CC BY
44УДК 556.5+556.1 DOI: 10.52245/26867109_2022_4_144
КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРНЫХ РЕК БАССЕЙНА ТЕЛЕЦКОГО ОЗЕРА В 2021 г.
Котовщиков А. В., Шипунов П. А., Парадосский В. Л.
Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук, г. Барнаул, Россия
E-mail: kotovschik@iwep.ru
Аннотация: В ходе экспедиционных работ в 2021 г., проведено комплексное обследование 36 рек бассейна Телецкого озера. Выявлена неоднородность физико-химических свойств и химического состава речных вод по температуре, водородному показателю, общей минерализации, мутности, содержанию аммонийного и нитритного азота, общему фосфору, биохимическому потреблению кислорода и бихроматной окисляемости. Выполнены исследования уровня развития фитопланктона и фитоэпилитона рек. Проведена оценка качества вод и трофического состояния водных объектов.
Ключевые слова: притоки, химический состав, хлорофилл, качество воды, трофический
статус
COMPLEX STUDIES OF MOUNTAIN RIVERS IN THE BASIN OF LAKE TELETSKOYE IN THE 2021
Kotovshchikov A. V., Shipunov P. A., Paradossky V. L.
Institute for Water and Environmental Problems, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Barnaul, Russia E-mail: kotovschik@iwep.ru
Abstract: During field study in the 2021, a complex survey of the 36 rivers of the Teletskoye Lake basin was carried out. The heterogeneity of the physicochemical properties and chemical composition of river waters in terms of temperature, pH, total mineralization, turbidity, concentrations of ammonium and nitrite nitrogen, total phosphorus, biochemical oxygen consumption and bichromate oxidizability was revealed. Studies of the level of development of phytoplankton and phytoepiliton of rivers have been conducted. Water quality and trophic status of water bodies was assessed.
Keywords: tributaries, chemical composition, chlorophyll, water quality, trophic status
Озеро Телецкое - крупнейший водоем в горах Южной Сибири - расположено в северовосточной части Горного Алтая на высоте 434 м над уровнем моря и окружено горами, достигающими 2400 м. Водосборный бассейн озера (площадь 20400 км2, средняя высота 1500 м) протянулся с юго-востока на северо-запад на 235 км. Большая часть его территории (84,3%) принадлежит водосбору основного притока - р. Чулышман. Длина водоема - 78,6 км, площадь зеркала - 227,3 км2, объем воды - 41,1 км3, средняя глубина - 181 м, максимальная - 323 м. В озеро впадает 78 рек, из которых 14 рек с длиной более 10 км, 11 рек с длиной от 4 до 10 км и 53 реки с длиной менее 4 км [Селегей, Селегей, 1978].
Цель работы: выполнить комплексную характеристику разнотипных горных рек бассейна Телецкого озера по физико-химическим свойствам и химическому составу вод, а также уровню развития альгоценозов.
Натурные экспедиционные исследования были проведены в августе 2021 г. в устьевых участках 36 рек бассейна Телецкого озера и р. Бия, из которых 33 - притоки озера. Обследовано
13 рек с длиной более 10 км: Чулышман, Кыга, Чири, Баскон, Челюш, Кокши, Большие и Малые Чили, Камга, Колдор, Самыш, Ойёр, Тевенек; 11 рек с длиной от 4 до 10 км: Большие Корбу, Колядын, Кыштару, Куркуре, Аткечу, Турочак, Окпорок, Чеченек, Юрга, Ыдып, Большая Эстюбе; 9 рек с длиной менее 4 км: Таулок, Верхний Камелик, Аюкечпес, Карасу, Чедор, Адамыш, Малый Мионок, Кумзир, Карабель. Кроме того, обследованы реки Иогач (приток р. Бия) и Малый Шалтан (приток р. Камга), а также исток р. Бия. Из всех обследованных рек 20 расположено на территории Алтайского государственного заповедника. Расположение обследованных притоков показано на рисунке 1.
В гидрологическом отношении данный период характеризовался как летне-осенняя межень с низким уровнем воды; дождевые паводки не наблюдались. В такой стабильный период можно наиболее адекватно оценить состав и количество химических и биотических компонентов экосистем горных рек.
Материалом для работы послужили оригинальные результаты полевых натурных измерений и отбора проб. Измерение физико-химических характеристик воды проводилось непосредственно в толще воды посредством гидрологического многопараметрического зонда YSI 6600V2. Анализ минеральных форм азота проводили в полевых условиях фотометрическим методом. Общий фосфор анализировали фотометрическим методом после окисления персульфатом калия. При определении БПК5 склянки экспонировали в термостате в течение 5 суток, содержание кислорода определяли йодометрическим титрованием. Общую окисляемость вод (ХПК) определяли с помощью обработки проб серной кислотой и бихроматом калия при заданной температуре в присутствии сернокислого сульфата серебра с последующим измерением оптической плотности раствора. Содержание хлорофилла а в планктоне и эпилитоне анализировали спектрофотометрическим методом в ацетоновом экстракте. Для этого воду из рек или смыв с камней фильтровали вакуумным способом через мембранные фильтры с диаметром пор 0,8 мкм.
Температура воды в обследованных реках колебалась от 8,4°С (р. Ыдып), до 18,2 С (р. Бия). Активная реакция среды варьировала от нейтральной до слабощелочной. Наибольшие значения рН (8,1-8,6) имели реки западной широтной части озера, а также притоки западного берега (рисунок 2), водосборы которых находятся в пределах горно-таежно-темнохвойного среднегорья и характеризуются наличием заболоченных участков и незначительным уклоном. Наименьшие значения рН зафиксированы в притоках восточного берега, Камгинского залива, а также в реках, берущих начало на склонах массива Алтынту (рр. Колядын, Аюкечпес).
Общая минерализация вод значительно варьировала: от 0,01 (р. Адамыш) до 0,17 г/дм3 (р. Ыдып). Отчетливо прослеживается приуроченность более минерализованных вод (более 0,1 г/дм3) к западной широтной части озера, а также к среднегорным притокам западного берега меридиональной части (рисунок 3). Наименьшим содержанием ионов (до 0,04 г/дм3) характеризуются реки восточного склона, водосборы которых находятся в пределах гольцово-альпинотипных высокогорий со значительными уклонами, а также реки Камгинского залива. Именно в этих реках отмечается и минимальная мутность вод (около 0 КТИ), в то время как в реках западного берега и широтной части озера она может достигать 5-9 КТИ.
Содержание аммонийного и нитритного азота в водах притоков также было очень низким, но характеризовалось пространственной неоднородностью. Наибольшие концентрации аммонийного азота (0,03-0,06 мгМдм3) отмечены в реках западного берега меридиональной части озера (рисунок 4). В остальных реках показатель не превышал 0,02 мгМдм3 или вовсе был ниже предела обнаружения. Содержание азота нитритов в реках широтной части озера достигало 0,005-0,008 мгМдм3, а в реках меридиональной части озера, как правило, не превышало 0,003 мгМ/дм3. Содержание общего фосфора во всех апробированных водах было ниже предела обнаружения (0,01 мг/дм3). Исключение составляет речка Верхний Камелик, донные отложения которой были случайно взмучены отбором проб. Бихроматная окисляемость вод (ХПК), как показатель содержания общего органического вещества, во всех реках была
очень низкой и не превышала 10-13 мгО/дм3, за исключением р. Верхний Камелик. Показатель содержания лабильного органического вещества (БПК5) в большинстве рек не превышал 1 мгОг/дм3. Незначительно повышенные значения наблюдали в реках, испытывающих антропогенное воздействие (Ойёр, Тевенек, Большая Эстюбе, Карабель, Иогач). Высокое значение БПК5 в р. Турочак, вероятно, связано со случайными факторами, что требует дополнительных исследований.
Нестабильность среды, обусловленная быстрым течением и турбулентностью потока, является причиной отсутствия типичного фитопланктона в горных реках. Бедный фитопланктон притоков Телецкого озера представлен в основном дрифтовым сообществом, сформированным за счет клеток водорослей обрастаний, отрывающихся от субстрата, и частично за счет стока из горных озер, расположенных в верховьях некоторых рек [Митрофанова, 2003; 2009]. Низкий потенциал для развития фитопланктона обусловлен также незначительным содержанием в воде неорганических форм азота и фосфора. Основным первичным продуцентом органического вещества в этих реках является фитоэпилитон, представленный в основном диатомовыми водорослями [Ким и др., 2006].
Содержание хлорофилла а - основного фотосинтетического пигмента - является показателем биомассы водорослей. Его концентрация во влекомых горными водотоками планктонных организмах и взвешенных в воде частиц такого же размера (сестоне) варьировала от 0,2 до 3,5 мг/м3 (рисунок 5). Максимальные значения наблюдали в реках западной широтной части озера, минимальные - в реках южной оконечности, восточного берега и Камгинского залива.
Концентрация хлорофилла а в водорослевых сообществах каменистого субстрата (эпилитоне) характеризовалась более значительной неоднородностью, чем в планктоне. Содержание зеленого пигмента составляло в разных реках от 5 до 150 мг/м2 (рисунок 5). Наименьшие значения отмечены в реках южной оконечности озера, восточного берега и Камгинского залива; кроме того, в водопадных (Аюкечпес, Куркуре) и затененных (Кыштару, Ыдып) реках. Повышенные концентрации хлорофилла в эпилитоне характерны для рек западной широтной части озера, а также для рек западного берега. Наиболее высокие показатели наблюдали в реках, испытывающих в устье антропогенное воздействие населенного пункта (Чеченек) или рекреационной деятельности (Большие Корбу, Большая Эстюбе).
Для оценки качества вод по гидрофизическим, гидрохимическим показателям и уровню развития планктона применяли Комплексную экологическую классификацию качества поверхностных вод суши [Оксиюк и др., 1993]. Для характеристики трофического статуса водотоков использовали международную классификацию [Environment ... , 2004]. Для экологической оценки по фитоэпилитону использовали классификацию С. Е. Сиротского с соавторами [2011], адаптированную к водотокам Алтая.
На основе полученных в 2021 г. натурных данных, проведена комплексная оценка качества вод обследованных притоков Телецкого озера по эколого-санитарным показателям (таблица 1). По прозрачности воды, содержанию аммонийного и нитритного азота, общего фосфора, общего и биохимически доступного органического вещества, а также хлорофилла фитопланктона (сестона), большинство рек характеризуются как «предельно чистые» - «вполне чистые» (разряды 1, 2а и 2б). Ухудшение качества воды по нитритному азоту до разряда 3а «достаточно чистые» отмечено в реках западной широтной части озера: Юрга, Ойёр, Тевенек, Карабель, Иогач, Бия, а также в р. Турочак. В последней зафиксировано также ухудшение качества по БПК5 до разряда 4а «умеренно загрязненная».
Водоросли эпилитона являются более показательным индикатором качества вод и трофического состояния горных рек. В отличие от моментальных характеристик водной среды, уровень развития прикрепленных сообществ - это результат продолжительного действия комплекса абиотических факторов, среди которых большое значение имеет биогенная нагрузка. По содержанию хлорофилла а в эпилитоне, обследованные реки относятся ко всем пяти классам
качества вод. К «чистым» и «удовлетворительно чистым» рекам относятся реки южной оконечности озера, восточного берега (кроме р. Большое Корбу) и Камгинского залива. К «загрязненным» относится большинство рек западного берега меридиональной части и южного берега широтной части. Классом «грязные» характеризуются в основном реки северного берега широтной части озера, а также реки, испытывающие в устье антропогенную нагрузку (Большие Корбу, Большая Эстюбе).
По уровню развития фитопланктона большинство обследованных рек имеют олиготрофный трофический статус. Концентрации хлорофилла а, характерные для мезотрофных вод, отмечаются только в некоторых антропогенно нарушенных реках западной широтной части озера (Чеченек, Ойёр, Карабель, Иогач, Бия). Пространственный характер распределения трофического статуса рек по обилию эпилитона в общем соответствует таковому по фитопланктону. Однако, трофность, оцененная по фитоэпилитону в большинстве случаев выше, чем по фитопланктону, что характерно для горных рек. Наибольшая трофность рек по фитоэпилитону также характерна для северного берега широтной части озера.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных исследований, выявлены определенные закономерности в пространственном распределении изученных физико-химических и биологических показателей горных рек. Наиболее низкие температуры воды отмечаются в реках западного и южного берега, то есть стекающих с наименее прогреваемых солнцем склонов северной и восточной экспозиций. Наибольшие значения рН имели реки западной широтной части озера, а также притоки западного берега; наименьшие - в притоках восточного берега, Камгинского залива, а также в реках, берущих начало на склонах массива Алтынту. Воды с наибольшей минерализацией (более 0,1 г/дм3) приурочены к западной широтной части озера, а также к среднегорным притокам западного берега меридиональной части. Наименьшим содержанием ионов (до 0,04 г/дм3) характеризуются реки восточного склона, а также реки Камгинского залива. В этих реках отмечается и минимальная мутность вод (около 0 КТИ). Содержание аммонийного и нитритного азота в водах исследованных рек было очень низким. Наибольшие концентрации аммонийного азота (0,03-0,06 мгМ/дм3) отмечены в реках западного берега меридиональной части озера. Содержание азота нитритов в реках широтной части озера достигало 0,005-0,008 мгМ/дм3, а в реках меридиональной части озера, как правило, не превышало 0,003 мгМ/дм3. Содержание общего фосфора во всех реках было ниже предела обнаружения (0,01 мг/дм3). Показатели содержания лабильного (БПК5) и общего органического вещества (ХПК) были низкими и в большинстве рек не превышали 1 мгОг/дм3 и 10-13 мгО/дм3, соответственно.
Качество воды по комплексу эколого-санитарных показателей в большинстве обследованных рек характеризуются как «предельно чистая» - «вполне чистая». Ухудшение качества воды по нитритному азоту до разряда «достаточно чистые» отмечено в реках западной широтной части озера: Юрга, Ойёр, Тевенек, Карабель, Иогач, Бия, а также в р. Турочак. По уровню развития фитопланктона большинство обследованных рек имеют олиготрофный трофический статус. Повышение трофности отмечаются в реках, испытывающих антропогенное воздействие (Чеченек, Ойёр, Карабель, Иогач, Бия). По уровню развития фитоэпилитона классом «грязные» характеризуются реки северного берега широтной части озера, а также реки, испытывающие в устье антропогенную нагрузку (Большие Корбу, Большая Эстюбе).
Работа выполнена в соответствии с планом экспедиционных исследований на научно-исследовательских судах, в рамках государственного задания ИВЭП СО РАН (проект № 03062021-0001.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ким Г. В., Котовщиков А. В., Кириллова Т. В. Формирование и функционирование фитоперифитона литорали Телецкого озера в экспериментальных условиях // IX Съезд Гидробиологического общества РАН: Тез. докл. (г. Тольятти, Россия, 18-22 сентября 2006 г.). -Тольятти, 2006. - Т. 2. - С. 210.
2. Митрофанова Е. Ю. Влияние притоков на формирование фитопланктона озера // Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды: Матер. II Междунар. науч. конф. (22-26 сент. 2003 г., Минск - Нарочь). - Минск, 2003.С. 314-317.
3. Митрофанова Е. Ю. Водоросли планктона горных водотоков (на примере водотоков бассейна Телецкого озера, Россия) // Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге: Матер. II всеросс. конф. (Сыктывкар, 5-9 октября 2009 г.). -Сыктывкар, 2009. - С. 104-107.
4. Оксиюк О. П., Жукинский В. Н., Брагинский Л. П., Линник П. Н., Кузьменко М. И., Кленус В. Г. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиологический журнал, 1993. - Т. 29. - Вып. 4. - С. 62-76.
5. Селегей В. В., Селегей Т. С. Телецкое озеро. - Л: Гидрометеоиздат. 1978. - 143 с.
6. Сиротский С. Е., Медведева Л. А., Пархомук Ю. В. Трофический статус некоторых водотоков бассейна реки Тимптон (Южная Якутия) // Чтения памяти Владимира Яковлевича Леванидова. - 2011. - № 5. - С. 483-487.
7. Environment Canada: national guidelines and standards office. Water policy and coordination directorate. Canadian guidance framework for the management of phosphorus in freshwater system. Ottawa: National Guidelines and Standards Office Water Policy and Coordination Directorate Environment Canada, 2004. - Report № 1-8. - 133 p.
Рисунок 1 - Карта-схема расположения рек, обследованных 7-14 августа 2021 г.
Рисунок 2 - Температура и водородный показатель воды притоков Телецкого озера и р. Бия
Рисунок 3 - Минерализация и мутность воды притоков Телецкого озера и р. Бия
Рисунок 4 - Содержание аммонийного и нитритного азота в водах притоков Телецкого озера и р. Бия
Рисунок 5 - Содержание хлорофилла а в сестоне и эпилитоне притоков оз. Телецкого и р. Бия
