КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 556.551(47)
ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ СТАРЕЙШЕГО ПОДМОСКОВНОГО
ВОДОХРАНИЛИЩА
© 2010 г. К. К. Эдельштейн, А. В. Гончаров, М. Г. Ершова, В. В. Пуклаков,
Н. Г. Пуклакова, Д. И. Соколов
Московский государственный университет 119991 Москва ГСП-1, Ленинские горы Поступила в редакцию 26.12.2008 г.
Анализируются методические особенности и результаты двух грунтовых съемок Сенежского водохранилища, выполненных в 1992 и 2006 гг. в составе комплексных лимнологических исследований этого крупного рекреационного водоема с целью мониторинга экологического состояния и разработки рекомендаций по водоохранным мероприятиям.
Ключевые слова: Сенеж, донные отложения, фракционный состав, макрокомпоненты и микроэлементы, илонакопление.
Проект водного пути Волга—Москва-река по рекам Дубна, Сестра и Истра был разработан при Петре I и осуществлен в 1826—1851 гг. Для обводнения р. Сестры и водораздельного канала была построена в 8 км от ее истока у с. Тимоново земляная плотина высотой до 5 м и длиной 1450 м с донным водосбросом в русловой ложбине для пропуска воды с расходом 6 м3/с. В заболоченной низине возникло водохранилище с площадью водосбора 60.5 км2 и среднегодовым притоком воды 14 млн. м3 [6, 12]. Теперь донный водосброс не используется, а сток воды из водоема (НПУ 187.62 м), ставшего большим прудом (на картах — оз. Сенеж), происходит через водосброс в правобережном крае плотины. По данным эхолотной съемки, произведенной экспедицией МГУ летом 2006 г., при отметке уровня 187.88 м объем Сенежа — 30.4 млн. м3, площадь — 8.7 км2, максимальная глубина — 6.5 м, длина — 4.95 км, наибольшая ширина — 2.2 км, длина береговой линии — 18 км. Водоем состоит из Главного плеса (с примыкающим с востока приустьевым заливом в долине р. Сестра), Южного плеса (с устьем р. Мазиха) и Городского зал. (в юго-западной части Главного плеса) (рис. 1).
МЕТОДЫ ПОЛЕВЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Первое комплексное исследование экологического состояния Сенежа [11], включая и донные отложения (ДО), было выполнено в 1992 г. сотрудниками географического факультета МГУ по материалам двух грунтовых съемок
весной со льда дночерпателем Экмана—Берджа на 33 станциях отбирался верхний 5-см слой грунта
для определения его химического состава и содержания органического вещества (ОВ);
летом на 20 станциях определялась толщина иловых отложений по кернам, отобранным грунтовой трубкой ТГ-1 длиной 1 м. В заполнившем всю трубку керне, отобранном в Старом Сенеже (название бывшего озера, котловина которого затоплена водой водохранилища в его Южном плесе), был выполнен послойный анализ состава иловых отложений.
Повторное исследование было более детальным: грунтовая съемка Сенежа проведена 5—6 июля 2006 г. по сетке из 90 равномерно распределенных по акватории станций отбора проб грунта с использованием спутникового позиционирования GPS. Пространственная дискретность сетки станций составила 10 км-2 (или в 5—10 раз большая в сравнении с информационной основой современных карт ДО водохранилищ [5], например, Иваньковского и Угличского, и в 30—50 раз — других водоемов Волжского каскада). Пробы отбирались теми же двумя приборами. Верхний 5-10-см слой каждой пробы использован для лабораторных анализов. Три керна грунта взяты полностью для послойного их исследования: в самом глубоководном участке Главного плеса вблизи плотины (ст. 65), в северо-восточном склоне Старого Сенежа (ст. 75) и в центре озерного ложа (ст. 81, рис. 1).
Кроме проб ДО, в ту же съемку отобраны пробы грунта, слагающего абразионные обрывы на восточном и южном берегах Главного плеса. Внешне структура обоих клифов сходна: под тонким (10— 20 см) почвенным слоем находится в 2—3 раза более толстый слой буровато-серого плотного суглинка, ниже которого вплоть до подножья у по-
Рис. 1. Диаграммы относительной толщины основных компонентов ДО в Сенеже на фоне карты изобат, проведенных через 0.5 м. Серые столбики — ил, черные — торфянистые отложения, белые — почва. 1—90 — номера станций; толщина ила на станциях 77, 79, 81 в котловине оз. Старый Сенеж ~1 м.
верхности пляжа, сложенного крупно- и средне-зернистым песком с гравием и галькой, лежит слой менее плотной супеси. Из этих двух слоев клифа отобраны пробы грунта (№ 45-1 и № 45-2). Кроме того, были отобраны пробы № 93 и 94 загрязненных грунтов в месте выпуска сточных вод из пос. Тимоново, в пруду-отстойнике (№ 91) на водосборе ручья Шаповка в г. Солнечногорске и в приустьевом заливе этого ручья (№ 92) у кромки тростниковых зарослей (на южном крае Главного плеса).
После высушивания проб ДО они были распределены на четыре представительные группы образцов для следующих видов лабораторного анализа:
анализ гранулометрического состава проводился в Институте биологии внутренних вод (ИБВВ)
РАН, с использованием электромагнитной просеивающей машины "Analusette3" фирмы Alfred Fritsch (ФРГ) для подразделения пробы грунта на 7 размерных фракций (табл. 1). Мельчайшая фракция <0.01 мм отстаивалась в течение суток и выпаривалась [5];
анализ содержания в грунте ОВ выполнен методом определения потери веса отдельных фракций (табл. 1) и всей пробы при ее прокаливании до 600°С (п.п.п., % веса сухой пробы). Анализы части проб выполнены параллельно в ИБВВ РАН и в Красновидовской лаборатории МГУ. Стандартное расхождение результатов ~2% и коэффициент корреляции сравниваемых данных R = 0.993 свидетельствуют об их достоверности;
Таблица 1. Гранулометрический состав репрезентативных проб ДО, содержание в них ОВ, и преобладающий тип частиц в донных и береговых грунтах Сенежа (п.п.п. — потеря веса при прокаливании, гр. раст. — грубые растительные остатки, орг. — органические частички, орг-мин — органо-минеральные, мин-орг — минерально-органические частички, рак. — остатки раковин, мин — минеральные частички бурого цвета в береговых обнажениях)
№ станции и пробы Характеристика состава грунта Гравий, растительные остатки Песок, детрит Пыль (алеврит) Ил, глина
крупный средний мелкий крупная мелкая
Фракции, мм
2.0-1.0 1.0-0.5 0.5-0.2 0.2-0.1 0.1-0.05 0.05-0.01 <0.01
8 % массы 3.0 7.8 23.6 18.6 11.8 19.6 15.6
п.п.п., % 40.4 38.5 41.3 50.1 45.8 27.7 27.0
Тип частиц гр. раст. орг. орг. орг-мин орг-мин мин-орг мин-орг
14 % массы 15.2 24.0 22.6 12.0 7.0 6.8 12.4
п.п.п., % 39.2 41.0 44.2 41.8 40.1 24.1 20.4
Тип частиц гр.раст.рак орг. орг. орг-мин орг-мин мин-орг мин-орг
36 % массы 3.4 11.4 27.6 14.8 8.8 11.6 22.4
п.п.п., % 60.1 56.3 58.4 59.1 43.5 26.4 32.3
Тип частиц гр. раст. орг. орг. орг. орг-мин мин-орг орг-мин
56 % массы 2.4 3.4 12.6 14.0 12.4 28.4 26.6
п.п.п., % 30.0 20.0 18.4 15.8 14.1 9.5 15.9
Тип частиц гр.раст.рак мин-орг. рак мин-орг. рак мин-орг мин-орг мин-орг мин-орг
65-2 % массы 1.0 3.4 6.4 12.0 15.0 46.4 15.8
п.п.п., % 27.3 13.3 16.7 21.2 25.0 7.2 13.0
Тип частиц гр. раст. мин-орг мин-орг мин-орг мин-орг мин-орг мин-орг
65-4 % массы 0.8 3.8 10.0 16.0 12.4 40.0 16.4
п.п.п., % 36.2 25.0 33.3 40.5 37.5 11.2 19.6
Тип частиц гр. раст. мин-орг орг-мин орг орг-мин мин-орг мин-орг
90-1 % массы 2.0 3.5 19.0 18.5 13.0 28.0 16.0
п.п.п., % 35.6 31.1 31.8 38.8 40.4 21.6 24.6
Тип частиц гр.раст.рак орг. рак. орг. рак. орг. орг. мин-орг мин-орг
45-1 клиф % массы 1.0 1.8 6.4 6.0 16.0 58.0 10.8
п.п.п., % 0.4 2.0 3.2 4.1 1.2 2.5 2.0
Тип частиц мин мин мин мин мин мин
45-2 клиф % массы 2.0 2.0 8.4 13.4 16.6 47.4 10.0
п.п.п., % 0.5 1.0 6.8 5.3 3.5 2.9 1.8
Тип частиц мин мин мин мин мин мин
анализ макрокомпонентов химического состава в 70 высушенных пробах ДО выполнялся рентгено-флуоресцентным методом (РФА) [9]. Результат выражался в массовой доле в пробе (вес. %) С1 и оксидов 81, А1, Са, Сг, Fe, К, М§, Мп, Р, 8, Т1. Тем же методом в тех же пробах определено содержание микроэлементов (мкг/г) — Аб, Вг, Си, Ga, №, РЬ, Rb, Бе, Бг, ^ гп, гг и Nb;
анализ концентрации 9 химических элементов — Сё, Со, Сг, Сг, Fe, Мп, №, РЬ и гп в пробах ДО, кроме того, выполнен еще и атомно-абсобционным анализом (ААА) в азотнокислой вытяжке 2М (1 : 10), результат выражен в мкг/г грунта.
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ДО
Основной внешний фактор накопления ДО — поступление в водоем взвешенных веществ со стоком р. Сестры и ее притока р. Мазихи (~380 т/год, или 19% приходной части седиментационного баланса Сенежа). Количественная оценка поступления взвесей со склоновым стоком затруднена разнородностью подстилающей поверхности. Это — откосы автомобильного шоссе и плотины, парковая зона г. Солнечногорска и рекреационных учреждений на северном, западном и южном побережье, обустроенных в основном бетонными берегозащитными со-
оружениями и песчаными пляжами. Восточное побережье состоит из залуженных рекреационных полян и лесных участков. Площадь прибрежной территории <5% всего водосбора водохранилища, поэтому этот фактор формирования ДО малозначим.
Главный внутриводоемный процесс формирования отложений на береговых отмелях — абразия нескольких участков берега. Наиболее мелкозернистые частицы слагающего их грунта в виде минеральной взвеси увеличивают мутность воды и, постепенно осаждаясь на дно, образуют толщу ила. Абразионная составляющая седиментационного баланса оценена в 51% его приходной части. На небольшом участке южного берега биогенного типа у приустьевого залива Шаповки при нагоне и волнении образуется на мелководье органическая взвесь при взмучивании торфяной крошки. Но более значимый источник ОВ, входящих в состав ДО, — фито- и зоопланктон, высшая водная растительность, моллюски и другие беспозвоночные организмы бентоса. Их биомасса и создаваемые ими биотические компоненты взвеси составляют >30% массы ДО. Из макрофитов в Сенеже наиболее распространен роголистник (СегаШрИуПит 8иЬтег-8ит L.), образующий подводные луга с плотным проективным покрытием дна. С помощью подводной видеокамеры и зарослечерпателя Бернатовича установлено, что они занимают между изобатами 0.5 и 3.0 м площадь 2.74 км2, >30% ложа водоема.
Жесткая полупогруженная и мягкая погруженная растительность в пределах своего распространения — важнейший фактор ог
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.