ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 5, с. 541-543
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 551.510.42+556.531.4
ПЯТИДЕСЯТИЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ИОННОМ СОСТАВЕ ВОД МАЛЫХ ПРИТОКОВ ЮЖНОГО БАЙКАЛА
© 2014 г. В. Е. Павлов*, Л. М. Сороковикова**, И. В. Томберг**, И. В. Хвостов*
*Институт водных и экологических проблем СО РАН 656038 Барнаул, ул. Молодежная, 1 **Лимнологический институт СО РАН 664033 Иркутск, а/я 278, ул. Улан-Баторская, 3 E-mail: pavlov@iwep.asu.ru Поступила в редакцию 18.05.2012 г.
Сопоставлены концентрации главных ионов в поверхностных водах рек Хара-Мурин и Снежная по данным многолетних измерений, выполненных в 1950-х и 2000-х гг. Показано стабильное содержания НС О-, С1—, Са2+, М^2+, + К+. Отмечено существенное увеличение концентрации 8 О-2.
Ключевые слова: поверхностные воды рек, ионный состав.
DOI: 10.7868/S0321059614050095
Представляет несомненный интерес анализ изменений ионного состава вод в естественных водоемах, которые произошли за несколько последних десятилетий. В 1951-1956 гг. К.К. Вотин-цевым, И.В. Глазуновым и А.П. Толмачевой практически ежемесячно проводились определения
концентраций С главных ионов: НСО-, С1-,
8 О2-, Са2+, М§2+; суммы и К+ в водах притоков южного Байкала — рек Хара-Мурин и Снежной [1]. Аналогичные измерения в этих же реках были выполнены через 50 лет: с 2001 по 2010 г. [6]. Следует заметить, что в эти периоды и в промежутке между ними [4, 5] отмечался единый характер внутригодовой динамики содержания ионов в воде: уменьшение в весенне-летний период по сравнению с осенью и зимой. В настоящей статье рассматривается вопрос о сходстве и различии среднегодовых значений С за прошедшее время.
Для определения характерных значений концентраций отдельных ионов были выведены эмпирические функции их распределения по числу проб. Данные, относящиеся к разным рекам, рассматривались сначала по отдельности, а затем совместно в виде единых выборок. В первом случае объем выборки составлял 55—57 значений в 1950-х и 44 значения в 2000-х гг.; во втором — соответственно 112 и 88 значений. Полученные гистограммы чаще всего имели нормальное распределе-
ние, реже — близкое к нормальному (логарифмическое с незначительной асимметрией относительно главного максимума). Выборку с подобным видом функции распределения характеризуют среднеарифметическое значение и среднеквадратиче-ское отклонение.
Сначала была проанализирована взаимосвязь концентраций ионов в образцах попарно, затем вычислены соответствующие корреляционные матрицы. Коэффициент корреляции Пирсона для указанных пар ионов не превышал 0.6. Затем для каждой реки вычислялись средние арифметические значения концентраций, среднеквадрати-ческие отклонения и коэффициенты вариаций. Они представлены в табл. 1 для двух притоков Южного Байкала за оба периода.
Концентрации ионов в притоках Южного Байкала за два периода были сопоставлены между собой по методике, описанной в [2, 3]. Суть такого сопоставления состоит в том, что для всех семи ионов вычисляются функции распределения по
среднегодовым концентрациям С1 для каждого периода, после чего параметры функций сравниваются между собой. Чтобы при такой процедуре
в равной мере учесть роли "больших" (НС О—) и
"малых" (С1—) ионов, используется логарифмический масштаб. Соответствующие значения коэффициентов корреляции Я приведены в табл. 2, из
542
ПАВЛОВ и др.
Таблица 1. Среднеарифметические значения концентраций ионов С 1, среднеквадратические отклонения ДС(- и коэффициенты вариаций АС, /С,
Ионы Хара-Мурин, 1951-1956 гг. Снежная, 1951-1956 гг. Хара-Мурин, 2001-2010 гг. Снежная, 2001-2010 гг.
С АС1 АС;. /С С АС ДС,/С, С АС1 ДС,/С, С АС ДС,/С,
НС о- 21.1 6.0 0.29 38.6 11.4 0.30 14.92 4.64 0.31 29.92 11.51 0.38
С1- 0.4 0.5 1.17 0.3 0.2 0.73 0.18 0.09 0.53 0.22 0.11 0.51
в о4- 4.8 1.8 0.37 4.9 1.9 0.38 8.33 2.63 0.32 8.69 2.20 0.25
+ К+ 2.3 1.5 0.63 2.4 1.5 0.63 2.27 0.32 0.14 1.90 0.21 0.11
Са2+ 5.7 2.1 0.37 11.5 3.7 0.32 4.43 1.68 0.38 9.54 3.73 0.39
МБ2+ 1.0 0.7 0.72 1.1 0.7 0.60 1.23 0.36 0.29 1.37 0.38 0.28
Таблица 2. Матрица значений Я для ^ С семи ионов в реках Хара-Мурин и Снежная
Реки Хара-Мурин, 1951-1956 гг. Снежная, 1951-1956 гг. Хара-Мурин, 2001-2010 гг. Снежная, 2001-2010 гг.
Хара-Мурин, 1951-1956 гг. 1 0.985 0.957 0.982
Снежная, 1951-1956 гг. 1 0.937 0.980
Хара-Мурин, 2001-2010 гг. 1 0.979
Снежная, 2001-2010 гг. 1
которой видно, что в случае использования сред- Результаты сопоставления концентраций
негодовых величин значения Я возрастают до ионов в разные годы становятся наиболее нагляд-
> 0.93 даже в разных притоках в разные периоды. ными при их графическом представлении. Такие
Для каждой же отдельной реки 0.96 < Я < 0.98. данные для р. Хара-Мурин с соответствующими
С
'2001-2010
, мг/л
(а)
10
С
1951-1956
, мг/л
С
2001-2010:
, мг/л
(б)
100 Г
С
1951-1956
, мг/л
Связь между средними концентрациями ионов в воде рек Хара-Мурин (а) и Снежная (б) в 1951-1956 (ось абсцисс) и 2001-2010 гг. (ось ординат).
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ том 41 № 5 2014
1
ПЯТИДЕСЯТИЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ИОННОМ СОСТАВЕ ВОД МАЛЫХ ПРИТОКОВ
543
среднеквадратическими отклонениями изображены на рис. 1а, а для р. Снежной — на рис. 1б.
Для шести ионов — НС О—, С1—, Ш+, К+, Са2+ и
М§2+ — из семи рассматриваемых подобные связи имеют вид прямых регрессий с колебаниями в пределах среднеквадратических отклонений.
Если представить связь между средними логарифмами концентраций отдельных ионов в виде:
С2001-2010 = к С1951-1956 + Ь, то значения коэффициентов к и Ь составят для р. Хара-Мурин: к = 1.08 ± ± 0.16 и Ь = —0.09 ± 0.12, для р. Снежной: к =1.00 ± ± 0.10 и Ь = —0.01 ± 0.09. Близость значений к к единице говорит о том, что не только логарифмы концентраций, но и непосредственно сами концентрации в изучаемые периоды линейно связаны в той последовательности, с какой они приведены на рисунках. Близость коэффициентов Ь к нулю означает малые отличия концентраций шести ионов за прошедшие десятилетия. Исключе-
2—
ние составляет ион 8 О4 , содержание которого через 50 лет в среднем увеличилось на 74% для р. Хара-Мурин и на 77% для р. Снежной. Возможно, что причина такого роста — влияние антропогенного фактора [6].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вотинцев К.К., Глазунов И.В., Толмачева А.П. Гидрохимия рек бассейна озера Байкал. М.: Наука, 1965. 495 с.
2. Павлов В.Е., Суторихин И.А., Хвостов И.В. Вычислительная схема для систематизации распределения химических элементов по концентрациям в антропогенном аэрозоле // Вычислительные технологии. Вестн. КазНУ. Сер. Математика, механика, информатика. 2008. Т. 13. №4(59). Совместный вып. Ч. 3. С. 21—26.
3. Павлов В.Е., Суторихин И.А., Хвостов И.В., Зинчен-ко Г.С. Методика определения реперных концентраций химических элементов в зимнем аэрозоле и ее реализация в Алтайском крае // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2008. № 3. С. 88—97.
4. Сороковикова Л.М., Нецветаева О.Г., Томберг И.В. и др. Влияние атмосферных осадков на химический состав речных вод Южного Байкала // Оптика атмосферы и океана. 2004. Т. 17. № 5—6. С. 423—427.
5. Сороковикова Л.М., Синюкович В.Н., Коровякова И.В. и др. Формирование химического состава воды притоков Южного Байкала в современных условиях // География и природные ресурсы. 2002. № 4. С. 52—57.
6. Сороковикова Л.М., Синюкович В.Н., Нецветаева О.Г. и др. Поступление сульфатов и азота в озеро Байкал с водами его притоков // География и природные ресурсы. 2009. № 1. С. 61—65.
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ том 41 № 5 2014
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.