CC BY
10Воробьева И. Б. и др. Исследование почв побережья ... DOI: 10.24412/cl-34446-2023-4-183-187
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЧВ ПОБЕРЕЖЬЯ И ИОННОГО СОСТАВА ВОДЫ ЗАЛИВОВ И ВОДОТОКОВ ИРКУТСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
И. Б. Воробьева, Н. В. Власова, И. А. Белозерцева
Институт географии им. В. Б. Сочавы СО РАН, г. Иркутск Irina- Vorobyeva@yandex.ru
Создание водохранилища еще на момент проектирования приводит к появлению и обострению противоречий интересов экономики, с одной стороны, и интересов населения, природных объектов с другой. Многими авторами установлено, что искусственные водоемы, пруды, бассейны и водохранилища вызывают изменения природной среды, влияя на рельеф, гидросеть, геологолитологическое строение и свойства грунтов, подземные воды и геологические процессы. Они вызывают изменения поверхностного стока прилегающих территорий, гидрологического режима ручьев и рек, загрязнение поверхностных вод механическими и химическими компонентами, изменение напряженного состояния массива, размокание и разупрочнение грунтов, привнос и изменение концентраций химических элементов и соединений, изменение коррозийной активности грунтов, накопление техногенных отложений, повышение уровня подземных вод, образование «верховодки», подпор подземного стока, изменение гидростатического и гидродинамического режимов, увеличение минерализации и агрессивности воды, затопление и подтопление территорий, заболачивание, активизацию оползней, осыпей, обвалов, изменение береговой полосы и температуры прилегающих к водному бассейну территорий [9].
Иркутское водохранилище представляет собой затопленную долину р. Ангары протяженностью 55 км, в истоке ее ширина достигает 1 км, а у плотины ГЭС - 2,5 км.
Иркутское водохранилище создает большое количество геоэкологических проблем, таких как разрушение берегов, размыв русла реки в нижнем бьефе, повышение уровня грунтовых вод, изменение фауны водоема. При подъеме уровня водохранилища, на соседних территориях повышается и уровень грунтовых вод, что вызывает подтопление сельскохозяйственных угодий, населенных пунктов и других хозяйственных объектов. Низко расположенные площади заболачиваются, что в целом ухудшает санитарное состояние территории. Частые колебания уровня воды в водохранилище вызывает размывы и обрушение берегов, что приводит к расширению площади, увеличивая их первоначальные размеры [5; 8; 10 и др.].
Изучение ионного состава воды истока реки Ангары проводили многие исследователи, было установлено, что химический состав определяется влиянием Байкала. Основные гидрохимические особенности - очень малая минерализация воды, которая незначительно изменяется от истока до ГЭС и имеет небольшую амплитуду в течении года. Эти особенности определены тем, что основную массу воды реки составляет байкальская [ 1]. Сравнение показателей ионного состава воды истока Ангары, проведенного Глазуновым И. В [3] и Гребенщиковой В. И. с соавторами [4] обнаружили незначительные колебания в содержании гидрокабонат-иона от 67,63 до 66,52 мг/дм3, хлоридов от 0,54 до 0,73, концентрации сульфатов фиксировались на более высоких уровнях: от 3,96 до 5,65. Весьма значимые варьирования были установлены и в содержании кальция и магния: 16. 40-14. 99 и 2,58-3,27, соответственно. Изменения в содержании калия и натрия показали подвижность этих элементов 3,98 до 4,71 мг/дм3, соответственно.
Водохранилище оказывает большое влияние на почвы прилегающих территорий. В результате многолетних исследований различных авторов выявлено, что на водохранилищах с незначительными колебаниями уровня воды за вегетационный период признаки заболачивания почв проявляются уже на 2-3-й год, а изменение луговой растительности - на 4-5-й. Наибольшие скорости трансформации почвенного покрова наблюдаются в первые, 10-15 лет, после достижения отметки нормального подпорного уровня (НПУ), т. е. подтопление можно рассматривать как непрерывный более или менее равномерно нарастающий процесс с последующим замедлением темпов развития. Установлено, что подтопление формируется под действием комплекса факторов, но активно проявляется лишь на тех участках побережья, где этому способствуют рельеф и механический состав почвогрунтов зоны аэрации. Выявлено, что в большинстве случаев при подтоплении почв водоемов наблюдается уменьшение мощности гумусовых горизонтов, ухудшение показателей их плодородия, миграция некоторых веществ из почв в придонные воды и наоборот. Почвы полностью утрачивают видимые морфологические диагностические признаки, в них необратимо изменяются физико-химические свойства, состав органического вещества, щелочно-кислотные условия. В закрытых водоемах иногда наблюдается увеличение уровня плодородия периодически затопляемых почв.
Цель исследования - дать характеристику современного состояния воды Иркутского водохранилища и его притоков по гидрохимическим показателям, определить степень трансформации почв и почвенного покрова побережья Иркутского водохранилища.
Объекты исследования - акватория заливов водохранилища от истока реки Ангары до плотины Иркутской ГЭС, притоки по левому и правому берегу, почвы и почвенный покров побережья Иркутского водохранилища.
Воробьева И. Б. и др. Исследование почв побережья ...
В основу работы положены результаты, полученные авторами в ходе полевых работ в 2022 г., а также ранее опубликованные данные и других исследователей. Анализируются материалы, полученные на участках Иркутского водохранилища, подверженных разной степени антропогенного воздействия и водотоки, впадающие в водохранилище.
Пробы почв и воды отбирались на ключевых площадках и поперечных маршрутах (катенах) согласно требованиям ГОСТов. Всего было отобрано и проанализировано около 200 проб почв и 98 проб воды. Химические анализы проведены в лицензированном химико-аналитическом центре Института географии им. В. Б. Сочавы СО РАН по общепринятым методикам на современном аналитическом оборудовании.
За время существования Иркутского водохранилища в нем сформировался собственный гидрохимический режим, обусловленный физико-географическими особенностями водосбора и протекающими в них внутриводоемными процессами.
Анализ полученных результатов по исследованию современного состояния вод Иркутского водохранилища от истока р. Ангара до Иркутска выявил, что регулирующее влияние Байкала на гидрохимические показатели Ангары сказываются на всем протяжении Иркутского водохранилища. Изменения гидрохимических показателей выявлены в заливах, где сказывается влияние впадающих в них рек и антропогенные факторы, такие как расположенные по берегам заливов многочисленные коттеджные поселки, СНТ, туристско-рекреационные объекты.
Выявлено, что заливы по правому берегу водохранилища в основном мелководные с хорошим прогревом воды, температура воды в июне уже достигала 16-24 оС, а с левой - более холодные, с величинами 11-15 оС.
Установлено, что содержание кислорода в воде более прогретых заливов колеблется от 7,08 до 14,57 мг/дм3 при среднем значении 11,06, а левого берега изменяется от 11,62 до 18,0 мг/дм3 при среднем значении 11,06. Обнаружено, что реки, впадающие в Иркутское водохранилище, характеризуются низкой минерализацией, при более высоком содержании хлоридов и сульфатов, чем воды заливов. Концентрации ионов кальция колебались в пределах от 21,66 до 33,77 мг/дм3 (реки Еловая и Тальца соответственно).
Отмечено, что сульфатно-гидрокарбонатный магниево-кальциевый тип вод определяется в реках, впадающих в водохранилище и почти во всех заливах. Там, где расположены населенные пункты, коттеджные поселки и садоводства (Ново-Лиси-хинский залив с «Хрустальным парком» и садоводствами, залив «Королок» - большое количество садоводств и около населенного пункта Новогрудинино) он меняется и становится хлоридно-гидрокарбонатная магниево-кальциевая, вследствие увеличения хлоридов.
Анализ микроэлементного состава вод заливов водохранилища и его притоков показал присутствие Ва, Со, V, Си, 2п, тогда как Бе и А1 выявлены в основном в заливах, но их содержание находится в границах интервала базового уровня содержания микроэлементов в оз. Байкал.
Известно, что водный фактор является ведущим в трансформации основных компонентов прибрежных ландшафтов [2; 6; 7 и др.]. В качестве индикаторов гидрогенной трансформации почв территории Иркутского водохранилища были использованы морфологические и физико-химические свойства, не характерные для зональных типов: наличие железистых и марганцевых новообразований в виде окисных пленок железа и сизоватых тонов (оглеенного и глеевого горизонта); мощность биотического и абиотического наноса на поверхности почвы; загрязнение почв; уменьшение содержания физической глины (опесчанивание); увеличение площади обнаженной почво-образующей и подстилающей породы, площадь естественных кормовых угодий и пашен, выведенных из землепользования; уменьшение запасов гумуса; уничтожение плодородного слоя почв и др.
На территории крутых склонов побережья Иркутского водохранилища установлена очень высокая стадия гидрогенной трансформации почвенного покрова с его полным уничтожением в результате развития абразионных процессов при колебании уровня водоема. Например, напротив п. Патроны, Бурдаковка и Тальцы. Мощность плодородного слоя почв ключевых участков, подверженного смыву составляет от 8 до 14 см.
На большей части освоенной территории водохранилища зафиксирована высокая стадия трансформации почв, что усугубляется антропогенным влиянием. Во всех периодически затопляемых почвах побережья водохранилища наблюдаются геоморфологические признаки гидроморфизма, на некоторых участках отмечаются процессы опесчанивания, на других - наносы из органических остатков мертвой водной и наземной растительности. Процессам опесчанивания (потере фракции физической глины более чем на 25 %) подвержены почвы побережья заливов Королок, Большой, Курминский, около д. Новогрудинина и пляжа «Якоби». На побережье заливов Коро-лок и Большой имеются наносы до 20 см из органических остатков мертвой наземной и водной растительности.
Загрязнение почв побережья оценено по концентрации в них нефтепродуктов в сравнении с фоновыми участками, не затронутые хозяйственной деятельностью человека. По ранее проведенным нами исследованиям в среднем фоновое содержание нефтепродуктов в почвах составляет 21,7 мг/кг. Повышенные концентрации нефтепродуктов обнаружены локально в аллювиальных почвах у самого уреза воды заливов Королок (коэффициент концентрации по отношению к фону - Кк = 1,9), Большой (Кк = 5,3), Еловый (Кк = 2,1), Чертугеевский (Кк = 13,5) в верхних горизонтах до глубины
Воробьева И. Б. и др. Исследование почв побережья .
20 см, пляжа на ул. Якоби (Кк = 6,1) - до 30 см, что может являться следствием колебания уровня воды Иркутского водохранилища, загрязненной от моторного масла водного транспорта. Загрязнение точечное, небольшой площади, с расстоянием от побережья уменьшается. Выявлено также повышенные содержания некоторых микроэлементов (Мп, РЬ, N1, 2п, Со), превышающие санитарно-гигиенические нормы в почвах побережья, но оно может быть связано не только с колебаниями загрязненной воды водохранилища.
В большинстве случаев ключевых районов на выровненных территориях и пологих склонах по мере приближения к урезу воды Иркутского водохранилища и заливов Байкала содержание гумуса в аллювиальных почвах возрастает. Исключение составили почвы залива Курминский (уменьшение содержания гумуса с 4,2 до 0,6 %), Падь-Мельничная (с 8,1 до 3,6 %) и Новогрудинина (с 7,7 до 1,2 %), где наблюдается опесчанивание почв, вынос гумуса.
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что большая часть вод опробованных заливов и рек, впадающих в Иркутское водохранилище, в настоящее время, не подвержены существенному влиянию антропогенных факторов, тогда как почвы побережий испытывают сильное влияние как от колебания уровня водохранилища, так и от антропогенного воздействия.
Исследование выполнено за счет средств государственного задания (№ госрегистрации темы АААА-А21-121012190055-7 (№ FWEM-2021-0002), 122010800014-7.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бочкарев П. Ф. Гидрохимия рек Восточной Сибири. Иркутск : Иркут. кн. изд-во, 1959. 155 с.
2. Владыченский С. А. Влияние долинных водохранилищ на прилегающие территории верхнего и нижнего бьефов // Вестник МГУ. Биология, почвоведение. 1962. № 5. С. 52-64.
3. Глазунов И. В. Гидрохимический режим и химический сток реки Ангары // Гидрохимические исследования озера Байкал. Труды Лимнологического института / под ред. К. К. Вотинцева. Москва : Изд-во АН СССР, 1963. Т. 3 (23). С. 57-94.
4. Гребенщикова В. И., Загорулько Н. А., Пастухов М. В. Мониторинговые исследования ионного состава воды истока р. Ангары (озеро Байкал) // Вода: химия и экология. 2011. № 4. С. 2-8.
5. Карнаухова Г. А. Гидрохимия Ангары и водохранилищ Ангарского каскада // Водные ресурсы. 2008. Т. 35. № 1. С. 72-80.
6. Кореневская В. Е., Хрусталева М. А., Сизова О. В. Изменение свойств почв в глубоководной и мелководной зонах Можайского водохранилища // Вестник МГУ. Серия 17, Почвоведение. 1987. № 1. С. 57-64.
7. Новикова Н. М., Волкова Н. А., Назаренко О. Г. К методике изучения и оценки воздействия водохранилищ на природные комплексы побережий // Аридные экосистемы. 2015. № 4. С. 84-94.
8. Овчинников Г. И., Павлов С. Х., Тржцинский Ю. Б. Изменение геологической среды в зонах влияния Ангаро-Енисейских водохранилищ. Новосибирск : Наука, 1999. 254 с.
9. Подгорная Т. И. Оценка состояния и прогноз изменения окружающей среды под влиянием техногенных воздействий. Хабаровск : Ин-т архитектуры и строительства ХГТУ, 1997. 37 с.
10. Рыбченко А. А., Кадетова А. В., Хак В. Переработка участка берега Иркутского водохранилища, сложенного лессовидными породами // Геоморфология. 2014. № 2. С. 61-67.
