Исследование особенностей гидрохимического и термического режимов озера в районе Сопки Жупановская (Восточная Камчатка) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

© Р.И. Пашкевич, В.Д. Горбач, 2014

УДК 553.78(54.052)

Р.И. Пашкевич, В.А. Горбач

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО И ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМОВ ОЗЕРА В РАЙОНЕ СОПКИ ЖУПАНОВСКАЯ (Восточная Камчатка)

Представлены результаты исследований гидрохимического и термического режимов озера в истоках р. Быстрой, притока р. Жупанова в районе Сопки Жупановская (Восточная Камчатка), проведенных 27 сентября 2013 г. Выполнены химико-аналитические определения гидрохимического состава природных вод, количественные определения элементного состава природных вод масс-спектральным методом с индуктивно-связанной плазмой и атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой, термометрические измерения вод озера на различных глубинах и тепловизионная съемка озера. Ключевые слова: озеро, химический состав природных вод, микрокомпоненты, ПДК, термический режим, тепловой поток.

Введение

Р. езультаты исследований могут быть полезны для оценки перспектив теплоснабжения и водоснабжения планируемых к строительству в данном районе гидроэнергетических и рыбоводных объектов.

Результаты полевых исследований.

Полевые работы по исследованию гидрохимического и термического режима озера в районе Сопки Жупановская были проведены 27 сентября 2013 года. Пространственные границы площади полевых работ определены в соответствии с фактическим расположением водотоков. Было отобрано пробы воды на 11 станциях, из них 5 проб отобраны на различных глубинах озера с помощью стандартного батометра, карта-схема отбора проб представлена на рис. 1. Заложенные станции гидрохимического опробования в дальнейшем

261

Рис. 1. Карта-схема расположения станций

могут быть использованы в качестве контрольных створов для последующих наблюдений.

Гидрометеорологические измерения по глубине озера (температура, скорость течения, направление течения) выполнялись на станциях Б01, Б02, Б03, Б04, Б05 параллельно с отбором проб воды на станции Б01 с глубины 28 м, Б02 — 21,2 м, Б03 — 30 м, Б04 — 24 м, Б05 — 3 м.

Гидрометеорологические измерения включали измерения температуры, скорости течения, направления течения, глубины погружения. Измерения производились с применением комплекса гидрологического стационарного ГРС-3 зондирующего с надувной лодки гребного типа. Измеритель гидрологических параметров оснащен электромагнитным датчиком скорости течения ЭМИСГ и применяется для исследования гидрологических режимов рек и водоемов.

Комплекс имеет следующие технические характеристики по измеряемым параметрам: скорость течения V: диапазон от 0 до 250 см/с, погрешность измерения ±(2,5+0,02V); направление течения, диапазон от 0 до 360°, погрешность измерения ±8°; температура воды, диапазон от -5 до 40 °С, погрешность измерения ±0,05 °С; гидростатическое давления Р (глубина погружения) от 0 до 2500 гПа ± (0,5+0,002Р). Результаты измерений представлены в табл. 1.

262

Таблица 1

Результаты исследования гидрометеорологических параметров озера

Станция Глубина, м Температура, °С Скорость течения, см/с Направление течения, °

Б01 28,00 3,67 - -

Б02 0,40 3,43 16 126

4,43 3,44 11,5 165

10,84 3,45 10,7 230

15,65 3,57 - -

21,23 3,68 - -

Б03 0,44 3,62 11,1 356

4,84 3,58 3,9 260

10,00 3,57 6,7 226

15,11 3,54 6,8 303

20,20 3,61 10,7 338

25,50 3,67 6 306

30,06 3,70 4,5 306

Б04 0,41 3,65 20,0 250

3,38 3,63 26,9 251

7,32 3,61 40,8 261

12,67 3,64 19,5 229

18,99 3,63 15 189

24,03 3,74 9,0 161

Б05 0,50 3,28 7 193

3,00 3,28 7 343

Результаты гидрохимических исследований

Выполнен полный гидрохимический анализ проб природных вод с различных глубин озера, поверхности озера, впадающих и вытекающих рек, определено содержание взвешенных веществ. Определен элементный состав природных вод на содержание и, Ве, В, Ыа, Мд, А1, а, Р, Б, К, Са Бс, Т1, V, Сг, Мп, Ре, Со, N1, Си, 7п, ва, ве, Аэ, Вг, Бе, НЬ, Бг, У, 7г, ЫЬ, Мо, Ни, НЬ, Ра, Ад, Са, 1п, Бп, БЬ, Те, Сэ, Ва, Ьа, Се, Рг, Ш, Бт, Еи, ва, ТЬ, Эу, Но, Ег, Тт, УЬ, Ьи, И!, Та, Ш, Не, Оэ, 1г, Р1, Аи, Т1, РЬ, В1, ТЬ, и масс-спектральным с индуктивно-связанной плазмой и атомно-эмиссионным с индуктивно-связанной плазмой методами по методикам НСАМ № 480-х и ГОСТ

263

К Таблица 2

Сравнение содержания компонентов в воде по данным ЮР-МБ с установленными нормативами ПДКрх

По- Ел. Норм. ПДКрх, не более Пробы

казатели ИЗМ. Ж-2 Б01 Б02 БОЗ Б04 Б05 П01 Р01

К мг/л 10 0,794 0,620 0,590 0,580 0,560 0,580 0,420 0,660

Иа мг/л 120 2,279 2,100 1,9 1,8 1,8 1,7 1,7 2,1

Са мг/л 180 3,195 3,200 3,3 3,3 3,2 3,3 3,3 3,4

Мд мг/л 40 1,207 1,200 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1

Ре мг/л од 0,0509 0,0024 0,0026 0,0031 0,0026 0,0023 0,005 0,0019

Ве мг/л 0,0003 <0,0001 <0,00002 <0,00002 <0,00002 <0,00002 <0,00002 <0,00002 <0,00002

А1 мг/л 0,04 0,0117 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005

Р мг/л отсут./ (0,00001) <0,000005 <0,0020 0,055 0,020 0,057 0,065 0,074 0,100

Л мг/л 0,06 <0,002 <0,0003 <0,0003 <0,00069 <0,0003 <0,0003 <0,0003 <0,0003

V мг/л 0,001 0,0106 0,014 0,014 0,013 0,014 0,014 0,013 0,019

Сг мг/л 0,02 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002

Мп мг/л 0,01 0,000684 0,0003 0,0003 0,0003 <0,0003 <0,0003 <0,0003 <0,0003

Со мг/л 0,01 <0,0001 0,000033 0,000040 0,000038 0,000029 0,000031 0,000038 0,000037

N1 мг/л 0,01 <0,002 <0,0002 <0,0002 <0,0002 <0,0002 <0,0002 <0,0002 <0,0002

Си мг/л 0,001 0,000564 <0,0004 <0,0004 0,001 0,0004 0,0004 <0,0004 <0,0004

мг/л 0,01 <0,002 0,0071 0,0075 0,011 0,0051 0,0049 <0,002 <0,002

Аз мг/л 0,05 <0,002 0,0025 0,0027 0,0024 0,0024 0,0021 0,0021 0,0019

Бе мг/л 0,002 0,000251 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001

Из мг/л ОД 0,00158 0,0023 0,0024 0,0024 0,0024 0,0026 0,0021 0,0017

Sr мг/л 0,4 0,0103 0,013 0,013 0,013 0,013 0,013 0,011 0,015

Zr мг/л 0,07 <0,0002 <0,00001 <0,00001 <0,00001 <0,000052 <0,00001 <0,000003 <0,000031

Mo мг/л 0,001 0,00034 0,0011 0,00096 0,001 0,0011 0,0011 0,00098 0,00052

Cd мг/л 0,005 <0,0001 0,000017 0,000017 0,00012 <0,000007 <0,00002 0,000055 0,000007

Sn мг/л 0,112 <0,0002 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001

Cs мг/л 1 0,000145 0,00040 0,00040 0,00040 0,00041 0,00042 0,00036 0,000059

Ba мг/л 0,74 0,0145 0,009 0,0087 0,019 0,0098 0,0088 0,0081 0,011

W мг/л 0,0008 <0,0001 0,000047 0,000058 0,000058 0,000074 0,000077 0,000067 0,000071

Pb мг/л 0,006 <0,0002 <0,00005 <0,00005 0,006 <0,00005 <0,00005 <0,00005 <0,00005

Hg мг/л 0,0001 - <0,00006 <0,00006 <0,00006 <0,00006 <0,00006 <0,00006 <0,00006

Р 51309-99. Результаты сравнения содержания компонентов в воде по данным 1СР-МБ анализов с установленными нормативами ПДКрх [1] представлены в табл. 2.

По данным выполненных аналитических исследований, можно отметить аномальное, по сравнению с другими станциями, содержание Т1, С< Ва, 7п, РЬ в глубинной пробе на ст. Б03. Это можно объяснить выходом глубинного источника, или же влиянием безымянного водотока, впадающего в озеро с востока. В пробах воды всех станций, за исключением Ж-2, содержание фосфора превышает ПДКрх: от 200 (ст. Б01) до 10000 (ст. Р01) раз. В пробах воды всех станций содержание ванадия превышает ПДКрх от 10,6 (ст. Ж-2) до 19 (ст. Р01) раз. В пробах воды станций Б01, Б04, Б05 содержание молибдена превышает ПДКрх на 10%. В пробе воды станции Б03 содержание цинка превышает ПДКрх на 10%. При проведении фоновых эколого-рыбохозяйственных исследований ОО КК «Экология Камчатки» в 2011 году по объектам «Территория Оганчинского рудного поля», и «Герритория Копыльинской площади» в воде рек так же не подвергающихся антропогенному воздействию, было установлено превышение содержания ванадия и цинка в 2-2,5 раза [2, 3]. Гаким образом, можно предположить что, в некоторых водотоках региона, имеющих рыбохозяйственное значение, присутствует фоновое превышении ванадия и цинка.

Результаты термометрических исследований

Выполнен анализ полученных данных термометрических измерений вод озера на различных глубинах и тепловизионная съемка озера. По данным измерения температуры в одномерном приближении на основе закона Фурье выполнен расчет теплового потока, результаты которого представлены в табл. 3 [4]. Результаты показывают неоднородность распределения температуры по глубине, а также две циркуляционные зоны на станциях Б03 и Б04. Максимальный расчетный тепловой поток 143,27 мВт/м2 установлен на станции Б05. На станции Б03 отмечена гидрохимическая аномалия. Распределение температуры воды по профилю станций Б02, Б03, Б04, Б05 представлены на рис, 2.

Выводы

Заложенные станции гидрохимического опробования в дальнейшем могут быть использованы в качестве контрольных створов для

266

Таблица 3

Результаты измерений температуры воды и расчета теплового потока

Станция Глубина, м Температура, °С Теплопроводность воды, мВт/(м-К) Тепловой поток, мВт/м2

Б02 0,4 3,43 568,8279 -1,411483678

4,43 3,44 568,8702 0,887473028

10,84 3,45 568,9257 14,19357311

15,65 3,57 569,1912 11,22061593

21,23 3,68 569,4411 -

Б03 0,44 3,62 569,2062 -5,174602222

4,84 3,58 569,1511 -1,103005986

10 3,57 569,1599 -3,341447293

15,11 3,54 569,1285 7,82691515

20,2 3,61 569,2961 6,444861761

25,5 3,67 569,445 3,746348465

30,06 3,7 569,3818 -

Б04 0,41 3,65 569,3042 -3,833698092

3,38 3,63 569,2941 -2,88981771

7,32 3,61 569,2894 3,192277009

12,67 3,64 569,3771 -0,900913133

18,99 3,63 569,2265 12,42359376

24,03 3,74 569,4593 -

Б05 0,5 3,28 568,5272 143,2688544

3 3,91 569,7809 -

Рис. 2. Распределение температуры воды по профилю станций Б02, Б03, Б04, Б05

267

последующих наблюдений за влиянием вулканической деятельности на данный район и оценки состояния природной среды до начала освоения данной территории, строительства гидроэнергетических и рыбоводных объектов.

В результате изучения гидрохимического режима озера в районе Сопки Жупановская установлено, что содержание отдельных элементов в составе вод превышает ПДКрх вследствие сложившегося естественного геолого-геохимического фона. В пробах воды всех станций содержание ванадия превышает ПДКрх от 10,6 до 19 раз, содержание молибдена превышает ПДКрх от 1,1 до 1,3 раз, содержание фосфора превышает ПДКрх: от 200 до 10 000 раз.

Результаты термометрических исследований показывают неоднородность распределения температуры по глубине, а также циркуляционные зоны в озере очерчивающие гидрохимическую аномалию.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Федеральное агентство по рыболовству. Приказ от 18 января 2010 г. № 20.

2. Отчет по фоновым эколого-рыбохозяйственным исследованиям на территории Оганчинского рудного поля. ОО КК «Экология Камчатки» 2011. — 177 с.

3. Отчет по фоновым эколого-рыбохозяйственным исследованиям на территории Копыльинской площади. ОО КК «Экология Камчатки», 2011. — 145 с.

4. Александров A.A., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник рекомендованный государственной службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98. — М.: Издательство МЭИ, 2003. — 168 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

гПашкевич Роман Игнатьевич — доктор технических наук, директор, e-mail: pashkevich@kscnet.ru

гГорбач Владимир Александрович — кандидат технических наук, заместитель директора по научной работе, e-mail: vgorbach@kscnet.ru Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения РАН

268

UDC 553.78(54.052)

STUDYING OF THE FEATURES OF HYDROCHEMICAL

AND THERMAL REGIMES OF THE LAKE

OF ZHUPANOVSKY VOLCANO REGION

(EASTERN KAMCHATKA)

1Pashkevich R.I., Doctor of Technical Sciences, Director, e-mail: pashkevich@ksc-net.ru

1Gorbach V.A., Candidate of Technical Sciences, Deputy Director for Science, email: vgorbach@kscnet.ru

Scientific Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences

Presents the results of field studies of hydrothermal and thermal regimes of the lake on the Bystraya river head, Zhupanova river tributary in the region of Zhupanovsky volcano (Eastern Kamchatka). The studies were made in September 27, 2013. Chemical-analytical determination of hydrochemical composition of natural waters, quantitative measurements of element composition of natural waters by mass-spectral method with inductively-connected plasma and atomic-emission method with inductively-connected plasma, thermometrical measurements of the lake waters at the different depths and thermal-imaging survey of the lake were carried out. Key words: lake, chemical composition of natural waters, mictoelements, maximum permissible concentration, thermal regime, thermal flow.

- REFERENCES

1. Normativy kachestva vody vodnyh obektov rybohozjajstvennogo znachenija, v tom chisle normativy predelno dopustimyh koncentracij vrednyh veshhestv v vodah vodnyh obektov rybohozjajstvennogo znachenija. Federalnoe agentstvo po rybolovstvu, Prikaz 18.01.2010. № 20.

2. Otchet po fonovym ekologo-rybohozjajstvennym issledovanijam na territorii Oganchinskogo rudnogo polja. OO KK «Ekologija Kamchatki», 2011, 177 p.

3. Otchet po fonovym ekologo-rybohozjajstvennym issledovanijam na territorii Kopylinskoj ploshhadi. OO KK «Ekologija Kamchatki», 2011, 145 p.

4. Aleksandrov A.A., Grigorev B.A. Tablicy teplofizicheskih svojstv vody i vodjanogo para: Spravochnik rekomendovannyj gosudarstvennoj sluzhboj standartnyh spravochnyh dannyh. GSSSD R-776-98, M.: Izdatelstvo MJel, 2003, 168 p. EES

269