическая значимость работы.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ—«Гидрохимическая изученность устьевой области р. Лены» — представлена информация об основных этапах гидрохимических исследований устьевой области р. Лены за период с 1935 по 1985 гг.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ — «Физико-географические условия бассейна р. Лепы и ос устьевой области» — приведены краткие сведения но климату, гидрографии, почвам и геологии бассейна р. Лепы и ее устьевой области. На долю р. Лены приходится около 12% водного стока с водосборного бассейна Се-порно.'о Ледовитого океана.

13 ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ — «Объем и методы исследований» — дана характеристика используемых" н работе материалов наблюдении, описаны методы отбора, анализа и обработки проб воды н донных отложений.

Ошибка расчета стока поды составила не более 5.0%;взве-П:"0глмлх- наносов — 20%; главных ионов, органических веществ и растворенного кремния—10 % ; минерального и оргаиичес-г. алла и фосфора—20%, нефтяных углеводородов — 15%, СПАИ а фенолов — 30°/», хлороргапическнх пестицидов -50%.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ — «Гидрологический режим устьевого участка р. Лены» — материалом для написания работы явились результаты наблюдений Тнксигидромета за период 1953 — 1990 гг.

Автором уточнены основные гидрологические характеристики р. Лены, дана оценка распределения водного стока по основным протокам при различных уровнях воды в вершине дельты реки, рассчитаны объемы водного стока, поступающие но основным протокам дельты реки в морс Лаптевых па характерные гидрологические периоды (табл. 1).

Общ,:н сток взвешенных наносов, поступающих в вершину дельты р. Лены составил в среднем за весь период наблго-д-пий 17.(1 млн. т, среднегодовая мутность — 31 г/м3. Основная доли "стока взвешенных наносов (более 90К)) поступает в долыу ром в период прохождения весеннего половодья, на

рпод летней межепи приходится около 7% годового стока вешенных папосов, на период зимней межепи — ne более !). Мутность воды н дельте р. Лепы в зишши период пе епышала 0.0 г/м3, в период половодья возрастала до 45 — vin3, в период летной межени мутность воды составляла — 25 г/м3 (табл. 2).

В пределах дельты реки аккумулируется около 60% от цого стока взвешенных наносов, поступающих в вершину и.ты.

ПЯТОЙ ГЛАВЕ — «Особенности формирования гидро-мического режима устьевого участка р. Лены» — рассмат-шется режим растворенных газов, внутригодовая «ежгодовая изменчивость главных ионов, растворенных ор-ггтчоекпх и биогенных веществ в дельте р. Лены, приводят-данные о поступлении этих веществ с водным стоком Лены и море Лаптевых.

Таблица 1.

Распределение водного стока по основным протокам р. Лены, 1953 — 1990 гг.

Водный Водный сток Водный сток Водный сток

Протока сток за год за период полово- за период летней за период зимней

дья межени межени

км3 1 % км3 | % км3 | % км3 | %

шипа дельты S 25.0 100 387.0 100 102.6 100 35.4 100

овская 142.1 27 108.0 28 25.6 25 8.5 24

|эимовская 301.3 57 209,6 54 66.8 65 24.9 70

атская 44.7 0 38.6 10 5.1 5 1.0 3

чекская 36.9 7 30.8 8 5.1. 5 1.0 3

таолица л.

Распределение стока взвешенных наносов в пределах дельты р. Лены, 1953 — 1990 гг.

Характеристика Верховья проток Устья проток

Протока половодье летняя межень зимняя ¡ViPJKCHb половодье летняя | межень | зимняя -межень

Быковская Т 45 4.87 7 0.18 2.3 0.02 15 1.62 4 0.10 2.3 0.02 оэ

Трофимовская Я т 35 7.30 13 0.86 5.6 0.14 20 4.17 7 0.47 5.6 0.14

Оленекская ^ т 26 0.80 24 0.12 — 10 0.31 8 0.04 —

"Гуматская 5 Т 84 3.24 12 0.06 — 12 0.46 4 0.02 _

Всего Т 42 16.2 12 1.22 4.5 0.16 17 6.56 6 0.63 4.5 0.16

Примечание: 5 — средняя мутность, г/м3;

Т — объем стока взвешенных наносое, 108т.

Среднегодовая минерализация поды р. Лены почти но изменилась за период с 1936-1945 гг. но 1985-1990 гг.— соответственно, 113 п 106 мг/ди®.

Вода притоков р. Лены — рек Витима и Алдана по классификации О. А. Алекина в течение всего года может быть отнесена к гидрокарбонатному классу, группе кальция, П-ти-па. Вода этих притоков маломинералнзованпая с преобладанием среди катионов кальция и магния (45-48% количества вещества эквивалента) и гидрокарбонатов среди анионов (35-количества вещества эквивалента). По сравнению с подои рек Витима и Алдана, вода р. Вилюй более минерализованная, в течение всего года может быть отнесена к карбонатному классу, группе кальция, П типа. Среди катионов преобладает кальций и магннй (30-40% количества вещества эквивалента) , среди анионов — содержание гидрокарбонатов лишь незначительно превышает содержание хлоридов. Вода р. Олек-мм обладает наибольшей минерализацией и может быть отнесена к хлоридному классу, группе кальция, Ш типа. Среди катионов в период зимней межени преобладают ноны натрия и калия (более 25% количества вещества эквивалента), в период открытого русла — кальцин и магния (37-47% количества вещества эквивалента); содержание хлоридов в период шмней межени превышает 20-25% количества вещества эк-швалента, в период открытого русла среди анионов преобладают шдрокарбонаты (25-35% количества вещества эквива-юнта).

На всем своем протяжении пода р. Лены в период зимней •южени может быть отнесена к хлоридному классу, группе ттрия, Ш типа; концентрации попов натрия и калия составили 20-25% количества вещества эквивалента, хлоридов —-- 20-30% количества вещества эквивалента. Данное обстоя-ельство связано с тем, что н бассейнах рек Вилюя, Олекмы, ¡ерхнем п среднем течении р. Лены широко развиты соле-юсные отложения ц встречаются выходы высокоминералнзо-анных вод с минерализацией 10-20 г/дм3, для которых сумма онцентраций натрия, калия и хлоридов превышает 95% ко-ичества вещества эквивалента.

В период открытого русла, как и в целом за год вода р. Ле-ы может быть отнесена к гндрокарбонатному классу, группе альция, П типа — в верхнем и среднем течении реки и Щ ипа — на устьевом участке.

Среднегодовые концентрации главных ионов зв воде рек бассейна р. Лены приведены в табл. 3 (концентрации получены как средневзвешенные по водному стоку).

Для створа, расположенного в вершине дельты р. Лены, были рассчитаны уравнения связи концентрации главных ионов с расходами воды в реке (количество членов — 51, погрешность расчета — не более 10%, коэффициент корреляции логарифмических зависимостей не менее 0.95):

НСО®- = 950•О-и-зв БО^- ~ 850 ' Ш~и-

С1~ = 32000 'О"®-4352

Са52- = 450.0-®-®^ (1)

Мд52"*" = 200-О"-0-3® Ыа-ч-К- = 58200~а-

9120* **

Используя уравнения (1), былв рассчитаны среднемесяч ные концентрации главных ионов в воде устьевого участк; р. Лены и их поступление с водным стоком р. Лены в мор( Лаптевых.

Всего р. Лена выносит в море Лаптевых 47.6 млн. т. ми неральных солей в год, что составляет около 1,3% °т Миро вого речного стрка. Удельный ионный сток для бассейна р. Ле ны составляет 19 т/(км2. год), что почти вдвое ниже средне го удельного стока рассматриваемых компонентов для всей по верхности земли (33.3 т/(км2-год).

В период половодья сток органических веществ (ОБ) сое тавадл 30-50% от ионного стока, поступающего в дельту р. Ле ны, концентрации Сорг в этот период составляли 10-15 мг/дм; В период летней межени содержание ОВ составляло 10-20% о

Таблица 3.

Ионный состав воды рек бассейна р. Лены, 1985 — 1990 гг.

Река Мэ» Иа4- К4" Са.г4"| I нсо; СГ 1 50Г Ей

Витим 2.3 0.7 0.1 7.6 29.3 1.1 4.4 45.5

ола 0.03 0.00 о.за 0.48 0.03 0.09 1.20

Олекма 8.7 25.5 4.3 30.5 64.0 46.4 51.5 231

0.72 1.11 0.11 1.52 1.05 1.31 1.07 6.89

Алдан 5.0 2.1 0.4 12.4 67.1 1.1 6.7 95.7

0.49 0.00 0.01 0.62 1.10 0.03 0.14 2.48

Вилюй 4.6 14.0 2.3 14.4 48.8 25.8 10.1 120

0.38 0.61 0.06 0.72 0.80 0.73 0.21 3.51

Лена, 13.4 39.4 7.9 41.4 142 66.6 41.0 352

Киренск 1.10 1.71 0.20 2.07 2.33 1.88 0.85 10.14

Лена, 5.5 32.4 5.4 23.6 76.6 47.5 25.0 216

Якутск 0.45 1.41 0.14 1.18 1.25 1.34 0.52 6.39

Лена, 5.1 4.5 0.7 17.1 53.1 12.0 13.0 106

Кюсюр 0.42 0.20 0.02 0.85 0.87 0.34 0.28 2.98

Примечание: в числителе приведены значений главных ионов в

'дм3, в знаменателе _ в ммоль/ди3 количества. вещества эквива-

гга.

содержания главных ионов, Сорг — 6.0-10 мг/ди\ В период зимней межени сток органических веществ составлял линп> 1-5% от стока главных ионов, что наряду с незначительны!] потоком солнечной радиации является лимитирующим фактором для жизнедеятельности водных организмов, концентрации Сорг не превышали 5.0 мг/дм3.

В пределах дельты р. Лены ОВ на пути следования от вершины дельты к морю претерпевают количественные и качественные изменения, в период половодья главную роль играют физические процессы, на спаде половодья и в период лет ней межени возрастает роль биологических процессов, когд. на пути речных вод к морю активно действует биологически! «фильтр».

В целом за год сток ОВ в пределах дельты р. Лены ире терпевает незначительные изменения. В период половодья 1 пределах дельты сток ОВ уменьшается на 10-15%, в период летней межени примерно на столько же увеличивается. За пе риод 1985-1990 гг. с водным стоком р. Лены в море Лаптевы: поступало 5.3 млн. т в год растворенного Сорг (10.6 млн. ■ ОВ). Среднегодовая концентрация Сорг п воде дельты р. Ле ны составила 10 мг/дм3, что вдвое превышает среднюю кои центрацию растворенного Сорг для рек мира (4.8 мг/дм5).

В период половодья концентрации кремния в вершин дельты р. Лены составляли 1.5-2.5 мг/дм3, в период зимне: межени — 3.0-4.0 мг/дм3. В период половодья концентраци кремния по длине проток снижались на 25—30%, чт связано с интенсивным потреблением кремния гидробионта ми. В зимний период наблюдалось увеличение концентраци иремния по длине проток на 10-15%, что связано с поступление: кремния из донных отложений. Среднегодовая концентраци кремния в воде р. Лены существенно ниже средней для ре мира (4.9 мг/'дм3).

В среднем за год, для периода 1985-1990 гг., концентрг ции кремния в пределах дельты снижались от 1.9 мг/дм3 л 1.5 мг/ди3, т. е. на 20% (табл. 4). С водным стоком р. Леш в море Лаптевых поступало 0.78 млн. т кремния, из которы 0.16 млн. т. (20%) — в период зимней межени.

В период половодья, концентрации фосфора, как мши рального, так и органического снижались в пределах дельт р. Лены на 25-40%, что связано с его потреблением гидр< бионтами. В период летней межени водные массы р. Лен богаты как минеральным, так и органическим фосфором,

пределах дельты в этот период концентрации фосфора существенно не менялись. Б целом за год, за период 1985-1990 гг., но длине основных проток р. Лены концентрации минерального фосфора снижались на 22%, органического — на 14%. Поступление растворенного фосфора с водным стоком р. Лены в море Лаптевых составило 15.2 тыс. т (минерального фосфора — 4.2 тыс. т), из которых на период зимней межени приходилось 2.0%.

Для водных масс р. Лены характерны высокие концентрации нитратного азота в зимний период и низкие в летний. В пределах дельты в период половодья концентрации нитратного азота снижались на 30-40%, в период летней межени увеличивались в 1.5 раза. Данное обстоятельство связано с потреблением нитратного азота гидробионтами, а затем его регенерацией. Концентрации аммонийного азота и течение года в пределах дельты р. Лены существенно не менялись. Концентрации органического азота в зимний период низкие, в летний — заметно повышались. В период половодья в пределах дельты концентрации органического азота снижались на 20% и на столько же повышались в период летней меженн. В целом за год по длине основных проток р. Лены концентрации нитратного азота снижались на 8%, органического азота— на 16%, концентрации аммонийного азота повышались на 23% (табл. 4). -

Максимальные концентрации растворенного кислорода в юде р. Лены наблюдаются в период ледообразования (13.014.0 мг/дм3, 92-96% насыщения), что связано с низкими тем-гературамц воды в реке и. резким снижением биологической I ктивностн гидробнонтоп. Концентрации диоксида углерода » этот период составляли 2.0-3.0 мг/дм3. С образованием устой-швого ледостава и прекращением поступления кислорода из 1Тмосферы, .наблюдается постепенное уменьшение концентра-|ий кислорода и увеличение концентраций диоксида углерода. \ концу зимней межени концентрации кислорода в воде сни-кались до 6.8-7.5 мг/дм3 (50-60% насыщения), концентрации [нокенда углерода достигали 9-10 мг/дм3.

С разрушением ледяного покрова, концентрации кислорода в оде р. Лены увеличиваются; концентрации диоксида углеро-а уменьшаются и в течение безледоставного периода состач-яют 1.5-2.5 мг/дм3.

Таблица 4.

Концентрации'растворенного кремния, азота и:фосфора в воде устьевого участка р. Лены, 1985 __ 1990 гг., мг/дм3

Период Б) Рмин Рорг Робщ Иж)3 N МНч ИОРГ | N ОБШ.

Вершина дельты р. Лены

Зимняя межень 3.0 0.004 0.004 0.008 0.22 0.04 0.08 0.34

Половодье 1.8 0.008 0.023 0.031 0.03 0.03 0.67 0.73

Летняя межень 2.1 0.024 0.038 0.062 0.04 0.04 0.26 0.34

За год 1.9 0.011 0.025 0.036 0.045 0.03 0.55 0.62

Устья основных проток

Зимняя межень 3.4 0.004 0 005 0.009 0.22 0.04 0.09 0.35

Половодье 1.2 0.005 0.017 0.022 0.02 0.04 0.54 0.60

Летняя межень 1.8 0.023 0.040 0.063 0.06 0.04 0.31 0.41

За год 1.5 0 008 0.021 0.029 0.04 0.04 0.46 0.54

После прохождения пика половодья концентрации растворенного в воде кислорода составляли 9-11 иг/дм3 или 90-95% насыщения. Дефицит кислорода связан с большим содержани-зм гумусовых веществ в воде р. Лены в этот период. Незна-тнтельиые изменения насыщенности кислородом воды р. Лены указывают на низкую интенсивность процессов фотосинтеза.

В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ — «Особенности формирования гпдро-{имического режима устьевого взморья р. Лены и юго-восточ-гой части моря Лаптевых» — исследуются процессы, происходящие при смешивании речных водных масс р. Лены п горских водных масс Северного Ледовитого океана.

Протоки р. Лены расположены так, что основная масса )ечного водного стока при выходе в море движется на вос-чж и свеверо-восток. В летний период сток через Быковскую i Трофимовскую протоки составляет более 80% от общего ¡одного стока р. Лены, в связи с чем, наибольшее влияние >ечных вод наблюдается в юго-восточной части моря Лаптовых, Значительному распространению речных вод п западном Управлении препятствует' выдающаяся далеко в море дель-а р. Лены и незначительный водный сток через Олепекскую [ Туматскую протоки.

Для эстуарных водных масс устьевого взморья р. Лены, меющих минерализацию до 0.5 г/дм3, предложено следующее равлепие:

Ей = 2?. 1 • С Г56 (г)

Расчет проводился методом наименьших квадратов, ис-ользованы результаты обработки 51 пробы воды, ошибка рас-ета не превышает 10.0%, коэффициент корреляции для ли-епной связи, построенной в логарифмических координатах оставил 0.95.

При минерализации водных масс от 0.5 г/дм3 до 2.0 г/дм3 подует пользоваться следующим уравнением:

Еы = 8.8 • СГ-7? .' " ' (3)

Ошибка расчета по уравнению (3) не превышает 5.0%, п=15, ч=0.97.

Для вод устьевого взморья р. Лены, имеющих минералп-щию более 2.0 г/дм3 предлагается следующее уравнение:

Е.Ы = • CI . (М

Ошибка расчета по уравнению (4) не превышает 3.0°/ п°°21, ч=0.98.

В водных массах устьевого взморья р. Лены нмеюгцг минерализацию более 2.0 г/дм3, относительное содержат главных ионов практически не меняется.

В воде р. Лены на долю растворенной формы Сорг нр] ходится до 90% от валового содержания органического угл рода, в водных массах юго-восточной части моря Лаптевь — до 95-98 .,%. В придонных водных массах в г. Буор-Хая сентябре 1989 г. наблюдались повышенные концентрации ра творенных форм Сорг (4.5-6.0 мг/дм3) и взвешенных фор {0.6-0.9 мг/дм3). Данное обстоятельство связано с иостуил нием в придонные слон вод остатков жизнедеятельности во, ных организмов.

В распределении растворенного кремния в воде устьево! взморья р. Лены н юго-восточной части моря Лаптевых на; людались следующие закономерности:

— в летний период, в результате активного потреблен! фитопланктоном, в поверхностном горизонте концеитрацг снижались от 1.5-2.0 мг/дм3 до 0.5-1.0 мг/дм3;

— в зимний период, в результате поступления значител ных количеств кремния с водными массами р. Лены, в повер постном горизонте в юго-восточной части моря Лаптевых ко: центрацип составляли 1.5-3.0 мг/дм3; в северных и западнь районах моря поверхностные водные массы характоризов лись концентрациями кремния 0.3-1.0 мг/дм3;

—в течение всего года, в результате поступления в до ные отложения остатков диатомового фитопланктона, пр донные водные массы юго-восточной части моря Лаптевь обогащались кремнием, концентрации составляли 1.0-2.5 мг/дл в северных и западных районах моря концентрации кремш не превышали 1.0 мг/дм3;.

—наличие больших градиентов плотности нрепятству перемешиванию вод и поступлению кремния из придонных поверхностные водные массы.

В раслредаленни минерального азота • н фосфора в" пр брежных водных массах моря Лаптевых можно выделить сл дующие характерные черты:

— низкие концентрации рассматриваемых элементов в п верхностном горизонте в летний период, что является резул татом интенсивного биологического потребления; в направл

imi от дельты р. Лены в сторону открытой части моря д летни период концентрации рассматриваемых элементов упели-икаются, в зимний — концентрации нитратного и аммоний-иго азота уменьшаются, минерального фосфора — увеличи-аютси;

— повышенные концентрации нитратного азота и минс-алыюго фосфора в течение всего года и аммонийного азота летний период в придонных водных массах юго-восточной астн моря Лаптовых, что связано с поступлением остатков нггонланктона в донные отложения и ич минерализацией.

Органические формы азота и фосфора в летний период в стьевон области р. Лены и поверхностных водных массах (оря Лаптовых являлись преобладающими и составляли 80 — Ю% от общего содержания данных элементов, в зимний пе-иод, на долю органических форм приходилось 30— 60%. J5 [ридонных водных массах лишь 10—20% фосфора и 55—70°/и ."«¿та были представлены органическими формами. Концентра-ин органического азота и фосфора в летний период умснь-галпсь в направлении от устья р. Лены к открытым райо-ам моря Лаптевых, в зимний период наблюдался протпяоно-ожпын характер распределения.

Для придонных слоев водных масс юго-восточной части юря Лаптевых характерен значительный дефицит раство-1енного в воде кислорода в течение большей части года. В убе Буор-Хая фиксировались концентрации кислорода ниже 2.00 мг/дм3, сероводорода—выше 10.0 мг/дм3. Данное яв-ение связано с особенностями циркуляции водных масс а устьевом взморье р. Лены и их значительной страта-шкацией, что препятствует газообмену между иоверхност-ыми и придонными слоями. В придонных слоях воды, unie слоя скачка плотности, наблюдается скопление большо-о количества органических и минеральных веществ, на кисление которых затрачивается значительное количест-о кислорода. Донный биоценоз в данных районах пред-тавлен форамениферами, приапулидами и полихетами, . е. наиболее стойкими группами гидробионтов к низким онцентрациям кислорода. Биомасса и численность зообен-оса в районах с низкими концентрациями кислорода остаточно низкая, что является следствием суще-твенных стрессовых воздействий на донные сообщества.

В СЕДЬМОЙ ГЛАВЕ — «Соврмениая оценка загрязненности устьевой области р. Лены и юго-восточной части моря Лаптевых» — приводятся данные, характеризующие современный уровень загрязнения рассматриваемого региона основными видами загрязняющих веществ.

В дельте р. Лены концентрации нефтяных углеводородов (НУ) в течение года мало изменяются и находятся в пределах 0.03—0.05 мг/дм3, несколько возрастая лишь в период летней межени — до 0.05—0.08 мг/дм3. Среднее за период 1985—1990 гг. поступление НУ в дельту р. Лены составило 20 тыс. т. Снижение концентраций НУ в пределах дельты р. Лены в летний период составляло 30—60%7 концентрации НУ в устьях основных проток не превышали 0.03 мг/дм3.

С водным стоком р. Лены в море Лаптевых поступало лишь около половины общего количества растворенных НУ, поступающих в дельту, т. е. около 10 тыс. т.

За период открытого русла р. Лена выносила п коде Лаптевых в виде нефтяных пленок более 150 т НУ.

В результате таяния льда в водные массы юго-восточной части моря Лаптевых может поступать не более 12 тыс. т НУ, что сравнимо с поступлением НУ с водным стоком р. Лены.

Повышенные концентрации НУ в донных отложениях наблюдались в устьях крупнейших рек бассейна моря Лаптевых — Оленька, Лены и Яны (до 0.05 мг/г). Максимальные концентрации НУ в донных отложениях наблюдались в районе б. Тикси, где расположен крупный порт; в данном районе концентрации НУ в донных отложениях нередко превышали 1.00 мг/г, причем по б. Тикси среднее содержание НУ составило более 0.10 мг/г.

Средние концентрации в дельте р. Лены <£ - ГХЦГ за период 1986-1990 гг. составили 1.0-2.0 нг/дм3, 7Р~ ГХЦГ — 1.5—5.0 нг/дм3. В целом за год с водой р. Лены в море Лаптевых поступало около 5.0 т ХОП, из которых 2.5 т приходится на сумму изомеров ГХЦГ и 2.5 на пестициды группы ДДТ.

В летний период, в результате разрушения ледяного покрова, в-море Лаптевых может поступать около 1.5 т изомеров ГХЦГ и 1.8 г ХОП группы ДДТ, что сравнимо с поступлением ХОП с водой р. Лены.

Содержание фенолов в начале весеннего половодья в вое дельты р. Лены не превышало 1 мкг/дм3. С повышением одности реки возрастали и концентрации фенолов, что вязано со смывом с водосбора большого количества орга-ических веществ, в том числе остатков хвойной расти-ельности, в период половодья концентрации фенолов неедко достигали 7—10 мкг/дм3. В период ледообразования онцентрации фенолов в дельте р. Лены не превышали —4 мкг/дм3, в период знмней межени их содержание по-гепенно снижалось и к концу зимы не превышало мкг/дм3.

В целом за год р. Лена выносила в море Лаптевых 2.2 ыс. т фенолов, на период зимней межени приходилось ишь 3% от годового количества фенолов.

Повышенные концентрация фенолов в донных отложе-иях наблюдались в районах, примыкающих к устьям ос-овных проток р. Лены (до 2.0—3.0 мкг/г). Максимальные онцентрации фенолов в донных отложениях наблюдались районе б. Тикси, где производится сброс неочищенных точных вод (5—12 мкг/г).

Наблюдения в зимний период не выявили заметных из-енений в распределении концентраций СПАВ в пределах зльты р. Лены. В летний период в пределах дельты окис-ялось и выбывало из дальнейшего транспорта в море Лаповых около 30% СПАВ, поступающих в вершину дельты.

В целом за год, с водным стоком р. Лены в море Лап-шых поступало 7.8 тыс. т СПАВ; из которых 0.9 тыс. т. 2%) —в период зимней межени.

В главе обобщены материалы наблюдений -за содержании микроэлементов в воде р. Лены и юго-восточной части оря Лаптевых.

В ВОСЬМОЙ ГЛАВЕ — «Водный сток, сток химических чцеств и взвешенных наносов в море Лаптевых» — пред-авлены данные, характеризующие суммарное поступле-1е с материка водного стока и стока взвешенных наносов. Средний водный сток в море Лаптевых за весь период ьблюдений составил 745 км3 в год, сток взвешенных на->сов составил 25 млн. т в год (табл. 5).

Содержание наносов на поверхности льдов моря Лапте-га в зимний период составляло 0.56—55.0 г/м2, в среднем 3.8 г/м2; в снежном покрове 0.05—1.08 г/м2, в среднем—

Таблица 5

Средний многолетний водный сток и сток взвешенных наносов в море Лаптевых

Река, район Площадь водосбора, 103 км2 Водный СТОК км3 Модуль водного стока, л/'(с. КМ2) Удельный сток взвешенных наносов, т/км2 Среднегодовая мутность воды, г/м3 Сток взвешенных наносов, 103 т

р. Лена 2486 525 6.7 7.1 34 17600

р. Хатанга 275 67.1 7.7 5.0 21 1380 о

п. Оленек 198 31.5 5.0 5.3 33 см 1040

р. Яна 224 31.4 4.4 15.5 110 3470

р. Анабар 78.8 13.0 5.2 4.3 26 340

р. Омолой 38.9 7.0 5.7 3.2 18 125

Прочая территория 342.3 70.0 . 6.5 3.3 16 1120

Всего 3643 745 6.6 6.9 33 25075

4 г/м2. Общее содержание наносов в снежном и ледовом жрове моря Лаптевых составляло 4.2 г/м2 или 2.8 млн. т. летний период, в результате таяния льда в море Л алтеях может поступить 1.2 млн. т наносов эолового происхо-дения.

В табл. 6 и табл. 7 приведены среднегодовые концент-щии главных ионов (взвешенные по водному стоку) за пе-юд 1985—1990 гг. в воде рек бассейна моря Лаптевых и >нный сток за год. Крупнейшие реки рассматриваемой рритории (Лена, Хатанга, Оленек) характеризуются копленной минерализацией, в среднем за год более )0 мг/дм3, в период зимней межени — 250—500 мг/дм3. В тальных реках бассейна моря Лаптевых — Яна, Анабар, долой, малые реки тундры — минерализация воды в сред-:м за год составила 40—50 мг/дм3, в период зимней меже-1 — до 250 мг/дм3.

Средний ионный сток за год, за период 1985 — 1990 гг. море Лаптевых составил 64.3 млн. т, на долю стока р. Ле-,1 приходится около 75%. Удельный ионный сток с во-сборного бассейна моря Лаптевых составил 17.6 км3 год).

Средние концентрации кремния в период открытого рус-для крупнейших рек рассматриваемой территории сос-вляли 1.2—1.5 мг/дм3, для р. Омолой и малых рек тунд-[ зта величина не превышала 0.5—0.9 мг/дм3. В зимний риод концентрации кремния в устьях рек Анабар, Хатан-, Оленек, Яна и Омолой составляли 2.3—2.8 мг/дм3, одно в связи с малым водным стоком, общее поступление емния в море Лаптевых для этих рек в зимний период превышало 2% от годового.

Удельный сток кремния с водосборного бассейна моря птевых составил 0.28 т/(км2 год). В среднем за за период 1985—1990 гг., в море Лаптевых с речным щым стоком поступало более 1.0 млн. т растворенного емния, из которых около 80% с водой р. Лены (табл. 6, 5л. 7).

Все реки рассматриваемой территории, кроме крупней-х рек Лены и Хатанги, характеризуются невысокими гцеНтрациями минерального и органического фосфора я (е в течение псего года.

Таблица 6

Средний химический состав речных водных масс бассейна моря Лаптевых, мг/дм3

! Ингредиент р. Лена 1 р. Хатанга ; р. Оленек р. Яна р. Анабар р. Омолой Малые реки Для всего бассейна

тундры

м9и На.* к+ НСОз сг ■ Б0<Д е • 5.1 4.7 4.4 1.4 2.2 1.8 1.9 3.9

4.5 3.0 3.8 3.3 0.0 2.7 2.7 3.9

0.7 0.5 0.6 0.6 0.0 0.5 0.4 0.3

17.1 53.1 19.4 66.3 21.8 79.5 6.1 20.4 10.7 34.1 7.5 13.1 8.2 13.8 14-1 с 44.3

12.0 8.5 5.0 2.4 1.5 2.1 2.0 8.6

13.9 8.0 4.0 8.4 1.6 17.2 18.2 9.7

106 110 117 42.6 50.1 44.9 47.2 86.3

Рмин Рорг Робш, N инц N орг N ОЕщ 1.5 1.2 1.3 1.5 1.3 0.8 0.6 1.4

0.008 0.005 0.002 0.002 0.003 0.004 0.002 0.006

0.021 0.006 0.005 0.005 0.004 0.004 0.004 0.016

0.029 0.011 0.007 0.007 0.007 0.008 0.006 0.023

0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04

0.04 0.04 0.05 0.03 0.04 0.05 0.05 0.04

0.46 0.45 0.39 0.33 0.25 0.21 0.27 0.43

0.54 0.52 0.47 0.39 0.32 0.32 0.35 0.51

С ОРГ 10.1 7.0 7.6 7.0 5.5 4.2 4.0 8.9

Поступление главных ионов, биогенных и органических веществ с речным водным стоком в море Лаптевых

Ингредиент р. Лена р. Хатанга р. Оленек р. Яна р. Анабар р. Омолой Прочая территория Всего*

5 + Главные ионы, млн. т/год

2.25 0.32 0.14 0.04 0.03 0.01 0.13 2.92

Na+ 2.3S 0.20 0.06 0.10 0.00 0.02 0.20 2.94

, 0.17 0.03 0.02 0.02 0.00 0.00 0.02 0.26

Ca*4" 7.60 1.30 0.69 0.19 0.14 0.05 0.57 10.54

HCÖj 23.88 4.45 2.50 0.64 0.44 0.09 0.97 32.97

N» С1- 5.42 0.57 0.16 0.08 0.02 0.01 0.14 6.40

SO, г~ 4.91 0.54 0.13 0.26 0.02 0.12 1.27 7.25

1и 47.60 7.41 3.70 1.33 0.65 0.30 3.30 64.29'

Биогенные и органические вещества

тыс. т/год

Сорг 5300 470 240 220 70 30 280 6610

Si 780 81 41 47 17 5.6 42 1014

PO, 4.2 0.34 0.06 0.0Q 0.04 0.01 0.14 4.65

Рорг 11.0 0.39 0.16 0.16 0.05 0.01 0.28 12.0

Poem, 15.2 0.73 0.22 0.22 0.09 0.02 0.42 16.9

Nho» 21.7 2.0 0.95 0.94 0.39 0.21 2.1 28.3

NnHm 21.0 2.7 1.6 0.94 0.52 0.35 3.5 30.6-

Nopr 243,3 30.2 12.3 10.4 3.3 1.5 18.9 319.9'

NoBtti 286.0 34.9 14.8 12.3 4.2 2.2 24.5 378.SE

В целом за год, за период 1985—1990 гг., в море Лапте вых с речным водным стоком поступало около 17 тыс. ' растворенного фосфора, из которых около 90% — с водо! р. Лены. Вынос минерального фосфора в море Лаптевы: составил 4.65 тыс. т в год.

Удельный сток азота и фосфора для рек, располоясеи пых в лесной зоне выше, чем для рек зоны тундры. В свя зи с чем, удельный сток всех форм азота и фосфора дл: рек Оленек, Яна, Анабар, Омолой и малых рек тундры зж; чительно ниже, чем для рек Лены и Хатанги.

В целом за год в море Лаптевых с речным водным стс ком поступало около 380 тыс. т азота, из которых окол 70% — с водой р. Лены. Поступление нитратного азота ес< тавило 28.3 тыс. т в год.

Среднегодовые значения ХПК в малых реках тундрово зоны бассейна моря Лаптевых составляли 10.0—14.5 мг/дь молекулярного кислорода, в пересчете на Сорг — 3.55.3 мг/дм3. Средний удельный сток Сорг для водосборног бассейна моря Лаптевых составил 1.80 т/(км2 ■ год), чт превышает удельный сток Сорг для всей арктической зон] (1.55 т/км2 год). Среднегодовые концентрации Сорг в вод рек Лены, Хатанги, Оленька и Яны значительно превыип ют среднюю концентрацию растворенного Сорг для ре мира.

В среднем за год, за период 1985—1990 гг., с речны: водным стоком в море Лаптевых поступало 13.2 млн. органических веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Основные итоги и выводы, получение в расоте, сводятся к следующему:

1. Средний водный сток в море Лаптевых за весь п ряод наблюдений составил 745 км3 в год, сток взвешенны наносов — 25 млн. т в год. Среднемноголетняя величин стока взвешенных наносов, поступающих в вершину дел: ты р. Лены составила 17.6 млн. т, среднегодовая мутное! — 34 г/м3. В пределах дельты р. Лены аккумулируется ок> ло 60% от общего количества наносов, поступающих в ве; шину дельты. Среднегодовая мутность ленских вод на в* ходе из дельты в ыоре составила 14 г/м3.

2. В бассейне р. Лены преобладает карбонатное выве ривание над силикатным, вода р. Лены в период зимне

1ежени может быть отнесена к хлоридному классу, группе гатрия, III типа, в период открытого русла, как и в целом а год —к гидрокарбонатному классу, группе кальция, III ипа.

3. Среднегодовые концентрации Сорг в воде рек Хатан-и, Оленька и Яны значительно превышают среднюю кон-¡ентрацию растворенного Сорг для рек мира (7.0 — .6 мг/дм3). Среднегодовая концентрация Сорг в устьях роток р. Лены составила 10 мг/дм3, что вдвое превышает реднюю концентрацию растворенного Сорг для рек мира. ]ток органических веществ р. Лены составляет более 0% от стока минеральных веществ.

4. Растворенная форма Сорг является превалирующей воде р. Лены, на ее долю приходилось до 90% от вало-

ого содержания Сорг. В водных массах юго-восточной ча-ти моря Лаптевых лишь 2—5% Сорг представлено взве-генными формами.

5. В летний период в воде дельты р. Лены, ее устьевого зморья и прибрежных водах юго-восточной части моря [аптевых наблюдается снижение концентраций растворен-ого кремния, минерального и органического фосфора, итратного и органического азота.

6. В течение года придонные водные массы юго-восточ-ой части моря Лаптевых обогащены органическими и [гогенными веществами, наличие больших градиентов лотности препятствует перемешиванию водных масс и оступлению этих веществ из придонных в поверхност-ые слои.

7. Поступление НУ и ХОП в водные массы юго-восточ-ой части моря Лаптевых в результате атмосферного пере-оса сравнимо с поступлением этих веществ с водным гоком р. Лены.

8. Содержание микроэлементов в воде дельты р. Лены 2.0—2.5 раза ниже, чем средние концентрации для рек

ира, концентрации микроэлементов в воде моря Лапте-,1х в 3—7 раз ниже средних концентраций для морских >Д.

9. Данные о распределении НУ и фенолов в донных от-)жениях позволяют сделать вывод о незначительном уров-1 антропогенного воздействия на донные отложения юго->сточной части моря Лаптевых.

Основное содержание диссертации изложено в следу] щих работах:

1. Сидоров И. С. Вынос нефтяных углеводородов в м ре Лаптевых с бассейна реки Лены. М., 1989. — 9 с —Де в ВНИИГМИ-МЦД 02.01.89. № 860-ГМ-89.

2.^ Сидоров И. С. Вынос органических веществ реке Леной в море Лаптевых в современный период. М 1989 8 с. - Дел. в ВНИИГМИ-МЦД 02.01.89. № 859-ГМ-89. '

3. Sidorov I.5., Gordeev V. V. Concentration о* dissolved -ssjor elements in the Lena rivsr end its delta. Second interr:u;ticaal byapsEius on the b.ic-qsochc-ai stry of r,adel estuaries: Estuarir.e procza-sc-s in global change. Jefcyll Island, Gocrgic, USA, April 14-20, 1991.

4. Letol 1 s R. , Martin J.П., Thasas A.a., Сэг2а— ev V.V. , Gusarovs S.P., Sidorov I.S. Stabile- c;;y • gen isatops distribute sr. and dissolved Gil ilc-. in Ler.a delta and Laptev Ess (USSA! . Sccor.d intsrna-ticr.o.I synpcsicr. on the ЫйдсгсЬгйаstry sf sisdsl estuaries: Estuaricn processes in global chan§t. •Jskyll Island, Georgia USfi, April 14-20, 1??1.