Пространственно-временная изменчивость химического состава вод рек северного Сихотэ-Алиня

Форина, Юлия Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Пространственно-временная изменчивость химического состава вод рек северного Сихотэ-Алиня
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временная изменчивость химического состава вод рек северного Сихотэ-Алиня"

На правах рукописи

ФОРИНА Юлия Анатольевна

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОД РЕК СЕВЕРНОГО СИХОТЭ-АЛИНЯ

Специальность 25.00.36 - геоэкология (науки о Земле)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

2 8 НОЯ 2013

Хабаровск - 2013

005541033

Работа выполнена в лаборатории гидроэкологии и биогеохимии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт водных и экологических проблем ДВО РАН

Научный руководитель:

кандидат географических наук, старший научный сотрудник Шестеркин Владимир Павлович

Официальные оппоненты:

Кулаков Валерий Викторович

доктор геолого-минералогических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук, лаборатория гидрологии и гидрогеологии, главный научный сотрудник

Луценко Татьяна Николаевна

кандидат географических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук, лаборатория геохимии, научный сотрудник

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук

Защита состоится 19 декабря 2013 г. в 14 30 часов на заседании диссертационного совета Д 005.019.01 на базе Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65. Факс (4212) 32-57-55, E-mail: ivep@ivep.as.khb.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных и экологических проблем ДВО РАН, с авторефератом - в сети Интернет на сайтах ВАК РФ (http:// vak.ed.gov.ru/).

Автореферат разослан «16» ноября_2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук H.A. Рябинин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Северный Сихотэ-Алинь - часть Сихотэ-Алиньской горной системы в пределах Хабаровского края общей площадью 135 тыс. км , из которых 27 % занимают темнохвойные леса, 2,1 % - рубки леса, 12,3 % - гари, возникшие после катастрофических пожаров 1978 и 1998 гг. (Остроухов, 2013). На площади 18,9 тыс. км расположены ООПТ разных категорий (Анюйский национальный парк, государственный природный заповедник «Ботчинский», природные заказники федерального («Тумнинский») и краевого («Мопау», «Пихца» и др.) значения, экологические коридоры.

Большинство рек являются нерестовыми для тихоокеанских лососей. На реках Гур в 1968 г. и Анюй в 1999 г. построены государственные лососевые рыборазводные заводы (ЛРЗ), в восточной части Сихотэ-Алиня первое частное ЛРЗ появилось в 2003 г. на р. Гыджу, планируется строительство ЛРЗ на рр. Бол. Хадя и Чистоводный.

Гидрохимическая изученность рек северного Сихотэ-Алиня низкая. Росгидромет осуществляет мониторинг за качеством вод средних рек Тумнин, Гур, Хор, Сукпай, Манома, Бира, Кия и Подхоренок в нижнем течении, при этом данные наблюдений с 1970 г. не обобщались. Химический состав вод малых рек практически не изучался, хотя они являются наиболее уязвимыми при антропогенном воздействии.

Реки северного Сихотэ-Алиня расположены на труднодоступной и малоосвоенной территории, химический состав их вод определяется преимущественно природными условиями. До недавнего времени основным видом хозяйственной деятельности являлись заготовка древесины и разработка россыпных месторождений золота (с 1896 г. в бассейне р. Тумнин, с конца 90-х годов - в бассейне р. Хор). В последние годы антропогенное воздействие на территорию возрастает. Активно развивается транспортная инфраструктура, появились нефтепроводы (Сахалин-Комсомольск-на-Амуре, ВСТО-2) и газопроводы (Сахалин-Хабаровск-Владивосток, Сахалин-Николаевск-на-Амуре, Якутия-Хабаровск-Владивосток). Планируется освоение рудного месторождения золота Дурминское.

В этой связи проблема изучения пространственно-временной изменчивости химического состава вод рек северного Сихотэ-Алиня, является чрезвычайно актуальной, ее решение даст возможность прогнозировать качество речных вод.

Целью исследования является изучение пространственно-временной изменчивости химического состава речных вод северного Сихотэ-Алиня.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи'.

1. Изучить пространственную изменчивость химического состава вод рек северного Сихотэ-Алиня.

2. Выявить сезонную динамику изменений концентраций растворенных веществ в речных водах.

3. Рассмотреть влияние лесных пожаров на качество речных вод.

Объектом исследования является химический состав речных вод,

предметом -пространственно-временная изменчивость содержания растворенных веществ в речных водах северного Сихотэ-Алиня.

Методы исследования. При сборе и анализе материалов применялись традиционные методы гидрохимических исследований. В решении основных задач диссертационной работы использовались экспедиционный, описательный, сравнительно-географический, картографический и химико-аналитические методы.

Исходные данные. Работа основана на материалах полевых исследований 2004-2012 гг. и анализе данных, выполненных автором в аккредитованном Межрегиональном центре экологического мониторинга гидроузлов № РОСС RU.0001.515988 при ИВЭП ДВО РАН. Фактический материал включает анализ более 700 образцов речных и подземных вод. Количество исследованных рек составило 109. Согласно ГОСТу они классифицированы по площади бассейна: малая река (площадь водосбора <2000 км2), средняя река (площадь водосбора 2000 - 50000 км2) и пространственному признаку - реки западного (бассейн Охотского моря) и восточного макросклона (бассейн Японского моря) (ГОСТ 19179-73, 1973). При выполнении работы автор использовал опубликованные литературные и картографические издания, фондовые материалы Росгидромета, Росприроднадзора, ИВЭП ДВО РАН, Государственные доклады о состоянии и охране окружающей среды Хабаровского края за 2004-2011 годы.

Большой объем информации был получен при выполнении проектов РФФИ (2005-2008 гг., 2010-2012 гг.) и ДВО РАН «Комплексные исследования в бассейне р. Амур» (2004-2008 гг.), Канадского секретариата международной сети модельных лесов (2004-2006 гг.), где автор принимал участие в качестве исполнителя.

Теоретической и методологической основой диссертационного исследования послужили работы отечественных и зарубежных специалистов в области гидрохимии - O.A. Алекина; П.П. Воронкова; К.К. Вотинцева; Б.А. Скопинцева; М.Н. Тарасова; М.П. Смирнова; A.M. Никанорова; B.C. Савенко; П.В. Елпатьевского; B.C. Аржановой; В.А. Чудаевой; A.B. Иванова; В.А.Кузьмина; В.М. Шулькина; JI.M. Сороковиковой; В.П. Шестеркина; Т.Н. Луценко; С. Soulsby; F.R. Hauer и многих других.

Научная новизна. Впервые определены концентрации растворенных веществ в водах рек северного Сихотэ-Алиня, показаны различия в химическом составе вод рек западного и восточного макросклонов. Разработана гидрохимическая карта северного Сихотэ-Алиня, которая дает представление о современном химическом составе речных вод и возможном их изменении в будущем. Показано влияние рудопроявлений цветных металлов, месторождений известняков и минеральных подземных вод на химический состав речных вод. Впервые рассмотрено влияние катастрофических лесных пожаров на качество вод таежных рек.

Практическая значимость. Результаты исследований были использованы при обосновании строительства JIP3 на р. Гыджу, проведении фоновых исследований в районе Малмыжского золото-медного рудопроявления, на нефтепроводе ВСТО-2 и газопроводе Якутия-Хабаровск-Владивосток. Полученные материалы могут быть использованы при обосновании строительства J1P3 на реках Сихотэ-Алиня, организации гидрохимического мониторинга на эксплуатируемых месторождениях полезных ископаемых и пусках ракет космодрома «Восточный» и др.

экологических проблем России» (Москва, 2006); региональные: «Проблемы устойчивого развития регионов в XXI веке» (Биробиджан, 2004); VI Дальневосточной конференции по заповедному делу (Хабаровск, 2004); «Регионы нового освоения: экологические проблемы, пути решения» (Хабаровск, 2008); III Дружининские чтения (Хабаровск, 2009), «Регионы нового освоения: ресурсный потенциал и инновационные пути его использования» (Хабаровск, 2011); «Чтения памяти Владимира Яковлевича Леванидова» (Владивосток, 2008, 2011); «XIII научное совещание географов Сибири и Дальнего Востока» (Иркутск, 2007); «Охрана и научные исследования на особо охраняемых природных территориях Дальнего Востока и Сибири (Чегдомын, 2012), XIII конкурс молодых ученых и аспирантов Хабаровского края» (Хабаровск, 2011).

Личный вклад автора. Диссертант лично участвовал в отборе водных проб, пробоподготовке, в проведении химических анализов речных и подземных вод, в обработке и обобщении результатов, подготовке и апробации результатов исследований на научных конференциях и в научной печати.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 работ, в т.ч. 3 статьи в ведущих рецензируемых журналах, включенных в перечень журналов, рекомендованных ВАК, 1 раздел в коллективной монографии, 4 статьи в отечественных региональных периодических изданиях и сборниках, 22 публикации в материалах конференций и симпозиумов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 151 странице. Состоит из введения, семи глав, заключения, библиографического списка из 216 наименований, в том числе 44 иностранных, 7 приложений; включает 14 таблиц и 38 рисунков.

Во введении обосновывается актуальность темы, цель, задачи, новизна и практическая значимость исследований, сформулированы основные защищаемые положения. В первой главе рассмотрены основные факторы формирования химического состава вод горно-таежных рек. Показано изменение качества вод рек в результате антропогенного воздействия и лесных пожаров. Во второй главе приведена физико-географическая характеристика района исследования, рассмотрены гидрологические особенности рек. В третьей главе описаны объекты и методы исследования, приведена гидрохимическая изученность рек северного Сихотэ-Алиня. Дана карта-схема района исследования (рис. 1). Четвертая глава посвящена рассмотрению основных факторов формирования химического состава речных вод северного Сихотэ-Алиня. В пятой главе обсуждаются результаты исследований химического состава вод малых рек зоны хвойных (таежных) и хвойно-широколиственных (смешанных) лесов, а также средних рек западного макросклона. В шестой главе освещаются особенности химического состава вод малых рек зоны хвойных лесов и средних рек восточного макросклона. В седьмой главе рассматривается влияние лесных пожаров и основных видов хозяйственной деятельности (лесозаготовки и добыча полезных ископаемых) на качество вод северного Сихотэ-Алиня. В заключении приведены основные выводы по теме исследований.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю к.г.н. В.П. Шестеркину за ценные советы, всестороннюю поддержку критические замечания. Особая благодарность Н.М. Шестеркиной и Г.И. Михайловой — за интерес к работе и ценные рекомендации.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Пространственная неоднородность содержания растворенных веществ в водах рек северного Сихотэ-Алння обусловлена многообразием природных условий. Повышенной минерализацией и широким спектром химического состава речных вод характеризуются реки в районах рудопроявлепий цветных металлов, распространения известняков и минеральных подземных вод, приустьевых участках морского побережья Татарского пролива.

Ведущим фактором формирования химического состава речных вод являются подстилающие породы. Восточный макросклон северного Сихотэ-Алиня сложен преимущественно вулканогенными породами (базальтами, андезито-базальтами и их туфами), западный - осадочными и метаморфическими породами (песчаниками, алевролитами, аргиллитами и др.), прорванных гранитными интрузиями. Различаются почвы и растительность: восточный макросклон покрыт хвойными (таежными) лесами на буро-таежных иллювиально-гумусовых почвах, а более пологий западный — хвойными и смешанными хвойно-широколиственными лесами на буро-таежных иллювиально-гумусовых и буро-лесных почвах (Колесников, 1955).

Исследуемая территория характеризуется повышенным количеством осадков. На водоразделе (абсолютные отметки выше 1000 м) выпадает 1000 мм и более, на склонах с абсолютными отметками до 1000 м - 400-700 мм (Справочник по климату СССР, 1968). Среднегодовая температура воздуха изменяется от -3,2 на водоразделе до 0,7 на склонах (Справочник по климату СССР, 1966). На восточном макросклоне в течение года выпадает больше осадков (600-700 мм) и среднегодовые температуры выше (1,0 —1,2°), чем на западном (400-600 мм и 0,7- -2,6° соответственно).

По классификации O.A. Алекина (1970) воды таежных рек западного и восточного макросклона преимущественно относятся к гидрокарбонатному классу, группе кальция, I или II типу (С0^; ССац). В отдельные годы в водах малых рек западного макросклона в мае, июне группа кальция (рис. 2, табл. 1) сменяется на кальциево-магниевую группу (CCa'Mgn, CMgn) вследствие процессов криогенной метаморфизации вод (Власов, Павлова, 1969), осенью - питания водами глубоких подземных горизонтов. Воды отдельных водотоков восточного макросклона (рис. 2; табл. 1), расположенного вблизи побережья Татарского пролива также характеризуются магниево-кальциевым или даже магниевым составом (CCaMsi, С si, С sn) вследствие повышенных концентраций иона магния в подземных водах Восточно-Сихотэ-Алиньского вулканогенного пояса (Стерлин, 1961; Болдовский, 1994).

В период весеннего половодья в водах рек зоны хвойно-широколиственных лесов (Моади, Дубняковая и др.) преобладают воды сульфатного или гидрокарбонатно-сульфатного класса, группы кальция, II типа (C,Sc,iIh SCan).

Доминирование сульфатных ионов в составе вод обусловлено их поступлением из органических веществ, минерализующихся на поверхности и в верхних слоях почвы (Воронков, 1963; Пузаченко, Хрусталева, 1999). Среди рек зоны хвойных лесов подобной тенденции не выявлено.

Минерализация вод малых рек изменяется в широких пределах (рис. 2; табл. 1). Наименьшие значения (до 20 мг/дм3) отмечены в водотоках горной тундры на

134'__136' _138" ИП

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Гранины: ■С У

■ - - государственная VI1.

Рис. 1. Карта-схема района работ

Реки западного макросклона Сихотэ-Алиня: 1 - Ситоми, 2 - Бол. Эртукули, 3 -Мал. Эртукули, 4 - Богбасу, 5 - Соломи, 6 - Болэ, 7 - Альдабира, Биха, Купчу, Яо, 8 -Моади, 9 - Бурга, 10 - Хасо, 11 - Картанга, 12 - Хар, 13 - Доркон, 14 - Мульчи, 15 -Пихца, 16 - Хогула, 17 - Нельта, 18 - Садоми, 19- Альчи, 20 - Пунчи, 21 - Сагды-Селанка, 22 - Ко, 23 - Кэдими, 24 - Ахбио, 25 - Бя, 26 - Сагды-Джава, 27 - 3-я Седьмая, 28 - 2-я Седьмая, 29 - 1-я Седьмая, 30 - Аван, 31 - Каменушка, 32 - Бирушка, 33 - Шивки, 34-Речка 1-я.

Реки восточного макросклона Сихотч-Алиня: 35 Бол. Хадя, 36 ГПУ, 37 Чистовод-ный, 38 - Бол. Дюанка, 39 - Хича, 40 - Бол. Икчу, 41 - Аджалами, 42 - Мопау, 43 - Мал. Сомон, 44 - Татарка.

ПОВИЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Минерализация:

воды сульфатного класса группы кальция II типа (Б1*,,)

воды хлоридного класса группы натрия Ш типа

воды, и »меняющие фупну па С'а. Му или Mg

воды, изменяющие класс на С.Я или Я

Границы: государственна*

субъектов № г

"ш«"гаи комсомол«'

ХЛБЛРОН

Рис.2. Гидрохимическая карта северного Сихотэ-Алиня

высотах более 1600 м (Шестеркин, Аднагулов, 1996), где основными подстилающими породами являются граниты.

В большинстве рек западного и восточного макросклона средние значения минерализации воды не превышают 50 мг/дм3 (рис. 2, табл. 1). Низкие значения обусловлены особенностями формирования химического состава речных вод: наличие трудно выщелачиваемых изверженных горных пород, низкая интенсивность их химического выветривания, высокое количество осадков.

В пределах 50-100 мг/дм3 (рис. 1, 2; табл. 1) изменяется минерализация вод малых рек западного макросклона в районах Малмыжского золото-медного рудопроявления (р. Альдабира), Мухенского месторождения углекислых

минеральных вод (р. Пунчи), рудопроявления олова «Мопау» (рр. Тануга, Тропный), распространения известняков (рр. Джаур, 1-я, 2-я и 3-я Седьмая) и восточного макросклона (рр. Бол. Дюанка, Бол. Хадя, Чистоводный). В районе Лермонтовского месторождения вольфрама значения изменяются от 100 до 200 мг/дм3. Минерализация вод средних рек западного макросклона варьирует в диапазоне от 13,1 до 115,0 мг/дм3 (рр. Подхоренок, Хор, Матай, Мухен и др.) и восточного - 40,2-77,1 мг/дм3 (рр. Тумнин, Коппи, Бута и Хуту). Средние значения минерализации, превышающие 50 мг/дм , отмечены в водах средних рек Мухен (влияние минеральных подземных вод) и Бута (влияние рудопроявления олова «Мопау») (рис. 1, 2).

На приустьевых участках рек Татарского пролива содержание главных ионов и минерализация (> 200 мг/дм3) являются максимальными, их значения в основном зависят от фазы приливно-отливных течений. По величине минерализации воды пресные, иногда солоноватые - >1,0 г/дм . По классификации O.A. Алекина (1970) относятся к хлоридному классу, группе натрия, III типу (С1№ш, рис. 2). В водотоках в результате прилива создается резкая неоднородность в распределении концентраций компонентов химического состава по глубине (Ким, Шестеркин, 2004). На приустьевом участке р. Тохтинка поверхностные слои воды относятся к гидрокарбонатно-хлоридному классу, группе натрия, II типу - C,ClNan (минерализация 48,7 мг/дм3), нижние^ -хлоридному классу, группе натрия, III типу - С1№ш (минерализация 2232 мг/дм ).

Концентрации иона калия в водах малых рек меньше 1,0 мг/дм . Более высокие значения (до 1,7 мг/дм3) отмечены в малых реках Подземный и Теряющийся, Пунчи и средней Мухен, дренирующих вулканогенные образования. Содержание хлоридного иона в водах большинства рек не превышает 2,0 мг/дм3, лишь в реках Тохтинка и Гыджу из-за влияния моря повышается до 2,7 мг/дм3. В средних реках его концентрация по данным Росгидромета изменяется в пределах 0,5-7,0 мг/дм3, средние значения менее 2,6 мг/дм3. Наши материалы свидетельствуют о более низких величинах (<2,0 мг/дм3).

Содержание сульфатного иона в водах большинства малых рек западного макросклона в среднем составляет 4,1-5,6 мг/дм3, восточного макросклона -часто находится ниже предела обнаружения - <2,0 мг/дм (табл. 1), за исключением рек расположенных вблизи водораздельного гребня - рр. Отрог, Скалистый, Ветвистый (до 9,9 мг/дм3).

Повышенные концентрации сульфатов, обусловленные присутствием сульфидных минералов в составе подстилающих пород, отмечены в районах рудопроявлений полиметаллов. В водах рек Таракановка и Акча Нижнего Приамурья содержание сульфатного иона достигает 18,4-31,0 мг/дм , рек Биха и Купчу Малмыжского золото-медного рудопроявления - 10,0-20,2 мг/дм , что обусловливает появление вод сульфатного класса, группы кальция, II типа (S ап) и сульфатного класса, группы натрия, II типа (SNan). В районе рудопроявления олова «Мопау» содержание сульфатного иона в водах в среднем составляет 12,0 мг/дм3, в воде р. Шелехова, дренирующей в верхнем течении алуниты - 9,1 мг/дм3 (рис. 2; табл. 1).

Фосфор в водах многих малых рек изменяется в широком диапазоне концентраций - <0,010-0,090 мг/дм3. В реках западного макросклона содержание фосфора низкое (<0,010-0,033 мг/дм3), в среднем не превышает 0,010 мг/дм3.

Таблица 1

Характеристика химического состава вод малых рек северного Сихотэ-Алиня__

Показатель Восточный макросклон Западный макросклои Рудопроявления Месторождения Приустьевые участки рек Татарского пролива

Зона хвойных лесов Зона смешанных лесов Золото-медное Малмыжхкое Олова «Монау» Известняков Путинский участок минеральных углекислых вод

Минерализация, мг/дм1 36.0-67.1 45,2 18,5.^48,2 31,7 39.2 29,4:64,0 " 43,9 4?,МВД 64.9 72.4 " 56,7' " 48.7—3458.7 ¡546,0

Ыа', мг/дм* <1.0-6.2 2,7 1,2-5,3 2.2 <1.0-2.6 1.5 2.9-4,9 3.6 <1.0-2.3 1.8 1.2-5.2 2.1 2.8-3.1 3.0 6.4-2117.1 602.6

К', мг/дм' <1.0-1.6 <1.0 <1,0 <1,0 <1.0 1.1 <1,0 <1,0 <1,0 <1.0 <1.0-86.0 27,3

Са"", мг/дм' 1.9-7.3 4,9 1,6-8,0 4,7 1.6-7.5 4,0 2.6-7,3 4,9 5.3-14.6 9,9 5.4-16,2 13,4 6,4-8,4 7.3 3,1-80,6 29,8

М^', мг/дм1 1.0-4.2 2.5 0.7-4.4 2,1 0.5-4.7 1,5 1.0-2.2 1.7 1.7-5,1 2,4 1,2-8,3 2,4 2,9-5,1 4,2 2.9-440.0 109.3

НСО»", мг/дм' 16,5-48,3 29,3 12.2-37.5 21,6 8,5-31.7 18,2 7.7-30.3 16,7 21,9-53.1 35,5 21,3-89,4 51.8 27,5-42,1 38.2 22.0-65.3 39,7

С'Г, мг/дм <2.0-2.7 <2.0 <2.0 <2,0 <2,0 <2,0 <2.0 <2,0 10.7-1439.0 584,8

БО/*, мг/дм1 <2.0-9.9 2,7 <2,0-14,6 5,6 <2.0-9.5 4.1 10,0-20,2 15.1 8.2-16.8 12.0 4,1-14,2 6.7 <2.0-3.0 2,0 2,7-548.2 152.7

Р, мг/дм* <0.010-0.090 0,017 <0,010-0,077 0,010 <0,010—0,077 О.ШО <0.010-0.030 0,023 <0.010-0.023 <0.010 <0.010-0.024 <0.010 0.0)5-0.031 0.023 <0.010-0,019 <0,010

Бг, мг/дм1 4.2-13.9 8.1 1.8-18.0 5.5 2.0-12.1 6.7 6.7-10.4 8.5 3.2-5.8 4.3 4.2-8.1 6.1 7.8-10.1 9,0 -

Химический состав вод (по Алехину, 1970) С Ь С П; СМ',;СМ'„. С™", ' С V С 4»; п, и <~ п» СЗ'*,,; в",,; РС..М1 . гм» >- II, 1- II р10 . сС* II. л II О' Ь и С1',, с^СЛ, С",;С"„ С1ч',„

Примечание. Числитель - предел колебаний; знаменатель - среднее значение;М - минерализация.

Более высокие концентрации (0,049-0,077 мг/дм3) отмечены в водах рек Мал. и Бол. Садоми, Нельта и Мухен, дренирующих базальты, которые в среднем содержат 0,13 % фосфора (Маккевелли, 1977). В водах р. Мухен содержание фосфора достигает 0,029 мг/дм3, в остальных средних реках не превышает 0,013 мг/дм3.

Высокое содержание фосфора отмечено в малых реках восточного макросклона (рис. 3), которые дренируют вулканогенные образования. Об участии в питании этих рек подземных вод глубоких горизонтов свидетельствует повышенная концентрация фосфора в воде термального источника в бассейне р. Ботчи (до 0,040 мг/дм3), родников в бассейнах рек Чистоводный (0,034 мг/дм ) и Гыджу (до 0,070 мг/дм3). В водах средних рек Тумнин, Ботчи и Коппи содержание минерального фосфора в основном находится ниже предела обнаружения (<0,010 мг/дм3).

0,06 0,03 0 4

Р, мг/дм

I—Г~т—I.

□ зима Пвссна Влето □ осень

Рис. 3. Сезонная динамика концентраций фосфора в водах малых рек восточного макросклона северного Сихотэ-Алиня

Среди минеральных форм азота в водах большинства малых рек западного макросклона преобладает нитратная. Наиболее низкое содержание нитратов отмечается в водах малых таежных рек Бешенная, Шелехова и Хальзан (<0,01-0,15 мгЫ/дм3, в среднем 0,06 мг Ы/дм3), повышенное - Саласу, Хиванда и Джаур (0,07-0,49 мг Жцм3, в среднем 0,24 мг Жим3) максимальное - бассейна р. Анюй (0,08-1,08 мг И/дм3, в среднем 0,43 мг Ждм3). Концентрация нитратного азота в водах рек бассейна р. Хор (рр. Бя, Ко и др.) в среднем составляет 0,41 мг Ы/дм3, сопоставима с содержанием в водах рек бассейна р. Анюй. Содержание нитратного азота в водах рек зоны смешанных лесов изменяются в широких пределах <0,01-0,63 мг Мдм3, в среднем составляет 0,24 мг И/дм .

Аммонийный азот доминирует в водах отдельных малых рек зоны хвойных (рр. Муты, Хальзан и др.) и смешанных лесов (рр. Пихца, Хасо, 1-я, 2-я и 3-я Седьмая и др.), водосборы которых заболочены. Содержание аммонийного азота в водах первых рек изменяется от <0,04 до 0,47 мг 1Ч/дм3, в среднем составляет 0,07 мг К/дм3, вторых - <0,04-0,68 мг 1^/дм3 и 0,22 мг >1/дм3 соответственно.

В водах средних рек, за исключением Матай и Подхоренок, преобладает нитратная форма. В водах рек Анюй, Манома, Мухен и Хор содержание нитратного азота достигает максимальных значений — 0,77 мг 1Ч/дм , в среднем 0,32 мг К/дм3.

Значительно меньше содержится минеральных форм азота в малых реках восточного макросклона, где заболоченность водосборов незначительна. Концентрации аммонийного азота здесь часто находятся ниже предела

обнаружения (<0,04 мг И/дм3). Исключение составляют водотоки Хича и Бол. Икчу, которые в верхнем течении дренируют мари Совгаванского базальтового плато. Содержание аммонийного азота в водах этих рек изменяется от <0,04 до 0,44 мг М/дм3 (в среднем 0,17 мг/дм3). Нитратная форма является преобладающей формой азота, содержание которого изменяется от <0,01 до 0,37 мг М/дм3 (средние значения в большинстве рек не превышают 0,14 мг М/дм3). Повышенное содержание нитратного азота характерно для вод малых рек Гыджу и Ветвистый (в среднем 0,20 мг М/дм3), Скалистый (в среднем 0,31 мг М/дм3). В водах приустьевых участков рек Татарского пролива содержание минеральных форм азота низкое, аммонийного азота часто находится ниже предела обнаружения (<0,04 мг М/дм3), нитратного — не превышает 0,09 мг М/дм3.

В водах средних рек восточного макросклона содержание аммонийного азота изменяется в пределах <0,04-0,36 мг М/дм3, нитратного - <0,01 -0,31 мг М/дм3.

Нитритный азот в реках находится ниже предела обнаружения (<0,010 мг М/дм3).

Содержание кремния в водах малых таежных рек западного макросклона изменяется в широком диапазоне 1,8—18,0 мг/дм3. Наиболее высокие значения отмечены в водах рек Муты, Бешеная, Шелехова. В меньших пределах (4,2-13,9 мг/дм3) кремний варьирует в водах рек восточного макросклона. Низкие значения характерны для малых рек верхней части бассейна р. Тумнин (средние значения менее 6,3 мг/дм3), в водотоках дренирующих вулканогенные образования средние значения составляют 9,0-11,0 мг/дм .

В водах малых рек зоны смешанных лесов содержание кремния не превышает 12,1 мг/дм3. Повышенные значения (7,8-12,0 мг/дм3, в среднем 10,0 мг/дм3) отмечены в водах рек Пунчи, Пихца, Хар и др. Меньше содержится кремния в реках Малмыжского золото-медного рудопроявления (в среднем 8,5 мг/дм3). В остальных водотоках концентрации в среднем составляют 5,2 мг/дм3.

Содержание валового железа в водах малых таежных рек западного макросклона изменяется от <0,02 до 0,63 мг/дм3, в среднем составляет 0,08 мг/дм3. Исключением являются рр. Бешеная (0,26 мг/дм3), Хальзан (0,29 мг/дм3) и Муты (0,56 мг/дм3), водосборы которых заболочены. Реки зоны смешанных лесов отличаются более высокими колебаниями концентраций железа (0,06-1,59 мг/дм3, в среднем 0,32 мг/дм3), чем таежные реки. В воде р. Пунчи ниже разгрузки углекислых минеральных вод его содержание изменяется в узких пределах (0,65-0,83 мг/дм3). Повышенная концентрация в водах рек 2-я, 3-я Седьмая, Каменушка и др., обусловлена высоким содержанием железа (2,0-5,0 мг/дм3) в подземных водах (Гидрогеология СССР..., 1971). Максимальные концентрации железа (до 4,65 мг/дм3) отмечены в водах средних рек Матай, Манома и Подхоренок, дренирующих в нижнем течении большие массивы болот (заболоченность водосборов составляет 3%, 6% и 25% соответственно).

В водах приустьевых участков рек Татарского пролива содержание валового железа повышено из-за детрита, находится в пределах 0,10-0,51 мг/дм3, в других реках восточного макросклона изменяется в диапазоне от <0,02 до 0,32 мг/дм (средние значения не превышают 0,14 мг/дм3).

Косвенным показателем содержания окрашенных органических веществ в поверхностных водах является цветность, которая в таежных реках западного макросклона изменяется от <5° («очень малая») до 130° («высокая») (Смирнов, 1994), в среднем не превышает 35°. Исключение составляют рр. Бешеная (40°), Шелехова (55°) и Хальзан (80°). Цветность вод малых рек зоны смешанных лесов

варьируют от <5° («очень малая») до 165° («очень высокая»), в большинстве рек она «средняя» (30-50°) и «слабоповышенная» (55-75°). Перманганатная окисляемость (ПО) вод малых рек зоны таежных лесов изменяется от 1,8 («очень малая») до 21,4 мг О/дм3 («высокая»). Наибольшие значения отмечены в водах рек Хальзан (21,4 мг О/дм3) и Бешеная (12,3 мг О/дм3). В остальных водотоках в половодье и паводки величины ПО относятся к градации «слабоповышенная» (10,0-14,5 мг О/дм3) и «средняя» (5,4-7,0 мг О/дм3), в межень - «малая» (1,8-5,0 мг О/дм3). В водах рек бассейна р. Анюй значения ПО изменяются от 1,8 до 14,5 мг О/дм , в среднем не превышают 6,5 мг О/дм3. Значения ПО в водах рек смешанных лесов изменяются от 2,8 («малая») до 73,1 мг О/дм («исключительно высокая»). В более широких пределах изменяется содержание легко окисляемых органических веществ в водах средних рек Манома, Матай, Подхоренок (рис. 8).

Цветность вод рек восточного макросклона изменяется от <5° до 125°, средние значения не превышают 30° и относятся к градации «средняя». Более высокое значение отмечено в воде р. Отрог - 60° («слабоповышенная»). Значения ПО изменяются от 0,8 до 17,1 мг О/дм3, средние значения в основном не превышают - 10,0 мг О/дм3 («средняя»).

Существенное увеличение биогенных и органических веществ в речной воде может наблюдаться после нереста тихоокеанских лососей. В воде р. Бол. Хадя в 2006 г. содержание фосфора до нереста составляло 0,01 мг/дм3, а после - 0,06 мг/дм . Значительно повысилось в это время содержание аммонийного (с 0,04 до 0,34 мг N/дм3) и нитратного азота (с 0,12 до 0,27 мг N/дм3), значения ПО с 3,0 до 6,9 мг О/дм .

2. Сезонные изменения концентраций растворенных веществ в водах малых таежных рек слабо выражены из-за преобладания в питании подземных вод, рек средних и малых рек зоны смешанных лесов определяются величиной водного стока.

В горных районах доля подземных вод в формировании речного стока в среднем за год составляет 40-60 % (Соколов, 1996), поверхностный склоновый сток образуется преимущественно во время весеннего снеготаяния (Федоровский, 1985). Средние модули минимального летнего и зимнего стока рек западного макросклона составляют 2-5 и 0,1-0,4 л/с км2. В реках восточного макросклона эти значения выше - 5-10 и 0,6-1,5 л/с'км2 соответственно (Водные ресурсы..., 1970). Такие особенности водного режима таежных рек оказывают большое влияние на годовую динамику содержания растворенных веществ.

Сезонные колебания минерализации вод малых таежных рек не превышают 10,0 мг/дм3 (рис. 4). Более значительные различия (>30,0 мг/дм3) характерны для вод средних и малых рек зоны смешанных лесов, районов рудопроявлений цветных металлов, распространения известняков и определяется величиной водного стока (рис. 4, 5). Наименьшие значения отмечены весной (рис. 4, 5), когда в питании рек возрастает доля талых снеговых вод. С повышением грунтового питания минерализация речных вод повышается, достигая максимума в реках западного макросклона перед промерзанием, восточного - зимой (рис. 4). Малые реки восточного макросклона зимой не перемерзают из-за большой высоты снежного покрова и широкого распространения водоносных комплексов олигоцен-миоценовых вулканогенных образований (базальты, андезитобазальты, андезиты и их туфы) с пластово-поровыми, пластово-трещинными и трещинно-жильными (в зонах тектонических нарушений) преимущественно напорными водами (Болдовский, 1994).

снижается до 0,05-0,10 мг/дм3, осенью - до <0,02 мг/дм3. В паводки концентрации железа и органических веществ возрастают незначительно из-за инфильтрации дождевых вод через почво-грунты.

Цветность вод малых рек западного макросклона в период весеннего половодья возрастает в 2-10 раза. Наибольшее значение отмечено в воде р. Бол. Эртукули (120°). Содержание органического вещества, определяемое по величине перманганатной окисляемости (ПО), изменяется в пределах - 1,8-21,4 мг О/дм3, максимальные значения отмечены в воде р. Хальзан - 21,4 мг О/дм3, что соответствует градации «высокая». В остальных реках весной и летне-осенние паводки значения ПО относятся к градации «слабоповышенная» (10,0-14,5 мг О/дм3) и «средняя» (5,4-7,0 мг О/дм3), в межень - «малая» (1,8-5,0 мг О/дм ). В реках бассейна р. Анюй среднее значение ПО составляет 5,2 мг О/дм , соотношения Цв:ПО изменяются от 3,0 до 7,5 весной, что характерно для высокоцветных вод, наименьшие величины соотношения наблюдаются осенью — 1,0-1,4.

б)

1.5 I

0.5 О

[

в зима О весна в лето в осень

■ >

Рис. 7. Сезонная динамика содержания железа в водах рек западного макросклона северного Сихотэ-Алиня (а — малые реки, б - средние реки)

Цветность вод малых таежных рек восточного макросклона в половодье достигает 200°, значения ПО - 65,1 мг О/дм3, содержание железа - 0,32 мг/дм3. В летнюю и зимнюю межень эти значения резко снижаются, достигая наименьших за год величин.

й-

Рис. 8. Сезонная динамика значений ПО в водах рек западного макросклона северного Сихотэ-Алиня (а — малые реки, б — средние реки)

Годовой ход содержания железа, цветности и ПО в реках зоны смешанных лесов и средних свидетельствует об увеличении их значений при максимальных расходах воды - в половодье и летне-осенние паводки, когда с талыми снеговыми водами и атмосферными осадками они поступают в русловую сеть.

В малых реках зоны смешанных лесов по сравнению с реками таежных лесов, содержание железа и органического вещества выше в результате увеличения заболоченности водосборов.

В водах рек зоны смешанных лесов содержание железа в половодье (0,70 мг/дм3) и летне-осенние паводки (0,30 мг/дм3) значительно выше из-за повышенного количества взвешенного материала. Иногда повышенные концентрации железа наблюдаются в межень. Например, в августе маловодного 2008 г. в водах рек Малмыжского золото-медного рудопроявления они варьировали от 0,18 до 1,54 мг/дм3, южных районах - 0,21-1,59 мг/дм3. Максимальные значения цветности наблюдаются в летне-осенние паводки (80°-165°). Наибольшее количество легко окисляемых органических веществ отмечено в воде р. Пихца (73,1 мг О/дм3 в августе 2004 г.), в остальных реках меньше 20,0 мг О/ дм3.

В воде средних рек восточного макросклона, согласно материалам Росгидромета, средние значения цветности при высокой водности р. Тумнин в 26 раз превышают зимние. Цветность воды изменяется от 4° - «очень малая» до 300° - «исключительно высокая». Диапазон изменения содержания железа составляет 0,00-1,63 мг/дм3. Максимальные концентрации отмечены весной (в среднем 0,32 мг/дм3), в остальные сезоны они не превышают 0,13 мг/дм . Цветность вод рек Бута и Коппи изменяется от <5° - «очень малая» до 120° -«высокая», наиболее окрашены воды р. Бута - в среднем до 40°. Цветность воды р. Коппи в среднем составляет 15° («малая»). Значения ПО в воде р. Тумнин изменяются от 2,1 мг О/дм3 - «малая» до 32,0 мг О/дм - «очень высокая», средние значения ПО весной наиболее высокие (14,4 мг О/дм3). Зимой снижаются до 3,1 мг О/дм3. В водах рек Коппи и Бута содержание легко окисляемых веществ ниже 8,3 мг О/дм3. Соотношения Цв.:ПО в различные сезоны варьируют в пределах 1,1-7,0. Концентрации железа незначительны, изменяются в пределах 0,04-0,22 мг/дм3, в среднем не превышают 0,09 мг/дм .

В водах средних рек западного макросклона, за исключением р. Подхоренок, максимальные концентрации железа также отмечаются в половодье и паводки. Низкие концентрации из-за формирования химического состава воды преимущественно в зоне хвойных лесов характерны для вод рек Гур и Сукпай, в которых средние концентрации железа не превышают 0,15 мг/дм . Высокая заболоченность водосборов рек Манома, Матай обусловливает повышение концентрации железа весной (0,57 и 0,67 мг/дм3 соответственно) в 1,3-2,1 раза по сравнению с зимой (в среднем 0,43 и 0,32 мг/дм3 соответственно). В воде р. Матай повышенные его концентрации сохраняются летом (0,78 мг/дм ) и осенью (0,52 мг/дм3). Наши данные также свидетельствуют о повышенных концентрациях железа в водах рек Мухен (0,45 мг/дм ) и Бикин (0,41 мг/дм ).

В воде р. Подхоренок максимальная концентрация железа отмечена зимой (2,4 мг/дм3), весной она снижается в среднем до 0,66 мг/дм3 за счет разбавления талыми водами, летом и осенью вновь возрастает до 1,10 и 1,17 мг/дм соответственно. Высокие значения зимой обусловлены низкой водностью и питанием подземными водами (рис. 7).

Средние величины ПО изменяются в широких пределах - от 2,8 мг О/дм

(«малая») до 16,2 мг О/дм3 («повышенная»). Зимой значения относятся к градации «малая» (2,8-4,3 мг О/дм3), осенью - «средняя» (5,9-9,1 мг О/дм3). Весной и летом содержание легко окисляемых органических веществ в водах рек Манома, Матай и Подхоренок достигает 11,4-16,2 мг О/дм3 -«слабоповышенная» и «повышенная», в остальных реках относятся к градации «средняя» (9,4 мг О/дм3). Коэффициенты Цв.:ПО в различные сезоны составляют 2,4-8,5.

Зимой средние значения цветности в рр. Гур, Хор и Сукпай относятся к градации «очень малая» - 7-10°, в рр. Манома и Матай - «малая» - 17° и 16°, Подхоренок - «средняя» - 33°. Весной и летом цветность воды в 3-7 раза выше, чем зимой, осенью она снижается. Наиболее окрашены воды рек Подхоренок, Манома и Матай, где цветность достигает 78°-84° («повышенная») и даже 106° («высокая»).

3. Лесные пожары обусловливают неравномерное распределение концентраций растворенных веществ в водах малых рек в течение длительного периода времени. Максимальное содержание зольных веществ, сульфатного иона и нитратного азота отмечено на 4-6-й послепожарный год.

Как стихийное бедствие лесные пожары возникают на северном Сихотэ-Алине практически каждый год, вызывая дополнительный вынос зольных веществ с поверхности водосбора. Наиболее катастрофическими пожары были в 1978 и 1998 гг., когда в Хабаровском крае площадь гарей возросла соответственно на 1800 и 2016 тыс. га

Изучение влияния пожаров на химический состав речных вод проводилось в 1999-2011 гг. в верхнем течении реки Анюй, в бассейне которой в 1998 г. пожарами было охвачено 165 тыс. га леса. В бассейнах малых таежных рек Забытый, Горелый-2 и Завальный (I - первый участок) на месте старых гарей и рубок лесные (валежные) пожары привели к полному выгоранию растительного и почвенного покрова до подстилающих пород. Водосбор р. Горелый-1 был пройден верховым пожаром и характеризовался повышенным содержанием обугленных древесных остатков (И - второй участок). Фоновыми водотоками, водосборы которых не пострадали от лесных пожаров, являлись реки Бол. и Мал. Эртукули, Куптурку, Богбасу и др.

В водах таежных рек, дренирующих не пройденные огнем водосборы, минерализация воды находилась в пределах 18,5—42,8 мг/дм3, в среднем составляла , 30,8 мг/дм . Минерализация вод рек I участка, дренирующих оловорудное рудопроявление «Мопау», была выше. Меньше влияние этого рудопроявления проявлялось на минерализации воды р. Горелый-1, которая изменялась от 26,9 до 45,5 мг/дм , составляя в среднем 34,3 мг/дм3. Максимальное значение минерализации вод рек, обусловленное повышенным содержанием ионов магния, кальция и гидрокарбонатного, отмечалось на 5-й послепожарный год (табл. 2). В водах фоновых рек подобные изменения отсутствовали. Такая динамика минерализации воды в течение длительного мониторинга свидетельствует о «затяжном» выносе зольных веществ с гарей. Это хорошо согласуется с данными Б.Л. Соколова (1996), согласно которым в формировании речного стока данного года участвуют более «старые» подземные воды. С подземным стоком данного года в реки поступает в среднем 10-15 % атмосферных осадков, выпавших на поверхность водосбора текущего года. Остальная часть подземного питания рек - подземные воды, сформированные

атмосферными осадками предыдущих лет. Период полного подземного водообмена изменяется от 1,5 до 12 лет, в среднем составляет 4-6 лет.

Легкорастворимые ионы калия были вымыты из золы атмосферными осадками осенью 1998 г. и талыми снеговыми водами в 1999 г., в результате чего их концентрации в ручьях мало различались.

Содержание сульфатного иона в водах рек I и II участков в среднем было в 1,7 раза выше, чем в фоновых водотоках. Максимальное среднегодовое содержание сульфатного иона в водах исследуемых рек отмечалось на 6-й послепожарный (2004) год, что также хорошо согласуется с данными исследований Б.Л. Соколова (1996). Среднегодовая концентрация сульфатного иона в водах фоновых водотоков в этот год составила 6,0 мг/дм3, в остальные годы в основном не превышала 5,0 мг/дм3. В водах рек I участка в 2004 г. среднегодовые концентрации этого иона изменялись от 9,6 до 11,9 мг/дм , в последующие годы не превышали 9,0 мг/дм3. Аналогичная ситуация отмечалась в воде р. Горелый-1, где максимальная среднегодовая концентрация сульфатного иона (7,9 мг/дм3) отмечалась в 2004 г., в остальные годы была менее 6,0 мг/дм . Большие различия в содержании сульфатного иона в водах исследуемых рек были вызваны атмосферным переносом окислов серы из охваченных травяными и торфяными пожарами районов Нижнего Приамурья. Об этом свидетельствуют повышенные концентрации сульфатных ионов в снежном покрове (до 11,4 мг/дм ) в начале ноября в бассейне р. Анюй, в изморози над очагом торфяного пожара в бассейне р. Кия (до 18,2 мг/дм3).

Таблица 2

Среднегодовые значения минерализации и сульфат-иона в водах рек северного Сихотэ-Алиня на фоновом и пирогенно измененных водосборах

(мг/дм3)

Год р. М. Эртукули (п=52) р. Забытый (п=46) р. Горелый-2 (п=54) р. Завальный (п=50) р. Горелый-1 (п=56)

1999 М 30,8 54,7 55,1 57,3 35,1

БОг" 3,0 7,4 6,8 5,1 5,7

2000 М 33,9 55,0 54,5 62,5 36,9

БО/- 4,0 7,6 8,2 7,1 7,1

2002 М 30,8 54,8 53,9 59,4 36,8

БОГ" 2,8 8,4 9,0 6,8 4,9

2003 М 34,1 61,7 63,4 65,8 37,8

БОГ- 3,4 9,5 9,8 7,5 4,4

2004 М 33,0 53,6 54,7 58,0 35,1

БОГ" 6,0 10,4 11,9 9.6 7.9

2007 М 33,1 52,9 53,3 58,5 31,9

БОГ" 5,6 9,2 8,9 7,2 6,0

2010 М 32,5 53,3 54,3 58,4 31,8

БОГ" 5,2 9,2 9,5 8,0 5,5

2011 М 34,7 51,6 52,7 56,8 31,9

2,7 6,4 7,8 5,6 4,0

Примечание. М - минерализация, п -количество проб.

Среди биогенных элементов наиболее кратковременное воздействие лесные пожары оказали на содержание в воде аммонийного азота. В первый послепожарный год поступление газообразных продуктов горения привело к повышению концентраций аммонийного азота как в водотоках, водосборы

которых были пирогенно изменены, так и не пройденных пожарами. Содержание аммонийного азота во всех водотоках в 1999 г. достигало максимума в сентябре 0,37-0,47 мг К/дм3 и снижалось затем в октябре-ноябре до 0,17-0,30 мг Ы/дм3. В последующий год концентрации аммонийного азота в реках уменьшались за счет процессов нитрификации и потребления растительностью. В период с 2000 по 2011 гг. сезонное повышение аммонийного азота до 0,35 мг 1Ч/дм" отмечалось во время весеннего половодья в апреле-мае, в остальные месяцы содержание его в водах рек не превышало 0,07 мг И/дм3.

Наибольшее влияние лесные пожары оказали на содержание нитратного азота. В первый после пожарный год его содержание в водах рек, дренирующих гари, находилось примерно на одном уровне и составляло 0,71-0,87 мг 1чГ/дм3, что было выше, чем в водах фоновых рек в 2-3 раза. В 1999-2001 годах содержание нитратного азота в водах рек I и II участков было примерно на одном уровне, в 2002-2004 гг. максимальное значение стало отмечаться в водах рек Завальный и Горелый-1 (рис. 9).

Рис. 9. Динамика содержания нитратного азота в водах рек бассейна р. Анюй (а-многолетняя (1999-2011 гг.), б-сезонная (1999, 2004 и 2011 гг.)

1 - Мал. Эртукули; 2 - Забытый; 3 - Горелый-2; 4 - Завальный; 5 - Горелый-1

Различия в содержании нитратного азота в водах рек I участка (рис. 9) связаны, с одной стороны, с различиями в характеристиках водосборов (площадь, падение реки и т.д.), с другой - с количеством обугленных растительных остатков, поглощающих окислы азоты из атмосферы. Поэтому наиболее высокое содержание нитратного азота отмечалось в воде р. Горелый-1 (до 1,76 мг И/дм3). Максимальные же концентрации этого вещества, также как и зольных веществ, наблюдались на 4-6-й послепожарный год. Вплоть до 2010 г. содержание этого компонента химического состава было выше по сравнению с другими водотоками. В условиях значительного задымления атмосферы бассейна р. Анюй в 2003 г. и в последующие годы поступление окислов азота с атмосферным переносом с других охваченных пожарами территорий обусловило наиболее высокие концентрации нитратного азота в воде р. Горелый-1 (рис. 9). Фоновых значений (0,27—0,41 мг "Ы/дм3) содержание нитратного азота в водах рек, дренирующих гари, достигало на двенадцатый послепожарный год (2010 г.).

Кривые сезонного распределения содержания нитратов для всех изучаемых рек в первый послепожарный год имеют сходный характер. Как в водах рек с пирогенно измененными водосборами, так и фоновых - максимальные концентрации наблюдались в сентябре 0,98-1,56 и 0,33-0,49 мг Щщ3

соответственно. В октябре-ноябре их значения постепенно снижались (рис. 9). В сентябре 1999 г. пробы вод были отобраны в период выпадения атмосферных осадков, которому предшествовал длительный засушливый период. Совершенно иная картина сезонного распределения содержания нитратного азота отмечалась в 2002-2004 гг. - максимальные концентрации во всех водотоках приходились на октябрь-ноябрь. В 2011 гг. кривые сезонного распределения содержания нитратного азота стали типичными для рек Сихотэ-Алиня, максимальные значения этого компонента во всех водотоках отмечались в апреле-мае, минимальные в ноябре.

В условиях полного выгорания растительного и почвенного покрова до минерального грунта основным источником обогащения водных потоков фосфором являются зола и обуглившиеся растительные остатки. С поверхностным стоком фосфор вымывается из обуглившейся подстилки, золы и поступает в водотоки. В водах малых рек I участка концентрации фосфора в среднем были в 1,5-2 раза выше по сравнению с фоновыми водотоками (рис. 10). В воде р. Горелый-2, также как и в фоновых водотоках, содержание фосфора стало ниже предела обнаружения (<0,010 мг/дм ) в 2008 г (на 10-й послепожарный год), в водах рек Завальный и Забытый - в 2010 г. (на 12-й послепожарный год). Это объясняется значительно меньшей площадью водосбора р. Горелый-2, а, соответственно, и меньшим количеством золы по сравнению с водосборами рр. Завальный и Забытый. В воде р. Горелый-1 за весь период наблюдений содержание фосфора за пределы фоновых значений не выходило. Не отмечено больших различий в сезонной динамике содержания фосфора, минимальное его содержание в воде рек в 2004 г было в ноябре, незначительное повышение в апреле-мае. Многолетние исследования указывают на возможное повышение фосфора в воде рек в период весеннего снеготаяния и муссонных осадков.

б)

Р, мг/дм3

Л пиит

апрель май июнь август октябрь ноябрь

1999 2000 2002 2003 2004 2007 2009 в! а2 и3 ■ 4

Рис. 10. Динамика содержания минерального фосфора в водах рек бассейна р. Анюй (а - многолетняя (1999 - 2009 гг.); б - сезонная в 2004 г.) 1 - Мал. Эртукули; 2 - Забытый; 3 - Горелый-2; 4 - Завальный

Содержание железа, кремния, значения цветности и перманганатнои окисляемости в водах рек с пирогенно измененными водосборами за весь период исследования находилось на одном уровне с фоновыми водотоками.

выводы

1. Содержание растворенных веществ в водах рек северного Сихотэ-Алиня определяется большими различиями в составе подстилающих пород, почв и растительности. Минерализация вод большинства рек находится в пределах 20,0-50,0 мг/дм3.

2. Минерализация речных вод в районах рудопроявлений цветных металлов, распространения известняков и минеральных подземных вод изменяется от 50 до 100 мг/дм , в приустьевых участках побережья Татарского пролива превышает 200 мг/дм3.

3. По химическому составу речные воды преимущественно относятся к гидрокарбонатному классу, группе кальция, первого или второго типа (ССаь ССа„). Гидрокарбонатно-сульфатным или сульфатным классом вод (С,8Са; Б01,,) характеризуются реки районов рудопроявлений цветных металлов и реки зоны смешанных лесов в период весеннего половодья.

4. Нитратная форма азота доминирует в водах большинства рек. В водах таежных рек его содержание значительно выше, чем в водах рек зоны смешанных лесов. Преобладание аммонийного азота отмечено в речных водах в период максимального стока и высокой заболоченности водосборной площади.

5. Содержание минерального фосфора и кремния изменяется в широких пределах (<0,01-0,09 мг/дм3 и 1,8-18,0 мг/дм3 соответственно), максимальные значения отмечены в воде малых рек, дренирующих вулканогенные образования.

6. Сезонные колебания минерализации вод малых таежных рек не превышают 10,0 мг/дм . Более значительная вариабельность (>30,0 мг/дм3) характерна для вод средних и малых рек зоны смешанных лесов, районов рудопроявлений цветных металлов и распространения известняков и определяется величиной водного стока. Наименьшие концентрации основных ионов отмечаются в половодье, наибольшие — в зимнюю межень.

7. Годовой ход концентраций биогенных и органических веществ в водах малых таежных рек характеризуется максимумом в период половодья, средних и малых рек смешанных лесов - в половодье и дождевые паводки. В воде таежных рек сезонные различия слабо выражены из-за низкого содержания, в воде рек средних и зоны смешанных лесов проявляются более резко, зависят от заболоченности водосборов.

8. Лесные пожары обусловливают значительный диапазон колебания концентраций и повышенные содержания растворенных веществ в водах малых таежных рек в течение длительного периода времени. Наибольшее влияние пожаров на содержание зольных веществ проявляется на 5-й послепожарный год, сульфатного иона - на 6-й год, нитратного азота — на 4-6-й годы. Концентрации нитратного азота и минерального фосфора снижаются до фоновых значений на 10-12-й послепожарный год.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ: Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах:

1. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. Влияние торфяных пожаров на химический состав снежного покрова и поверхностных вод // География и природные ресурсы. 2009. № 1. С. 49-26.

2. Форина Ю.А., Шестеркин В.П. Особенности химического состава речных вод восточного макросклона северного Сихотэ-Алиня // География и природные ресурсы. 2010. № 3. С. 83-87.

3. Форина Ю.А., Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М. Фосфор в воде таежных рек северного Сихотэ-Алиня // Тихоокеанская геология. 2013. Т. 32. №

I.С. 116-119.

Работы, опубликованные в материалах региональных, всероссийских и международных конференций:

4. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. Влияние природных пожаров на химический состав снежного покрова Большехехцирского заповедника // Научные исследования в заповедниках Дальнего Востока: матер. VI Дальневост. конф. по заповедному делу. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2004. Ч.

II. С. 159-161.

5. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. Гидрохимическое районирование малых рек северного Сихотэ-Алиня // Материалы XII совещания географов Сибири и Дальнего Востока. Владивосток: ТИГ ДВО РАН, 2004. С. 428.

6. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. Влияние трансграничного переноса на формирование химического состава снежного покрова Приамурья // Гидрометеорологические и географические исследования на Дальнем Востоке: матер, конф. Владивосток: ДВГУ, 2004. С. 50—51.

7. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А., Баканов К.Г. Загрязнение атмосферы биогенными веществами в районах торфяных пожаров // Проблемы устойчивого развития регионов в XXI веке: матер, межд. симп. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН, БГПИ, 2004. С. 186-187.

8. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Шамов В.В., Форина Ю.А. Гидрологические и гидрохимические исследования в модельном лесу «Гассинский» // Модельные леса и устойчивое развитие лесных территорий: матер, межд. науч.-практ. конф. с. Сосновка, 2004. с. 84-87.

9. Шестеркина Н.М., Шестеркин В.П., Форипа Ю. А. Гидрохимический мониторинг на реках Северного Сихотэ-Алиня // Результаты охраны и изучения природных комплексов Сихотэ-Алиня: матер, межд. науч.-практ. конф. пос. Терней. Владивосток: Изд-во ОАО «Приморский полиграфкомбинат», 2005. С. 351-354.

10. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. Динамика нитратного и аммонийного азота в воде таежных рек северного Сихотэ-Алиня // Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов: матер, науч. конф. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2005. С. 326-328.

11. Шестеркина Н.М., Шестеркин В.П., Форина Ю. А. Формирование химического состава воды малых рек на гарях Сихотэ-Алиня. XXX Юбилейное гидрохимическое совещание: тез. докл. Ростов на Дону: ГХИ, 2005. С. 27—28.

12. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. Особенности формирования химического состава снежного покрова южных районов Приамурья // Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов: матер, науч. конф. Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2005. 155-157.

13. Шестеркина Н.М., Форина Ю.А., Шестеркин В.П. Гидрохимия малых рек хребта Большой Хехцир // Биогеохимические и геоэкологические процессы в экосистемах. Выпуск 15. Владивосток: Дальнаука, 2005. С. 201-208.

14. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. О влиянии торфяных пожаров на химический состав снежного покрова // Биогеохимические и экологические исследования наземных и водных экосистем. Владивосток: Дальнаука, 2006. С. 204-209.

15. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. Гидрохимия малых рек горно-таежных районов Сихотэ-Алиня // Природные ресурсы Забайкалья и проблемы геосферных исследований: матер, науч. конф. Чита, 2006. с. 278-279

16. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. Роль пирогенного фактора в формировании качества воды таежных рек северного Сихотэ-Алиня // Научные аспекты экологических проблем России: труды П-й Всеросс. конф. М.: Росгидромет, 2006. С. 337-340.

17. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. О влиянии пирогенного фактора на гидрохимический режим рек северного Сихотэ-Алиня // Материалы XIII науч. совещ. географов Сибири и Дальнего Востока. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2007. Т. 1. С. 109-111.

18. Форииа Ю.А. Гидрохимическая характеристика рек бассейна Немты и Ситы // Регионы нового освоения: экологические проблемы, пути решения: матер, межрег. науч.-практ. конф. в 2 кн. Хабаровск: ДВО РАН, 2008. Кн. 2. С. 630-632.

19. Форина Ю.А. Гидрохимия рек восточного склона северного Сихотэ-Алиня // Пресноводные экосистемы бассейна р. Амур. Владивосток: Дальнаука, 2008. С. 28-36.

20. Шестеркин В.П., Форина Ю.А. Гидрохимия нерестовых рек Советско-Гаванского района // Современное состояние водных биоресурсов: материалы науч. конф., посвященной 70-летию С.М. Коновалова. Владивосток: ТИНРО-центр, 2008. С. 690-692.

21. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А., Таловская B.C., Ри Т.Д. Гидрохимия малых и средних рек юга Хабаровского края // III Дружининские чтения: Комплексные исследования природной среды в бассейне реки Амур: матер, межрег. науч. конф. Хабаровск: ДВО РАН, 2009. Кн. 1. С. 129-132.

22. Шестеркина Н.М., Шестеркин В.П. Форина Ю.А. Многолетняя динамика химического состава речных вод на гарях Северного Сихотэ-Алиня // Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов: матер, третьей Всеросс. конф. с междунар. участием. Барнаул: Изд APT, 2010. С. 305-307.

23. Форина Ю.А. В.П. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Таловская B.C. Гидрохимия малых рек западного склона Сихотэ-Алиня // Биогеохимические и гидроэкологические параметры наземных и водных экосистем. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2011. Вып. 19. С. 125-135.

24. Форина Ю.А. Гидрохимия малых таежных рек юга Хабаровского края // Экология малых рек в XXI веке: биоразнообразие, глобальные изменения

и восстановление экосистем: тез. докл. Всероссийской конф. с межд. участием. Тольятти: Кассандра, 2011. С. 172.

25. Форина Ю.А. Гидрохимическая характеристика средних рек северного Сихотэ-Алиня // Регионы нового освоения: ресурсный потенциал и инновационные пути его использования: сборник докладов конф. с межд. участием. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2011. С. 71-73.

26. Форина Ю.А. Особенности химического состава воды малых рек северного Сихотэ-Алиня // Чтения памяти В. Я. Леванидова. Владивосток: Дальнаука, 2011. Вып. 5. С. 557-562.

27. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А. Влияние лесных пожаров на динамику содержания растворенных веществ в воде малых рек Сихотэ-Алиня // Геодинамические процессы и природные катастрофы в Дальневосточном регионе: науч. конф., посвященная 65-летию ИММГ ДВО РАН: тез. докл. Южно-Сахалинск: ИММГ ДВО РАН, 2011. С. 190-191.

28. Шестеркин В.П., Форина Ю.А., Шестеркина Н.М. Влияние крупных пожаров 1998 г. на содержание нитратного азота в воде рек Сихотэ-Алиня // Современные проблемы регионального развития: матер. IX межд. науч. конф. Биробиджан, ИКАРП ДВО РАН, ФГБОУ ВПО «ПГУ им. Шолом-Алейхема», 2012. С. 114-115.

29. Форина Ю.А., Шестеркин В.П., Костомарова И.В. Гидрохимические исследования в бассейне реки Мульпа // Охрана и научные исследования на особо охраняемых природных территориях Дальнего Востока и Сибири: матер, межд. науч.-практ. конф., посвященной 25-летию организации Буреинского природного заповедника. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2012. С. 144-145.

30. Шестеркин В.П., Форина Ю.А., Шестеркина Н.М. Влияние катастрофических лесных пожаров 1998 года на гидрохимический режим рек Сихотэ-Алиня // Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии: труды Всероссийской науч. конф. с межд. участием. Барнаул: ИВЭП СО РАН, 2012. Т. 2. С. 208-212.

Форина Юлия Анатольевна

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОД РЕК СЕВЕРНОГО СИХОТЭ-АЛИНЯ

Автореферат

Подписано в печать 08.11.2013. Формат 60x84/16. 1,28 усл. п. л. Заказ № 764. Тираж 100 экз. Отпечатано ООО «Издательский дом «Арно» г. Хабаровск, ул. Волочаевская, 1816, оф. 201 тел.: (4212) 566-921, 20-80-86 e-mail: arno_design@mail.ru • www.arno-pubIish.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Форина, Юлия Анатольевна, Хабаровск

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук

На правах рукописи УДК 550.42

04201 451 195

Форина Юлия Анатольевна

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОД РЕК СЕВЕРНОГО СИХОТЭ-АЛИНЯ

Специальность 25.00.36 Геоэкология (науки о Земле)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель: кандидат географических наук, старший научный сотрудник Шестеркин В.П.

Хабаровск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................4

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

ВОД ГОРНО-ТАЕЖНЫХ РЕК......................................................8

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ...................21

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ..................................36

3.1. Объекты исследований............................................................36

3.2. Методы исследований.............................................................36

3.3. Гидрохимическая изученность рек северного Сихотэ-Алиня.............41

ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО

СОСТАВА РЕЧНЫХ ВОД СИХОТЭ-АЛИНЯ..................................43

4.1. Химический состав атмосферных осадков...................................43

4.2. Влияние растительности на формирование химического

состава поверхностных вод......................................................47

4.3. Химический состав склоновых, почвенных и грунтовых вод............51

ГЛАВА 5. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОД РЕК ЗАПАДНОГО МАКРОСКЛОНА СЕВЕРНОГО СИХОТЭ-АЛИНЯ.................................................56

5.1. Химический состав вод малых рек зоны хвойных

(таежных) лесов...........................................................................................56

5.2. Химический состав вод малых рек зоны смешанных хвойно-широколиственных и широколиственных лесов..................65

5.3. Химический состав вод средних рек...........................................72

ГЛАВА 6. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОД РЕК ВОСТОЧНОГО

МАКРОСКЛОНА СЕВЕРНОГО СИХОТЭ-АЛИНЯ.........................82

6.1. Химический состав вод малых рек зоны хвойных

(таежных) лесов.....................................................................82

6.2. Химический состав вод средних рек...........................................88

ГЛАВА 7. ВЛИЯНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА КАЧЕСТВО

ВОД РЕК СЕВЕРНОГО СИХОТЭ-АЛИНЯ.....................................93

7.1. Основные виды хозяйственной деятельности на территории северного Сихотэ-Алиня..........................................................93

7.2. Влияние рубок и пожаров на химический состав вод рек....................98

7.3. Влияние горной промышленности на химический состав вод рек... 108

ВЫВОДЫ..........................................................................................111

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................113

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................................133

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Химический состав вод малых рек зоны хвойных (таежных)

лесов западного макросклона...................................................................133

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Химический состав вод малых рек зоны хвойных (таежных)

лесов бассейна р. Анюй.........................................................................135

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Химический состав вод малых рек зоны смешанных хвойно-

широколиственных и широколиственных лесов западного макросклона............136

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Химический состав вод средних рек западного макросклона.. 141 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Сезонная динамика химического состава вод средних рек по

данным Росгидромета............................................................................143

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Химический состав вод малых рек зоны хвойных (таежных)

лесов восточного макросклона.................................................................148

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Химический состав вод приустьевых участков рек восточного макросклона.......................................................................................151

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Северный Сихотэ-Алинь - часть Сихотэ-Алиньской горной системы в пределах Хабаровского края общей площадью 135 тыс. км2, из которых 27 % занимают темнохвойные леса, 2,1 % - рубки леса, 12,3 % - гари, возникшие после катастрофических пожаров 1978 и 1998 гг. (Остроухое, 2013). На площади 18,9 тыс. км2 расположены ООПТ разных категорий (Анюйский национальный парк, государственный природный заповедник «Ботчинский», природные заказники федерального («Тумнинский») и краевого («Мопау», «Пихца» и др.) значения, экологические коридоры.

Большинство рек являются нерестовыми для тихоокеанских лососей. На реках Гур в 1968 г. и Анюй в 1999 г. построены государственные лососевые рыбораз-водные заводы (ЛРЗ), в восточной части Сихотэ-Алиня первое частное ЛРЗ появилось в 2003 г. на р. Гыджу, планируется строительство ЛРЗ на реках Бол. Хадя и Чистоводный.

В этой связи проблема изучения пространственно-временной изменчивости

химического состава вод рек северного Сихотэ-Алиня, является чрезвычайно актуальной, ее решение даст возможность прогнозировать качество речных вод.

Целью исследования является изучение пространственно-временной изменчивости химического состава речных вод северного Сихотэ-Алиня. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучить пространственную изменчивость химического состава вод рек северного Сихотэ-Алиня.

2. Выявить сезонную динамику изменений концентрации растворенных веществ в речных водах.

3. Рассмотреть влияние лесных пожаров на качество речных вод.

Объектом исследования является химический состав речных вод, предметом - пространственно-временная изменчивость содержания растворенных веществ в речных водах северного Сихотэ-Алиня.

Защищаемые положения. 1. Пространственная неоднородность содержания растворенных веществ в водах рек северного Сихотэ-Алиня обусловлена многообразием природных условий. Повышенной минерализацией и широким спектром химического состава речных вод характеризуются реки в районах рудопроявлений цветных металлов, распространения известняков и минеральных подземных вод, приустьевых участках морского побережья Татарского пролива.

ние рудопроявлений цветных металлов, месторождений известняков и минеральных подземных вод на химический состав речных вод. Впервые рассмотрено влияние катастрофических лесных пожаров на качество вод таежных рек.

Практическая значимость. Результаты исследований были использованы при обосновании строительства JIP3 на р. Гыджу, проведении фоновых исследований в районе Малмыжского золото-медного рудопроявления, на нефтепроводе ВСТО-2 и газопроводе Якутия-Хабаровск-Владивосток. Полученные материалы могут быть использованы при обосновании строительства JIP3 на реках Сихотэ-Алиня, организации гидрохимического мониторинга на эксплуатируемых месторождениях полезных ископаемых и пусках ракет космодрома «Восточный» и др.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на научных конференциях различных уровней: IV международная научная конференция «Современные проблемы регионального развития» (Биробиджан, 2012); всероссийские конференции с международным участием: «Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов» (Иркутск, 2005; Барнаул, 2010), «Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии» (Барнаул, 2012); всероссийские «Научные аспекты экологических проблем России» (Москва, 2006); региональные: «Проблемы устойчивого развития регионов в XXI веке» (Биробиджан, 2004); VI Дальневосточной конференции по заповедному делу (Хабаровск, 2004); «Регионы нового освоения: экологические проблемы, пути решения» (Хабаровск, 2008); III Дружининские чтения (Хабаровск, 2009), «Регионы нового освоения: ресурсный потенциал и инновационные пути его использования» (Хабаровск, 2011); «Чтения памяти Владимира Яковлевича Леванидова» (Владивосток, 2008, 2011); «XIII научное совещание географов Сибири и Дальнего Востока» (Иркутск, 2007); «Охрана и научные исследования на особо охраняемых природных территориях Дальнего Востока и Сибири (Чегдомын, 2012), XIII конкурс молодых ученых и аспирантов Хабаровского края» (Хабаровск, 2011).

Структура работы. Диссертационная работа изложена на 151 странице. Состоит из введения, семи глав, заключения, библиографического списка из 216 наименований, в том числе 44 иностранных, 7 приложений; включает 14 таблиц и 38 рисунков.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю к.г.н. В.П. Шестеркину за ценные советы, всестороннюю поддержку и критические замечания. Особая благодарность Н.М. Шестеркиной и Г.И. Михайловой - за интерес к работе и ценные рекомендации.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОД ГОРНО-ТАЕЖНЫХ РЕК

Процессы формирования химического состава поверхностных вод горных рек имеют свои особенности, которые подробно рассмотрены в большом количестве публикаций [Аржанова, Елпатьевский, 2005; Вотинцев и др., 1965; Кондрашова и др., 1977; Кузьмин, 1998; Манихин и др., 1977; Сороковикова и др., 2001; 2002; Шулькин и др., 2009; Kram et al.,1997; Ohte et al., 2001; Soulsby et al., 2002 и др.].

Водный режим рек горных территорий - один из факторов, существенно влияющий на формирование химического состава вод [Кондрашова и др., 1977; Манихин и др., 1977; Сороковикова и др., 2001; 2002; Soulsby et all., 2002]. Соотношение видов питания высокогорных рек (подземное, дождевое, снеговое и ледниковое) обуславливает большие различия в величинах минерализации.

В питании реки Белой (Западный Кавказ) наибольшую роль играют дождевые осадки (48%). На втором месте находится подземное питание (24%), затем снеговое сезонное (20%) и, наконец, высокогорное снеговое и ледниковое (8%). Минерализация вод колеблется от 39 до 96 мг/дм3, максимальные значения приходятся на зимний период (декабрь - март) при исключительно подземном питании. При увеличении стока за счет атмосферных осадков минерализация несколько понижается — в среднем до 74 мг/дм . Когда сток формируют все четыре источника питания, средняя минерализация составляет 59 мг/дм , при сочетании дождевого, подземного и снегового питания - 70 мг/дм и т.д. [Манихин и др., 1977].

Низкой минерализацией в течение года характеризуются воды притоков Южного Байкала (13,6-27,8 мг/дм3). В холодный период года (ноябрь - апрель) сток незначителен и составляет 10-15% годового, при этом концентрации главных ионов являются максимальными. Поступление снеговых вод в апреле снижает минерализацию до 15-16 мг/дм"3, в мае она незначительно повышается до 19 мг/дм". В июне при сочетании снегового и дождевого питания наблюдается максимальная водность, в результате чего минерализация снижается до минимума. В последующие месяцы минерализация вод постепенно возрастает [Сороковикова и др., 2001].

В последние годы происходят изменения гидрологического режима рек на глобальном (климат становится более теплым и влажным, в результате чего значи-

тельно изменяется процесс снеготаяния) и региональном уровнях (хозяйственная деятельность человека: рубка леса, недропользование и др.) [Soulsby et all., 2002]. В реках северо-западного склона хребта Хамар-Дабан (Южный Байкал) на фоне некоторого снижения стока отмечается увеличение водности в зимнее время, что является следствием общего смягчения климатических условий в зимний период и более раннего начала снеготаяния [Сороковикова и др., 2002].

Климатические условия оказывают большое влияние на химический состав вод рек. Значения рН и щелочность малых рек залесенных водосборов Японии являются более высокими, чем северных районов центральной Европы и северо-востока США. Это связано с более теплым и влажным климатом, а, следовательно, и более высокими темпами выветривания [Ohte et al., 2001]. В горах Шотландии на высоте > 900 м процессы выветривания замедлены по сравнению с высотами 300 м из-за более низких температур и снижении времени контакта [Soulsby et al., 1998].

Количество осадков отражается на величине стока и водности рек, влияет на промытость почв. На территории Юго-Западного Байкала в летний период выпадает 200-300 мм в год, зимой - 15-30 мм, на территории Южного Байкала - более 1400 мм и 230-370 мм соответственно. Поэтому реки западного побережья характеризуются малой водностью: модуль стока 2-6 л/(с'км ), а южного - 13-22 л/(с'км ). Эти два района различаются по продолжительности и времени наступления весеннего паводка, что связано с неодинаковыми высотными положениями бассейнов, которые определяют время таяния снега и количество выпадающих осадков. Притоки Юго-Западного Байкала формируются в условиях средних и низкогорных ландшафтов, Южного Байкала - в условиях высокогорных горнотаежных ландшафтов. Кратковременный майский пик химического стока характерен для бассейнов с небольшой высотой, поздний и продолжительный - для высоких бассейнов с обильными дождями [Кузьмин, 1998; Сороковикова и др., 2002].

Поверхностные воды в горных областях характеризуются низкой минерализацией из-за высокой промытости почв и низких скоростей растворения горных пород, гидрокарбонатно-кальциевым составом [Аржанова, Елпатьевский, 2005; Во-тинцев и др., 1965; Ким, Шестеркин, 2004; Манихин и др., 1977; Кондрашова и др., 1977; Неудачин, Сиротский, 1996; Сороковикова и др., 2001, 2002; Таргульян, 1971; Форина, Шестеркин, 2010; Форина и др., 2011; Шестеркин, Аднагулов, 1996; Шее-

теркин, Форина, 2008; Шулькин и др., 2009; Юрченко, 2004 и др.].

Минерализация и содержание растворенных веществ в водах горных рек в значительной степени зависят от состава подстилающих пород. Такие породы, как граниты, гнейсы и кристаллические сланцы обусловливают низкое содержание основных ионов и высокое значение рН по сравнению с более разрушаемыми породами (серпентинит, известняк, доломит и др.) [Кгат й а1., 1997]. Значения минерализации вод притоков озера Байкал более 100 мг/дм3 связаны с распространением в бассейнах этих рек карбонатных пород [Вотинцев и др., 1965]. По данным В.А. Кузьмина [1998], рН воды притоков Байкала, дренирующих некарбонатные породы, меньше 7. Величина рН возрастает до 8 в районах, где среди подстилающих пород встречаются известняк и мрамор, воды характеризуются повышенной минерализацией. Увеличение вниз по течению концентраций основных ионов отмечено в водах малых рек, дренирующих на высоте 350-750 м залесенные горные водосборы Плайнлимон (Уэльс). Такие изменения в составе вод рек обусловлены тем, что в нижнем течении река протекает среди сланцев, содержащих пирит [8Ьапс1 е1 а1., 2005]. Сульфидное рудопроявление в верхнем течении горно-таежных рек восточного макросклона Сихотэ-Алиня также вызывает увеличение содержания в водах сульфатного иона и величины минерализации,

Информация о работе

Форина, Юлия Анатольевна
кандидата географических наук
Хабаровск, 2013
ВАК 25.00.36

Диссертация

Пространственно-временная изменчивость химического состава вод рек северного Сихотэ-Алиня - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы