Геоэкология
Платонова Т.П., кандидат химических наук, доцент Амурского областного института развития образования Пакусина А.П., доктор химических наук, профессор Лобарев С.А., аспирант Черноситова Т.Н., кандидат сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой (Дальневосточный государственный аграрный университет)
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В МАЛЫХ РЕКАХ - ЛЕВОБЕРЕЖНЫХ ПРИТОКАХ АМУРА
Воды исследованных малых рек - маломинерализованные, гидрокарбонатные, относятся к натриевой или кальциевой группе. В содержании главных ионов прослеживается сезонная динамика биогенных элементов и растворенного кислорода. В водах рек Симоновка и Тунсура обнаружено высокое содержание силикатов, в водах Симоновки и Хомутины отмечается повышенная концентрация ионов марганца Mn2+ и цинка Zn2+. Содержание меди больше ПДК рыбохозяйственного назначения. Наблюдается загрязнение полифосфатами. Вдоль русел рек распространена аллювиальная болотная почва. В рассматриваемом типе почв хорошо прослеживается биологическая аккумуляция фосфора в метаморфических горизонтах. В поверхностном дерновом горизонте почвы отмечается высокое содержание обменного калия.
Ключевые слова и фразы: малые реки, Амурская область, биогенные элементы, эвтрофирование.
DYNAMICS OF THE BIOGENIC ELEMENTS IN THE SMALL RIVERS - IN THE LEFT BANK TRIBUTARIES OF AMUR
The waters in all studied small rivers are calcium- or sodium-hydrocarbonate waters with low mineral content. The content of the main ions observed seasonal dynamics of the biogenic elements and dissolved oxygen. In the waters of the rivers Simonovka and Tunsura revealed a high content of silicates, in the waters Simonovka and Homutina contains high levels of ions Mn2+ and Zn2+. The copper content of more than the norm. There pollution of polyphosphates. Along riverbanks spread alluvial peat soil. In this type of soil is well traced biological accumulation of phosphorus in metamorphic horizons. In the surface soil horizon turf a high content of exchangeable potassium.
Keywords: small river, the Amur region, biogenic elements, eutrophication.
Введение
Основой водосбора реки Амур являются малые реки. Снижение качества воды в малых реках может оказывать отрицательное влияние на экосистемы реки Амур. Водоемы и водотоки Амурской области продуктивно изучаются по химическому составу [1, 2, 3].
Для оценки воздействия малых рек на уровень загрязнения реки Амур актуальной задачей является изучение содержания биогенных элементов в водах малых рек, что позволит принять комплекс мер, направленных на улучшение экологической обстановки, сохранение биоразнообразия, а также создание благоприятных условий для устойчивого развития Дальневосточного региона.
Цель исследований: определить содержание биогенных элементов в водах малых рек -левобережных притоков Амура - Симоновка, Хомутина, Тунсура.
Объекты и методы исследований
Притоки Амура первого порядка - Симоновка, Хомутина, Тунсура - малые реки Амуро-Зейской равнины. Отбор проб и определение показателей проводили в мае, июле и сентябре 2013 года, апреле и июне 2014 года (всего 35 проб). Массовую концентрацию микроэлементов в воде определяли на спектрометре «Квант-2.ЭТА» методом атомной абсорбции с прямой электротермической атомизацией проб. Общее солесодержание, катионы, анионы определяли с помощью системы капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ-105». В отобранных образцах почвы определяли обменную кислотность (ГОСТ 26484-85); содержание нитратного азота (ГОСТ 26488-85), содержание аммонийного азота в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26489-85); подвижного фосфора методом А.Т. Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207 - 84); обменного калия методом А.Т. Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207 - 84).
Рис. 1. Карта малых рек Симоновка и Хомутина
Результаты исследований и их обсуждение
Цветность воды в летний период по бихромат-кобальтовой шкале не превышала 20°. Важным показателем воды является рН, ее значение в малых реках Симоновка и Тунсура составляет 6,1-7,6. Показатель рН контролирует присутствие в воде большинства химических элементов и определяет форму их нахождения в природе. Активная реакция воды в пределах нормы (от 6,5 до 8,4), но следует отметить защелачивание воды в реке Хомутина (рН = 8,052-8,465) в летний период. Прозрачность воды по диску Секки в реке Симоновке -73 см, в Хомутине - 63 см. Воды исследованных водотоков маломинерализованные, гидро-карбонатно-натриевые (Симоновка), гидрокарбонатно-кальциевые (Тунсура, Хомутина), что согласуется с ранее выявленными закономерностями распространения природных вод [4]. Концентрация ионов Са2+ составляет от 7,71 мг/дм3 (в Симоновке) до 19,76 мг/дм3 (в Хомутине). Присутствие ионов Са2+ лимитирует накопление в воде ионов 8042" и НСО3-. Содержа-2+
ние в воде ионов Са в 2,3 - 2,7 раз меньше концентрации ионов НСО3". Концентрация ионов натрия №+ составляет 10,92 - 13,98 мг/дм3. Содержание ионов М§2+ не велико, меньше концентрации ионов Са2+ в 2,7 - 3,3 раза и составляет от 2,65 до 6,02 мг/дм3. Концентрация в воде ионов С1- маленькая и составляет 5,41 мг/дм3 - 13,61 мг/дм3. Ионы С1- занимают третье место, уступая место ионам НСО3- и Са2+ (или №+). Концентрация ионов К+ в Хомутине больше, чем в Симоновке и Тунсуре, и составляет 4,36 мг/дм3. Калий обладает слабой миграционной способностью, обусловленной большой биологической потребностью для живых
организмов, особенно для растений. Железо - широко распространенный элемент земной коры, который лимитирует качество речных вод. Основными источниками его поступления в русловую сеть являются процессы химического выветривания горных пород, подземный сток, сточные воды бытовые и сельского хозяйства. В реках Симоновка, Хомутина и Тунсура содержание общего железа не превышает ПДК и составляет 94,1 - 306,4 мкг/дм3.
В водах рек Симоновка и Тунсура обнаружено высокое содержание силикатов -до 2,5 ПДК (15,70 - 25,89 мг/л) весной, до 1,5 ПДК (10,37 - 14,71 мг/л) летом. Жизнедеятельность диатомовых водорослей, являющихся основным потребителем кремния, имеет внутригодовые особенности, обусловленные активной вегетацией в теплый период года и существенным снижением в холодный период. Содержание кремния в водах реки Хомутина составляет 0,43 мгБ1/л.
Кобальт является важнейшим биогенным микроэлементом. В водах рек Тунсура, Хомутина и Симоновка был обнаружен кобальт, его содержание не превышало 1 мкг/дм3. Селен является биогенным микроэлементом и выполняет важную физиологическую роль в процессе жизнедеятельности живых организмов. Содержание селена в водах рек Симоновка, Хомутина и Тунсура составляет 0,5185 мкг/дм3, 0,1456 мкг/дм3, 0,0565 мкг/дм3 соответственно. Содержание селена в сентябре 2013 г. в водах исследуемых рек увеличилось и составило 2,808 мкг/дм3 из-за привнесения в водоемы с дождевыми осадками и из почвы. Содержание хрома в июле, сентябре в водах исследуемых рек не превышало 1 мкг/дм3 (ПДКВР = 20 мкг/дм3).
Содержание меди составляет летом от 3,29 мкг/дм3 до 5,55 мкг/дм3, осенью - от 5,51 мкг/дм3 до 8,99 мкг/дм3, что меньше ПДК хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (ПДКВ=1000 мкг/дм3), но больше ПДК рыбохозяйственного назначения (ПДКвр= 1 мкг/дм3). В водах Симоновки и Хомутины присутствует 2-4 ПДК ионов марганца Мп2+ (ПДКВ=0,1 мг/дм3), в Тунсуре концентрация Мп2+ не превышает норматива. В водах малых рек отмечается 4 ПДК ионов цинка 2п2+.
В содержании главных ионов прослеживается сезонная динамика биогенных элементов и растворенного кислорода. Летом в водах Симоновки присутствует аммонийный азот (0,05 мг К-ЫН4/л), нитриты (0,0055 мг К-ЫО2/л), нитраты (0,287 мг К-ЫО3/л), что соответствует классу водоемов чистые. В водах Хомутины нитриты и аммонийный азот летом обнаружены не были. В осенний период среди соединений азота преобладает аммонийный азот и его концентрация в Тунсуре и Хомутине составляет 0,50 мг Ы-ЫН^л, в Симоновке 0,33 мг К-ЫНУл что соответствует классу водоемов загрязненные и умеренно загрязненные соответственно. Важнейшим биогенным элементом является фосфор. Содержание ортофосфатов летом не превышает 0,292 мг/дм3, поскольку в июле фосфор интенсивно потребляется фитопланктоном. В осенний период концентрация ортофосфатов в Симоновке и Хомутине уменьшается до 0,1608 мг/дм3, в водах Тунсуры - не более 0,3237 мг/дм3. Максимальные значения орто-фосфатов (от 0,1 до 0,5 мг/л) имеют место весной. Выражена годовая гармоника сезонных изменений фосфатов. Наблюдается загрязнение полифосфатами: в летние месяцы - до 0,0455 мг/л, осенью - до 0,068 мг/л. Одной из причин повышения концентрации фосфатов в водах исследуемых малых рек может быть несанкционированная вырубка лесов, пожары и появление гарей в пойме рек.
Содержание растворенного кислорода в воде складывается в результате процессов: растворение кислорода из воздуха, выделение растениями в процессе фотосинтеза, прямой расход на окисление органических и неорганических веществ, потребление микроорганизмами, вызывающими деструкцию растворенного и взвешенного органического вещества [5]. В июле наблюдается пересыщенность кислородом из-за процессов фотосинтеза и атмосферной аэрации. Величина растворенного кислорода в Симоновке - 9,1 мгО/л, в Хомутине -10,1 мгО/л, в Тунсуре - 9,9 мгО/л. Величина БПК5 в июле в Хомутине составила 2,5 - 5 мг О2/л (ПДК = 2 мг О2/л), в осенний период в Симоновке, Хомутине и Тунсуре - 3,1 О2/л, 3,8 О2/л, 4,6 О2/л соответственно. Таким образом, реки Хомутина и Тунсура подвержены эв-
трофированию, поскольку высокое значение процента насыщения воды кислородом (122,2 %) сочетается с высоким значением БПК5. Насыщаемость воды кислородом в реке Симоновка (79 %) указывает на его недостаток и сниженную способность к самоочищению. Перманганатная окисляемость имеет высокие значения и составляет в июне в воде водоемов 9,33 - 10,33 мгО/л, в сентябре - в Симоновке и Хомутине -11,5 мгО/л, в Тунсуре - 8,4 мгО/л. В пойме реки Хомутина находятся теплицы китайских арендаторов, которые загрязняют водоем. В низовьях реки Симоновка содержание органических веществ больше, чем в верховьях, что обусловлено сбросом
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.