научная статья по теме РАСТВОРЕННЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА И МИНЕРАЛИЗАЦИЯ РЕЧНЫХ ВОД ГОР С ТУНДРОВО-ТАЕЖНЫМИ ТИПАМИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЯСНОСТИ РОССИИ География

Текст научной статьи на тему «РАСТВОРЕННЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА И МИНЕРАЛИЗАЦИЯ РЕЧНЫХ ВОД ГОР С ТУНДРОВО-ТАЕЖНЫМИ ТИПАМИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЯСНОСТИ РОССИИ»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2015, № 5, с. 54-68

ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМ

УДК 556.114.7

РАСТВОРЕННЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА И МИНЕРАЛИЗАЦИЯ РЕЧНЫХ ВОД ГОР С ТУНДРОВО-ТАЕЖНЫМИ ТИПАМИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ

ПОЯСНОСТИ РОССИИ

© 2015 г. М.П. Смирнов

ФГБУ "Гидрохимический институт", Ростов-на-Дону, Россия e-mail: ghi@aaanet.ru

Поступила в редакцию 29.08.2014 г.

В статье анализируются пространственно-временные характеристики растворенных органических веществ (РОВ), щелочно-кислотные условия (рН) и минерализация (Хи) речных вод природных провинций и стран гор с тундрово-таежными типами вертикальной поясности России. Работа основана на результатах многолетних экспериментальных гидрохимических исследований и наблюдений на сети Гидрометслужбы. Реакция речных вод данных гор нейтральная (рН 6.5-7.0). Минерализация вод на основной территории очень малая - менее 100 мг/дм3, в некоторых природных странах и провинциях возрастает до малой. Среднегодовые значения цветности (34-35°), Оперм и Обихр (9 и 19-24 мг/дм3), содержание РОВ и легкоокисляемых фракций (19 и 8-10 мг/дм3), отношения РОВ/Хи (26-33%) в речных водах гор с западными и восточно-сибирскими тундрово-таеж-ными типами поясности довольно сходны, а в водах гор с притихоокеанскими типами в 1.5 раза ниже. Экстремальные средние концентрации гуминовых (ГК) и фульвовых (ФК) кислот в воде рек рассматриваемых гор максимальны на горной территории страны и составляют в зимнюю межень 0.005-0.046 и 0.19-0.42, в летнюю - 0.09-0.26 и 1.54-2.73, в половодье - 0.52-0.87 и 2.36-5.31 мг/дм3 углерода; отношения Сгк/Сфк - соответственно 0.03-0.2, 0.05-0.09, 0.11-0.22.

Ключевые слова: растворенные органические вещества, цветность, перманганатная и бихро-матная окисляемость воды, гуминовые и фульвовые кислоты, реакция воды, природные страны и провинции, реки.

Введение. Горы с тундрово-таежными типами вертикальной поясности занимают обширные пространства, особенно в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Эти территории, богатые природными водами и полезными ископаемыми, мало изучены в гидрохимическом и ландшафтном отношении [1-7, 9-12].

В данной статье анализируются пространственно-временные характеристики органических веществ (ОВ), щелочно-кислотных условий и минерализации (Хи) речных вод природных провинций и стран гор с тундрово-таежными типами вертикальной поясности России. Она является продолжением аналогичных работ по гидрохимии рек широтных зон [14] и гор с тундрово-арктиче-скими [15], лесо-луговыми и пустынно-субтропическими типами вертикальной поясности России и СНГ.

Органические вещества, играющие очень важную роль, являются одними из наименее из-

ученных ингредиентов химического состава вод [1-6, 11, 12, 18]. Так как прямые методы анализа мало разработаны и массовые материалы по рекам страны отсутствуют, для оценки ОВ часто используют сведения об окисляемости воды -перманганатной (ПО, Оперм) и бихроматной (БО, Обихр), характеризуя по первым легкоокисляемое (ЛОВ), по вторым - общее растворенное органическое вещество (РОВ). Для оценки окрашенных органических веществ (ООВ) используются данные по цветности вод (Цв). По соотношениям перманганатной и бихроматной окисляемости (ПО/БО), цветности и окисляемости (Цв/ПО, Цв/БО), растворенного органического вещества и минерализации (РОВ/Хи) судят о качественных и количественных характеристиках органических веществ природных вод.

Материалы и методы исследования. Данная работа основана на результатах многолетних экспериментальных гидрохимических исследований и наблюдений на сети Гидрометслужбы. Значе-

ния цветности и окисляемости воды определены с погрешностью около 10%. Гуминовые (ГК) и фульвокислоты (ФК) в воде рек найдены нами колориметрически в основные гидрологические фазы 1971-1974 гг. с достоверностью 10%. Гидрохимические данные были сгруппированы по основным водным фазам для рек природных провинций и стран гор с тундрово-таежными типами вертикальной поясности. По пунктам наблюдений рассчитаны средние сезонные и годовые величины компонентов, которые усреднены для всех регионов и взвешены по их площади. Количество РОВ в воде рек определено по значениям Оперм с помощью полученных экспериментальным путем коэффициентов пересчета для различных физико-географических условий и гидрологических фаз. Для рек гор с тундрово-таежными типами вертикальной поясности они равны: в половодье и паводки 1.70, летнюю межень 2.10, зимнюю межень 3.00, годовой период 2.28. Содержание ЛОВ определено умножением величины РОВ на отношение ПО/БО.

В работе применены следующие классификации поверхностных вод О.А. Алекина с добавлениями:

по значениям рН: <4.5 - сильнокислая, 4.5-5.5 -кислая, 5.5-6.5 - слабокислая, 6.5-7.0 - нейтральная, 7.0-7.5 - слабощелочная, 7.5-8.5 - щелочная, >8.5 - сильнощелочная;

по минерализации (мг/дм3): <100 - очень малая, 100-200 - малая, 200-500 - средняя, 500-1000 -повышенная, >1000 - высокая;

по цветности (градусы платиново-кобальтовой шкалы): 0-10 - очень малая, 10-25 - малая, 2550 - средняя, 50-75 - слабоповышенная, 75-100 -повышенная, 100-150 - высокая, 150-250 - очень высокая, >250 - исключительно высокая;

по перманганатной окисляемости (мг/дм3 атомарного кислорода): 0-2 - очень малая, 2-5 - малая, 5-10 - средняя, 10-15 - слабоповышенная, 15-20 - повышенная, 20-30 - высокая, 30-50 -очень высокая, >50 - исключительно высокая;

по бихроматной окисляемости (мг/дм3 атомарного кислорода): 0-5 - очень малая, 5-10 - малая, 10-20 - средняя, 20-30 - слабоповышенная, 30-40 - повышенная, 40-60 - высокая, 60-100 -очень высокая, >100 - исключительно высокая;

по отношению перманганатной окисляемости к бихроматной (%): 0-10 - очень малое, 10-20 -малое, 20-30 - среднее, 30-40 - слабоповышенное, 40-50 - повышенное, 50-60 - высокое, 60-70 - очень высокое, >70 - исключительно высокое.

На основе этих классификаций построены легенды составленных нами карт цветности, пер-манганатной, бихроматной окисляемости, отношений Оперм/Обихр речных вод СНГ в половодье, летнюю межень, зимнюю межень, годовой период, которые опубликованы в "Гидрохимических материалах" и Гидрохимическом атласе СССР.

Факторы формирования химического состава речных вод. Геохимические ландшафты тунд-рово-таежных гор относятся к группе типов лесных, типу таежных, семейству северо-таежных ландшафтов кислого (Н+), кислого и кисло-глее-вого классов (Н+-Ре2+, Н+). В Восточной Сибири и на Дальнем Востоке распространены ландшафты тундровых и лесотундровых типов [12, 17].

Климат на Кольском низкогорье, Урале, на юге Восточной Сибири умеренно теплый с суммой температур земной поверхности (за период с температурой воздуха выше 10°) 1000-2200°, влажный с индексом сухости (отношение комплексной испаряемости к осадкам) 0.45-1.00. В северной части Восточной Сибири и на Дальнем Востоке климат холодный с указанной суммой температур менее 1000°, избыточно влажный с индексом сухости менее 0.45. Годовое количество осадков на Кольском низкогорье и в южной части Восточной Сибири до 500 мм, в северной ее части 300-500 мм, на Урале, плато Путорана, Дальнем Востоке 500-600 мм, на Камчатке до 500-1000 мм.

Питание рек на Кольском низкогорье, Урале, плато Путорана, в горах Камчатки преимущественно (либо преобладает) снеговое; в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке в основном дождевое.

Почвы на Кольском низкогорье и Урале горные подзолистые и кислые неоподзоленные, на плато Путорана, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке горно-тундровые, гольцовые, горные мерзлотно-таежные, горные торфянисто-перегнойные, горные подзолистые и кислые неопод-золенные [10, 17].

Растительный покров Кольского низкогорья представлен, в основном, сосновыми северотаежными лесами, Урала - горнотаежными темнохвойными уральскими лесами, плато Пу-торана - горными тундровыми травяно-кустар-ничково-моховыми и лишайниковыми группировками в сочетании с зарослями кустарников. Последние сообщества господствуют в верхних ярусах гор Восточной Сибири и Дальнего Востока, где основные территории, однако, заняты в северной части горными северотаежными лиственничными редкостойными лесами, а в южной

Рис. 1. Физико-географическое районирование гор с тундрово-таежными типами вертикальной поясности России. Западные таежные с елово-березовым редколесьем, тундрами и лугами: I - Фенноскандия (1 - Кольское северотаежное и горнотундровое низкогорье), II - Уральско-Новоземельская страна (1 - Приполярный Урал с альпийскими формами рельефа и северотаежными лесами у подножия, 2 - средневысотный Северный Урал со среднетаежными лесами у подножия). Восточно-Сибирские темнохвойно-лиственничные таежные леса и редколесья с кедровым стлаником и горными тундрами: III - Среднесибирское плато (1 - трапповое средневысотное горнотундровое плато Путорана, 2 - среднегор-ный Енисейский кряж с горнотаежными темнохвойными лесами), IV - Прибайкалье и Забайкалье (1 - Патомско-Северо-Байкальское нагорье с горно-лиственничными лесами на склонах гор и гольцовыми вершинами, 2 - Становое нагорье с сочетанием горной тайги и гольцов, 3 - Витимское горнотаежное плоскогорье с лугово-болотными котловинами, 4 - Олек-минское нагорье со среднетаежными лесами и предгольцовым редколесьем на вершинах, 5 - Становой средневысотный горнотаежный хребет с горно-лиственничными лесами и горными тундрами, 6 - Алданское плоскогорье с гольцовыми хребтами и горно-лиственничными лесами, V - Северо-Восточная Сибирь (1 - Верхоянская горная система с гольцовыми вершинами и редколесными склонами, 2 - Яно-Оймяконское тундрово-редколесное плоскогорье, 3 - система высокогорных хребтов Черского с гольцовыми вершинами и лиственничным редколесьем на склонах, 4 - Момо-Сеймчанская система впадин, разделенных горными перемычками с лиственничным редколесьем, 5 - Момские гольцовые высокогорные цепи хребтов, 6 - Юкагирское тундрово-лиственнично-редколесное плоскогорье). Притихоокеанские лесотундровые с поясом каменноберезовых и кедровых стлаников: V - Северо-Восточная Сибирь (7 - Сунтар-Хаятинское гольцовое нагорье, 8 - Магаданское тундрово-северотаежное нагорье с зарослями кедрового стланик

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