научная статья по теме ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ЭСТУАРИЯ РЕКИ ПАРТИЗАНСКОЙ (ЗАЛИВ НАХОДКА, ЯПОНСКОЕ МОРЕ) Геология

Текст научной статьи на тему «ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ЭСТУАРИЯ РЕКИ ПАРТИЗАНСКОЙ (ЗАЛИВ НАХОДКА, ЯПОНСКОЕ МОРЕ)»

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2015, том 42, № 4, с. 396-405

КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

УДК 550.42

ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ЭСТУАРИЯ РЕКИ ПАРТИЗАНСКОЙ (ЗАЛИВ НАХОДКА, ЯПОНСКОЕ МОРЕ)1

© 2015 г. Г. Ю. Павлова, П. Я. Тищенко, П. Ю. Семкин, Е. М. Шкирникова, Т. А. Михайлик, Ю. А. Барабанщиков

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН 690041 Владивосток, ул. Балтийская, 43 E-mail: pavlova@poi.dvo.ru Поступила в редакцию 26.08.2013 г.

Сезонные гидрохимические исследования основного солевого состава вод в эстуарии р. Партизанской (зал. Находка, Японское море), проведенные в 2012 г., показали, что на фоне ярко выраженного сезонного изменения общей минерализации соотношение главных ионов и, следовательно, тип минерализации в реке в течение года не менялись. Установлено, что смешение речных и морских вод в эстуарии имеет консервативный характер.

Ключевые слова: река, эстуарий, гидрохимический режим, основной солевой состав.

Б01: 10.7868/80321059615040112

Устьевые области рек (включая дельты и эстуарии), несмотря на свои относительно небольшие размеры, — особые части природных экосистем и объекты всесторонних научных исследований [6, 11, 16]. Интерес к этим географическим объектам обусловлен их большой восприимчивостью к внешним условиям. Изучение речного стока в Приморье особенно актуально, так как Дальний Восток в настоящее время — основной рыбодобы-вающий регион России. Река Партизанская — место нереста лососевых рыб (кеты, горбуши, симы), из моря в устье реки заходит камбала, корюшка, краснопёрка. До недавнего времени р. Партизанская считалась одним из наименее загрязненных крупных водотоков Приморья. Ситуация усугубилась после катастрофы на Партизанской ГРЭС в 2004 г., когда в р. Ключ Лозовый (правый приток р. Партизанской) в результате аварийного сброса поступило более 80 тыс. т зо-ловой пульпы (источник химического загрязнения) [3]. В настоящее время состояние р. Партизанской оценивается как переходное от слабо загрязненной и весьма загрязненной к очень загрязненной [6]. При таком состоянии водной среды происходит увеличение нагрузки на трофические цепи, что может привести к нарушению естественного равновесия между абиотической и

1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты 11-05-00241-а, 11-05-98543-р_восток-а).

биотической составляющими речной системы. Тревога экологов за реки Приморья вызвана тем, что они имеют низкую способность к самоочищению из-за особенностей гидрологического режима и малой протяженности русел [16]. Именно поэтому исследования, проводимые в р. Партизанской в последние годы, имели экологическую направленность [3, 6, 15, 16].

Химический состав речных вод очень чувствителен не только к антропогенному влиянию, но и к условиям окружающей среды: климату, рельефу, составу почв и геологических пород на водосборе. В этой связи особую актуальность приобретает исследование гидрохимического режима реки. Гидрохимический режим водного объекта — изменения состава его вод во времени (многолетние, сезонные и суточные), обусловленные комплексом природных, в основном климатических и антропогенных, факторов [1, 6]. Информация о режиме основного солевого состава речного стока важна как для понимания пространственной и временной изменчивости эстуарных вод, так и для оценки антропогенной нагрузки на реку и процессов химического выветривания пород, подсилающих территорию ее бассейна. В данной работе приведены результаты сезонных гидрохимических исследований основного солевого состава эстуария р. Партизанской, выполненные в январе, мае, июле и сентябре 2012 г.

Рис. 1. Карта-схема расположения станций на разрезе река—море в мае, июле и сентябре 2012 г. (а) — расположение станций в январе 2012 г.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Река Партизанская (до 1972 г. — р. Сучан) берет свои истоки на южных отрогах хребта Сихотэ-Алинь и, пересекая Золотую Долину, впадает в зал. Находка (Японское море) вблизи одноименного города (рис. 1). По существующему в стране ГОСТ (19179-73), р. Партизанская относится к категории средних рек, имеющих площадь бассейна от 2 до 50 тыс. км2 [6]. Однако в масштабах края р. Партизанская — одна из крупнейших рек Южного Приморья. Площадь водосбора реки — 4140 км2, протяженность русла — 142 км. При среднемноголетнем расходе реки, равном 42 м3/с, объем водного стока составляет 1.32 км3, а твердого стока — 23.2 тыс. т в год [5, 16].

В 2012 г. авторами статьи проведены сезонные гидрохимические исследования в эстуарии р. Партизанской. Исследуемый участок, протяженностью ~15 км, расположен на территории от с. Вла-димиро-Александровского до открытой части

зал. Находка (рис. 1). Пробы воды отбирались вдоль основного потока реки из поверхностного и придонного горизонтов в четырех экспедициях: 25—26 января, 18—19 мая, 18—19 июля и 16 сентября. В январе отбор проб проводился на восьми станциях только в речной части разреза, в остальные сезоны — на шестнадцати станциях (рис. 1). При этом станции 1—12 были расположены в речной части разрезов, станции 13—14 — в районе бара, станции 15—16 — в зал. Находка. Глубина речной части разреза река—море изменялась от 1.2 до 6 м, в районе бара она составляла ~1.4 м, в заливе — 3.5—10 м. В январе река покрыта льдом толщиной ~50 см, для его бурения использовали мотобур с диаметром шнека 20 см. Пробы воды отбирали с использованием пятилитрового батометра Нис-кина.

Содержание ионов основного солевого состава было определено на восьми станциях зимой (16 проб), на двенадцати — весной (24 пробы, пропущены станции 2, 4, 6, 8) и на шестнадцати —

35

Рис. 2. Процентные расхождения между измерениями 5 (кондуктометрический метод) и Ъп (уравнение (1)). 1 — наблюдения в январе 2012 г., 2 — наблюдения в мае, июле и сентябре 2012 г.

летом и осенью (64 пробы). Концентрации ионов

а-, яо2-, к+, Са2+, М§2+ были измерены методом ионно-обменной хроматографии на хроматографе LC-20A 8Ышаё2и. Концентрации гидро— 2-карбонатного (НС03) и карбонатного (С03 )

ионов рассчитывались по измеренным значениям рН и общей щелочности (ТА) [19]. рН измеряли потенциометрическим методом [10, 12]. ТА анализировалась прямым титрованием по методу Бруевича [2, 7].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Общий солевой состав

Результаты исследований показали, что во время наблюдений в эстуарии р. Партизанской на разрезах река-море содержание солей менялось от 0.068 (речные воды) до 33.50 г/кг (морские воды). Таким образом, авторы столкнулись с проблемой оценки общего солевого состава различных типов вод. Известно, что в речной и морской воде содержание так называемых главных ионов -

№+, К+, Са2+, М§2+, С1—, Я02-, НСО- и СО2- - составляет ~99.9% содержания всех растворенных веществ и, следовательно, может быть использованы для достаточно полной характеристики солевого состава исследуемых вод [1]. Для пресных вод для этой цели используют величину общей минерализации — сумму концентраций главных ионов, выраженных в г/кг (или мг/кг):

(Е „) = [Ма+] + [К ] + [Са2+] + [М2+] + [SO4-] +

2+1

+ [С1-] + [НСО-] + [СО

2-1

(1)

Концентрация главных ионов определяется, как правило, экспериментально аналитическими методами или рассчитывается, как в настоящем

— 2-

случае для ионов НСО3 и СО3 , по другим экспериментально измеренным параметрам.

В океанологии для характеристики общего солевого состава морской воды используется параметр соленость 5, которая рассчитывается по данным измерений электропроводности (кондукто-метрический метод) по уравнению состояния, принятого международным сообществом [17]. С помощью современных приборов можно с высокой точностью получить величину 5 морских вод в диапазоне 2—40%. Воспроизводимость таких измерений составляет ±0.003. Однако для исследования пресных вод, у которых £и < 2, кондукто-метрический метод малопригоден. Более того, для речной части эстуария при 5 < 2—3% понятие "соленость" теряет строгий термодинамический смысл, поскольку соотношения основных компонентов воды начинают изменяться от значений, характерных для морской воды, до характерных для рек [11]. Тем не менее, кондуктометриче-ский метод до сих пор широко применяется в океанографии для характеристики общего солевого состава в эстуариях.

Авторы настоящей статьи оценили общий солевой состав в каждой отобранной пробе двумя способами: через величину Хи по уравнению (1) и через величину 5. При этом для расчета 5 по электропроводности использовали алгоритм, позволяющий рассчитывать величины до 0.02% [17]. На рис. 2 показана связь полученных результатов. Выделим наиболее характерные черты этой связи. Во-первых, величины А = 5 — Хи для зимних проб отличаются от величин для проб, отобранных в другие три сезона. Зимой обнаружены максимальные расхождения между 5 и £и для вод с 5 > 2%. Наибольшие величины А (10—27%) определены как для поверхностного, так и для придонного слоев на станциях 3, 4 (речной участок разреза). Расхождения между значениями А в зимний период наблюдений имели положительные величины (5 > £и на всем исследуемом участке реки). Во-вторых, взаимосвязь £и и 5 в пробах, отобранных весной, летом и осенью, имела одинаковый характер. При этом максимальные расхождения — 17—46% обнаружены для речной воды, общее содержание солей которой было <0.1 г/кг.

Все расхождения в этой области имели отрицательные величины, что говорит об их систематическом характере. По мере роста Хи величина А уменьшалась, а при значении Хи ~ 2 — не превы-

шала 1.5%. В интервале солевого состава 2—25 расхождения между Ъп и Б были минимальны, средняя величина А составляла 0.4%. Исключение составляли две поверхностные пробы, отобранные весной и летом в районе бара (станции 12, 13). В морских водах с Б > 25% средняя величина А = 0.5%. Исключение составляли три придонные пробы, отобранные осенью в речной части эстуария на станциях 3, 8, 10, где А ~ 4.5%.

Таким образом, сравнение данных по Б и для эстуария р. Партизанской показало, что корректная оценка общего солевого состава речных вод может быть выполнена только через величину

(уравнение (1)). Использование для этой цели Б приводит к ошибочным

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»