ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2013, том 40, № 3, с. 295-305
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 551.464[(262.5)+(282.243.7)]
ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ УКРАИНСКОГО УЧАСТКА
ВЗМОРЬЯ ДУНАЯ
© 2013 г. Ю. И. Богатова
Одесский филиал Института биологии южных морей Национальной академии наук Украины 65125 Украина, Одесса, ул. Пушкинская, 37 E-mail: yubogatova@mail.ru Поступила в редакцию 27.04.2011 г.
По данным исследований 2004—2010 гг. выявлены особенности формирования гидрохимического режима взморья Дуная. Подтверждена роль взморья как "маргинального фильтра" на пути трансформации дунайской воды в северо-западную часть Черного моря. Показана роль донных отложений как источника вторичного эвтрофирования экосистемы.
Ключевые слова: гидрохимический режим, взморье, маргинальный фильтр, Дунай, Черное море
Б01: 10.7868/80321059613030024
Изучение гидрохимического режима устьевых областей рек, которые часто называют "маргинальным фильтром" океана [18], где происходит смешение двух различных по химическому составу водных масс — речных и морских и скорости химических и биологических преобразований значительно выше, чем в открытом море, представляет значительный интерес для оценки уровня трофно-сти этих высокопродуктивных районов.
Украинский участок взморья Дуная — обращенная к морю часть устьевой области реки, охватывающая район от края дельты Килийского рук. (Килийская дельта Дуная) до границы морских вод с соленостью около 17%о [10, 11, 20]. Внешняя граница устьевого взморья — условная, а величина солености и площади с распресненны-ми морскими водами зависят от величины стока Дуная и режима ветра. Дунайское взморье относится к приглубым [20], так как речные воды занимают верхний слой до 1-5 м, а поток пресных вод с увеличением глубины отрывается от дна.
Дунай, как главная река бассейна Черного моря, обеспечивает до 40% притока пресных вод в Черное море и до 80% — в его северо-западную часть. Для Дуная, сток которого формируется на водосборной площади почти в 817 тыс. км2, характерна большая изменчивость абсолютных величин. Так, если в прошедшем столетии при среднемного-летней величине 203 км3/год величина стока Дуная
изменялась от 127 (1921 г.) до 297 км3/год (1941 г.), то в 2001-2010 гг. - от 158 (2003 г.) до 299 км3/год (2010 г.). Сток 2010 г. — максимальный за более чем вековой период наблюдений, а средняя величина стока за 2000—2010 гг. составляет 223 км3/год и почти на 10% превышает среднемноголетнее значение. Следует отметить, что вековые крупномасштабные гидротехнические работы в дельте Дуная по спрямлению румынских рукавов Су-линского и Георгиевского, строительство каменной насыпной поперечной дамбы в месте разделения Дуная на Тульчинский и Килийский рукава привели к снижению доли последнего с 70% в начале XX в. до 52% в настоящее время [10, 11].
Начатое в 2004 г. строительство глубоководного судового хода "Дунай—Черное море" через рук. Быстрый в Килийской дельте и его дальнейшая эксплуатация, связанные с дноуглубительными работами на 3-километровом участке в ба-ровой области этого рукава (строительство морского подходного канала), возведение защитной дамбы для предотвращения заносимости морского подходного канала от влекомых наносов с севера вызвали некоторые изменения гидрологического режима украинского участка взморья.
Цель настоящей работы - выявление характерных закономерностей в изменчивости гидрохимического режима украинского участка взмо-
Рис. 1. Карта-схема района расположения станций мониторинга на взморье Килийской дельты Дуная в 2004—2010 гг. 1—26 — станции отбора проб.
рья Дуная и современная оценка трофического статуса экосистемы.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Для анализа многолетней изменчивости гидрохимических параметров на украинском участке взморья Дуная были использованы данные предыдущих исследований [5—9] и материалы 15 экспедиций за 2004—2010 гг., которые выполнялись в рамках комплексной программы экологического мониторинга по влиянию украинского глубоководного судового хода "Дунай—Черное море" на окружающую природную среду. Исследования проводили в Килийской дельте и на прилежащем участке взморья по разработанной специально для экологического мониторинга схеме станций (рис. 1). Пробы воды отбирали батометрами Молчанова и Нискина [26], донных отложений - дночер-
пателем Петерсена [22] с площадью захвата 0.1 м2. Определялись следующие показатели: минерализация воды, соленость, растворенный кислород и доля (%) его насыщения, величина рН, взвешенное вещество (ВВ), растворенные биогенные вещества (БВ) — минеральные и органические соединения
азота и фосфора (М-МН+, М-МО-, М-МО-, МОРГ,
МВАЛ, Р-Р О4 , РОРГ, РВАЛ), кремний, растворенное органическое вещество (ОВ) по перманганат-ной окисляемости (ПО). В поровых растворах донных отложений, которые получали вакуумной фильтрацией осадков через двойной фильтр "синяя лента", определялись минеральные и органические соединения азота и фосфора, кремний, ПО. Методы определений — стандартные [19, 24, 25]. Всего было собрано и проанализировано около 550 проб воды, более 50 проб донных отложений.
Таблица 1. Многолетняя изменчивость БВ и ОВ в дельте Килийского рук. Дуная
Периоды, годы к-к о2 корг р-р о4 рорг Si Сток, км3 год—1
мг дм 3
1948—1960 [1] 0.248 0.012 0.53 0.63 0.071 0.031 4.38 195.8
1970—1980 [15] 0.620 0.044 1.00 0.90 0.165 0.073 3.98 216.3
1980—1990 [16, 17] 0.508 0.139 1.38 4.07 0.257 0.107 2.78 192.8
1990—2000 [28] 0.084 0.045 0.88 4.39 0.085 0.067 2.24 207.4
2000—2010 0.029 0.056 0.89 3.38 0.190 0.056 2.11 222.8
Наиболее полно (весна, лето, осень) исследования проводили в 2005, 2008 и 2010 гг.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Формирование гидрохимического режима взморья Дуная обусловлено поступлением и трансформацией дунайских вод, метеорологическими и гидрологическими условиями района, развитием гидробиологических процессов, для которых величина и качество водного стока являются определяющими факторами. Так, если поступающие с дунайскими водами ВВ формируют состав и распределение донных отложений на взморье, обогащают их минеральными и органическими соединениями, способствуют сорбции до 80—90% загрязняющих веществ, ограничивают развитие бактерио- и фитопланктона, то сток БВ формирует биологическую продуктивность района [5].
Сток ВВ, БВ и ОВ Дуная за последний более чем 50-летний период претерпел значительные изменения (табл. 1, 2). Так в начале ХХ в. твердый сток из Килийского рук. оценивался в 58 млн т год-1, в 1987—2008 гг. в результате изъятия стока в пользу румынских рукавов, строительства плотин и водохранилищ в верхнем и среднем течении Дуная он сократился до 15 млн т год—1 [3]. Максимальные значения ВВ отмечали в многоводные годы в период половодья и дождевых паводков в истоке и устье рук. Быстрого, что может быть связано с увеличением расходов воды в этом развивающемся рукаве Килийской дельты [3].
Интенсификация сельского хозяйства и активное применение минеральных удобрений на водосборе Дуная привели к значительному увеличению в дунайской воде БВ в 1970—1980-е гг., когда в воде Килийской дельты отмечали макси-
мальные концентрации. В 1990-е гг. в результате снижения антропогенной нагрузки на водосборной площади и строительства крупных водохранилищ в среднем течении Дуная поступление в море нитратов, фосфатов, кремния сократилось, но увеличилось поступление органических соединений азота и фосфора [23]. В 2000—2010 гг. при величине водного стока выше среднемного-летней в Килийской дельте концентрации БВ и ОВ оставались достаточно высокими (табл. 1). Несмотря на то, что диапазон изменчивости концентраций БВ и ОВ в пределах одного года весьма значителен, максимальные значения этих веществ фиксировали в многоводные 2005 и 2010 гг., что обусловлено их поступлением с терригенным стоком.
Метеорологические и гидрологические условия района играют важную роль в формировании гидрохимического режима взморья, так как определяют трансформацию дунайских вод на акватории и сложную термогалинную структуру вод. Здесь формируются области значительных градиентов солености и температуры: на внешней границе — гидрофронт, на нижней — галоклин и термоклин. Вертикальная и горизонтальная стратификация водных масс, образование сезонного (весна—осень) слоя скачка плотности (пикно-
Таблица 2. Диапазон изменчивости содержания ВВ, мг дм—3, в годы с различной величиной водного стока в дельте Килийского рук. Дуная (1987—2008 гг.)
Ингредиент Годы
маловодные средние по водности многоводные
ВВ, мг дм—3 13.6—146.3 20.9—527.0 8.9—743.2
клина), связанное с адвекцией или дивергенцией водных масс, замедляют и затрудняют смешение речных и морских вод, способствуют горизонтальному распространению на взморье речных вод. Изменчивость метеорологических и гидрологических условий способствует формированию на взморье отдельных участков, кардинально отличающихся по гидрохимическим условиям [9, 23].
Дунайская вода на взморье растекается по поверхности "языками" в слое толщиной 1—3 м, реже до 5 м, тогда как нижние слои заполнены более солеными (до 17—18%о) водами. Вертикальная структура поля солености на взморье характеризуется в поверхностном слое колебаниями от 2 до 16% и почти постоянными значениями (18—19%) в придонном слое на горизонтах более 15 м.
По характеру распределения солености воды на устьевом взморье Дуная выделяют [6, 12, 18, 28] следующие зоны: транзита пресных речных вод (соленость менее 2%); фронтальную (2-8%), в которой происходит основное смешение опресненных и морских вод; трансформированных речных вод (8—17%); морских вод (более 17%). Первая, третья и четвертая зоны характеризуются относительной стабильностью физико-химических показателей, а фронтальная — большим их разнообразием и изменчивостью. Эту зону часто называют зоной лавинной седиментации или геохимическим барьером река-море [5, 28], так как здесь происходят основные физико-химические процессы, характерные для "маргинального фильтра" [18].
Границы и площади этих зон изменяются в зависимости от величины речного стока и направления ветра на взморье. Так, в половодье н
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.