Гидролого-гидрохимическая характеристика водных объектов высокогорий бассейна р. Катуни (Горный Алтай) на пороге ХХ! века
В.А. Семенов1, Т.В. Больбух2, И.В. Семенова3
Государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации — Мировой центр данных, Обнинск; 2Горно-Алтайский госуниверситет, Горно-Алтайск; -^Государственное учреждение НПО
«Тайфун», Обнинск
По данным стационарных гидрологических наблюдений и экспедиционных гидрохимических исследований оцениваются изменения в стоке рек, химическом составе воды озер и родников под влиянием климата, трансграничного переноса отходов хозяйственной деятельности и активизации эндогенных процессов.
Введение
Река Катунь — крупнейшая водная артерия Горного Алтая, в бассейне которой формируется половина возобновляемых водных ресурсов Республики Алтай (19,5 км3) и находится самое мощное современное оледенение Алтае-Саянской горной системы [3, 11, 14, 15]. Непосредственно к гляциально-ни-вальной зоне на значительной части территории бассейна примыкают горное плато Укок и межгорные котловины с высотами 2000—2500 м, для которых характерно широкое распространение многолетней мерзлоты, многочисленные озера, выходы на поверхность подземных вод в виде родников и болот. Это создает хорошие условия для формирования в указанных высотных поясах стока ультрапресных вод, оказывающих положительное влияние на качество воды во всем бассейне верхней Оби.
Объектами гидролого-гидрохимических исследований в верхней части бассейна р. Катуни служат реки Ак-Алаха, Аргут, Катунь и Кучерла, формирующие сток в высокогорной зоне, а также озера и родники Катунского хребта, высокогорного плато Укок и Чуйской межгорной котловины. В 2003—2004 гг. на Алтае активизировались эндогенные процессы, и, как одно из последствий серии землетрясений в Центральном Алтае, образовались новые родники, а на дне межгорных котловин, в местах выхода на поверхность подземных вод — новые озера. Изучение химического состава этих вод имеет самостоятельное значение и позволяет оценить влияние эндогенных процессов на качество природных вод.
Гидролого-гидрохимическая изученность территории
В отличие от ледников Алтая, которые изучают более 100 лет, гидролого-гидрохимические исследования приледниковых озер Катунского хребта были проведены О.А. Алекиным [1] 70 лет назад, а гидрохимия озер и родников плато Укок до последнего времени вовсе оставалась неизученной.
Формирование стока рек и химического состава всех водных объектов на исследуемой территории в прошлом столетии происходило в условиях деградации современного оледенения и других последствий изменения климата, а также трансграничного переноса за-
грязняющих воду и ледники химических элементов техногенного происхождения, увеличения антропогенной нагрузки на бассейны рек [4, 7, 10—13, 18—22].
При оценках доли талых вод с ледников в стоке рек Центрального Алтая до 1960-х годов преобладало мнение, что ледниковые воды составляют до 40—60% общего годового стока непосредственно ниже языков ледников и не превышают 10—15% при выходе рек из гор [2, 6, 16, 25]. Более поздние водно-балансовые оценки гляциологов свидетельствуют, что в целом для бассейна р. Катуни и некоторых ее притоков (Ак-Алаха, Аргут, Кучерла, Кураган) участие ледниковых вод в стоке существенно завышено [3, 8]. Исследования В.П. Галахова и Р.М. Мухаметова также подтверждают, что в годы с неблагоприятными условиями для существования ледников ледниковое питание может увеличиваться до 70—80%, а в годы с незначительным таянием оно уменьшается до 20%.
Исследования направленности климатически обусловленных изменений стока рек по имевшимся до середины 1980-х годов надежным материалам стационарных гидрологических наблюдений Гидромет-службы СССР [16] с использованием комплекса методов статистических расчетов и анализа показали, что в стоке половодья и годовом стоке рек Алтая с ледниковым питанием в ХХ столетии преобладали слабо выраженные тенденции уменьшения или флуктуации вообще отсутствовали, а изменения минимального стока во второй половине ХХ в. характеризовались положительным трендом [19—22, 26].
Результаты исследований, приведенные в [9, 12, 13], свидетельствуют о том, что тенденция к стабилизации среднего годового стока рек сохранилась и в 1990-х годах, а сток в маловодные периоды года продолжал увеличиваться, вследствие чего выравнивалось его внутригодовое распределение.
В последние годы стационарные гидрологические наблюдения на реках Алтая с повышенным ледниковым питанием не проводились, и о направленности изменений их стока можно судить только приближенно по результатам наблюдений за стоком р. Катуни в среднем и нижнем течении (на гидрологических постах Тюнгур и Сростки). Анализ этих данных свидетельствует, что в последнем десятилетии
прошлого и в первые годы начавшегося столетия сохранялась тенденция к стабилизации и выравниванию внутригодового стока.
Для характеристики химического состава воды водных объектов использованы главным образом материалы, полученные авторами при экспедиционных исследованиях озер, рек и родников в 2000—2004 гг. В сентябре 2003 г. отбор проб воды из 9 озер бассейна р. Мульты в западной части Катун-ского хребта был проведен сотрудниками Катун-ского заповедника. Всего было отобрано и проанализировано более 100 проб воды. Ее химический состав определяли в аккредитованной химической лаборатории Горно-Алтайского госуниверситета с помощью общепринятых методов анализа [17] и по утвержденным нормативным документам. Использованы также материалы экспедиционных лимнологических исследований в Катунских Альпах, выполненных в 1932—1933 гг. О.А. Алекиным [1], и другие литературные сведения.
В публикациях Государственного водного кадастра [5] по оценкам на 1968 г. химический состав воды рек высокогорной зоны Горного Алтая относился к гидрокарбонатному типу с минерализацией в период весенне-летнего половодья 60—160 мг/л, в летне-осеннюю межень — около 200 мг/л, а в зимнюю — около 300 мг/л [16].
Химический и микробиологический состав водно-ледниковых объектов Алтая (на примере р. Актру) наиболее полно описан в [18]. Авторы этой работы, основываясь на материалах своих исследований в июле-августе 1997—1999 гг., пришли к заключению, что суммарная минерализация ледниковой воды в фирновой зоне и области абляции составляет 15—26 мг/л, подледного стока — 21 мг/л, а в химическом составе 50—75% и более приходится на гидрокарбонат-ионы (НСО3-) и около 10% на ионы кальция (Са2+). В истоках р. Актру в приледниковой части суммарная минерализация воды такая же, как у подледной, а на расстоянии 1 км от истока она резко возрастает до
83—234 мг/л за счет увеличения концентрации гидрокарбонатов, кальция, сульфатов, калия, магния и в меньшей степени натрия.
Результаты некоторых исследований свидетельствуют также о существенном загрязнении ледников тяжелыми металлами и другими микроэлементами в результате трансграничного переноса воздушными массами отходов горнорудной промышленности, попадающих в атмосферу на территории Казахстана [3, 4, 7, 24].
Гидрохимия рек и родников
Гидрохимические исследования воды бассейна р. Катуни свидетельствуют, что иногда существенное увеличение минерализации ледниковых рек происходит в результате поступления подземных вод из родников, находящихся на небольшом расстоянии от ледников (например, р. Актру). Поэтому средняя минерализация некоторых рек даже повышенного ледникового питания составляет около 300 мг/л уже в зоне активного формирования стока воды. Это характерно для рек, стекающих со склонов засушливых Чуйской и Курайской межгорных котловин.
Вместе с тем анализ проб воды рек, стекающих с Катунского хребта, например, р. Кучерла, свидетельствует о том, что их вода остается ультрапресной до впадения в р. Катунь (табл. 1). Основной вклад в повышение минерализации воды р. Катуни вносят притоки, питающиеся не стоком с ледников, а подземными водами повышенной минерализации (например, р. Тюнгур и родник в табл. 1).
Значение рН всех водотоков этой части территории бассейна р. Катуни изменяется в пределах 7,1—7,7, что свидетельствует о нейтральной реакции воды. По химическому составу вода рек этого бассейна относится к гидрокарбонатно-кальциевому II типу [1]. Содержание аниона НСО3- изменяется в пределах 26—215 мг/л. Концентрация катионов (Са2+ и М§2+) колеблется в пределах 12—47 и 3,0—14 мг/л, соответственно. По величине общей жесткости, которая определяется присутствием в воде растворен-
Таблица 1
Содержание главных ионов и их сумма £и, величина общей жесткости Жобщ и рН в воде рек и ручьев бассейна р. Катуни в августе 2003 г.*
Наименование объекта и** рН Жобщ, мг-экв/л Са2+ Содержание главных ионов, Mg2+ K++Na+ HCO3- мг/л SO42- Cl- мг/л
Р. Катунь, 5 км ниже впадения р. Коксу 7,67 1,55 23,1 4,9 14,0 112,9 9,6 4,1 169
Р. Кучерла, 5 км от устья 7,12 0,94 11,6 3,0 4,5 25,6 24,0 3,2 73,3
Родник на левобережном склоне долины р. Катуни в створе с устьем р. Кучерла 7,74 3,15 42,6 13,9 25,7 213,5 26,9 4,9 327
Р. Тюнгур, устье 7,63 2,48 40,6 5,5 7,1 137,3 19,2 4,3 214
Р. Катунь, 1 км выше впадения р. Кучерла 7,36 3,13 46,6 9,8 5,7 173,8 19,2 3,9 259
*Во всех таблицах представлены результаты анализов единичных проб.
**
Таблица 2
Содержание биогенных элементов, величины перманганатной окисляемости и углекислого газа в воде рек бассейна Катуни в августе 2003 г., мг/л*
Наименование объекта 1ЧН4+ 1Ю2- 1Ю3- Р043- ПО СО2
Р. Катунь, 5 км ниже впадения р.Коксу
Р. Кучерла, 5 км от устья
Родник на левобережном склоне долины р.Катуни в створе с устьем р.Кучерла
Р. Тюнгур, устье
Р. Катунь, 1 км выше впадения р. Кучерла
ПДК**
<0,01 <0,005 5,85
0,03 0,026 2,92
<0,01 0,105 11,7
<0,01 <0,005 <0,05
<0,01 0,039 1,46
0,5 0,08 40
0,055 0,27 8,8
0,027 0,33 5,28
0,055 0,21 35,2
0,377 0,18 7,92
<0,02 0,87 11,44
0,6 5,0 -
*1МН4+ — ион аммония, N02 — нитрит-ион, N03 — нитрат-ион, РО43 — фосфат-ион, ПО — величина перманганатной окисляемости, СО2 — содержание углекислого газа.
**Норматив предельно допустимой концентрации (ПДК
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.