CC BY
41
УДК 556.114.6 (571.53)
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И КИСЛОРОДНЫЙ РЕЖИМ БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА НА ТЕРРИТОРИИ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
DOI: 10.24412/1728-323X-2021-4-118-127
И. В. Кольцов, аспирант, ФГАОУВО «Сибирский федеральный университет», ivan_kolcov@mail.ru, Красноярск, Россия,
Г. Ю. Ямских, доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой географии института экологии и географии ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», yamskikh@mail.ru, Красноярск, Россия
В статье приведены результаты анализов гидрохимических процессов (по кислородному режиму, содержанию биогенных компонентов и показателей качества воды (БПК5, БПКполн, ХПК, рН), протекавших при формировании и в первые годы существования Богучанского водохранилища. Дано описание сети постов гидрохимических мониторинговых наблюдений. Произведен анализ пространственной, и временной (многолетней и сезонной) динамики содержания биогенных элементов и связанных с ними показателей на большей части акватории Богучанского водохранилища ограниченной территорией Красноярского края в 2012—2019 гг.
В первые четыре года существования водохранилища произошло заметное повышение содержания нитратов и значений БПК5, БПКполн, ХПК, отмечены более высокие концентрации нитритов и фосфатов относительно концентраций на начало затопления водохранилища.
К 2016—2017 годам показатели содержания нитратов, ионов аммония и значений БПК5, БПКполн, ХПК снизились до значений близких, либо более низких, чем значения на начало заполнения водохранилища. Начиная с 2017 года начался повторный рост содержания нитратов.
На протяжении ряда лет зафиксировано наличие пространственной динамики вдоль водохранилища для нитратов, ионов аммония, рН, БПКполн, БПК5, ХПК. Отмечены сезонные колебания нитратов, ионов аммония, БПКполн, БПК5, ХПК.
За период наблюдений зафиксированы превышения предельно допустимых концентраций ХПК, БПКполн, БПК5, аммоний-иону и фосфатиону, установленных для водоемов рыбохозяйственного значения. Наиболее часто превышались нормативы по ХПК и БПКполн.
The article presents the results of analysis of hydrochemical processes (by oxygen regime, content of biogenic components and water quality indicators (BOD5, BOD20, COD, pH) that took place during the formation and in the first years of the Boguchansky Reservoir. The description of the network of hydrochemical monitoring observation posts is given. The analysis of the spatial and temporal (long-term and seasonal) dynamics of the content of biogenic elements and related indicators in most of the water areas of the Boguchansky Reservoir limited to the territory of the Krasnoyarsk Region in 2012—2019 was carried out.
In the first four years of the reservoir's existence, there was a noticeable increase in the content
Введение. В результате строительства гидроэлектростанций на реке Ангара был сформирован каскад крупных водохранилищ. Последним из созданных и нижним в каскаде является Богучанское водохранилище. Наполнение Богучанского водохранилища происходило с апреля 2012 года по 16 июня 2015 года. За это время уровень воды в водохранилище повысился с отметки 142,4 м БС (около створа Богучанской ГЭС) до 208 м в Балтийской системе высот (БСВ) при нормальном подпорном уровне (НПУ).
Створ Богучанского гидроузла находится в 445 км от устья р. Ангары. Выше Богучанского водохранилища в каскаде располагаются и длительно эксплуатируются Иркутское, Братское и Усть-Илимское водохранилища. Подпор от Богучанского гидроузла при проектном НПУ 208 м БСВ распространяется до Усть-Илимского гидроузла. Сток вод, поступающих в Богучанское водохранилище, зарегулирован в многолетнем режиме оз. Байкал и Братским водохранилищем, сезонном — Усть-Илимским водохранилищем.
Богучанское водохранилище является водохранилищем сезонного регулирования. Морфометрические характеристики Богучанского водохранилища: отметка нормального подпорного уровня (НПУ) — 208,0 м; отметка форсированного подпорного уровня (ФПУ) — 209,5 м; отметка максимальной сработки водохранилища — 207,0 м; площадь зеркала водохранилища при НПУ — 2326 км2; средняя глубина водохранилища — 25,0 м; объем водохранилища: полный при НПУ — 58,20 км3, полезный — 2,31 км3; протяженность водохранилища по основному руслу лоцманской карты 1975 г. — 375 км; максимальная ширина — 14—15 км; минимальная ширина — 1,2 км [1]. Водные ресурсы Богучанского водохранилища используются в основном для: гидроэнергетики, водного транспорта, санитарных попусков в нижний бьеф гидроузла. Водохранилище глубокое, имеет ярко выраженный русловый характер с ограниченным мелководьем и многочисленными заливами, образовавшимися в устьях впадающих рек. Берега Богучанского водохранилища в большинстве своем крутые.
В зоне затопления оказались значительные, территории, на которых располагались объекты промышленности, населенные пункты, сельскохозяйственные угодья, значительные объемы древесно-кустарниковой растительности (до 9,5 млн м3) [2, 3]. Наиболее значимыми являются следующие пути поступления в водохранилище различных загрязнителей: с водами из расположенных выше водохранилищ [4]; с промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками [5]; из затапливаемых грунтов и горных пород [6—9]; при размывании берегов, аналогично процессам в выше расположенных водохранилищах ангарского каскада [10].
118
№ 4, 2021
of nitrates and the values of BOD5, BOD20, COD, and higher concentrations of nitrites and phosphates were noted relative to the concentrations at the beginning of the reservoir flooding.
By 2016—2017, the indicators of the content of nitrates, ammonium ions and the values of BOD5, BOD20, COD decreased to values close to or lower than the values at the beginning of filling the reservoir. Starting in 2017, the second increase in the content of nitrates began.
For a number of years, the presence of spatial dynamics along the reservoir for nitrates, ammonium ions, pH, BOD5, BOD20 and COD has been recorded. Seasonal fluctuations of nitrates, ammonium ions, BOD20, BOD5, and COD were noted.
During the observation period, the maximum permissible concentrations of COD, BOD20, BOD5, ammonium ion and phosphate ion, established for reservoirs of fishery significance, were exceeded. The standards for COD and BOD20 were most often exceeded.
Ключевые слова: гидрохимические процессы, биогенные элементы, мониторинг, кислородный режим, р. Ангара, Богучанское водохранилище, Красноярский край.
Keywords: hydrochemical processes, biogenic elements, monitoring, oxygen regime, the Angara River, the Boguchansk Reservoir, the Krasnoyarsk Region.
Все перечисленные факторы оказывают влияние на качество воды как в самом водохранилище, так и в нижнем течении р. Ангары.
На этапе, предшествующем формированию водохранилища, и в первые годы его существования велись мониторинговые работы такими организациями, как Среднесибирское УГМС, Иркутское УГМС, ФГБУН Институт геохимии им. А. П. Виноградова, Красноярский государственный технологический университет, Институт земной коры СО РАН, Лимнологический институт СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, Томский политехнический университет, ФГУ «Енисейрегионводхоз», ФГУ «Эксплуатации Богучанского водохранилища».
Начиная с 2011 года, одновременно с созданием на базе ФГУ «Енисейрегионводхоз» гидрохимической лаборатории, началось формирование ведомственной наблюдательной сети на Богучанском водохранилище с целью мониторинга качества воды и донных отложений. С 2012 года начата систематическая работа по м они-торингу водохранилища. При выборе мест наблюдения учитывались такие факторы, как расположение притоков, предполагаемых источников загрязняющих веществ, размещение наблюдательных постов других участников мониторинга и необходимость определения общих гидрохимических свойств вод на водохранилище.
Материалы и методы исследований. Согласно программе мониторинга состояния Богучанского водохранилища сотрудниками ФГУ «Енисейрегионводхоз» с участием Сибирского федерального университета проводились наблюдения за состоянием дна, берегов и акватории водохранилища, качеством воды и донных отложений. Поведено 25 экспедиционных обследований водохранилища, в ходе которых отобрано 950 проб воды для проведения количественного химического анализа. В рамках мониторинга качества воды Богучанского водохранилища осуществлялся отбор проб воды и д онных отложений для проведения количественного химического анализа. За весь период наблюдений отбор проб осуществлялся в 7 пунктах (9 створов) (рис. 1).
Наибольший объем данных получен по пунктам наблюдений на границе Иркутской области и Красноярского края (1), створе в 2 км выше плотины Богучанской ГЭС (7) (табл. 1). Отбор проб воды в этих пунктах наблюдений проводился в поперечных ство-
Рис. 1. Схема размещения пунктов наблюдения на Богучанском водохранилище (составлено Кольцовым И. В.)
№ 4, 2021
119
Таблица 1
Пункты наблюдения на Богучанском водохранилище
№ пункта Описание местоположения пункта наблюдения Широта, гр. с. ш. Долгота, гр. в. д. Период наблюдений
1 Створ на границе Красноярского края и Иркутской области 58°47' 102°35' с 2013 г. по настоящее время
2 п. Аксеново (ниже месторасположения попавшего под затопление п. Аксеново) 58°56' 101°34' 2014—2018 гг.
3 п. Кежма (ниже месторасположения попавшего под затопление п. Кежма) 58°57' 101°40' 2012—2013 гг.
4 Залив р. Парта 58°43' 100°55' с 2016 г. по н. в.
5.1 Выше п. Недокура и Таежный (на 7 км выше (по течению) створа м ежду п. Недокура и п. Таежный) 58°40' 100°32' 2012—2018 гг.
5.2 Ниже п. Недокура и Таежный (на 2 км ниже (по течению) створа между п. Недокура и п. Таежный). С 2019 г. пункт наблюдения смещен ниже по течению в сужение ниже (по течению) Недокурского расширения 58°35' 100°30 ' с 2012 г. по н. в.
6.1 Выше устья Проспихинского залива 58°35' 99°28' 2012—2018 гг.
6.2 Ниже устья Проспихинского залива 58°37' 99°23' 2012—2018 гг.
7 2 км выше плотины Богучанской ГЭС 58°41' 99°12' с 2012 г. по н. в.
рах по всей ширине водохранилища (0,1; 0,5; 0,9 ширины) и на различных глубинах (от поверхностного — 0,5 м до придонного слоя на уровне 1,0 м от поверхности дна). Менее детальные наблюдения проводились ниже бывших населенных пунктов Аксеново (2) и Кежма (3), в заливе р. Парта (4), выше и ниже населенных пунктов Недокура и Таежный (5.1, 5.2), выше и ниже устья Проспихинского залива (6.1, 6.2) — на берегу которого расположен г. Кодинск). Отбор проб воды проводился три раза в год (июнь, август и октябрь).
Выполнение работ по исследованию качества воды осуществлялось на основе действующих нормативных документов1 *. Были проанализированы результаты количественного химического анализа таких веществ и показателей загрязненности воды как: аммоний-ион, нитраты, нитриты, растворенный кислород, фосфаты, рН, химическое потребление кислорода (ХПК), биологическое потребление кислорода полное и за 5 дней (БПКполн и БПК5 соответственно). Эти показатели представляли особый интерес на фоне поступления в водохранилища большого количества органических веществ из затапливаемых при его создании почво-грунтов и растительности. Ана-
1 ГОСТ 17.1.3.07—82 «Межгосударственный стандарт. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков».
РД 52.24.309—2011 «Организация и проведение режимных наблюдений за состоянием и загрязнением поверхностных вод суши».
РД 52.24.309—2016 «Организация и проведение режимных наблюдений за состоянием и загрязнением поверхностных вод суши».
Приказ Минсельхоза России № 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» от 13.12.2016 г. //
С. 1—153.
лиз выбранных показателей позволил получить комплексное представление о биологическом и химическом состоянии вод водохранилища за исследуемый период.
Результаты и их обсуждение. По результатам проведенных количественных химических анализов авторами была создана база гидрохимической информации за весь период наблюдений. В результате анализа созданной базы были выявлены особенности пространственной и временной динамики исследуемых показателей качества воды Богучанского водохранилища.
В 2013—2015 годы отмечен значительный рост содержания нитратов относительно 2012 года. Средняя концентрация нитрат-ионов увеличилась более чем в два раза до 0,269 мг/дм3. В 2016 году средние концентрации нитрат-ионов снизились до уровня 2012 года (0,136 мг/дм3) и с 2017 года отмечено повторное повышение среднегодовых концентраций нитратов вплоть до 0,29 мг/дм3 в 2019 году.
В первые три года существования водохранилища установлены максимумы концентраций нитрит — (0,054 мг/дм3 в 2013 году) и фосфатионов (0,35 мг/дм3) по всей акватории. В большей части проб воды в последующие годы содержание нитритов и фосфатов было ниже минимального порога обнаружения установленного применяемыми методиками определения. В этот же период наблюдались повышенные средние значения БПК5 до 1,12 мг/дм3 и БПКполн до 2,35 мг/дм3 (2014 г.), ХПК до 18,3 мг/дм3 (2013 г.) и самое низкое содержание растворенного кислорода — 8,41 мг/дм3 (2013 г.), что, вероятнее всего, связано с деградацией затопленных лесных биоценозов в первые годы существования водохранилища. На это указывается исследователями и в ранее опубликованных работах [11, 12]. Сведения о концентрации биогенных элементов акватории
120
№ 4, 2021
Содержание биогенных компонентов, органического вещества и кислородный режим по годам (по авторам)
Таблица 2
Показатели 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
N03 , мг/дм3** <0,1-0,464* 0,132 <0,1-0,83 0,252 <0,1-0,48 0,219 <0,1-0,71 0,269 <0,1-0,411 0,136 <0,1-0,542 0,146 <0,1-0,477 0,152 <0,1-0,492 0,29
NO2 , мг/дм3" <0,02 <0,02-0,054 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02
NH4 , мг/дм3 ** <0,05-0,64 0,092 <0,05-1,2 0,163 <0,05-0,25 0,112 <0,05-0,318 0,106 <0,05-0,314 0,077 <0,05-0,152 0,056 <0,05-0,549 <0,05-0,155
РО4 , мг/дм3 <0,05-0,092 <0,05-0,22 <0,05-0,35 <0,05-0,165 <0,05-0,176 <0,05-0,085 <0,05-0,093 <0,05-0,207
ХПК, мг/дм3 5,23-19,4 12,0 10-35 18,3 5,3-25,6 П,9 5,46-33,6 11,47 6,16-21,5 11,12 6,02-20,2 10,85 <5-23,6 10,34 <5-16,5 10,43
БПК5, мг/дм3 0,54-1,8 1,04 0,5-2,1 1,08 0,52-2,33 1,12 <0,5-2,74 1,09 <0,5-1,89 0,84 <0,5-1,63 0,74 <0,5-1,82 1,05 <0,5-2,00 1,04
БПКполн, мг/дм3 0,83-3,82 1,71 0,73-5,5 2,04 1,05-6,76 2,35 0,51-4,41 1,73 0,89-3,76 1,99 0,82-3,2 1,46 0,82-3,27 1,68 0,99-2,93 1,79
О2, мг/дм3 10-12,1 10,75 5,8-11 8,41 7,5-13,9 9,47 6,5-10,7 8,95 „5,7-13 8,84 7,54-11,35 9,45 8,4-11,72 9,99 9,5-11,8 10,62
Температура, °С 5,7-21,8 13,5 4,2-25,9 11,8 4,9-24,7 10,5 3,6-24 9,56 4,2-23 11,8 4,2-24,3 11,4 2,9-18,8 10,1 0,2-19,1 7,36
pH, ед pH 7,82-8,45 8,11 7,2-8,3 7,8 7,7-8,2 7,9 5,9-8,1 7,54 7,4-8,5 7,96 7,5-8,2 7,92 7,3-8,2 7,88 7,3-8,3 7,82
Примечание: * — в числителе пределы концентраций, в знаменателе средние значения.
** — в случаях, когда значение измеряемого показателя было ниже установленного методикой порога обнаружения, для расчета среднего использовалось значение порога обнаружения.
«—» — при большой доле данных с концентрацией ниже порога обнаружения значение среднего не приводится из соображений корректности его вычисления.
Богучанского водохранилища за весь период наблюдений приведены в (табл. 2).
В 2015—2019 годы показатели качества воды ХПК и БПК5 находились на уровне близком к уровню начала заполнения водохранилища. В нижней части водохранилища (пункты наблюдения выше и ниже г. Кодинска и пункт наблюдения в 2 км выше плотины Богучанской ГЭС) отмечен небольшой рост содержания нитратов (таблица 3).
Среднее содержание нитратов за весь период наблюдений в пункте 7 (2 км выше плотины Богучанской ГЭС составило 0,277 мг/дм3). Незначительный рост среднемноголетних концентраций вдоль водохранилища отмечен для аммоний-иона. Предположительно, имеет место накопление в воде нитрат- и аммоний-ионов, образующихся в процессе разложения затопленной растительности в направлении от верхней части водохранилища. По остальным исследуемым показателям имелись значительные ежегодные различия в пространственной динамике. В 2013—2019 годы уровень рН воды понижался стабильно на величину 0,044—0,37 ед. от верхнего пункта наблюдения к нижнему. В 2012 и 2019 годах отмечен незначительный рост рН вдоль водохранилища. Также в первые два года существования водохранилища отмечено повышение среднегодовых значений ионов-аммония, БПКПоЛн, БПК5, ХПК по его протяженности. Начиная с 2014 года эти показатели качества воды демонстрировали разнонаправленную пространственную динамику, что не позволило выявить пространственные закономерности. В целом следует отметить, что за весь период исследований большинство наблюдаемых элементов не имеют ярко выраженной пространственной динамики по протяженности водохранилища (табл. 3). Тем не м енее, отмечается повышение средней концентрации нитрат-ионов и аммоний-ионов вдоль оси водохранилища (рис. 2).
Результаты исследований, проведенные другими учеными [4], указывают на рост содержания некоторых показателей качества воды на вышележащих водохранилищах Ангарского каскада по оси водохранилища. Нами отмечается только повышение содержания нитратов за весь период наблюдений. В отдельные годы также отмечен рост содержания ХПК, БПК5, БПКполн, аммонийионов и понижение уровня рН вдоль водохранилища.
При сравнении результатов исследований этих показателей в воде р. Ангары до формирования водохранилища (2008—2009 гг.) [13] для участков реки Кеуль-Кежма и Кежма-Богучаны установлено сопоставимое содержание нитрат-ионов в 2008—2009 и 2013—2015 годах при заметном сни-
1 2—3 4 5.1 5.2 6.1 6.2 7
Номер пункта наблюдения
Рис. 2. Среднее содержание нитрат и аммоний ионов по протяженности Богучанского водохранилища за 2012—2019 годы (пункты наблюдений см. табл. 1)
(по авторам)
жении концентраций аммоний-иона и нитритов и более высоком содержании фосфат-ионов.
Результаты, полученные по верхнему пункту наблюдения (точка 1, рис. 1) на границе Красноярского края и Иркутской области хорошо согласуются с результатами других исследователей по верхнему участку водохранилища [14] для соответствующих периодов наблюдения.
Установлено, что в летний период 2016 г. (июнь, август) такие показатели качества воды, как NO3 , PO3 , ХПК, БПК5, О2, рН, соответствовали данным, полученным за июль [15]. Исключением является более высокая концентрация ионов аммония.
В заливе р. Парта, образованном, как и другие крупные заливы в руслах притоков р. Ангары (представляющего собой малопроточную более мелководную и в значительной степени изолированную акваторию, соединенную с русловой частью водохранилища узкой горловиной), в 2016— 2019 годы были проведены исследования. В результате анализа данных можно констатировать, что существуют заметные отличия по биогенным показателям от ближайших пунктов наблюдения, расположенных вдоль бывшего русла р. Ангары. Вода залива имеет более высокие показатели по аммоний-ионам, ХПК, БПК5, БПКполн и пониженное содержание О2. В водах залива регистрировались отдельные высокие значения фосфатов и нитратов, в связи с этим есть основание предполагать, что и в других крупных заливах Богучанского водохранилища также могут наблюдаться значительные гидрохимические отличия от русловой части водохранилища.
Выявлено наличие сезонной динамики по наблюдаемым показателям, которое характерно для большинства «теплых» сезонов периода наблюдений. В период с июня по октябрь (табл. 3) в во-
122
№ 4, 2021
123
Таблица 3
Содержание биогенных компонентов, органического вещества и кислородный режим по пунктам наблюдения (по авторам)
(условные обозначения см. табл. 2)
Показатели Створ на границе Красноярского края и Иркутской области1 п. Кежма/ п. Аксеново2 Залив р. Парта3 Выше и. п. Недокура4 Ниже и. п. Недокура Выше г. Кодинск4 Ниже г. Кодинск4 2 км выше плотины Богучанской ГЭС
N03 , мг/дм3 <0,1-0,83 <0,1-0,45 <0,1-0,492 <0,1-0,387 <0,1-0,418 <0,1-0,516 <0,1-0,581 <0,1-0,71
0,171 0,149 0,161 0,150 0,174 0,202 0,204 0,277
NO 2 , мг/дм3 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02-0,02 <0,02-0,039 <0,02-0,028 <0,02-0,054
NH4 , мг/дм3 <0,05-0,28 <0,05-0,15 <0,05-0,176 <0,05-0,24 <0,05-0,13 <0,05-0,19 <0,05-0,35 <0,05-0,207
0,094 0,087 0,105 0,099 0,112 0,101 0,106 0,112
РО4 , мг/дм3** <0,05-0,28 <0,05-0,15 <0,05-0,176 <0,05-0,24 <0,05-0,13 <0,05-0,19 <0,05-0,35 <0,05-0,207
<5-27,1 5,85-33,6 7,68-21,5 5,23-22 6,01-30 5,46-27 <5-35 5,59-34
Х11К, мг/дм 11,85 12,29 12,82 12,03 12,09 12,07 12,43 11,65
БПК5, мг/дм3 >0,5-2,23 <0,5-2,74 <0,5-1,89 <0,5-1,79 <0,5-2,23 <0,5-2,33 <0,5-2,04 <0,5-2,1
1,06 0,94 0,96 0,89 0,95 1,05 1,04 0,97
БПКполн, мг/дм3 0,88-3,7 0,83-4,41 1,99-3,76 0,78-3 0,73-4,9 0,69-4,9 0,51-5,3 0,61-6,76
2,01 1,75 1,93 1,59 1,77 1,92 1,96 1,76
О2, мг/дм3 6,8-13,9 6,5-11,5 5,7-11,8 6,1-11,6 5,8-11,5 6,3-12,1 6,2-12,1 6-11,8
9,82 9,31 8,97 9,34 9,53 9,12 9,24 9,63
Температура, °С 0,2-24 9,57 3,6-21,7 10,6 0,2-24,3 12,7 3,5-24,1 12,8 0,2-25,9 12,24 1-22,9 11,0 3,8-23,8 11,6 0,2-22,8 8,8
pH, ед. pH 7,2-8,5 7,92 7,2-8,31 7,93 7,3-8,5 7,83 7,6-8,4 7,92 7,3-8,4 7,89 7,1-8,26 7,80 7,1-8,45 7,83 5,9-8,36 7,78
1 Наблюдения с 2013 по 2019 год.
2 2012—2013 годах пункт наблюдения находился в районе бывшего н. п. Кежма. С 2014 г. пункт наблюдения перемещен в район н. п. Аксеново. Наблюдения завершены в 2018 году.
3 Наблюдения начаты в 2017 году.
4 Наблюдения завершены в 2018 году.
дохранилище наблюдается заметное снижение таких показателей, как аммоний-ион, ХПК, БПК5 и БПКполн (рис. 3, 4, 5). К середине лета незначительно падает уровень нитратов (рис. 3) и к окончанию «теплого» сезона фиксируется высокое содержание фосфатов.
Эти процессы, вероятно, связаны с активизацией деятельности водной биоты. Так как на ве-
0,25 0,2
0,15
0,1
0,05 0
Рис. 3. Средние значения нитрат и аммоний ионов за 2012—2019 годы
Нитраты, мг/дм3 ■ Аммоний-ион, мг/дм3
Июнь
Август
Октябрь
16
14
12
10
--- Растворенный кислород, мг/дм
■ ♦ - Температура, °С ХПК, мг/дм3 рН, ед. РН
_____________I________________I__
3
Июнь
Август
Октябрь
Рис. 4. Средние значения ХПК, О2, pH и температуры за 2012—2019 годы
8
6
0
Июнь Август Октябрь
Рис. 5. Средние значения БПК5 и БПКполн за 2012—2019 годы
Таблица 4
Содержание биогенных компонентов, органического вещества и кислородный режим по сезонам наблюдения по данным 2012—2019 годов (по данным авторов) (условные обозначения см. табл. 2)
Компоненты Июнь Август Октябрь
NO—, <0,1—0,59 <0 , 1 —0 , 8 3 < 0 , 1 — 0 , 5 14
мг/дм3 0, 191 0,187 0,200
NO-, <0 , 0 2 <0 , 0 2— 0 , 054 < 0 , 0 2
мг/дм3
NH+ , <0 , 0 5— 1 , 2 <0 , 0 5 — 1 , 64 <0 , 0 5— 1 , 318
мг/дм3 0,155 0 , 0 82 0,07 4
PO3 , <0 , 0 5 — 0 , 106 <0 , 0 5 — 0 , 28 < 0 , 0 5— 0 , 35
мг/дм3 ** — — —
ХПК, 5,23—35 6,02—24 <5—33,6
мг/дм3 13,11 12,29 10,9 1
БПК5, <0 , 5 — 2 , 1 <0 , 5 —2 , 7 4 <0 , 5 —2 , 0 4
мг/дм3 1, 07 1,0 1 0 , 8 8
БПКполн, 0 ,8 5— 6 , 76 0 , 5 1 — 4 , 41 0 , 6 9 — 3 , 7 6
мг/дм3 2,23 1,77 1,54
О2, мг/дм3 5 , 8 — 1 3 , 9 9 , 4 0 6 , 4 —1 2 , 1 9 , 1 9 5 , 7 — 1 3 9,59
Температу- 2 , 9 — 2 5 , 9 1 , 0 —2 4 , 3 4 , 0 —1 2 , 6
ра, °С 1 1,0 14, 3 7 , 3 6
рН, ед. рН 5 , 9 — 8 , 4 5 7 , 8 5 5 ,9 — 8 , 5 7,91 5 , 9 —8 , 1 7,80
сенне-летний период приходится резкий рост численности и биомассы фитопланктона [16, 17], с возможным преобладанием в этот период таких процессов, как нитрификация аммония.
За период наблюдений отмечено 255 превышений предельно допустимых концентраций, установленных для водоемов рыбохозяйственного значения (ПДКрх)2. Сведения о выявленных превышениях ПДКрх приведены в таблице 5. Наиболее часто ПДКрх превышались по таким показателям, как ХПК (173 раза) и БПКполн (60 раз). Также за период наблюдений было отмечено 5 превышений ПДКрх по БПК5, 5 превышений ПДКрх по аммоний-иону и 12 превышений во фосфат-иону. Максимальные значения показателей превышали уровень ПДКрх в 2,33 раза по ХПК, в 2,25 раза БПКполн, в 1,3 раза по БПК5, в 2,4 раза по аммоний-иону и 2,28 раз по фосфатиону. Концентрации нитратов и нитритов за весь
2 Приказ Министерства сельского хозяйства РФ от 13 декабря 2016 г. № 552 (с изменениями от 12 октября 2018 г., 10 марта 2020 г.). СанПин 2.1.5.980—00 от 1 января 2001 г. для ХПК.
124
№ 4, 2021
Таблица 5
Максимальные выявленные превышения ПДКрХ в пробах воды Богучанского водохранилища
за 2012—2019 годы
Показатель качества воды ПДКрх, мг/дм3 Кратность максимального превышения ПДКрх (количество превышений ПДКрх)
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
В поверхностном слое (0,5 м) В поверхностном слое (0,5 м) В толще воды В поверхностном слое (0,5 м) В толще воды В поверхностном слое (0,5 м) В толще воды В поверхностном слое (0,5 м) В толще воды В поверхностном слое (0,5 м) В толще воды В поверхностном слое (0,5 м) В толще воды В поверхностном слое (0,5 м) В толще воды
NH+ 0,5 1,28 1,12 2,4 1,1
(1) (2) (1) (1)
БПК5 3 1,11 1,3 1,22
(2) (2) (1)
БПКполн 2,1 1,27 1,83 1,63 2,25 1,21 1,47 1,46 1,22 1,25 1,07 1,07 1,09 1,08
(1) (12) (10) (7) (7) (2) (4) (4) (7) (1) (2) (1) (2)
ХПК 15 1,29 2,33 1,93 1,71 1,65 1,37 2,24 1,15 1,43 1,35 1,17 1,51 1,57 1,1
(7) (48) (47) (21) (7) (6) (10) (3) (2) (3) (8) (2) (7) (2)
po3 0,1533 1,43 2,28 1,83 1,08 1,15 1,35
(0,05 по Р) (2) (3) (3) (2) (1) (1)
Общее коли- 54 63 63 59 63 63 63 72 66 72 66 72 66 24 84
чество отобран-
ных проб воды
период исследований находились на уровнях значительно ниже ЦДКрХ.
Растворенный кислород во всех пробах воды присутствовал в высоких концентрациях близких к максимальному насыщению. Температура и рН воды также соответствовали допустимым нормативам пределам.
Заключение
На основании результатов исследований установлено, что на первоначальном этапе существования Богучанского водохранилища была относительно благоприятная ситуация с точки зрения содержания биогенных элементов. Выявлено, что в первые ч етыре года существования водохранилища имело место первоначальное повышение содержания нитратов, нитритов, фосфатов и значений БПК5, БПКполн, ХПК обусловленное деградацией затопленной древесной растительности. Прогнозировавшейся «вспышки» содержания биогенных элементов не обнаружено. За весь период наблюдений содержание растворенного кислорода в воде близко к максимальному насыще-
нию и остается благоприятным для гидробион-тов. На данный момент исследуемые показатели находятся на уровнях, которые м ожно считать характерными для вод р. Ангары до создания водохранилища.
С 2017 по 2019 год отмечен повторный рост содержания нитратов (0,29 мг/дм3), превысивший по среднегодовым концентрациям предыдущий максимум 2015 года (0,26 мг/дм3). За все время наблюдений по протяженности водохранилища отмечается рост содержания нитратов (средние значения за период наблюдений практически м о-нотонно повышаются с 0,171 до 0,277 мг/дм3), предположительно связанный с накоплением в воде продуктов разложения затопленной растительности. В отдельные годы наблюдений также отмечен рост ХПК, БПК5, БПКполн и содержания аммоний-ионов, а также понижение уровня рН вдоль водохранилища.
Отмечено практически ежегодное значительное снижение в течение «теплого» сезона (с июня по октябрь) таких показателей, как аммоний-ион, ХПК, БПК5 и БПКполн.
№ 4, 2021
125
Библиографический список
1. Корпачев В. П., Пережилин А. И., Андрияс А. А., Гудаева Е. А. Морфометрические характеристики проектируемых водохранилищ ГЭС Сибири // Хвойные бореальной зоны. — 2018. — Т. 36, № 5. — С. 411—416.
2. Корпачев В. П., Пережилин А. И., Андрияс А. А. Прогноз всплывающей древесной массы, оставленной под затопление в ложе водохранилища Богучанской ГЭС // Лесной вестник. — МГТУ им. Баумана, 2010. — № 6. — С. 97—101.
3. Корпачев В. П., Андрияс А. А., Пережилин А. И., Тихненко М. А. Оценка объемов органических веществ растительного происхождения в ложе водохранилища Богучанской ГЭС // Вестник КрасГАУ. — 2010. — № 9 (48). — С. 110—114.
4. Карнаухова Г. А. Гидрохимия Ангары и водохранилищ ангарского каскада // Водные ресурсы. — 2008. — Т. 35, № 1. — С. 72—80.
5. Алиева В. И., Пастухов М. В. Гидрохимическая характеристика реки Ангары в районе влияния Усольского промышленного узла // География и природные ресурсы. — 2012. — № 1. — С. 68—73.
6. Савичев О. Г., Копылова Ю. Г., Хващевская А. А. Эколого-геохимическое состояние окружающей среды в Северном Приангарье (Восточная Сибирь) // Известия Томского политехнического университета. — 2010. — Т. 316, № 1. — С. 129—136.
7. Карпенко Л. В. Прогноз экологически опасных явление при затоплении болот Богучанским водохранилищем // География и природные ресурсы. — 2009. — № 2. — С. 33—37.
8. Карпенко Л. В. Характеристика затопленной торфяной залежи и оценка ее влияния на качество воды в Богучанском водохранилище // Водное хозяйство: проблемы, технологии, управление. — 2012. — № 2. — С. 80—90.
9. Овчинников Г. И., Павлов С. Х., Трцинский Ю. Б. Изменение геологической среды в зонах влияния Ангаро-Енисейских водохранилищ // Новосибирск: Наука, 1999. — 254 с.
10. Карнаухова Г. А., Сковитина Т. М. Влияние абразии берегов на гидрохимические характеристики ангарских водохранилищ // Создание искусственных пляжей, островов и других сооружений в береговой зоне морей, озер и водохранилищ. — Новосибирск, 2009. — С. 291—296.
11. Абдрахманов Р. Ф., Шкундина Ф. Б., Полева А. О. Особенности гидрохимического и гидробиологического режима павловского водохранилища // Водные ресурсы. — 2014. — Т. 41, № 1. — С. 83—93.
12. Arimoro F. J., Ikomi R. B., Osalor E. C. The Impact of Sawmill Wood Wastes on the Water Quality and Fish Communities of Benin River, Niger Delta Area, Nigeria. World Journal of Zoology, 2006. Vol. 1, No. 2. P. 94—102.
13. Савичев О. Г., Копылова Ю. Г., Хващевская А. А. Эколого-геохимическое состояние реки Ангара и ее притоков на участке от г. Усть-Илимск до с. Богучаны (Восточная сибирь) // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т. 31, № 1. — С. 150—154.
14. Полетаева В. И., Пастухов М. В., Бычинский, В. А., Долгих П. Г. Биогенные элементы и кислородный режим Богучанского водохранилища в период его заполнения // Проблемы региональной экологии. — Камертон, 2016. — № 5. — С. 64—69.
15. Земская Т. И., Захаренко А. С., Сороковикова Л. М., Сезько Н. П., Жученко Н. А., Башенхаева Н. В., Минаев В. В. Гидрохимическая, микробиологическая характеристика и качество вод Богучанского водохранилища в первые годы формирования режима // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. — 2019. — Т. 28. — С. 36—55.
16. Усольцева М. В., Титова Л. А. Фитопланктон приплотинного участка Богучанского водохранилища в 2016—2017 гг. // Acta biologica Siberica. — 2017. — № 3. — С. 57—65.
17. Сороковикова Е. Г., Тихонова И. В., Подлесная Г. В., Белых О. И. Оценка и прогноз развития токсичных цианобактерий в фитопланктоне Богучанского водохранилища // Вода и экология: проблемы и решения. — 2019. — № 1 (77). — С. 86—93.
BIOGENIC ELEMENTS AND OXYGEN REGIME OF THE BOGUCHANSK RESERVOIR IN THE KRASNOYARSK TERRITORY
I. V. Koltsov, Postgraduate student, Siberian Federal University, ivan_kolcov@mail.ru, Krasnoyarsk, Russia,
G. Yu. Yamskikh, Professor, Ph. D. in Geography, Dr. Habil., Head of the Geography Department, Chair of the Geoecology Siberian Federal University, yamskikh@mail.ru, Krasnoyarsk, Russia
References
1. Korpachev V. P., Perezhilin A. I., Andrias A. A., Gudaeva E. A. Morfometricheskiye kharakteristiki proyektiruyemykh vo-dokhranilishch GES Sibiri [Morphometric characteristics of projected reservoirs of HPP of Siberia]. Coniferous boreal zones. 2018. Vol. 36. No. 5. P. 411—416 [in Russian].
2. Korpachev V. P., Perezhilin A. I., Andrias A. A. Prognoz vsplyvayushchey drevesnoy massy, ostavlennoy pod zatopleniye v lozhe vodokhranilishcha Boguchanskoy GES [Forecast of pop-up wood mass left under flooding in the reservoir bed of the Boguchanskaya HPP]. Lesnoy vestnik Bauman Moscow State Technical University, 2010. No. 6. P. 97—101 [in Russian].
3. Korpachev V. P., Andrias A. A., Perezhilin A. I., Tikhnenko M. A. Otsenka ob»yemov organicheskikh veshchestv rastitel'nogo proiskhozhdeniya v lozhe vodokhranilishcha Boguchanskoy GES [Estimation of volumes of organic substances of plant origin in the reservoir bed of the Boguchanskaya HPP]. Vestnik KrasGAU. 2010. No. 9 (48). P. 110—114 [in Russian].
4. Karnaukhova G. A. Gidrokhimiya Angary i vodokhranilishch angarskogo kaskada [Hydrochemistry of Angara and reservoirs of the Angara cascade]. Vodnye resursy, 2008. Vol. 35. No. 1. P. 72—80 [in Russian].
126
№ 4, 2021
5. Alieva V. I., Pastukhov M. V. Gidrokhimicheskaya kharakteristika reki Angary v rayone vliyaniya Usorskogo promyshlennogo uzla [Hydrochemical characteristics of the Angara River in the area of influence of the Usolsky industrial node]. Geografiya iprirodnye resursy, 2012. No. 1. P. 68—73 [in Russian].
6. Savichev O. G., Kopylova Yu. G., Khvashchevskaya A. A. Ekologo-geokhimicheskoye sostoyaniye okruzhayushchey sredy v Severnom Priangar'ye (Vostochnaya Sibir') [Ekologo-geochemical state of the environment in the Northern Angara region (Eastern Siberia)]. Izvestiya Tomsk Polytechnic University. 2010. Vol. 316. No. 1. P. 129—136 [in Russian].
7. Karpenko L. V. Prognoz ekologicheski opasnykh yavleniye pri zatoplenii bolot Boguchanskim vodokhranilishchem [Forecast of environmentally hazardous phenomena in the flooding of Boguchanskom bogs reservoir]. Geography and natural resources. 2009. No. 2. P. 33—37 [in Russian].
8. Karpenko L. V. Kharakteristika zatoplennoy torfyanoy zalezhi i otsenka yeye vliyaniya na kachestvo vody v Boguchanskom vodokhranilishche [Characteristic of the flooded peat deposit and assessment of its impact on water quality in the Boguchansk Reservoir]. Water management: problems, technologies, management, 2012. No. 2. P. 80—90 [in Russian].
9. Ovchinnikov G. I., Pavlov S. Kh., Trtsinsky Yu. B. Izmeneniye geologicheskoy sredy v zonakh vliyaniya Angaro-Yeniseyskikh vodokhranilishch [Changes in the geological environment in the zones of influence of the Angara-Yenisei Reservoirs]. Novosibirsk: Nauka publ. 1999. 254 p. [in Russian].
10. Karnaukhova G. A., Skovitina T. M. Vliyaniye abrazii beregov na gidrokhimicheskiye kharakteristiki angarskikh vodokhranilishch [Influence of coastal abrasion on hydrochemical characteristics of Angara reservoirs]. Creation of artificial beaches, islands and other structures in the coastal zone of seas, lakes and reservoirs. Novosibirsk. 2009. P. 291—296 [in Russian].
11. Abdrakhmanov R. F., Shkundina F. B., Poleva A. Osobennosti gidrokhimicheskogo i gidrobiologicheskogo rezhima pav-lovskogo vodokhranilishcha [On the features of the hydrochemical and hydrobiological regime of the Pavlovsky reservoir]. Water resources. 2014. Vol. 41. No. 1. P. 83—93 [in Russian].
12. Arimoro F. J., Ikomi R. B., Osalor E. C. The Impact of Sawmill Wood Wastes on the Water Quality and Fish Communities of Benin River, Niger Delta Area, Nigeria. Nigeria World Journal of Zoology. 2006. Vol. 1 (2). P. 94—102.
13. Savichev O. G., Kopylova, Y. G., Ivashevskaya A. A. Ekologo-geokhimicheskoye sostoyaniye reki Angara i yeye pritokov na uchastke ot g. Ust'-Ilimsk do s. Boguchany (Vostochnaya sibir') [Ecological-geochemical state of the Angara river and its tributaries in the area from Ust-Ilimsk to the village of Boguchany (Eastern Siberia)]. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, 2011. Vol. 318. No. 1. P. 150—154 [in Russian].
14. Poletaeva V. I., Pastukhov M. V., Bychinsky, V. A., Dolgikh P. G. Biogennyye elementy i kislorodnyy rezhim Boguchanskogo vodokhranilishcha v period yego zapolneniya [Biogenic elements and oxygen regime of the Boguchansk reservoir during its filling]. Problems of regional ecology. Camerton. 2016. No. 5. P. 64—69 [in Russian].
15. Zemskaya T. I., Zakharenko A. S. Sorokovikova L. M., Cesko N. P., Zhuchenko N. A., Bashenkhaeva N. V., Minaev V. V. Gidrokhimicheskaya, mikrobiologicheskaya kharakteristika i kachestvo vod Boguchanskogo vodokhranilishcha v pervyye gody formirovaniya rezhima [Hydrochemical and microbiological characteristics and water quality Boguchanskoye Reservoir in the early years of the regime]. Izvestiya of Irkutsk state University. Series Biology. Ecology. 2019. Vol. 28. P. 36—55 [in Russian].
16. Usoltseva M. V., Titova L. A. Fitoplankton priplotinnogo uchastka Boguchanskogo vodokhranilishcha v 2016—2017 gg. [Phytoplankton of the near-dam site of the Boguchansk Reservoir in 2016—2017]. Acta biologica Siberica. 2017. Vol. 3. P. 57—65 [in Russian]
17. Sorokovikova E. G., Tikhonova I. V., Podlesnaya G. V., Belykh O. I. Otsenka iprognoz razvitiya toksichnykh tsianobakteriy v fitoplanktone Boguchanskogo vodokhranilishcha [Assessment and forecast of the development of toxic cyanobacteria in the phytoplankton of the Boguchansk Reservoir]. Water and ecology:problems and solutions, 2019. No. 1 (77). P. 86—93 [in Russian].
№ 4, 2021
127
