ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 4, с. 412-418
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 556.114.6
МНОГОЛЕТНЯЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СТОКА НИТРАТНОГО И НИТРИТНОГО АЗОТА В р. АМУР У ХАБАРОВСКА1
© 2014 г. В. П. Шестеркин, Н. М. Шестеркина
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН 680000Хабаровск, ул. Ким-Ю-Чена, 65 E-mail: shesterkin@ivep.as.khb.ru Поступила в редакцию 07.05.2013 г.
Рассмотрена многолетняя динамика стока минеральных окисленных форм азота в р. Амур у г. Хабаровска. Отмечено увеличение стока нитратного азота в 2.1 раза по сравнению с 1981—2000 гг. Показано, что антропогенная составляющая стока минеральных форм азота на современном этапе формируется за счет р. Сунгари.
Ключевые слова: Амур, Сунгари, соединения азота, сток, антропогенная составляющая.
DOI: 10.7868/S0321059614040142
Амур — крупнейшая трансграничная река Евразии, сток которой составляет более половины общего стока всех рек побережья Охотского моря. Поэтому значительные экономические преобразования в последние годы в бассейне Амура, прежде всего в китайской его части (рост численности населения, развитие химической и нефтехимической промышленности и т.д.), не могли не оказать влияния на объем выносимых растворенных веществ в Охотское море. Среди растворенных веществ особое место занимает азот, присутствие минеральных форм которого ухудшает качество воды и определяет в значительной мере биологическую продуктивность гидробионтов.
Цель настоящего исследования — изучение стока нитратного и нитритного азота в р. Амур у Хабаровска в многолетнем аспекте.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Гидрохимические исследования осуществлялись на р. Амур в 1996—2012 гг. у г. Хабаровска, площадь водосбора Амура — 1630 тыс. км2 — составляет 87.9% общей площади бассейна Амура, а среднемноголетний годовой сток — 8290 м3/с [2]. Выбор этого участка реки для исследования обусловлен наибольшей изученностью его гидрологического и гидрохимического режима. Пробы воды отбирались с поверхности на пяти—шести
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ
(проект 10-05-00227).
равномерно распределенных по ширине Амура станциях: в зимнюю межень (декабрь—март) — 2 раза в месяц, в период открытого русла (май—октябрь) — 1-2 раза за фазу водного режима. Образцы анализировались в аккредитованном Межрегиональном центре экологического мониторинга гидроузлов при Институте водных и экологических проблем ДВО РАН.
Аналитические работы осуществлялись по принятым в гидрохимических исследованиях методам [6]. Содержание минеральных форм азота в отфильтрованных через мембранные фильтры (0.45 мкм) пробах воды определялось фотометрически: нитритный — с реактивом Грисса, нитратный — с реактивом Грисса после восстановления в кадмиевом редукторе.
В работе использованы данные гидрологических наблюдений Росгидромета.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Первые сведения о содержании следовых концентраций нитратного и нитритного азота в воде р. Амур у Хабаровска были получены в 1953—1955 гг. на входе городского водовода [3]. С 1975 г. мониторинг содержания минеральных форм азота начал проводить Дальгидромет. Максимальная концентрация нитратного азота достигала 0.70 мг Мл (1986 г.) [10], средняя многолетняя концентрация в зимний период 1975—1988 гг. составляла 0.20 мг Мл, что соответствовало стоку 16.9 т/сут.
Наблюдения на замыкающем створе (с. Богородское) позволили установить основные особенности амурского стока, заключающиеся в превышении стока аммонийного азота над стоком нитратного в 5 раз, в то время как для территории страны это превышение составляет 2 раза [7]. Среднегодовой сток нитратного азота для 1981-1990-х и 1991-2000-х гг. составил 34.2 и 35.1 тыс. т соответственно, максимальный среднегодовой вынос (до 90 тыс. т) отмечался в 1991 г. Доля техногенной составляющей стока нитратного азота р. Амур в 1981-2000 гг. была в пределах 32-90% [5].
Гидрохимические исследования в 1996-2012 гг. позволили более детально рассмотреть сезонную и многолетнюю динамику содержания минеральных форм азота. В многолетнем аспекте отмечается повышение по сравнению с предыдущим периодом (1975-1988 гг.) содержания нитратного азота в 1.9 раз, средняя многолетняя концентрация которого в зимнюю межень составила 0.38 мг Мл (табл. 1). Наименьшие концентрации нитратного азота отмечались в 2001, 2005 и 2008 гг., причем в 2001 г. это могло быть обусловлено дефицитом растворенного кислорода в воде [9], а в маловодные 2005 и 2008 гг. - повышением доли стока р. Буреи в стоке Амура после выхода на эксплуатационный режим Бурейского водохранилища. Сооружение крупных гидроэлектростанций и больших по объему водохранилищ (68.4 км3 -Зейское и 22.5 км3 - Бурейское) вызвало значительные изменения гидрологического режима р. Амур. В результате регулирующего действия водохранилищ уменьшилась доля водного стока в период весеннего половодья и повысилась водность в зимнюю межень. В январе-марте 2005 и 2008 гг. при сбросах воды Бурейского водохранилища порядка 382-520 и 411-502 м3/с соответственно концентрации нитратного азота ниже плотины не превышали 0.10 мг Мл. Для рек Зеи и Буреи характерно низкое содержание биогенных веществ. Среднемноголетняя за 2003-2007 гг. концентрация нитратного азота для р. Буреи составила 0.09, максимальная - 0.26 мг Мл, для р. Зеи в летние периоды 2007-2008 гг. она не превышала 0.04 мг Мл [1, 12]. Влияние зарегулированных левобережных притоков - Зеи и Буреи проявляется в пониженном содержании окисленных форм азота у левого берега р. Амур около Хабаровска во все фазы водного режима.
Повышенные концентрации нитратов наблюдались как в маловодные (2002, 2003), так и в многоводные (2007, 2011) годы (табл. 1). Определенной зависимости между содержанием нитратного
Таблица 1. Многолетняя динамика содержания нит-ритного и нитратного азота, мг Мл, в воде р. Амур у Хабаровска в зимний период (в числителе - среднее и среднеквадратичное отклонение, в знаменателе - минимальное и максимальное значения)
Год (количество проб) Нитритный азот Нитратный азот
1997(17) 0 . 01 1 ± 0. 009 0 . 37 ± 0.0 8
0. 002 -0 .03 1 0.28 - 0 . 48
1998(15) 0 .009 ± 0. 00 6 0 . 42 ± 0.0 6
0. 002 - 0.0 1 6 0.3 0 - 0 . 51
1999 (26) 0 . 005 ± 0. 00 2 0 . 42 ± 0.0 5
0. 002 - 0.0 1 2 0.3 2 - 0 . 51
2000 (29) 0 .006 ± 0. 00 3 0 . 28 ± 0.1 0
0. 002 - 0.0 1 6 0.1 0 - 0 . 48
2001 (33) 0 .007 ± 0. 004 0 . 14 ± 0.0 5
0. 002 - 0.0 1 6 0.06 - 0 . 28
2002 (24) 0 .006 ± 0. 004 0 . 53 ± 0.0 7
0. 002 - 0.0 1 6 0.3 8 - 0 . 63
2003 (40) 0. 004 ± 0. 00 2 0 . 45 ± 0.1 0
0. 002 - 0.005 0.23 - 0 . 67
2004 (30) 0. 004 ± 0. 00 2 0 . 37 ± 0.0 6
0. 002 - 0.0 1 0 0.24 - 0 . 52
2005 (20) 0 . 003 ± 0. 00 2 0 . 22 ± 0.0 7
0. 002 - 0.004 0.1 8 - 0 . 42
2006 (15) 0 .01 5 ± 0. 00 7 0 . 38 ± 0.1 6
0. 006 - 0.028 0.1 9 - 0 . 66
2007 (12) 0 . 005 ± 0. 00 2 0 . 50 ± 0.1 5
0. 002 - 0.0 1 0 0.3 1 - 0 . 77
2008 (37) 0 .007 ± 0. 005 0 . 27 ± 0.0 8
0. 002 - 0.0 1 5 0.1 4 - 0 . 46
2009 (24) 0 . 003 ± 0. 00 2 0 . 43 ± 0.1 2
0. 001 -0 .008 0.23 - 0. 61
2010(40) 0 .00 1 ± 0. 00 2 0 . 36 ± 0.1 3
0. 001 -0 .003 0.1 5 - 0 . 71
2011 (20) 0. 004 ± 0. 00 2 0 . 48 ± 0.2 9
0. 001 -0 .008 0.08 - 0 . 98
2012 (36) 0 .002 ± 0. 00 1 0 . 41 ± 0.0 8
0. 001 -0 .005 0.22 - 0 . 55
Среднее 0 .006 ± 0. 004 0 . 38 ± 0.1 0
0. 001 - 0.0 1 5 0.1 4 - 0 . 53
азота и расходами воды в зимнюю межень не отмечено (г = -0.13).
Максимальный сток нитратного азота наблюдался в декабре 1998 г. (122.2 т Мсут) и марте 2011 г.
3500
3000 -
о 2500
о
н
; 2000 о £
£ 1500
м о н
с;
1000
500 -
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Годы
Рис. 1. Многолетняя динамика стока нитратного азота в воде р. Амур у Хабаровска в зимнюю межень 1996—2012 гг.
0
(169.6 т Мсут). В маловодные годы (2002, 2003, 2005 и 2008 гг.) сток этого вещества был ниже среднемноголетних значений (рис. 1). В среднем сток нитратного азота в р. Амур в зимние периоды 1996—2012 гг. составил 61.4 т Мсут, т.е. по сравнению с 1975—1988 гг. он повысился в 3.6 раза.
В период открытого русла содержание нитратного азота снижается в среднем до 0.26 мг Мл (табл. 2). Сток этого вещества составил 278 т Мсут.
Как уже отмечалось, зависимости между содержанием минеральных форм азота и расходами воды в зимнюю межень не наблюдается. В период открытого русла отмечается положительная связь концентраций нитратного азота с расходами воды (г = 0.74).
Проведенные ранее исследования [4] показали, что сильная связь стока (для определенного элемента) с водным стоком свидетельствует о его природном генезисе. По мере нарастания антропогенного воздействия эта связь ослабевает и, соответственно, возрастает сила связи стока элемента с его концентрацией. Для стока нитратного азота в р. Амур характерна высокая положительная корреляционная связь с его концентрациями. В зимнюю межень г = 0.68, в период открытого русла г = 0.92.
Наиболее низкие концентрации (нередко ниже предела обнаружения) и низкий сток соединений азота наблюдались в июне и сентябре 2007 г.,
а также в течение всего 2008 г. — самого маловодного у Хабаровска за весь период наблюдений (рис. 2). В половодье и паводки содержание нитратного азота существенно повышается.
Максимальное содержание нитратного азота отмечалось в период половодья в мае 2010 г. (0.77 мг Мл) и июне 2011 г. (0.80 мг Мл). Сток этого вещества у Хабаровска составлял соответственно 644 и 448 т/сут.
Наиболее высокий сток минеральных форм азота — в дождевые паводки. В июле 1998 г. концентрация нитратного азота в воде р. Амур достигала 0.56 мг Мл, а сток — 813 т Мсут [10]. В августе повышенные концентрации (0.68 мг Мл) сохранялись в течение всего месяца. На пике паводка при расходе воды 31080 м3/с концентрации достигали 0.96 мг Мл на фарватере. Максимальный сток нитратного азота в это время у Хабаровска составлял 2145 т Мсут, т.е. в два раза выше того количества, которое поступало в Амур со сточными водами с территории Хабаровского края в течение 1998 г. [8].
В 2009 г. (более многоводном, чем 1998 г.) пойма Амура у Хабаровска находилась под водой 68
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.