ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2007, том 34, № 1, с. 68-77
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 556.114.6
ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД ВЕРХНЕГО АМУРА
© 2007 г. С. М. Радомский*, В. И. Радомская*, Е. Б. Матшгина**, М. Н. Гусев*
*Институт геологии и природопользования Дальневосточного отделения Российской академии наук
675000 Благовещенск, пер. Релочный, 1 **Институт природных ресурсов, экологии и криологии Сибирского отделения Российской академии наук
672014 Чита, ул. Недорезова, 16 Поступила в редакцию 17.05.2005 г.
Дана оценка современного экологического состояния верхнего Амура. Показаны особенности формирования качества воды. Идентифицированы локальные источники загрязнения водной среды. Выявлены особенности распределения металлов в растворенной и взвешенной формах в пределах изученного водотока.
Р. Амур одна из крупнейших в Мире. По характеру строения долины и русла р. Амур принято делить на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю. Верхний Амур - участок от места слияния рек Ар-гуни и Шилки до г. Благовещенска имеет длину 883 км и сток 8.9 % общего; средний - от г. Благовещенска до г. Хабаровска - 995 км; нижний - от г. Хабаровска до устья - 966 км.
Бассейн верхнего Амура находится в континентальной части. Площадь этой области 370 000 км2, представлена горной страной со средневы-сотными хребтами (1000-1500 м) и немногими депрессиями. Средняя высота над уровнем моря всего района 600-700 м. Годовое количество осадков от 200-300 до 400-450 мм. Широкое распространение имеет многолетняя мерзлота. Средний сток территории 900 м3/с. Основной объем стока проходит во время летне-осенних паводков и составляет 70 % общего [7].
Уникальность экосистемы верхнего Амура обусловлена большой территорией его водосбора, включающей Читинскую и Амурскую области, Монголию и Китай. В 1990-е гг. началось интенсивное освоение земель северных окраин Китая. Урбанизация, возведение различных гидротехнических сооружений, антропогенная деятельность на пойме, строительство дренажных систем при производстве сельскохозяйственных культур могут повлиять на формирование качества воды Амура.
Хозяйственно-питьевое водоснабжение поверхностными водами верхнего Амура используется в г. Благовещенске и ряде поселков городского типа. В связи с необходимостью сохранения уникальной экосистемы р. Амур состояние и качество поверхностных вод верхнего течения имеет особую значимость.
Цель работы состоит в изучении химического состава поверхностных вод верхнего Амура, их качества и экологического состояния. Для экологической оценки состояния поверхностных вод бассейна Амура проводились исследования по изучению содержания и миграции микроэлементов в воде, определялись гидрохимические параметры поверхностных вод, содержание и химический состав взвешенных веществ в водной среде, выявлялись закономерности распределения микроэлементов в донных отложениях (ДО).
В работе изложены результаты гидрохимических исследований верхнего Амура в августе 2004 г. в рамках программы ДВО РАН "Комплексные исследования в бассейне р. Амур", представлены данные многолетних наблюдений за качеством воды в окрестностях г. Благовещенска, а также использованы единичные результаты исследований среднего Амура в сентябре 2003 г.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Отбор проб воды проводился стандартным пробоотборником с различных глубин по фарватеру от с. Черняево вниз по течению реки до г. Благовещенска. Для определения содержания взвесей в пластиковые бутыли отдельно отбирали пробы воды объемом 3-4 л. Пробы взвешенного вещества были получены путем фильтрации воды через бумажные фильтры "синяя лента". Отбор проб ДО осуществляли методом вычерпывания у берегов с глубины 0.3-0.5 м с заглублением в дно до 10-15 см. Схема отбора проб приведена на рис. 1.
В пробах воды определяли рН, содержание растворенного О2, анионный состав и концентрации микроэлементов, содержание и состав взвешенных частиц.
Район работ. Места отбора проб: 1 - 15, 2 - 25, 3 - 47, 4 - 60, 5 - 90, 6 - 120, 7 - 125, 8 - 128, 9 - 168, 10 - 198, 11 - 217,
12 - 241, 13 - 273, 14 - 289, 15 - 345, 16 - 370, 17 - 431, 18 - 452 км судового хода от г. Благовещенска.
Анализ химического состава вод проводили общепринятыми стандартными методами [16]. Определение в воде массовых долей растворенных микроэлементов проводили из концентратов, приготовленных путем подкисления воды и последующего ее упаривания. Выпаренную пробу обрабатывали смесью HCl-HNO3 (в отношении 3 : 1) и далее определяли содержание микроэлементов атомно-абсорбци-онным методом на двухлучевом спектрофотометре "Hitachi" 180-50 (с дейтериевым корректором фона).
Окислительно-восстановительный потенциал Eh и активность ионов гидроксония рН измеряли иономером - ЭВ-74, концентрацию растворенного О2 - кислородомером № 5221. Водные концентрации ионов галогенов определяли на рН-метре-мил-ливольтметре "Radelkis" 2211 при помощи ионосе-лективных электродов фирмы "Crytyr", взаимное влияние интерферирующих примесей вследствие небольших концентраций не учитывалось, но имело место и приводило к увеличению суммарных погрешностей измерений.
Содержание микроэлементов во взвешенном материале и ДО определяли методом атомно-аб-сорбционной спектроскопии после разложения твердых фаз смесью HF-HCl-HNO3 и растворения минерального остатка в 1 н-растворе HCl.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Амурская область представляет собой горнотаежную местность с многочисленными логами и падями, вдоль рек здесь наблюдаются выходы гранитов, базальтов, песчаников и глинистых сланцев. Промерзание переувлажненных слагающих пород в зимний период приводит к резкому увеличению интенсивности процессов выветривания, накоплению эрозионного материала, насыщению поверхностных вод химическими элементами. В этот период скорость перемещения поверхностных вод небольшая и коллоидная составляющая речного стока имеет минимальное значение, а растворимая часть достигает максимальных значений. Во время весенне-летних паводков возрастает скорость перемещения поверхностных вод, увеличивается турбулентность и резко активизируется дрейф коллоидной составляющей речного стока. Коллоидную часть стока характеризуют взвешенные вещества и состав ДО.
Гранулометрический, минералогический и химический состав донных отложений
Современный русловый аллювий верхнего Амура состоит в основном из гравийно-галечных пород интрузивного и эффузивного происхождения среднекислого состава, а также в различной
Таблица 1. Гранулометрический состав ДО р. Амур, % массы пробы
Фракция, мм Место отбора проб, км
452 309 240 168 41
-0.063 8.50 8.38 5.83 2.77 2.92
-0.1 + 0.063 15.75 16.97 13.91 7.22 10.68
-0.25 + 0.1 75.75 74.65 80.26 90.01 86.40
степени окварцованных и окремнелых пород. В их гранулометрическом составе преобладает мелкая, реже средняя галька. Осадочных пород в аллювии ~15% и они представлены песчаниками, алевролитами, сланцами, аргиллитами [4].
Результаты гранулометрического анализа фракций <0.25 мм проб ДО (табл. 1) свидетельствуют о значительном преобладании в их составе песка средней крупности (-0.25 + 0.1 мм). Распределение тонкой (-0.063 мм) алевро-пелитовой и средней алевритовой (-0.1 + 0.06 мм) фракций имеет тенденцию к уменьшению вниз по течению реки, что объясняется переходом частиц данных фракций во взвешенное состояние. Сравнительно малый процент содержания алевро-пелитовых фракций в ДО говорит об их высокой подвижности в речном транзите.
Минеральный состав ДО изученного отрезка реки представлен в основном кварцем и полевым шпатом. В составе тяжелой фракции этих проб преобладают минеральные зерна повышенной плотности: амфибол, эпидот, ильменит, магнетит, гранат. В среднем 66% массы тяжелых минеральных зерен фракции ДО <0.25 мм относится к классу 0.063-0.1 мм (табл. 2).
По химическому составу ДО представлены в основном группой породообразующих элементов. Результаты определения химического состава ДО (табл. 3) свидетельствуют об увеличении содержания SiO2 с увеличением размера частиц. В распределении Mg, А1, Р, а также микроэлементов (РЬ, Cd, №, Со, Си, Zn, Сг, Li, Rb) наблюдается обратная картина. Их содержание уменьшается с увеличением размера частиц. Для Т и Sг отмечается максимум содержания во фракции 0.063-0.1. По данным минералогического и химического анализов не прослеживается изменение состава ДО и разнообразие минералов на исследуемом участке верхнего Амура вниз по течению. ДО имеют существенное значение при формировании качества воды. Им принадлежит особая роль в непрерывных процессах массообмена в двухфазной системе водная среда-ДО, в накоплении и деструкции веществ. Осадконакопление можно рассматривать как результат самоочищения водной массы от избытка веществ.
Взвешенные вещества
Содержание взвешенных веществ сильно зависит от выпадения атмосферных осадков, вымывающих частицы из слагающих пород и техногенных отвалов дождевыми потоками. В дождливые месяцы концентрация взвешенных частиц достигает 90-1022, а в засушливые - 5-30 мг/дм3. Наибольшее количество взвешенных веществ наблюдается в водах рек северных районов бассейна, увеличивающееся в период прохождения паводка. Наибольшая водность наблюдается в летне-осеннем сезоне, что свидетельствует о преобладании дождевого питания (дождь 75-80, снег 15-20, грунтовое питание 5-8% ).
Гранулометрический состав взвесей характеризуется крупнопелитовой (0.001-0.01 мм) и алевритовой (0.01-0.1 мм) фракциями, на которые приходится до 70% массы всей взвеси [4] и которые представлены в основном глинистыми минералами. Измельчение и растворение именно этих фракций повышают минерализацию речной воды и увеличивают процессы осадконакопления в низовьях Амура при уменьшении скорости водотока.
При сравнении средних концентраций оксидов некоторых основных петрогенных элементов во взвеси верхнего Амура и осадочной оболочке континентов видно, что взвеси обеднены Са, Mg, Fe (табл. 4). Сильное обогащение взвесей Мп, вероятно, обусловлено возможностью его накапливания в форме труднорастворимого диоксида [13]. Содержание оксидов основных петрогенных элементов д
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.