CC BY
33
УДК 551.484
ХИМИЧЕСКИЕ БАЛАНСЫ ПЯТИ РЕЗЕРВУАРОВ ОЗЕРА БАЙКАЛ
О.Ю.Астраханцева1, С.С.Тимоф©@ва2, О.М.Глазунов3
1,3 Институт геохимии им, А.П.Виноградова СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а. 2 Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул, Лермонтова, 83,
Рассчитаны химические балансы пяти резервуаров озера Байкал: Южного, Селенги некого, Среднего, Ушканьео-стровского, Северного. Установлено, что каждый резервуар индивидуален по взаимодействию вещества резервуара с веществом потоков, впадающих в резервуар и вытекающих из него. Определены пути миграции 35 компонентов - макро-, микро-, биогенных элементов и органического вещества в резервуарах. По типам и пунктам миграции выделены три группы: компоненты слабоподвижные, участвующие в химических круговоротах - элементы первого класса экологической опасности, умеренно подвижные, участвующие в химических круговоротах -элементы второго, слабоподвижные и умеренно подвижные, захоранивающиеся в донных отложениях - третьего и легкоподвижные - элементы четвертого класса экологической опасности. Ил.5, Табл.6, Библиогр.19 назв.
Ключевые слова: резервуары: система; мегасистема; потоки; вещественный баланс; взаимодействие вещества; внешняя среда.
CHEMICAL BALANCES OF FIVE RESERVOIRS OF THE LAKE BAIKAL O.Y. Astrahantseva1, S.S. Timofeeva2, O.M. Glazunov3
1,3 The Institute of Geochemistry after the name of A,P, Vinogradov of Siberian Department of Russian Academy of Sciences,
1a Favorsky St., Irkutsk, 664033 ''Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074
The authors calculated chemical balances of five reservoirs of the lake Baikal: Southern, Selenginsky, Medium, Ushkan-jeostrovsky, Northern. It is determined that each reservoir is unique to interaction of reservoir matter with the matter of the flows falling into the reservoir and running out of it. The authors identified the migration tracks of 35 components -macro-, micro-, and biogenic elements and organic substances in reservoirs. According to types and points of migration in reservoirs three groups are distinguished: low-mobile components participating ¡n chemical circulations belong to the
first gIobb of ecological danger. Moderately mobile elements participating in chemical oiroulationa belong to the second
class of ecological danger. Low-mobile and moderately mobile components storing in bottom sediments belong to the third class of ecological danger. Highly-mobile components belong to the forth class of ecological danger. Geochemical stability of each of five reservoirs is estimated, 5 figures, 6 tables, 19 sources,
Keywords: reservoirs; a system; a megasystem; flows; a substance balance; interaction of matter; environment.
Загрязнение продуктами техногенной деятельности всей окружающей среды и в первую очередь воды - наиболее острая проблема нашего времени, являющаяся следствием неосознанного нарушения Человеком природной системы «вода - порода - газ -органическое вещество», сложившейся на Земле в течение сотен миллионов лет. Федеральный Закон «Об охране озера Байкал» определил Байкальскую природную территорию как требующую особых мер по
охране природы и экологизации природопользования. Научно обоснованное экологическое нормирование, установление границ экологических зон озера Байкал, современный научно обоснованный мониторинг вод озера невозможны без тщательного изучения всех характеристик этой сложной системы, Проблема, связанная с системой «03. Байкал - окружающая среда» до сих пор не рассматривалась. Отсутствие изученности механизмов взаимодействия вод оз, Байкал
'Астраханцева Ольга Юрьевна, младший научный сотрудник лаборатории физико-химического моделирования, тел,; (3952)42-55-12,
Astrahantseva Olga Yurjevna, a junior research assistant of the laboratory of physical and chemical modeling, e-mail; as-tra@iac.irk.ru. тел.: (3952)42-55-12.
' Тимофеева Светлана Семеновна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой БЖД и промышленной экологии, тел.: (3952)40-51-06.
Timofeeva Svetlana Semenovna, a doctor of technical sciences, a professor, the head of the Chair of Industrial Ecology and Safety of Life Activity, Tel.: (3952)40-51-06.
Глазунов Олег Михайлович, доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник лаборатории геохимического и ультраосновного магнетизма.
Glazunov Oleg Mihailovieh, a doctor of geological and nfiineralogical sciences, the principal research worker of the laboratory of geochemical and ultrabasic magnetism.
и окружающей среды, роли потоков в формировании состава вод озера, состояния равновесия, геологической эволюции, не позволяет полноценно решать многие вопросы гидрогеохимии, геохимии, геоэкологии, касающиеся оз. Байкал. Учет физико-химических характеристик в исследовании вод оз. Байкал и механизмов взаимодействия вод озера с окружающей средой = потоками, позволяет понять механизмы формирования и трансформации химического состава природных вод в различных обстановках а также решать конкретные инженерные и экологические задачи, например, прогноз миграции загрязняющих компонентов в водах оз. Байкал.
Взаимодействие вод озера Байкал и потоков есть та проблема, которая стоит сейчас перед учеными, Для ее решения уже собран огромный эмпирический материал, но до сего времени он не был сведен и учтен, он был разбросан, Решить ее, т.е. выяснить физические и химические превращения вещества в природных водных системах оз. Байкал, можно с помощью физико-химического моделирования природных процессов на ЭВМ.
В связи с этим были поставлены следующие задачи: 1) в исследуемом водоеме «Озеро Байкал» установить географические границы резервуаров - экологических зон, различающихся физико-химическими состояниями (свойствами) - температурой, давлением, химическим составом, обменивающихся потоками вещества и сохраняющих во времени свои физико-химические характеристики стабильными; 2) создать водную балансовую модель всех потоков и систем метасистемы «Оз. Байкал»; 3) составить информационную модель для объектов исследования: установить состояние природного фона систем и потоков мегаси-стемы «Озеро Байкал» в отрезок времени, предшествующий активным антропогенным нагрузкам - создать среднемноголетние базы данных по содержанию в мг/л и моль/кг макро-, микро-, биогенных элементов и органического вещества (Ыа+, К+, Са2+, Мд2+, А1, 3!. МгЛ Рвоыц, ЭО/, НСО:{, С1, N0,, Р04:\ Н', О-,, Аз, В, Сг, Си, Сс1, Нд, РЬ, Зг, 2п, Со, и, V, Вг, РЬ, Мо, Сорг, Ыорг. Рорг. В0рг> СО2, Т!) в системах и потоках многоре-зервуарной системы «Оз. Байкал»; 4) рассчитать химические балансы всех резервуаров и потоков мега-системы «Оз. Байкал»; создать базы данных количества вещества в системах и потоках в г/год и моль/год.
Поставленные задачи нами решены. Установлено, что «озеро Байкал - окружающая среда» - не единая однородная система, а мегасистема, состоящая по меньшей мере из пяти геоэкосистем - резервуаров с индивидуальными физико-химическими характеристиками, с потоками, впадающими в резервуары и вытекающими из них. Механизм формирования каче ства вод озера Байкал обусловлен его морфологией, влияющей на своеобразие температурных характеристик и гидродинамических процессов, Условия формирования вещества (температура, давление, химический состав) в системе «оз, Байкал - окружающая среда» в существующих условиях индивидуальны по меньшей мере в пяти главных водных морфологиче-ских резервуарах [2. 3. 5].
Озеро Байкал - ультрапресное озеро, однако оно имеет большой диапазон содержаний химических компонентов, который индивидуален для каждого резервуара и систем в резервуарах. Оценено состояние природного фона систем и потоков в доиндустриаль-ный период: на большом фактическом материале рассчитаны кпарковые содержания - созданы базы данных независимых компонентов: «Среднемноголетние содержания химических компонентов и среднемноголетние содержания независимых компонентов в потоках (реки, взвесь речных вод, подземные воды, минеральные воды, дождь+снег, аэрозоль) и системах (прибрежные воды, поверхностные, глубинные, придонные воды, донные отложения) пяти резервуаров оз, Байкал» [1, 4], Очевидно, что эти базы данных не являются окончательными, а представляют собой лишь большее или меньшее приближение к истине, отвечающее современному состоянию научных знаний. Рассчитаны морфометрические характеристики и водный баланс метасистемы озера Байкал [6. 7].
Целью наших исследований на данном этапе является расчет вещественных балансов пяти резервуаров оз. Байкал: определение количества вещества - общего химического состава резервуаров и их потоков как третьего параметра термодинамического состояния системы; выявление источников прихода и расхода каждого из 35 компонентов в каждом из пяти резервуаров. Расчет вещественного баланса пяти резервуаров озера Байкал позволит оценить геохимическую устойчивость геологической среды - многоре-зервуарной системы «Озеро Байкал» - к загрязнению химическими, биогенными элементами и органическим веществом.
Моделирование - это описание объекта или процесса в отношении некоторых его свойств. Совокупность этих выбранных свойств и описание взаимосвязей между ними и образует модель. Термодинамический подход в геохимии позволяет рассматривать любой интересующий нас объект, состоящий из газов, жидкостей и твердых тел в различных сочетаниях, как систему. Всякая система находится в некотором термодинамическом состоянии, характеризуемом совокупностью термодинамических параметров (свойств): температурой, давлением и химическим составом. Все, что окружает объект, составляет среду. Системные параметры, характеризующие воды озера Байкал: температура, давление и химический состав. Однако в озеро Байкал впадают потоки и вытекают из него. Ус-ловно выбранное вещество и окружающие его вещества (внешняя среда), с которыми данное вещество может обмениваться энергией, образуют систему [8]. Выбранное нами вещество воды озера Байкал с частицами растворенного вещества. Окружающая среда - вещество потоков, с которым вещество оз. Байкал обменивается энергией. Следовательно, термодинамический подход позволяет рассматривать воды оз, Байкал как вещество, обменивающееся с окружающими его веществами (так называемой внешней средой - потоками: реками, взвесью речных вод, ^тодземным^водами^
или снегом, аэрозолем) энергией, образуя целую систему, Специфика исследования вод оз, Байкал определяется тем, что их нельзя рассматривать отдельно от потоков, впадающих и вытекающих из них. С точки зрения термодинамики физические и химические пре= вращения вещества в водах оз. Байкал происходят вследствие получения или отдачи атомами, из которых состоит вещество, внутренней энергии из-за изменения воздействующих на вещество температуры, давления или вследствие получения энергии от вещества потоков из внешней среды или отдачи энергии веществу потоков. Применение аппарата равновесной термодинамики для расчета химических взаимодействий в системах вода - окружающая среда базируется на принципе локального или мозаичного равновесия: в неравновесной в целом системе выделяются некоторые пространственные блоки, характеризующиеся на некоторое время определенной температурой, давлением и постоянным валовым химическим составом. Полагается, что в каждом из Этих блоков достигается полное или частичное химическое равновесие, после чего водный раствор перемещается в следующий блок, а его место занимает раствор, пришедший из предыдущего блока. Таким образом, последовательность блоков, в которых происходят химические взаимодействия, образует проточный химический реактор, Одинаковы ли на протяжении озера взаимодействия вещества вод озера с веществом потоков, являющиеся одним из условий формирования вторичного вещества, образующегося при взаимодействии вещества вод озера и вещества потоков, или они различаются? Это мы выясним при расчете химических балансов резервуаров озера.
До сих пор учеными делались попытки рассчитать химический баланс оз, Байкал как однорезерву-арной системы. При этом не принимались во внимание поток «подземные воды» и внутренняя нагрузка -поток из донных отложений и поток в донные отложения. Наблюдалась невязка баланса - несходимость статьи «Приход» со статьей «Расход».
Создание геохимической модели многорезерву-арной системы оз, Байкал делает необходимым ио следование вещественного баланса в каждом из пяти резервуаров, С использованием уравнение т = С * V, (1) где т - полная масса элемента, С - средняя (базовая) концентрация, V - объем водной массы озера [9], рассчитано годовое содержание - полная масса каждого из 35 компонентов в 109г/год в системах (поверхностные, прибрежные, глубинные, придонные воды) каждого полуавтономного резервуара оз, Байкал.
Для расчета химического баланса потоков необходимо знать составляющие приходной и расходной
частей каждого резервуара. Потоки, составляющие статью «Приход» в резервуарах: внешние потоки -реки, речная взвесь, подземные воды, минеральные воды, атмосферные осадки, атмосферный аэрозоль, приток из соседних резервуаров озера; внутренняя нагрузка - поток из донных отложений, Статью «Расход» составляют: поток в донные отложения, сток в другие резервуары озера и р, Ангару. Рассчитаны полные годовые массы элементов в каждом потоке, втекающем и вытекающем из резервуаров оз. Байкал (внешняя нагрузка), а также внутренний поток (внутренняя нагрузка),
Поток компонентов из донных отложений в каждом резервуаре определяли по разности седиментации и аккумуляции. Аккумуляция оценивается по разности внешнего прихода и внешнего расхода [19]. Данные о поставках вещества на дно оз. Байкал получены из [17]. Рассчитано количество вещества, поступающее на дно каждого из пяти резервуаров оз. Байкал за год (табл. 1).
Известно процентное содержание элементов в донных осадках [9,10,13,14,15,16,18,19], Отсюда N = С * п / 100, (2), где N - количество компонента (г/год) в потоке химических веществ из водной толщи в донные осадки резервуара; п - содержание компонента в 100 г сухого вещества донных осадков; С ■ абсолютные массы осадочного материала, накапливающиеся в донных осадках за год в каждом резервуаре (г/год). Кроме того, в [17] даны потоки металлов в донные отложения оз, Байкал конкретно для 5102, А!203, Ре, Т1, РЬ, 2п, Си, Со, Сг, V, Сс1
Примем, что воды в потоках «Приток из других резервуаров озера» находятся в таком же соотношении, как и в оз. Байкал: поверхностные : глубинные : придонные = 0,3 : 0.5 : 0,2, Кроме того, 5% объема этих вод - прибрежные воды. По формуле
Рприток оэ. вод= ^поверх * ^П0В®РХ ^прибреж * ^прибреж
Сфуб Углуб Оцридом ^ПрИДОН ' * '
где V - объемы поверхностных, глубинных, придонных, прибрежных вод в каждом потоке «Приток из других резервуаров озера»; СПоверх, £прибр®ж, Сглуб, ^придом ■ соответствующее содержание компонентов в поверхностных, глубинных, придонных, прибрежных водах в мг/л и моль/кг, находим РпрИток оз, вод- количество компонентов в 10 г/год и 109 моль/год в потоках «Приток из других резервуаров озера» для каждого из четырех резервуаров озера. Пункт «Сток в другие резервуары озера и р. Ангару», за исключением стока в реку Ангару в 10 г/год, почти рассчитан ранее под названием «Приток из других резервуаров озера». Согласимся с тем, что в стоке в реку Ангару участвуют все воды Южного резервуара оз. Байкал в том же соотношении,
Современные потоки химических веществ из водной толщи
Таблица 1
Южный Селенгинс-кий Средний Ушканье-островский Северный Оз. Байкал
2.55x10" 1.46x10^ 2,58x1012 5,65x10" 5,42x10" 1.24x10"
в котором они находятся в самом озере: поверхностные: глубинные: придонные - 0,3 : 0.5 : 0.2. Прибрежные воды вносят свою лепту, занимая 5 % объема вод. По формуле (3) рассчитаны количества компонентов в 10° г/год и 109 моль/год в потоке «Сток в р. Ангару».
Условия формирования вещества в системах «резервуар оз. Байкал = окружающая среда», кроме температуры и давления, зависят от общего химического состава резервуара и потоков, в него впадающих. Химический баланс метасистемы позволяет установить, одинаковы ли эти условия во всех резервуарах или индивидуальны. Количества вещества в резервуарах сильно различаются (рис.1). Если вещество, содержащееся в каждом из резервуаров, принять за 100 %, то за год в Южный резервуар поступает с внешними и внутренними потоками 1 % вещества от содержащегося в резервуаре, в Селенгинский - 6 %, Средний - 0,5 %, Ушканьеосгровский - 0,9 %, Северный - 0.5 % (рис. 1). Для оценки вклада каждого из потоков в поступление компонентов в резервуары оз. Байкал суммарный (внешний и внутренний) приход каждого компонента принят за 100 %. Это позволило понять, что в каждом из пяти резервуаров основные потоки вещества индивидуальны, каждый из потоков может быть основным по приходу какого-либо компонента в каком-либо резервуаре и для расчета химических балансов резервуаров необходим учет всех потоков (табл.2), Южный, Средний, Ушканьеосгровский и Северный резервуары испытывают внешнюю и внутреннюю нагрузки, а Селенгинский - в основном внешнюю (рис.2, табл. 2). Внутренние и внешние нагрузки на протяжении озера резко различаются и зависят от морфологии озера. 37 % от всего вещества, посту-пающего в оз. Байкал, вносится в Селенгинский ре-
зервуар, 25 % - в Южный, 16 % - в Средний, 7 % - в Ушканьеосгровский и 15 % - в Северный (рис,2).
Расчет химических балансов пяти резервуаров оз. Байкал позволил установить существование мощной внутренней нагрузки в Северном, большой в Южном, Среднем, Ушканьеостровском резервуарах и ничтожное ее количество в Селенгинском резервуаре. Вещество, поставляемое внутренней нагрузкой - по= током из донных отложений - в Южном резервуаре составляет 21 % от статьи «Приход», в Селенгинском - 0.7 %, в Среднем - 30 %, в Ушканьеостровском - 18 % и в Северном - 65 % (рис,2),
Вещество, уходящее с потоком в донные отложения, в Южном резервуаре составляет 20 %, в Се-ленгинском - 16 %, Среднем - 24 %, Ушканьеостровском -18 %, Северном - 66 % от резервуарной статьи «Расход» (рис.3). Содержания компонентов во внешних и внутренних потоках прихода и расхода пяти резервуаров оз. Байкал показаны в табл, 4.
Поток из донных отложений, присущий всем резервуарам, кроме Селенгинского, где он ничтожен, несет большое количество катионов, органического вещества и является основным поставщиком биогенных элементов (51, Ре0бщ, N03", РО43"), Рорг и группы микроэлементов во всех резервуарах: в Южном это А1, Мп2+, Сг, РЬ, Со, Сс1, и, Мо, гп, Аэ, РЬ, Си, V, "Л; в Среднем А1, Мп2+, Сг, РЬ, Со, Аз, РЬ, Си, V, Сс1, В, II, Мо, Т\\ в Ушканьеостровском А1, Мгг", Сг, РЬ, Со, РЬ, V, Си, Сс1, и, Аэ, Мо, Т1; в Северном резервуаре А1, Мп2+, Сг, РЬ, Со, Ав, РЬ, Си, V, Се1, ¿п, и, Вг, В, 5г, Мо. Поток из донных отложений в Селенгинском резервуаре очень мал, т.к. несет только 50 % от прихода Реобщ, 22 % РОД 13 % Рорг и микроэлементы (основное количество статьи «Приход» Со, V, РЬ, 50 % Мп, 30 % Аз, 30 % Сс1, 40 % и, 20 % Мо, 37% И).
I?
и
«в а
я
£
-
30.0
Си 63 Я
I
а % 20.0
£ 10.0
0.0
Южный
Селенгинский
Резервуары
Средний Ушканьс- Северный осгронскнй
- вещество в водах оз, Байкал - статья "Приход" Рис. 1. Количество вещества в резервуарах оз. Байкал, сравнение с количеством вещества, приходящего в резервуары с
внутренней и внешней нагрузками
4(>.о
40.0 -1
с.
и
с. ° ш
я в
« & Е 30.0 -
-■ Ь
в
а к 2 05
£
® 1 20.0 -
Н
-
м и
г! я о 10.0 -
С
ч® Э в4 Ю _
0
Южный Селен- Средний ушквнье. гннекий
Резервуары
Северный
остронскни
- внутренняя нагрузка (потоки из донных отложений) шт - внешняя нагрузка;
Рис.2 Внешние и внутренние нагрузки на протяжении озера Байкал (статья «Приход»)
Только Селенгинский резервуар питается внешним привносом, в остальных резервуарах приход основных компонентов (Ыа1, К\ Са2+, Мд'*1, 50/, НС03, СГ), органического вещества (Сорг, Морг, Р0рг. Зорг) и микроэлементов осуществляется из внешних и внутренних источников, причем эти источники индивидуальны для каждого резервуара (см. табл. 2). Биогенные элементы в четырех резервуарах на 90 % от общего прихода поступают с внутренним источником -потоком из донных отложений (табл.3).
Поведение компонентов в статье «Расход» в резервуарах похоже: пункты расхода катионов - со стоком озерных вод и с потоком в донные отложения, а анионов - только со стоком озерных вод в другие ре-
зервуары озера и р. Ангару. Катионы участвуют в хи= мических круговоротах внутри резервуаров. Микро-Элементы А1, Мп, А$, Сг, Си, РЬ, Со, V, РЬ, Т\ во всех резервуарах (в Селенгинском резервуаре А1, Мп, Аэ, Сг, Со, V, РЬ, Т\ и 50 % РЬ) уходят в донные отложения практически целиком. Во всех резервуарах, кроме Северного, 2п, и, Вг уходят в донные отложения, половина со стоком (в Селенгинском резервуаре 2п и Вг целиком уходят со стоком озерных вод), В, Нд, вг, Мо (в Северном половина В) во всех резервуарах, а в Селенгинском еще Си и 50 % РЬ, а в Ушканьеостров-ском еще и ьг, практически полностью уходят со стоком озерных вод. Биогенные элементы практически целиком уходят с потоком в донные отложения,
Таблица 2
Элементы Южный резервуар Селенгинский резервуар Средний резервуар Ушканье-островский резервуар Северный резервуар Оз. Байкал
Основные Подземные воды; приток озерных вод из др. резер-вуаров Реки, приток озерных вод из др. резервуаров Потоки из донных отложений; приток озерных вод из других резервуаров Приток озерных вод из других резервуаров Реки; поток из донных отложений Поток из донных отложений; реки; подземные воды
Нагрузка Внешняя Внешняя Внешняя + внутренняя Внешняя Внешняя+ внутренняя Внешняя + внутренняя
Микроэлементы Нагрузка Потоки из донных отложений; приток озерных вод из других резервуаров Взвесь речных вод; реки, приток озерных вод из других резервуаров, минеральные воды; поток из донных отложений Поток из донных отложений; приток озерных вод из других резервуаров; аэрозоль Поток из донных отложений; приток озерных вод из других резервуаров; аэрозоль Поток из донных отложений; реки Поток из донных отложений; взвесь рек; минеральные воды
Внешняя + внутренняя Внешняя + внутренняя Внешняя + внутренняя Внешняя + внутренняя Внешняя* внутренняя Внешняя + внутренняя
Реки; взвесь
Биогенные Потоки из донных отложений речных вод, потоки из донных отложений Потоки из донных отложений Потоки из донных отложений Потоки из донных отложений Потоки из донных отложений
Нагрузка Внутренняя Внешняя + внутренняя Внутренняя Внутренняя Внутренняя Внутренняя
Орга- Приток озер- Приток
нические вещества ных вод из других резервуаров; поток из ДОН- Реки Поток из донных отложений озерных вод из других резервуаров; поток Реки, поток из донных отложений Реки; аэрозоль; поток из донных отложений
НЫХ отложе- из донных
ний отложений
Нагрузка Внешняя + Внешняя Внутренняя Внешняя+ Внешняя+ Внешняя +
внутренняя внутренняя внутренняя внутренняя
Расход органического вещества в резервуарах: половина или чуть большая часть Сорг, 5орг, Морг уходит со стоком озерных вод в другие резервуары озера, половина - в донные отложения, основная часть Рорг уходит в донные отложения (в Северном резервуаре Рорг уходит в донные отложения целиком). Резервуары обмениваются, т.е. в пункты «приток озерных вод из других резервуаров озера» и «сток озерных вод в другие резервуары озера» поступает основное количество статьи «Расход» главных компонентов, органических веществ - С0рГ, Зорг, Морг и микроэлементов; из
Южного резервуара - Сс1, 2п, и, Нд, Бг, Мо, В; Селенгинского - Си, 2г\, Вг, Мо, В, Нд, Эг, РЬ; Среднего - В, Нд, Зг, Мо, 2п, и, Вг; Ушканьеостровского - В, Сс1, Нд, Эг, ¿п, и, V, Вг, Мо; Северного ■ В, Нд, Зг, Мо. Участие биогенных элементов в этих статьях минимально (до 2 % от суммарного расхода) (табл.3). Следовательно, резервуары получают при обмене с другими резервуарами и с внешней нагрузкой основное количество всех основных компонентов, индивидуальную группу микрокомпонентов и органические вещества СоРГ. ®0РГ'
>5
о
в
ко о
Н о
40.00 —
е сз и з5 се Ш о
£■< 30.00
го
0
1
Щ 20.00
а,
и 55 £
10.00 -
0,00
Южный Селен- Средний Ушканье" Северный ГИНСКИЙ ОСТРОВСКИЙ
у
Резервуары
- потоки к донные отложении;
■ - захоронение вещества
- сток в другие резервуары 'озера и в реку Ангару;
Рис.3. Расход вещества в резервуарах оз. Байкал со стоком озерных вол в другие резервуары озера и в Ангару, с потоками в донные отложения и в захоронение
Содержания основных, микро-, биогенных компонентов и органического вещества __ токах прихода и расхода в резервуарах оз. Байкал, %
Таблица 3
во внешних и внутренних по-
Содержание компонентов в потоках
Резервуар
Южный
Селенги н-ский
Средний
Ушкан,
Северный
Оз. Байкал
Приход внешний:
100
100
100
100
100
100
основные компоненты
92.2
86.7
88.4
93.3
78.1
84.6
микроэлементы
0.3
0.8
0.8
0,5
2,1
1.1
биогенные элементы
3.9
9.4
7.3
1.9
14.8
9.2
органические вещества
3,6
3,1
3,5
4,3
5,1
5,04
Поток из донных отложений:
100
100
100
100
100
100
основные компоненты
16.2
24.1
16.5
23.4
21
микроэлементы
7.7
0.5
3.9
4.9
2.5
4.2
биогенные элементы
75.8
99.3
67
78.4
72.9
73
органические вещества
0,3
0,2
0,2
1.3
1.8
Сток озерных вод:
100
100
100
100
100
100
основные компоненты
98,9
99.2
96
89,3
89,4
96,3
микроэлементы
0.08
0.2
0.4
0.8
0.9
0.3
биогенные элементы
0,3
0,6
1,3
4,1
4,5
1.4
органические вещества
0,7
0,6
2,3
5,8
5,2
Поток в донные отложения:
100
100
100
100
100
100
основные компоненты
20,3
24.2
21
16,5
21,3
21
микроэлементы
5.8
5.3
4.3
5.2
3.2
4.4
биогенные элементы
70,6
66.5
69,5
78,3
73
71.2
органические вещества
3.3
5.2
3.7
2.4
3.4
Резервуары, кроме Селенги некого, получают с внешней нагрузкой меньше 5 % компонентов, 95 % производят сами (поток из донных отложений) и практически не обмениваются с другими резервуарами,
т.е. «автономные по биогенным компонентам (О!,
Ре0бщ, N03", РОД Р0рг и микроэлементам: А1, Мл2+, Аз, Сг, Си, Со, РЬ, V, "Л, кроме того в Южном резервуаре: РЬ; в Среднем: Сс1; в Северном резервуаре: Сс1, РЬ, 2п, и, Вг и основной компонент К. Круг компонентов, совершающих химические круговороты, определен для каждого резервуара оз. Байкал: в Южном резервуаре это: Ыа+, Мд2+, А1, 5!, Мл2+, Ре06щ, М03", РОД Аз, сг, си, ей рь, т, Со, и, V, Мо, р?ь, IV, р()Г„, морг, "П; в Среднем: К+, Са'+, Мд2', А1, Мл", ЭК Реобщ, N0,, РОД Аз, Сг, РЬ, Си, са, Со, В, и, Мо, V, РЬ, Сорг, Ыорг, Зорг Рорп "П; в Ушканьеостровском: К', Ыа', Мд'", А1, ¿¡, Мл2+, Реобщ, ЫОз", РОД Аз, Сг, Сс1, гп, Си, V, и, Мо, Со, РЬ, РЬ, Рорг. Ыорг. "Л: в Северном резервуаре: К+, Ыа', Са2+, Мд , ЭоД А1, 3!, Мл*', Реобщ, N0,, РОД Аэ, Сг, Си, Сс1, РЬ, Зг, 1г\> Мо, Со, и, V, В, Вг, Сорп Ыорг, 30рг, Р0рг. Т1; в Селенгинском резервуаре: Мп'+, Аб, Сс1, Со, и, V, РО^, Р®общ| Рорг- Как мы видим, для каждого резервуара существует свой, индивидуальный набор компонентов, совершающих химический круговорот внутри резервуара, В Северном резервуаре «по кругу ходит» наибольшее количество компонентов. Как уже отмечалось выше, общими компонентами, участвующими в химическом круговороте, для всех резервуаров оз. Байкал, кроме Селенги некого, являются 81, Реоощ, РОД ЫОз", Мп, А1, Аз, Сг, Си, Со, РЬ, V, Рорг, Т\. Можно говорить, что в водах оз. Байкал происходит Мп-Ре-А1-81 круговорот.
Утилизация вещества в донные осадки оз. Байкал избирательна: с внутриводоемными потоками в донные отложения поступают биогенные элементы, Р0рг, часть основных компонентов - катионов и группа
микроэлементов, О Селенги иском резервуаре эахора-
нивается 91% вещества, поступившего с потоками в донные отложения. В остальных резервуарах картина обратная: в Южном резервуаре захоранивается 17%, в Среднем - 13%, в Ушканьеостровском - 6%, в Северном - 9% вещества от поступившего с потоком в донные отложения, остальное вещество возвращается с потоком из донных отложений. От поступающего в резервуар с внешней и внутренней нагрузкой вещества в Южном резервуаре захоранивается 4 %, в Селенгинском - 16 %, в Среднем - 4 %, в Ушканьеостровском -1 %, в Северном - 6 % (рис. 3).
Все резервуары оз. Байкал являются «проточными» (основное количество компонентов получают из внешних источников и основной пункт расхода - сток озерных вод) по основным компонентам (кроме \С в Северном резервуаре), по органическому веществу (Сорг. МорГ1 Зорг) и микроэлементам В, Нд, Бг, Мо, кроме них еще в Селенгинском Вг, Си, в Среднем 2л, в Ушканьеостровском Вг.
Каждый резервуар оз. Байкал индивидуален по количеству вещества в резервуаре, по испытываемым внешней и внутренней нагрузкам, по основным источникам прихода и пунктам расхода компонентов, набору компонентов, совершающих круговорот внутри резервуаров. Следовательно, физико-химические процессы, происходящие в водах 03. Байкал вследствие взаимодействия вещества резервуаров с веществами
потоков, впадающих в каждый резервуар, индивидуальны в каждом из пяти резервуаров. Условия формирования вещества в пяти главных водных морфологических резервуарах озера индивидуальны не только из-за индивидуальности температуры, давления, химического состава, но и из-за индивидуальности взаимодействия вещества резервуаров с веществом ПОТОКОВ.
Теперь понятны причины расхождения между приходной и расходной частями химического баланса озера Байкал как однорезервуарной системы, попытки рассчитать который делались учеными ранее. Рассчитать химический баланс однорезервуарной системы «Оз. Байкал» невозможно, т.к. внутренняя и внешняя нагрузки на всем протяжении озера сильно различаются, а средние содержания не дают реальных количеств в статье «Приход» по целому ряду компонентов. Химический баланс озера - это расчет химических балансов пяти резервуаров с учетом всех потоков и в первую очередь внутренней нагрузки - потоков из донных отложений. Сходимость приходной и расходной частей в химических балансах пяти резервуаров оз. Байкал - подтверждение правильности подхода к озеру Байкал как к многорезервуарной системе.
По всем системам метасистемы «Озеро Байкал» и потокам, поступающим в резервуары, созданы базы данных мерных количественных характеристик, позволяющие оперировать массами веществ, вступающих во взаимодействие в природной обстановке. Получен термодинамический параметр состояния отдельных систем метасистемы «Оз. Байкал» и впадающих в нее потоков - количества независимых компонентов в системах и потоках. Создана циклическая среднемноголетняя годовая модель геохимических систем и потоков оз. Байкал. Балансовые характеристики динамического обмена веществом и энергией между резервуарами позволяют резервуарам и Байкалу в целом (как мегаеисгеме) оставаться стабильными в течение длительного времени. Вещественный баланс резервуаров оз. Байкал является новым мето-
дом прогноза состояния водоемов и оценки их изменений в случае антропогенных воздействий.
Каждая экосистема - резервуар метасистемы «Оз. Байкал» живет по своим законам. В оз. Байкал не существует единого глобального циркуляционного процесса. Химический баланс показал все слабые звенья в механизме формирования качества вод оз. Байкал, и позволил сделать прогноз для каждого резервуара в случае техногенных аварий. Особенности миграции и концентрации отдельных загрязнителей в резервуарах озера Байкал определяются механизмом формирования качества вод в резервуарах и соответственно их химическими балансами. В четырех резервуарах утилизация вещества ничтожна, при этом существуют мощные химические круговороты компонентов. Только в Селенгинском резервуаре вещества, поступающие с потоком в донные отложения, захораниваются, и лишь малая часть компонентов частично участвует в химическом круговороте. Виды миграций элементов похожи в Южном, Среднем, Ушканьеост-ровском, Северном резервуарах и отличаются в Селенгинском (рис. 4, 5).
Скорость водной миграции элементов позволяет разделить их на три группы; малоподвижные или связанные элементы (элементы, участвующие в химических круговоротах и элементы, захоранивающиеся в донных отложениях), частично выносимые, частично связанные (частично транзитные, частично участвующие в химических круговоротах, частично захоранивающиеся в донных отложениях) и легкоподвижные -«транзитные» компоненты - приходящие с внешней нагрузкой и уходящие со стоком озерных вод в другие резервуары озера и реку Ангару (табл.4).
WAWI'V !\\\
У1
mi
Рис. 4. Пространственная миграция компонентов в водах Южного, Среднего, Ушканьеостровского, Северного резервуаров: I - слабоподвижные компоненты, участвуют в химических круговоротах; II- умеренно подвижные, частично выносятся, частично: 1 - участвуют в химических круговоротах, 2 - захораниваются; III
- легкоподвижные компоненты, выносятся
Рис. 5. Пространственная миграция компонентов в водах Селенгинского резервуара: /= слабоподвижные компоненты, накапливаются: 1- в донных отложениях; 2 - в донных отложениях и в водах, участвуют в химических круговоротах; II - умеренно подвижные, частично выносятся, частично накапливаются: 3-е водах и донных отложениях, участвуют о химических круговоротах, 4 - в донных отложениях; III - легко-
подвижные, выносятся
Таблица 4
Группировка компонентов по скорости водной миграции в резервуарах оз. Байкал
Группа эезервуар
элементов Южный Селенги некий Средний Ушканье-отровский Северный
I Слабоподвижные накапливаются: в водах в донных отложениях Al, Si, Мп;>, Fe06m , N03", РОД сг, РЬ, Со, As, Rb, Си, Popr. V, Т! Al, Si, Cr Al, Si, Mn'+, Feo6m , N0:j, P04 , Cr, Pb, Co, As, Rb, Cu, P«r, V, Cd, Ti Al, Si, Mn2+, Feo6ui , P043", Cr, Pb, Co, Rb, V, Ti КГ, Al, Si, Mn2+, Fe06m , , N03", PO4 1 Cr, Pb, Co, As, Rb, Cu, Popr, V, Cd, Zn, U, Br, Ti
в донных отложениях и водах Feoft|,, , P043, Mn , Co, V, Rb, AS, Ti
I! Умереннопод-вижные, частично выносятся, частично накапливаются: в водах в донных отложениях Na+, Mg2+, Cd, U, Mo, Zn, Nopr К , С0рГ, S0pr, Br Cd, U, MO, Popr K+, Na+, Mg2+, N03, Pb, Copr, Nopr, S0pr K+, Na+, Ca2+, Mg2t, B, U, Mo, Copr, Nopr, Sopr Br K+, Na+, Mg2+, N03", Cu, Cd, Zn, U, As, Mo, Popri Nopr Copr, Sopr Na+, Ca2+, мд2;, S04', в, Sr, Mo, Copr, Nopr Sopr Hg
Ill Легкоподвижные, выносятся Ca*'*, НСОз', S042'. сг, B, Hg, Sr Ca'", SO/, НСОз, СГ, Cu, Hg, Sr, Zn, Br, В НСОз", S04* СГ, Hg, Sr, Zn Ca4"", HC03", S0„2", CI", B, Hg, Sr, Br НСОз", cr
Из-за низкого стока озерных вод в резервуарах по сравнению с массами вод в каждом резервуаре ликвидация техногенных аварий будет крайне медленной. Существующие в каждом резервуаре группы компонентов («связанные»), участвующие в химиче-
ском круговороте, т.е. уходящие с потоком в донные отложения и возвращающиеся с потоком из донных отложений, в случае техногенных аварий с этими компонентами, в четырех резервуарах не будут утилизированы, как в обычных неглубоких
континентальных озерах, а с потоком из донных отложений, за исключением ничтожной захороненной части, вернутся обратно, вызывая вторичное заражение и накапливаясь в водах. Эти компоненты будут связаны и не попадут в другие резервуары, но будучи вовлеченными в химический круговорот, нарушат существующие химическое и биологическое равновесия и вызовут катастрофические изменения качества вод в этом резервуаре.
Озеро Байкал - ультрапресное озеро с малым содержанием биогенных элементов, Следовательно, прирост биомассы планктона ограничен поставкой биогенных элементов в трофогенный слой с потоком из донных отложений. Любой больший по сравнению с существующим привнос биогенных элементов извне вызовет их накопление в водоеме, сдвинет существующее равновесие «биогенные элементы - живое вещество» и повлечет за собой эвтрофикацию, массовое развитие фито- и бактериопланктона, особенно Сине-зеленых водорослей, вызывающих цветение воды и резкое ухудшение ее качества. Другая группа компонентов («подвижных» или проточных или «транзитных»)- основная часть вещества - в случае техногенных аварий, содержащих эти компоненты, со стоком озерных вод попадет в другие резервуары озера и в реку Ангару, Из-за низкого стока по сравнению с массами вод озера, эти компоненты будут накапливаться в водах озера и, повысив минерализацию озерных вод, опять же вызовут изменение качества воды, Следовательно, только в Селенгинском резервуаре и только техногенный сброс, не содержащий
«транзитные» компоненты, будет ликвидирован - утилизирован в донные осадки. В остальных резервуарах утилизации этих веществ не будет - с потоком из донных отложений они вернутся обратно, вызывая вторичное заражение. Таким образом, любой состав техногенного стока в оз, Байкал ведет к изменению качества воды озера. Самоочищение в четырех резервуарах оз. Байкал в случае техногенных аварий практически отсутствует. Понятно, что в отношении оз. Байкал должна вестись политика предупреждения, а не ликвидации уже свершившейся аварии. Главная задача в управлении охраной сложной системы «Оз. Байкал» -прогнозирование (своевременное предупреждение) нежелательной ситуации, а не реагирование на уже сложившуюся. Для этого необходим учет всех современных научных знаний о состоянии геоэкологической среды «Оз. Байкал». Реализация предложенного подхода к оз, Байкал как к многорезервуарной системе позволяет: создать и систематизировать информацию по каждой системе метасистемы «Оз. Байкал» и по каждому потоку, впадающему в оз. Байкал: оперативно оценить возможные последствия катастрофического воздействия на экосистему «Оз. Байкал». Вещественный баланс резервуаров оз. Байкал является новым методом оценки состояния водоемов и прогноза их изменений в случае антропогенных воздействий. В методах регулирования рационального природопользования сложной системы оз. Байкал необходимо исходить из установки, что оз. Байкал - мировой запас пресной питьевой воды и управление охраной этого запаса должно быть не в выявлении антропогенных
Таблица С
Группировка компонентов, поступающих в резервуары оз. Байкал с антропогенной нагрузкой, по классам экологической опасности
Класс Южный резервуар Селен- ГИНСКИЙ Средний Ушканье-отровский Северный
! А1, 51, Мп2+, Р®общ 1 N03", РОГ, Сг, РЬ, Со, Аб, РЬ, Си, V, Рорг, Т1 А1, а, Мп2*, Ре0дщ, N03", РОГ, СГ, РЬ, Со, Аз, РЬ, Си, V, Сс1, РоРг, Т1 А1, б1, Мп2", Р®общ> РО4 . Сг, РЬ, Со, РЬ, V, Т1 К", А|, 31, Мл2+, Р®общ. N03, РОГ, Сг, РЬ, Со, А$, РЬ, Си, V, сс1, гп, и, вг, Рорг. т\
II №*, Мд2', са, и, мо, гп, Иорг мгЛ са, и, Мо, Рорг. Реобщ , РОД Со, V, РЬ, Аэ, Т1 КГ, Са2*, Мд2', В, и, Мо, Сорг, ^рг К\ №*, Мд2*, Ы03, Си, Сс1, и, Аэ, Мо, Рорг. ^рг Ыа+, Са"+, Мд"+, эоД В, Эг, Мо, Сорг, 30рг, Морг
III К , СорГ| ©орг! Вг К+, №', Мд2', А1, 31, Сг, ЫОа, РЬ, Сорг, Морг. 30рг Вг Сорг. Зорг Нд
IV Са2+, НС03", БОд2", СГ, В, Нд, Бг Са2+, ЭОЛ НС03", СГ, Си, Нд, Зг, 2п, Вг, В НС03", 3042", СГ, Нд, Зг, 2л Са2+ НСО3-, БОГ, СГ, В, Нд, Зг, Вг НСОз", СГ
воздействий, а в недопущении их. На оз, Байкал нельзя строить промышленные и бытовые предприятия, производство которых обуславливает появление техногенных стоков в оз. Байкал.
Границы экологических зон и нормативы допустимых воздействий на экосистему оз, Байкал являются важнейшими научными проблемами в формировании экологической политики в Байкальском регионе. В Нормативах допустимых воздействий в перечень
Классы экологической опасности компонентов и
«особо опасных веществ» для резервуаров оз. Байкал необходимо включить вещества, изменяющие интенсивность внутренней нагрузки - потока из донных отложений и потока в донные отложения (элементы первого и второго класса экологической опасности) (табл. 5). Элементы третьего класса экологической опасности в резервуарах составляют компоненты, уходящие с потоком в донные отложения и захоранивающиеся в них.
Таблица 6
гноз их поведения в резервуарах в случае воздействия
антропогенной нагрузки на оз. Байкал
Компоненты Резервуа р
Южный Селенгин- ский Средний Ушканье-островский Северный
Кт УДШ УДШ УВИ УВИ С В I
Na* У В II УДШ УВИ УВИ УВИ
СГ+ Л IV Л IV УВИ Л IV УВИ
М<Г УВИ УДШ УВИ УВИ УВИ
А! С В I СДШ С В I С В I С В I
Si С В I едш С В I С В I С В I
Mrr+ С В I CBDII С В I С В I С В I
Не0бщ С В I CBDII СВ I С В I СВ I
30/ Л IV Л IV Л IV Л IV УВИ
НС03" Л IV Л IV Л IV Л IV Л IV
СГ Л IV Л IV Л IV Л IV Л IV
N03" С В I УДШ СВ I УВИ СВ I
РОД С В I CBDII С В I С В I С В I
As С В I CBDII С В I УВИ С В I
В Л IV Л IV УВИ Л IV УВИ
Сг С В I СДШ С В I С В I С В I
Си С 5 I Л IV С 9 I у В II С 9 I
Cd УВИ УВ|| СВ | УВИ СВ I
нд Л IV Л IV Л IV Л IV УДШ
РЬ С В I УДШ С В I С В I С В I
Sr л IV Л IV Л IV Л IV УВИ
Zn УВИ Л IV Л IV УВИ С В I
Со С В I CBDII С В I С В I С В I
и УВИ УВИ УВИ УВИ С В I
V С В I CBDII С В I С В I С В I
Вг УДШ Л IV УДШ Л IV С В I
Rb С В I CBDII СВ I С В I СВ I
Mo УВИ УВИ УВИ УВИ УВИ
Copr УДШ УДШ УВИ УДШ УВИ
Nour УВИ УДШ УВИ УВИ УВИ
Рорг С В I УВИ С В I УВИ С В I
Sopr удш УДШ УВИ удш УВИ
Ti С В I CBDII С В I С В I С В I
Примечание. С - слабоподвижныв, накапливаются; У - умеренноподвижные, частично выносятся, частично накапливаются. Л - лезкоподвижные, выносятся; В - накапливаются в водах; Д - накапливаются в донных отложениях; ВД - накапливаются в донных отложениях и водах; I, II, III, IV- классы экологической опасности компонентов.
В четвертых класс экологической опасности входят легкоподвижные «транзитные» элементы, которые в случав техногенных аварий со стоком озерных вод попадут в соседние резервуары озера и в реку Ангару. Только по элементам, входящим в четвертый класс экологической опасности, резервуары - системы метасистемы «Оз. Байкал» способны к саморегуляции -удалению их из системы со стоком с течением времени, остальные элементы при попадании в резервуары аккумулируются в них - в водах или в донных отложениях, В табл, 6 представлен прогноз поведения компонентов в случае попадания их в озеро Байкал с антропогенной нагрузкой.
Выводы
1. Разработанная геохимическая модель много-резервуарной системы «Оз. Байкал» на основе оценки взаимодействия в метасистеме «оз, Байкал - окружающая среда» позволила создать научно обоснованную систему мониторинга: дать оценки фактического (доиндусгриального состояния) и прогнозируемого состояний многорезервуарной системы «Оз, Байкал» в случае воздействия антропогенной нагрузки.
2. Условия формирования вещества в метасистеме «оз. Байкал - окружающая среда» в существующих условиях индивидуальны по меньшей мере в пяти главных водных морфологических резервуарах озера Байкал с потоками, поступающими в резервуары и вытекающими из них, из-за индивидуальности температуры, давления, химического состава в каждом резервуаре и вследствие индивидуальности взаимодействия вещества резервуаров с веществом потоков.
3. Внешняя и внутренняя нагрузки на протяжении озера, в зависимости от морфологии, резко меняются и индивидуальны в каждом из пяти резервуаров. Выявлены большие внутренние нагрузки - потоки из донных отложений в четырех резервуарах озера и незначительная в Селенгинском резервуаре. Установлена ведущая роль внутриводоемных процессов в поступлении и утилизации биогенных элементов, Рорг, основных компонентов - катионов и группы микроэлементов в резервуарах оз. Байкал.
4. Созданы химические балансовые модели пяти резервуаров озера Байкал. Химическую балансовую модель озера Байкал составляют химические балансовые характеристики пяти резервуаров озера: Южного, Селенгинского, Среднего, Ушканьеостровского, Северного. В оценке внешней и внутренней нагрузок на озеро Байкал важны как внешние, так и внутренний источники вещества, определенные именно для каж= дого резервуара оз. Байкал. Внешняя и внутренняя нагрузки сильно различаются на всем протяжении озера и средние их содержания для всего озера Байкал не дают представления об их роли в озере,
5. Каждый резервуар оз. Байкал индивидуален по внешней и внутренним нагрузкам, по основным источникам прихода, пунктам расхода каждого из 35 компонентов и по набору компонентов, совершающих круговорот внутри резервуаров. Потоки, являющиеся ос-^новным^юспм^^
ход»: в Южном резервуаре это подземные воды, приток озерных вод и поток из донных отложений; в Селенгинском: реки, приток озерных вод, речная взвесь; в Среднем: поток из донных отложений, приток озерных вод; в Ушканьеосгровском: приток озерных вод, поток из донных отложений; в Северном резервуаре: поток из донных отложений и реки.
6. Утилизация вещества в донные осадки оз. Байкал избирательна: с внутри водоемными потоками в донные отложения поступают биогенные элементы, Рорг, часть основных компонентов - катионов и группа микроэлементов. Установлено, что во всех резервуарах оз. Байкал, кроме Селенгинского, процент утилизации (захоронения) поступающего вещества очень низок вследствие того, что вещество, поступившее с потоком в донные отложения, за отсутствием малой части возвращается с потоком из донных отложений. В Селенгинском резервуаре захоранивается 90% вещества, поступившего с потоком в донные отложения, в остальных резервуарах - около 10%. В случае техногенных аварий, самоочищение во всех резервуарах, кроме Селенгинского, практически отсутствует.
7. По типам и пунктам миграции в резервуарах выделены три группы: компоненты слабоподвижные, участвующие в химических круговоротах - элементы первого класса экологической опасности, умеренно подвижные, участвующие в химических круговоротах -элементы второго, слабоподвижные и умеренно подвижные, захоранивающиеся в донных отложениях -третьего и легкоподвижные - элементы четвертого класса экологической опасности. Во всех резервуарах, кроме Селенгинского, Ыа1', Мд2+, 31, Реобщ, N0^, РОД А1, Мл2+, Сг, РЬ, Со, Аэ, РЬ, Мо, Си, С<1 V, и, Т1, Ыорг, РорГ1 еще в Южном ¿п, в Среднем Кт, Са2т, В, Сорг, Зорг, в Ушканьеосгровском К+, 2л и в Северном Са^+, К+, ЭОД В, Вг, Зг, 2л, С0рг, Зорг относятся к первому и второму классам экологической опасности. В Селенгинском резервуаре компоненты Ре0бЩ, РОД Мп2+, Со, Сс1, Мо, Аз, РЬ, V, У, Т\, Рорг относятся ко второму классу экологической опасности.
8. Оценка геохимической устойчивости, состоящая в определении подвижности компонентов, поступающих в резервуары и уходящих из них, оценке степени участия компонентов в химических круговоротах внутри резервуаров и установления места накопления компонентов - в водах или донных отложениях, показала что в Южном, Среднем, Ушканьеостровсклом и Северном резервуарах поступающие с потоками компоненты относятся к четырем группам экологической опасности, а в Селенгинском - ко второй, третьей и четвертой группам. Селенгинский резервуар отличается от других резервуаров озера типами и пунктами миграции компонентов. Каждый резервуар оз. Байкал индивидуален по набору компонентов в классах экологической опасности.
9. По всем системам метасистемы «Озеро Байкал» и потокам, поступающим в резервуары, созданы базы данных мерных количественных характеристик, позволяющие оперировать массами веществ, вступающих во взаимодействие в природной обстановке. Получен термодинамический параметр состояния от-
дельных систем метасистемы «Оз. Байкал» и впадающих в нее потоков - количества независимых компонентов в системах и потоках. Создана циклическая среднемноголетняя годовая модель геохимических систем и потоков оз. Байкал. Балансовые характеристики динамического обмена веществом и энергией между резервуарами позволяют резервуарам и Байкалу в целом (как метасистеме) оставаться стабильными в течение длительного времени. Вещественный баланс резервуаров оз. Байкал является новым методом прогноза их состояния и оценки изменений в случае антропогенных воздействий.
10. Техногенный поток с любым химическим составом повлечет изменения качества вод оз. Байкал. Главная задача методов регулирования рационального природопользования водного объекта «Оз. Байкал» - прогнозирование (своевременное предупреждение) нежелательной ситуации, а не реагирование на уже сложившуюся. В отношении оз, Байкал должна вео тись политика предупреждения, а не ликвидации уже свершившейся аварии. Совокупность методов, средств и форм управления в области охраны оз. Байкал необходимо осуществлять на базе все большей детализации всего комплекса научных исследований.
11. Создана основа для разработки стандартов в области охраны и Нормативов допустимых воздействий на экосистемы оз. Байкал. Компоненты, поступающие в резервуары оз. Байкал с антропогенной нагрузкой сгруппированы по классам экологической опасности.
12. Центральная экологическая зона Байкальской природной территории состоит из пяти резервуаров -экологических зон оз. Байкал. Пяти центральным экологическим зонам соответствуют пять буферных зон, равные по площади водосборным бассейнам пяти резервуаров озера Байкал.
Библиографический список
1. Астраханцева О.Ю. Принципы создания модели «Мегасистема «Оз. Байкал», база данных II Проблемы земной цивилизации: сборник статей. Иркутск, ASPrint, 2002, Вып.б, 4.1. С. 72-121.
2. Астраханцева О.Ю. Создание физико-химической модели «Мегасистема «Оз. Байкал»«. Выделение полуавтономных подсистем в озере Байкал II Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2003. №7. С. 124-129.
3. Астраханцева О.Ю. Подход к формированию физи-ко-химической модели «Мегасистема «Оз. Байкал»« II Эко-
системы и природные ресурсы горных стран: материалы Первого Междунар. симпоз, «Байкал. Современное состояние поверхностной и подземной гидросферы горных стран». Новосибирск: Наука, 2004. С. 211-233.
4. Астраханцева О.Ю, База данных химического состава вод и потоков оз, Байкал II Экосистемы и природные ресурсы горных стран: материалы Первого Междунар. симпоз. «Байкал. Современное состояние поверхностной и подземной гидросферы горных стран». Новосибирск: Наука, 2004а. С. 233-260,
5. Астраханцева О.Ю, Многорезервуарная система «Озеро Байкал» II Вестник ИрГТУ. 2007. № 1, т. 1. С.46-53.
6. Астраханцева О.Ю, Морфометрические характеристики сложной системы «Озеро Байкал», расчет II Вестник ИрГТУ. 2007а. № 4, т. 1. С.53 - 58.
7. Астраханцева О.Ю., Тимофеева С,С,, Глазунов О М. Водный баланс пяти резервуаров озера Байкал II Вестник ИрГТУ. 2008. № 3, т. 1. С.46-53.
8. Булер П. Физико-химическая термодинамика вещества. СПб. 2001. 192с.
9. Ветров В.А., Кузнецова А.И. Микроэлементы в природных средах региона озера Байкал. - Новосибирск: СО РАН НИЦ ОИГГМ, 1997. 236 с,
10. Вотинцев К,К, Гидрохимия оз. Байкал. М.: Изд-во АН СССР, 1961, 311 с.
11. Вотинцев К.К. Гидрохимия II Проблемы Байкала. Новосибирск; Наука. 1978, С. 124-145.
12. Вотинцев К.К., Глазунов И,В. Гидрохимический режим озера Байкал в районе пос. Лиственичное II Гидрохимическое исследование озера Байкал: труды Лимнолог, ин-та. М.: Изд, АН. СССР. 1963. Т. 3(23). С. 3-56.
13. Выхристюк Л.А. Органическое вещество донных осадков Байкала. Новосибирск: Наука, 1980. 80 с.
14. Гвоздков А.Н. Геохимия современных донных осадков оз. Байкал: дис,... канд. геол.-минерал. наук. - Иркутск; Институт геохимии, 1998. 209с.
1R ГЪпуммма глвррмрннпи гядммрытяцмм ЛЧ БЯЙКЯП /
Пампура В,Д. [и др.] II Геология и геофизика. 1993, Т, 34, № 10-11, с, 52-67.
16. Металлы в воде и донных отложениях Южного Байкала и его притоков / Ломоносов И.С, [и др.] II Мониторинг состояния озера Байкал. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 76-94,
17. Современные потоки химических элементов из водной толщи в донные осадки озера Байкал / Ю.А.Богданов [и др.] //Докл. РАН. 1997. Т. 352, № 1. С. 100-104.
18. Тарасова E.H. Компоненты трофического статуса в водах оз. Байкал, Хубсугул и Телецкое II Сибирский экологический журнал. 1998. №5, С, 383-390.
19. Тарасова E.H., Мещерякова А.И, Современное состояние гидрохимического режима озера Байкал, Новосибирск: Наука, 1992.142 с.
