CC BY
13
УДК 556.5 (571.61)
DOI: 10.24412/1728-323X-2022-1-125-128
ИЗМЕНЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МАЛЫХ РЕК СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННО ОСВОЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ В ПЕРИОД НАВОДНЕНИЯ 2021 ГОДА
А. П. Пакусина, д. х. н, профессор, ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный аграрный университет», pakusina.a@yandex.ru, Т. П. Платонова, к. х. н., доцент, ФГБОУ ВО «Амурский государственный университет», platonova.t00@mail.ru
Аннотация. В статье рассмотрены результаты гидрохимических исследований левобережных притоков реки Амур на примере малых рек Завитая и Большой Алим в период наводнения летом 2021 года. Реки испытывают антропогенную нагрузку, так как протекают по территории окультуренного ландшафта Зейско-Буреинской равнины. Для вод рек характерно высокое насыщение кислородом и высокие значения перманганатной окисляемости. В августе после наводнения наблюдалось уменьшение содержания растворенного кислорода в воде и увеличение нитратов и ортофосфатов. В 2021 году в воде рек были обнаружены большие концентрации свинца и кадмия. В период наводнения в связи с высокой водностью создаются условия, при которых тяжелые металлы переходят в растворимую, доступную форму. Во время наводнения в малые реки антропогенно-нарушенной территории поступали поллютанты из затопленной поймы. Полученные результаты изучения гидрохимических показателей малых рек позволяют выявить закономерности взаимодействия природных и антропогенных компонентов и оценить возможность сохранения биоразнообразия речной экосистемы.
Abstract. The article discusses the results of the studies of the Amur River left-bank tributary in the case study of the small rivers of Zavitaya and Alim during the flood in the summer of 2021. The rivers are experiencing anthropogenic stress, as they flow through the territory of the cultivated landscape of the Zeya-Bureya Plain. The waters of the small rivers are characterized by high oxygen saturation and high organic matter content, high values of permanganate oxidizability are noted. In August, after the flood, some decrease in the content of dissolved oxygen in the water was observed. In 2021, high levels of lead and cadmium were found in the water of the small rivers. During the flood period, due to high water content, conditions are created under which heavy metals pass into a soluble, accessible form. For small rivers of the anthropogenically disturbed territory during flooding, pollutants from the flooded floodplain are typical. The obtained results of studying the hydrochemical indicators of the small rivers allow us to identify the patterns of interaction between natural and anthropogenic components and assess the possibility of preserving the biodiversity of the river ecosystem.
Ключевые слова: малая река, наводнение, тяжелые металлы, гидрохимические показатели.
Keywords: a small river, flood, heavy metals, hydro-chemical indicators.
Введение. Следствием глобального изменения климата являются чрезвычайные ситуации, например, пожары, наводнения. Паводки и наводнения типичны для бассейна р. Амур вследствие высокой водности преимущественно дождевого питания ее притоков. Катастрофические наводнения на Амуре наблюдались в 1972, 1984, 2013 годах. Как правило, наводнения в бассейне р. Амур формировались в результате сочетания неблагоприятных гидрометеорологических факторов [1]. В период паводков и наводнений загрязняющие вещества попадали в малые реки, притоки Амура, из поверхностных слоев почв. В результате трансформации природных ландшафтов вследствие массовой распашки земель в поймах рек Зейско-Буреинской равнины изменилось качество вод малых рек. В малых реках увеличилось содержание биогенных соединений и накапливались органические вещества [2, 3]. В период наводнений на территории осушительной мелиорации в водотоках увеличивалось содержание аллохтонных примесей [4]. Исследование экологического состояния рек позволяет выявить и предотвратить негативные последствия антропогенного загрязнения. Весной 2021 году притоки реки Амур были многоводными. В июне 2021 г. в Амурской области из-за наводнения был введен режим ЧС федерального масштаба. В результате наводнения 2021 г. в Амурской области пострадало более 12 тыс человек, были подтоплены жилые дома и придомовые участки в 103 населенных пунктах. Пострадали 66 сельскохозяйственных предприятий и крестьянско-фермерских хозяйств, общая площадь пострадавших посевов составила 50,5 тыс га. Такая сложная ситуация в Амурской области, связанная с наводнением на Амуре летом 2021 г., определила необходимость гидрохимического исследования малых рек.
Целью данной работы является изучение экологического состояния малых рек Алим и Завитая Зейско-Буреинской равнины в период наводнения 2021 года по гидрохимическим показателям.
Объекты и методы исследований. Объектами исследования являлись левые притоки реки Амур — малые реки Завитая и Манга (Большой Алим). Река Большой Алим впадает в Амур 1916 км от устья, длина водотока 58 км, площадь водосборного бассейна 671 км2 [5]. Река Завитая впадает в Поярковскую протоку Амура в 8 км от устья у с. Поярково Михайловского района. Завитая имеет ш есть притоков. Длина водотока 262 км, площадь водосборного бассейна 2790 км2 [6]. Река имеет из-
вилистое русло. В пойме реки Завитая расположено 20 населенных пунктов, в том числе два районных центра — Поярково и Завитинск. В пойме реки Большой Алим расположено восемь сел.
На реке Завитая в 80-е годы было построено пять водохранилищ общим объемом воды 4 млн м3. На реке Большой Алим 6,68 млн м3 воды было аккумулировано в шести водохранилищах, река обмелела и перестала быть судоходной [7]. Водохранилища находятся в неудовлетворительном состоянии из-за долгой эксплуатации и ненадлежащего ухода. В настоящее время ведутся работы по установлению собственника на мелиоративные системы. На сегодняшний день в Амурской области необходимы осушительные мелиорации, чтобы не погиб будущий урожай, поскольку системы водоотведения позволили бы избавиться от излишней воды на полях [8].
Отбор проб воды проводили в период межени 27 мая и 30 июля 2021 г. в шести створах на реке Завитая и 21 июня и 3 августа в четырех створах на реке Большой Алим. Гребень паводка на реке Амуре наблюдался 24—29 июня 2021 г. Массовую концентрацию тяжелых металлов в водах малых рек определяли методом атомной абсорбции с использованием спектрофотометра «Квант ЭТА». Для выполнения гидрохимических исследований использовали цифровой спектрофотометр ЬБК1 (Финляндия), кондуктометр «Орион» (Новосибирск).
Результаты исследований и их обсуждение.
Температура воды в малых реках Большой Алим и Завитая соответствовала времени года. Кислотно-основные свойства (рН) воды реки Завитая в мае находились в пределах 7,18—7,34, в июле — 7,60—8,55. Значение рН воды Большой Алим 21 июня было 8,02 в реке и достигало 9,09 в водохранилищах Волковское и Толстовское, 3 августа — значение рН уменьшилось до 7,57.
Удельная электропроводность (УЭП) воды весной больше, чем летом, и составила в реке Большой Алим 161—254 и 58—67 мкСм/см соответственно, а в реке Завитая 39,4—60,8 мкСм/см
и 24,2—36,2 мкСм/см, что свидетельствовало о малой минерализации. Цветность воды реки Завитая находилась в пределах от 12 до 83 град. цв., цветность воды реки Большой Алим от 26 до 70 град. цв. (Сг—Со).
Для вод малых рек Большой Алим и Завитая характерно высокое содержание кислорода, насыщаемость воды кислородом весной определено от 106 до 144 %. После наводнения насыщаемость воды кислородом снизилась в реке Алим до 53—76 %, только в водохранилище Волковское оставалось высокое — 128 %. В августе в воде реки Алим создались анаэробные условия и содержание растворенного кислорода составило в среднем 5,2 мгО2/л, значение БПК5 также уменьшилось (табл. 1). В реке Завитая БПК5 увеличилось в июле до 6,7 мгО2/л, что свидетельствовало об аллохтонном поступлении легко окисляемых органических веществ в реку в период наводнения. Высокие значения БПК5 были связаны с поступлением поллютантов с поверхностных слоев почв с прилегающих сельскохозяйственных территорий. Значения перманганатной окисляемости (ПО) характеризуют высокое содержание трудно-окисляемых органических веществ в воде.
Содержание соединений азота соответствовало сезонной динамике: весной аммонийный азот присутствовал на уровне 0,1—0,4 мг К—КЩ/л, а после наводнения его количество значительно уменьшилось и составило 0,05—0,21 мг К—КЩ/л. Доминирующей формой азотных соединений является нитратный азот, содержание которого весной составило в среднем 0,46 мг N—N03^, а в августе увеличилось до 0,75—1,35 мг N—N03^. С одной стороны, в период наводнения идут процессы самоочищения и соединения азота окисляются до нитратов, с другой стороны процессы самоочищения затруднены, так как нитраты не в полной мере ассимилируются водными растениями, что приводит к их накоплению в воде. Зимой в условиях дефицита кислорода нитраты могут восстанавливаться до нитритов, что может стать причиной замора рыбы весной [2]. Содер-
Таблица 1
Кислородные показатели воды малых рек Завитая и Большой Алим
Показатель Река Завитая Река Большой Алим
Время отбора проб Растворенный кислород, мгО^л БПК5, мгОз/л ПО, мгО2/л 27.05.2022 10,6—14,4/12,6* 0,7—1,8/1,3 11,6—13,1/12,2 30.07.2022 9,3—11,1/9,5 0,2—6,7/3,0 11,3—14,7/12,5 21.06.2022 8,9—14,8/11,0 3,5—4,4/4,0 12,1—13,6/12,5 03.08.2022 4,7—7,1/5,2 0,4—2,2/1,2 8,9—11,7/10,5
* Минимальное-максимальное/среднее значение.
Таблица 2
Содержание биогенных элементов в воде малых рек Завитая и Большой Алим
Показатель Река Завитая Река Большой Алим
Время отбора проб Аммонийный азот, м^^Щ/л Нитратный азот, мгМ^О3/л Ортофосфаты, мг/л 27.05.2022 0,18—0,72/0,40 0,46—0,47/0,46 0,001—0,002/0,001 30.07.2022 0,13—0,27/0,21 1,07—1,56/1,35 0,024—0,030/0,026 21.06.2022 0,03—0,22 /0,10 0,46—0,47/0,46 0,004—0,089/0,026 03.08.2022 0,04—0,06/0,05 0,64—0,88/0,75 0,019—0,074/0,032
жание ортофосфатов в реке Большой Алим высокое в течение всего наблюдаемого периода и достигало 0,089 мг/л, что указывает на высокую степень эвтрофирования реки. В реке Завитая содержание ортофосфатов весной было минимальное — 0,001 мг/л, но значительно увеличилось после наводнения 0,026 мг/л (табл. 2).
В период с мая по август 2021 года в реке Завитая обнаружено высокое содержание свинца (1—6,6 ПДК), кадмия (до 2 ПДК). В воде реки Большой Алим также было высокое содержание свинца (1—7,3 ПДК) и кадмия (до 0,8 ПДК). В реках наблюдалось высокое содержание цинка (27,87—45,51 мкг/л) и меди (3,5—40,38 мкг/л). Содержание общего железа составило в воде реки Завитая 1,08 мг/л, в воде реки Большой Алим — 1,30 мг/л. Высокое содержание тяжелых металлов в воде малых рек, притоков Амура, отмечалось также в период наводнения 2013 года [4]. В период наводнений в связи с высокой водностью малых рек создаются условия, при которых тяжелые металлы переходят в растворимую, доступную форму.
Заключение. Для вод малых рек Завитая и Большой Алим характерно высокое насыщение кислородом, однако после наводнения содержа-
ние растворенного кислорода в воде уменьшилось. В 2021 году были отмечены высокие значения перманганатной окисляемости (ПО), характеризующие большое содержание органических веществ в воде. Для малых рек антропогенно-нарушенной территории во время наводнений характерно поступление поллютантов из затопленной поймы. После наводнения увеличилось содержание нитратов и фосфатов в воде. С одной стороны, в период наводнения идут процессы самоочищения и соединения азота окисляются до нитратов, с другой стороны процессы самоочищения затруднены, так как нитраты не в полной мере ассимилируются водными растениями, что приводит к их накоплению в воде. В 2021 году в воде малых рек Большой Алим и Завитая было определено высокое содержание тяжелых металлов. В период наводнения в связи с высокой водностью создаются условия, при которых тяжелые металлы переходят в растворимую, доступную форму.
Полученные результаты гидрохимических исследований малых рек Завитая и Большой Алим являются основой для дальнейшей комплексной оценки влияния сельского хозяйства на водные экосистемы.
Библиографический список
1. Данилов-Данильян В. И., Гельфан А. Н., Мотовилов Ю. Г., Калугин А. С. Катастрофическое наводнение 2013 года в бассейне реки Амур: условия формирования, оценка повторяемости, результаты моделирования // Водные ресурсы. - 2014. - Т. 41, № 2. - С. 111-122.
2. Пакусина А. П., Платонова Т. П., Лобарев С. А. Временная и пространственная изменчивость химического состава малой реки Зейско-Буреинской равнины // Проблемы региональной экологии. — 2014. — № 4. — С. 67—71.
3. Pakusina A. P., Platonova T. P. Ecological and chemical characteristics of small river Arguzikha (Zeya-Bureya plain, Russia) // E3S Web of Conferences «EBWFF-2020». — 2020. — Vol. 203. — P. 03001.
4. Зубарев В. А., Коган Р. М. Влияние крупномасштабного наводнения 2013 г. на химический состав воды малых рек Среднего Приамурья в районах осушительной мелиорации // Вода: химия и экология. — 2015. — № 3 (81). — С. 3—10.
5. Государственный водный реестр: река Манга (Большой Алим) https://textual.ru/gvr/index.php?card=291692 — дата обращения 10.02.2022
6. Государственный водный реестр: река Завитая http://www.textual.ru/gvr/index.php?card=291665 дата обращения 10.02.2022
7. Информационный бюллетень о состоянии поверхностных водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на территории Амурской области за 2003 год // Благовещенск, 2004. — 121 с.
8. Кузьмич Н. П., Бурчик В. В. Использование и восстановление фонда мелиоративных земель сельскохозяйственного назначения // Экономика сельского хозяйства России. — 2022. — № 1. — С. 24—29.
CHANGES IN THE HYDROCHEMICAL INDICATORS OF THE SMALL RIVERS IN THE AGRICULTURALY DEVELOPED TERRITORY DURING THE FLOOD PERIOD OF 2021
А. P. Pakusina, Professor, Far Eastern State Agrarian University, pakusina.a@yandex.ru, T. P. Platonova, Associate Professor, Amur State University, platonova.t00@mail.ru
References
1. Danilov—Danilyan V. I., Gelfan A. N., Motovilov Yu. G., Kalugin A. S. Katastroficheskoye navodneniye 2013 goda v bas-seyne reki Amur: usloviya formirovaniya, otsenka povtoryayemosti, rezul'taty modelirovani [Catastrophic flood of 2013 in the Amur river basin: formation conditions, frequency assessment, modeling results]. Water resources. 2014. No. 2. Vol. 41. P. 111—122 [in Russian].
2. Pakusina A. P., Platonova T. P., Lobarev S. A. Vremennaya i prostranstvennaya izmenchivost' khimicheskogo sostava maloy reki Zeysko-Bureinskoy ravniny [Temporal and spatial variability of the chemical composition of the small river of the Zeya-Bureya plain]. Regional environmental issues. 2014. No. 4. Р. 67—71 [in Russian].
3. Pakusina A. P., Platonova T. P. Ecological and chemical characteristics of small river Arguzikha (Zeya-Bureya plain, Russia) E3S Web of Conferences EBWFF-2020 2020 Vol. 203. P. 03001.
4. Zubarev V. A., Kogan R. M. Vliyaniye krupnomasshtabnogo navodneniya 2013 g. na khimicheskiy sostav vody malykh rek Srednego Priamur'ya v rayonakh osushitel'noy melioratsii [Influence of large-scale flooding in 2013 on the chemical composition of water in small rivers of the Middle Amur Region in the areas of drainage reclamation] Water: chemistry and ecology. 2015. No. 3 (81). Р. 3—10 [in Russian].
5. Gosudarstvennyy vodnyy reyestr: reka Manga (Bol'shoy Alim) [State Water Register: Manga (Bolshoy Alim) River]. Available at: https://textual.ru/gvr/index.php?card=291692, date of access: 10.02.2022
6. Gosudarstvennyy vodnyy reyestr: reka Zavitaya [State Water Register: Zavitaya River. Available at: http://www.textual.ru/gvr/ index.php?card=291665, date of access: 10.02.2022 [in Russian].
7. Informatsionnyy byulleten' o sostoyanii poverkhnostnykh vodnykh ob'yektov, vodokhozyaystvennykh sistem i sooruzheniy na territorii Amurskoy oblasti za 2003 god [Information bulletin on the state of surface water bodies, water management systems and structures in the Amur Region for 2003]. Blagoveshchensk, 2004. 121 p. [in Russian].
8. Kuzmich N. P., Burchik V. V. Ispol'zovaniye i vosstanovleniye fonda meliorativnykh zemel' sel'skokhozyaystvennogo naznacheniya [Use and restoration of the fund of reclamation lands for agricultural purposes]. Economics of agriculture in Russia. 2022. No. 1. P. 24—29 [in Russian].
