CC BY
16
УДК 57.045 DOI: 10.34736^ЫС.2021.113.2.007.47-50
Факторы формирования и элементы химического состава водоемов Кумо-Манычской впадины
В.И. Иванова, к.б.н., с.н.с., v_bambeeva@mail.ru, Г.Н. Кониева, к.с.-х.н., в.н.с. - Калмыцкий филиал ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова», 358011, г. Элиста, площадь Городовикова, д. 1, Республика Калмыкия, Россия
В связи с аридностью климата Республики Калмыкия, засоленностью почв, подземных вод,увеличением площади солончаков и распространением соленых озер, которые недостаточно изучены, необходимы исследования водоемов и прилегающих к ним ландшафтов, включающие мониторинг водных объектов, проведение полевых исследований и лабораторных опытов. Исследования в этих направлениях имеют не только практическое значение, но и большой теоретический интерес. Основной целью работы является проведение экологического мониторинга водных объектов Кумо-Манычской впадины, разработка рекомендаций комплексного использования и оздоровления водохозяйственной обстановки водоёмов. Материалом для данной работы послужили результаты полевых гидробиологических исследований и лабораторных экспериментов, проведенных с 2002 по 2020 гг. на водоемах Кумо-Манычской впадины, которые обрабатывались в почвенно-аналитической лаборатории Калмыцкого филиала ФГБНУ «ВНИИГиМ имени А.Н. Костякова». За период исследований 2002-2020 гг. диапазон минерализации воды в озере БольшоеЯшалтинское составлял 78-441 г/л, в озере Джама - 108-426 г/л в зависимости от количества осадков, испаряемости и подачи пресной воды, при этом наименьшая концентрация солей наблюдалась в весенний период, наибольшая - в конце лета.
Ключевые слова: минерализация воды, Кумо-Манычская впадина, гидротермический коэффициент, состав ионов, площадь водной поверхности.
Поступила в редакцию: 19.05.2021 Принята к печати: 10.06.2021
Вода является одним из основных элементов биосферы, без которых невозможно существование любых живых организмов и осуществление технических и технологических операций. Вода, как никакой другой природный ресурс, является определяющим фактором состояния окружающей среды, социальной сферы и экономики. Так, она вовлекается в различные отрасли народного хозяйства - сельское хозяйство и промышленность, коммунально-бытовое хозяйство, развитие мероприятий для отдыха и спорта и др.
Кумо-Манычская впадина расположена в южной европейской части аридного климатического пояса Российской Федерации, которая представляет собой уникальное образование тектонического происхождения с шириной 20-30 км, а в центральной части сужается до 1-2 км [1, 7, 9].
Водные ресурсы Республики Калмыкия изучали ряд ученых, такие как А.А. Базелюк, П.М. Лурье, В.Д. Панов (2010), Д.Г. Матишов, Ю.М. Гаргопа, О.И. Елисеева (2010), С.С. Уланова (2011), Э.Б. Дедова, В.И. Иванова, Г.Н. Кониева (2020). Во многих работах большое внимание уделено водному хозяйству, мелиорации, орошению, обводнению земель, рациональному и эффективному использованию, питьевому водоснабжению. В последние годы актуален вопрос рационального водопользования, так как территория Калмыкии относится к мало водообеспеченным регионам страны, и все отрасли хозяйства республики ощущают дефицит водных ресурсов.
Анализ теоретических исследований показал, что водоемы Кумо-Манычской впадины сформиро-
вались как реликтовые объекты во время хвалын-ской трансгрессии, связанной со сменой морского и речного режимов, в условиях резко континентального засушливого климата при остром дефиците атмосферных осадков, высокой сумме активных температур воздуха и интенсивных суховеях. Самым большим водоемом является озеро Маныч-Гудило, которое охраняется Конвенцией о водно-болотных угодьях, имеющих международное значение. К северу и к юго-востоку от него находятся лиманные озера, такие как Подманок, Джама, Ца-рык, Большое и Малое Яшалтинское, Грузское, Лебяжье и др. [8, 10, 11].
Изучение функционирования природных уникальных экосистем водоемов Кумо-Манычской впадины является актуальным направлением в экологии. Цель данной работы - проведение экологического мониторинга водных объектов Кумо-Манычской впадины, разработка рекомендаций комплексного использования и оздоровления во- у дохозяйственной обстановки водоемов. О
Объекты и методы исследования. Материа- Г лом для данной работы послужили результаты ° экологического мониторинга водоемов Кумо-Ма- | нычской впадины в период 2002-2020 гг. Отбор £ гидробиологических проб, количественный хи- | мический анализ вод проводили в соответствии с ж методиками Природоохранного нормативного до- Н кумента федерального уровня, предел погрешностей при вероятности Р=0,95 составляет ±9-14%. ( В воде определяли: карбонат-ион (С03-), гидрокар- 3 бонат-ион (НС03-), хлорид-ион (СГ), сульфат-ион 20 Р042"), общая жесткость (ОЖ), кальций-ион (Са2+), 1
магний-ион (Mg2+), калий и натрий-ионы (К+, Ыа+), концентрация водородных ионов (рН), сухой остаток. Измерения факторов среды, обработку материалов проводили по методике изучения биогеоценозов внутренних водоёмов, математическую обработку данных проводили методами статистического анализа с применением программы STATISTIKA 10.0[4].
Результаты и обсуждение. Количество соленых озер, их акватория и уровень воды зависят от условий водности и в отдельные годы испытывают сильные колебания, вплоть до полного высыхания мелких озер и заметного сокращения размеров и глубин больших озер. При понижении уровня воды пресные озера становятся солоноватыми, солоноватые - соляными; при повышении уровня воды происходят обратные процессы. В целом водоемы характеризуются общими закономерностями, однако в них наблюдаются значительные различия продукционных показателей, которые настоятельно требуют проведения углубленных научных исследований.
Результаты экспедиционных исследований показали, что озера Кумо-Манычской впадины имеют четко выраженные крутые берега и плоское дно с соленосной глиной, которая покрывается кристаллами соли при высыхании озер в сухие
Анионная составляющая озера Большое Яшал-тинское представлена хлоридами (СГ) и сульфатами ^042"). В составе катионов преобладает натрий (Ыа+), в небольшом количестве присутствуют магний (Mg2+) и кальций (Са2+) (рис. 2).
Состав ионов и общая минерализация воды в озерах непрерывно меняются в зависимости от количества осенне-зимних осадков, испаряемости и подачи пресной воды. Эти изменения по продолжительности действия могут быть циклическими или сезонными и периодическими, и климатическими. При циклических изменениях наименьшая концентрация солей отмечается в весенний период (во время таяния снега) и наибольшая - в кон-
годы. Основное питание происходит за счет атмосферных осадков, талых и грунтовых вод [2, 3, 5, 6].
Озеро Джама, как и другие озера Манычской группы, имеет реликтовое происхождение и функционирует за счет выщелачивания слагающих впадину морских отложений поверхностными и грунтовыми водами, к концу лета может полностью или частично пересыхать. При этом площадь водной поверхности озера Джама в весенний период составляет соответственно 5 км2, минерализация воды в годы исследований в зависимости от временного сезона года варьировала от 108 до 426 г/л.
Озеро Большое Яшалтинское является наиболее крупным из Манычской группы озер с площадью водной поверхности в межень 41,0 км2. При экстремально высоком наполнении оз. Маныч-Гудило до отметок 15,52-15,5 м возможно поступление части его стока в озеро Большое Яшалтинское и образование единого водного зеркала с озером Малое Яшалтинское.
Результаты многолетнего мониторинга показали, что общая минерализация воды в оз. Большое Яшалтинское может достигать 441,3 г/л. Вместе с тем при подаче в водоем пресной воды по каналу РР-4 (Ростовский распределитель) Право-Егор-лыкской оросительно-обводнительной минерализация может уменьшаться до 78,3-80,0 г/л (рис. 1).
це лета. Химический состав воды изменяется от сульфатно-хлоридного магниево-натриевого до хлоридного натриево-магниевого.
Величина минерализации водоема Б. Яшалтин-ское YIV_V и Y в зависимости от гидротермического коэффициента (ГТК) (х) за период апрель-май описывается уравнением:
YIV_V = 124,90 + 162,36х - 140,07х2 ,
а в июне-августе -
YVI,VШ = 798,52 - 1352,96х - 625,36х2
Решение уравнений показывает, что наиболее сильная степень минерализации формируется в летний период при значении ГТК (х) 0,3-0,4 (рис. 3).
Рис. 1 - Озеро Большое Яшалтинское, июнь 2020 года
12020
"2018
12016
>2013
2010
¡2007
12004
12002
120 140
Концентрация ионов, г/л
Рис. 2 - Динамика химического состава озера Большое Яшалтинское
H
ей)
-
и
о и в s я
CL
я
<ь
в в
S «
£
ОД 0,4 0,6 0,8 апрель-май april-iiiay
U 1,4 ГТК GTK
450 400 350 300 250 200 150 100 50
\
\
\
\
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 пюнь-август juneaugust ГТК GTK
Рис. 3 - Степень минерализации воды в зависимости от гидротермического коэффициента (ГТК)
Заключение. Водоемы Кумо-Манычской впадины представляют собой уникальный географический объект, расположенный в степной зоне республики. Соленость воды озер претерпевает значительные межгодовые колебания, связанные с водностью. За период исследований были выявлены многоводные и маловодные периоды. Минерализация воды в озерах непрерывно меняется под действием гидрометеорологических условий. Как показали исследования, в разные годы озеро Большое Яшалтинское может быть мелководным, покрытым соляной коркой, а озеро Джама - полностью пересохшим соляным плато.
Литература:
1. Базелюк А.А., Лурье П.М., Панов В.Д. Гидрологический режим водохранилищ Кумо-Манычской впадины // Современное состояние и технологии мониторинга аридных и семиаридных экосистем юга России. Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН. 2010. С. 80-92.
2. Бакташева Н.М., Дедова Э.Б., Иванова В.И., Кониева Г.Н. Экосистема гипергалинных водоемов Калмыкии. Элиста: ФГБОУ ВПО Калмгосуниверситет, 2015. 145 с.
3. Бамбеева В.И., Бакташева Н.М., Дедова Э.Б. Комплекс-
ная характеристика биоценоза гипергалинного водоема Калмыкии // Естественные науки. 2009. № 3. С. 20-24.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 5 доп. и пер. Москва: Альянс, 2014. 351 с.
5. Дедова, Э.Б., ИвановаВ.И., КониеваГ.Н. Экологический мониторинг водоемов Кумо-Манычской впадины // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 3.С. 50-56.
6. Иванова В.И., Кониева Г.Н. Геоботанические исследования территории западной зоны Калмыкии // Вестник Мичуринского аграрного университета. 2021. № 1 (64). С.60-63.
7. Матишов Д.Г., Гаргопа Ю.М., Елисеева О.И. Современный гидрохимический режим водоемов и водотоков Кумо-Манычской впадины в условиях изменения климата и антропогенных воздействий // Современное состояние и технологии мониторинга аридных и семиаридных экосистем юга России. Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН. 2010. С. 102-113.
8. Матишов Д.Г., Гаргопа Ю.М., Орлова Т.А., Павельская Е.В. Многолетняя изменчивость гидрохимического режима водной системы Маныч-Чограй // Водные ресурсы. Т. 34. 2007. № 5. С. 560-564.
9. Панов В.Д., Базелюк АА, Лурье П.М. Реки Западный и Вос-
I
ю
N у
тз
M
о
M
точный Маныч. Ростов н/Д: Донской издат. дом. 2009. 431 с.
10. Степаньян О.В., Старцев А.В. Современное состояние биоты водоемов Кумо-Манычской впадины: Усть-Манычское, Веселовское, Пролетарское и Чограйское водохранилища (обзор) // Аридные экосистемы. 2014.
T.20. №2(59). C. 56-69.
11. Ulanova S. The reservoirs of the Kuma-Manych depression in the territoryof Kalmykia: regimen, ecotonic systems of the shores, and use // Applied problems of arid lands development. 2011. No. 2 (47). P. 33-45.
Factors of Formation and Elements of the Chemical Composition of Reservoirs of the Kuma-Manych Depression
V.I. Ivanova, K.B.N., senior researcher, v_bambeeva@mail.ru; G.N. Konieva, K.S.-Kh.N., leading researcher -Kalmyk Branch of Kostyakov All Russia Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation, 358011, Gorodovikova Ploshchad 1, Elista, Republic of Kalmykia, Russia
CM
о
CM
и
Due to the aridity of the Republic of Kalmykia climate, the salinity of soils, underground waters, the increase in the area of salt marshes and the spread of salt lakes, which are insufficiently studied, it is necessary to study water reservoirs and adjacent landscapes, including monitoring of water objects, carrying out field studies and laboratory experiments. Research in these areas is not only of practical importance, but also of great theoretical interest. The main purpose of the work is to carry out environmental monitoring of water reservoirs of the Kuma-Manych depression, to develop recommendations for the integrated use and improvement of the water management situation of reservoirs. The material for this work was the results of field hydrobiological studies and laboratory experiments carried out from 2002 to 2020 on the reservoirs of the Kuma-Manych depression, which were processed in the soil-analytical laboratory of the Kalmyk Branch of Kostyakov All Russia Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation. During the research period of 2002-2020, the range of water salinity in Bolshoe Yashaltinskoye lake was 78441 g/l, in Dzhama lake -108-426 g/l, depending on the amount of precipitation, evaporation and fresh water supply, with the lowest salt concentration observed in spring, the highest - in late summer.
Keywords: water mineralization, Kuma-Manych depression, hydrothermal coefficient, ion composition, water surface area
Translation of Russian References:
1. Bazelyuk AA, Lur'ye P.M., Panov V.D. Gidrologicheskiy rezhim vodokhranilishch Kumo-Manychskoy vpadiny [Hydrological regime of reservoirs in the Kuma-Manych depression]. Sovre-mennoye sostoyaniye i tekhnologii monitnringa aridnykh i semi-aridnykh ekosistemyuga Rossii [Current state and technologies for monitoring arid and semi-arid ecosystems in southern Russia]. Rostov-on-Don:SSC RAS. 2010. P. 80-92. (In Russian)
2. Baktasheva N.M., Dedova E.B., Ivanova V.I., Koniyeva G.N. Ekosistema gipergalinnykh vodoyemov Kalmykii [Ecosystem of hypergaline reservoirs of Kalmykia]. Elista: Kalmyk State University. 2015.145 p. (In Russian)
3. Bambeyeva V.I., Baktasheva N.M., Dedova E.B. Komplek-
snaya kharakteristika biotsenoza gipergalinnogo vodoyema Kalmykii [Complex characteristics of the hypergaline reservoir of Kalmykia biocenosis] Yestestvennyye nauki [Natural sciences]. 2009. № 3. pp. 20-24. (In Russian)
4. Dospekhov BA Metodika polevogo opyta [Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results)]. Ed. 5 add. Moscow: 2014. 351 p. (In Russian)
5. Dedova, E.B., Ivanova V.I., Konyayeva G.N. Ekologicheskiy monitoring vodoyemov Kuma-Manychskoy vpadiny [Ecological monitoring of reservoirs of the Kuma-Manych depression] Theoretical and Applied Ecology. 2020. № 3.P. 50-56. (In Russian)
6. Ivanova V.I., Koniyeva G.N. Geobotanicheskiye issledovaniya territorii zapadnoy zony Kalmykii [Geobotanical studies of the western zone of Kalmykia territory] Bulletin of Michurinsky Agrarian University. 2021. No. 1 (64). pp. 60-63. (In Russian)
7. Matishov D.G., Gargopa YU.M., Yeliseyeva O.I. Sovremennyy gidrokhimicheskiy rezhim vodoyemov i vodotokov Kumo-Manychskoy vpadiny v usloviyakh izmeneniya klimata i antro-pogennykh vozdeystviy [Modern hydrochemical regime of reservoirs and watercourses of the Kuma-Manych depression in the conditions of climate change and anthropogenic impacts] Sovremennoye sostoyaniye i tekhnologii monitoringa aridnykh i semiaridnykh ekosistem yuga Rossii [Modern state and technologies of monitoring of arid and semiarid ecosystems of the South of Russia]. Rostov-on-Don: SSC RAS. 2010. pp. 102-113. (In Russian)
8. Matishov D.G., Gargopa YU.M., Orlova T.A., Vel'skaya Ye.V. Mnogoletnyaya izmenchivost' gidrokhimicheskogo rezhima vodnoy sistemy Manych-Chogray [Long-term variability of the Manych-Chograi water system hydrochemical regime]. Water Resources. Vol. 34. 2007. no. 5. pp. 560-564. (In Russian)
9. Panov V.D., Bazelyuk A.A., Lur'ye P.M. Reki Zapadnyy i Vostochnyy Manych [The Western and Eastern Manych Rivers]. Rostov-na-Donu, "Donskoy" Publishing House. 2009. 431 p. (In Russian)
10. Stepan'yan O.V., Startsev A.V. Sovremennoye sostoyaniye bioty vodoyemov Kuma-Manychskoy vpadiny: Ust'-Manychskoye, Veselovskoye, Proletarskoye i Chograyskoye vodo-khranilishcha(obzor) [Present state ofthe kumo-manych depression's water biota: Ust'-Manychskoye, Vesyolovskoye, Proletarskoye and Chograyskoye water reservoirs] Arid ecosystems. 2014. Vol. 4. №. 2.pp. 56-69. (In Russian)
ra X
Цитирование. Иванова В.И., Кониева Г.Н. Факторы формирования и элементы химического состава водоемов Кумо-Ма-нычской впадины // Научно-агрономический журнал. 2021. №2(113). С. 47-50. DOI: 10.34736/FNC.2021.113.2.007.47-50 Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования, ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Citation. Ivanova V.I., Konieva G.N. Factors of Formation and Elements of the Chemical Composition of Reservoirs of the Kumo-Manych Depression. Scientific Agronomy Journal, 2021. 2(113). pp. 47-50. DOI: 10.34736/FNC.2021.113.2.007.47-50 Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
