МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В ВОДЕ ПРИТОКОВ НИЖНЕ-БУРЕЙСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 556.5

микроэлементы в воде притоков нижне-бурейского водохранилища

© 2016 г. Н.М. Шестеркина, В.П. Шестеркин

ФГБУН «Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук», г. Хабаровск, Россия

Ключевые слова: Нижне-Бурейское водохранилище, р. Бурея, малые реки, химический состав воды, микроэлементы, сезонная и многолетняя изменчивость, водные экосистемы.

Реализация масштабных проектов по строительству и эксплуатации гидроузлов является серьезным фактором вмешательства в функционирование водных экосистем. По результатам мониторинга речных вод в зоне строящейся Нижне-Бурейской ГЭС в 2011-2014 гг. дана характеристика химического состава вод р. Бурея и ее притоков, показаны значительные вариации физико-химических

характеристик вод малых рек. Выявлена ,, , , ,т, Г),. ттг

И И И Н.М. Шестеркина В.П. Шестеркин

сезонная и многолетняя динамика содержания растворенных форм микроэлементов. Установлены повышенные концентрации железа, марганца, меди, ртути, значительные их вариации, связанные с природными особенностями территории.

Воды малых рек, дренирующих преимущественно эффузивные породы, характеризуются повышенными концентрациями железа и марганца, осадочные породы - алюминия. Характер сезонной и многолетней изменчивости содержания растворенных форм микроэлементов разнообразен, в большой степени определяется гидрологическим фактором. В многоводном 2013 г. отмечено существенное повышение стока меди и бария во всех притоках, алюминия - в р. Бурея, незначительное увеличение содержания железа отмечалось во всех притоках, кадмия - в отдельных водотоках, для остальных микроэлементов выраженного увеличения содержания не наблюдалось.

Створ строящейся плотины Нижне-Бурейской ГЭС расположен в 89 км от устья р. Буреи, площадь водосбора в створе ГЭС составляет 67 400 км2, площадь акватории - 153,3 км2, наибольшая ширина водохранилища -5 км, средняя глубина - 13 м. Верхняя часть бассейна находится в зоне многолетней мерзлоты, в южной части мерзлота островная.

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

водное хозяйство России

По водному режиму реки бассейна Буреи относятся к дальневосточному типу. Основным источником их питания являются дожди, доля которых в среднем 50-70 % от общего годового стока. Снеговое питание составляет 10-20 %, подземное 10-30 %.

Заполнение ложа Нижне-Бурейского водохранилища запланировано на 2016 г. Основным его притоком является р. Бурея, сток которой зарегулирован в 2003 г. Сооружение плотины Бурейской ГЭС привело к значительному изменению гидрологического режима р. Буреи в нижнем течении. Существенно выросли расходы воды в зимнюю межень, в декабре-марте 2011-2014 гг. они изменялись от 682 до 757 м3/с, в среднем составив 723 м3/с. В период открытого русла расходы воды варьировали в пределах 666-1432 м3/с, максимальные значения отмечались в многоводном 2013 г. Остальные притоки по водности на два порядка ниже р. Буреи, характеризуются малой длиной (< 40 км), максимальная площадь водосбора 440 км2 (р. Дея). Суммарный среднегодовой сток этих рек не превышает 9 м3/с (4,14 м3/с - р. Дея, 2,69 м3/с - р. Синель) [1]. Химический состав вод притоков формируется на водосборах, сложенных осадочными и магматическими породами, в период исследований - в условиях значительных колебаний водного стока за счет больших различий в количестве атмосферных осадков (по данным Росгидромета в г. Благовещенске в мае-сентябре 2011 г. выпало 499 мм, 2012 г. - 380, 2013 г. - 772, 2014 г. - 312 мм осадков).

Реализация масштабных проектов по строительству и эксплуатации гидроузлов, несомненно, может стать серьезным фактором вмешательства в функционирование водных экосистем и привести к изменению качества речных вод. Поэтому кроме технических мероприятий, направленных на снижение нежелательных последствий строительства, возникает необходимость ведения мониторинга поверхностных вод в зоне влияния строящихся гидроузлов. В этом плане актуальны вопросы гидрохимического мониторинга в зоне функционирующего крупного Бурейского гидроузла и строящейся новой Нижне-Бурейской ГЭС. Наиболее детально в воде притоков будущего водохранилища изучено содержание главных ионов, биогенных и органических веществ [2, 3], в меньшей степени - микроэлементов [4, 5]. Представленная работа восполняет этот пробел.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводили в 2011 г. в июле и октябре, в 2012-2014 гг. четыре раза, с мая по ноябрь. Пробы воды отбирали на р. Бурея: у пос. Тала-кан, на трех станциях равномерно распределенных по ширине русла выше и на одной станции на середине ниже плотины Нижне-Бурейской ГЭС; на правобережных малых реках. В октябре 2014 г. исследовали левобережные малые реки (рис. 1).

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

Период исследований в гидрологическом отношении охватывал весеннее половодье, летние паводки с переходом к глубокой осенней межени. Пробы воды отбирали с поверхности, фильтровали через мембранные фильтры с размером пор 0,45 мкм, что позволяло определять растворенные формы микроэлементов. Анализ проводили методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе ICP-MS Agilent 7500cx в ЦКП ДВО РАН «Межрегиональный центр экологического мониторинга гидроузлов».

Рис. 1. Схема района исследований.

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

При оценке степени загрязненности вод использовали значения предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ для водных объектов рыбохозяйственного значения, принятые для Российской Федерации [6].

результаты исследований

По химическому составу речные воды относятся к гидрокарбонатному классу, группе кальция, первому типу [7], характеризуются удовлетворительным содержанием кислорода. Значения рН варьируют в широких пределах от 5,97 до 8,10. В среднем кислотность воды р. Буреи ближе к нейтральной (6,75), притоков - сдвинута в щелочную область (табл. 1).

Минерализация воды малых рек, за исключением рек Пайканчик и Малые Симичи, менее 65 мг/дм3. Более высокая минерализация вод р. Пайканчик (табл. 1) может быть вызвана проявлениями Аи, Ag, Бп на водосборе [8], а р. Малые Симичи, выделяющейся повышенными значениями рН и концентрациями гидрокарбонатов натрия, кальция и магния [2], - разгрузкой артезианских вод. Пониженные значения наблюдались в условиях высокой водности в 2013 г. В воде р. Буреи минерализация воды не превышала 38 мг/дм3.

Содержание взвешенных веществ изменяется от <3 до 36,0 мг/дм3. Наибольшие значения фиксировались при высоких уровнях воды, наименьшие - в межень. В воде р. Буреи содержание взвешенных веществ, в основном, ниже 3 мг/дм3, более высокие значения отмечались в 2013 г. при сбросах воды Бурейской ГЭС.

Заболоченность водосборов малых рек обусловливает в половодье и во время паводков повышенные значения цветности вод, ХПК и перманганат-ной окисляемости. В воде малых рек содержание трудноокисляемых органических веществ (по ХПК) в среднем составляет 18 мг О/дм3, в р. Буреи -24 мг О/дм3 (табл. 1) Наибольшие значения отмечены в октябре 2012 г., июле 2013 г. при сбросах воды [3].

Исследуемые реки не испытывают интенсивной антропогенной нагрузки, поэтому микроэлементный состав их вод определяется, главным образом, литологией дренируемых пород. Микроэлементы характеризуются относительно невысоким содержанием, чаще всего не превышающим значений ПДК и среднемировые показатели их содержания в речных водах [9,10]. Исключение составляют Мп, Бе, Си, 7п, единично Ва (табл. 2-4).

Известно, что существенная часть всех транспортируемых речной сетью металлов связана с взвешенными веществами. Распределение микроэлементов среди растворенной и взвешенной форм зависит от множества факторов. Однако наибольший эффект оказывают природа взвешенных веществ, компонентный состав и содержание в воде органических веществ.

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

водное хозяйство россии

Таблица 1. Показатели качества вод притоков Нижне-Бурейского водохранилища

Река, число проб рН, ед. рН Минерализация, мг/дм3 ХПК, мг О/дм3 ПО, мг О/дм3 Цветность, град Взвешенные вещества, мг/дм3

Бурея, пос. Талакан, и = 14 6,72±0,27 6,20-7,17 31,0±3,4 27,5-37,0 25±4 18-31 13,3±2,6 9,0-17,9 70±15 50-100 3,0±3,6 <3,0-14,5

Бурея, выше НБГЭС, и = 36 6,70±0,33 5,97-7,19 31,4±3,3 24,4-38,0 23±9 12-56 13,9±3,4 9,6-26,7 70±17 46-100 <3,0±2,4 <3,0-15,6

Бурея, ниже НБГЭС, и = 14 6,83±0,28 6,40-7,20 31,7±2,7 26,4-35,0 23±8 14-38 12,8±2,6 9,7-17,1 68±17 45-100 <3,0±2,0 <3,0-9,2

Синель, и = 14 7,11±0,31 6,56-7,80 38,2±10,0 22,3-54,4 21±7 12-40 11,3±5,0 4,7-18,6 51±24 14-85 7,6±2,9 <3,0-17,3

Большие Симичи, и = 14 7,34±0,28 6,93-8,00 49,2±10,8 29,1-65,0 16±6 <5-26 8,0±3,0 3,7-13,0 30±15 10-55 11,1±8,8 <3,0-36,0

Малые Симичи, и = 14 7,32±0,44 6,57-8,10 129,7±59,5 40,8-230,3 14±6 <5-22 7,2±3,1 3,0-13,1 28±14 5-57 3,9±2,1 <3,0-8,0

Пайканчик, и = 14 7,21±0,15 6,95-7,48 57,8±21,4 30,3-104,0 17±9 8-44 8,0±3,7 4,0-16,8 47±63 14-260 10,0±6,0 <3,0-22,0

Дея, и = 14 7,01±0,32 6,31-7,37 34,8±7,1 24,1-48,5 18±8 <5-34 7,8±3,2 3,4-12,1 40±20 14-70 7,2±3,8 <3,0-15,6

Большая Бушунга 7,21 54,6 13 4,6 37 3,2

Малая Бушунга 7,06 58,6 12 5,6 22 9,6

Большая Желунда 7,38 56,4 14 6,6 26 19,2

Малая Желунда 7,42 51,6 16 5,6 14 11,8

Примечание: в числителе - среднее и среднеквадратичное отклонение, в знаменателе -минимальное и максимальное значения, и - число проб.

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

Преобладание миграции во взвеси характерно в большей степени для А1, Мп, Бе, РЬ. В растворенной форме предпочтительнее мигрируют Си, 7п, Сё и Сг, что обусловлено образованием комплексов с органическими соединениями и стабилизацией их за счет этого в водной фазе. Металлы первой группы, кроме Мп, также активно связываются в комплексы, причем степень их связывания меняется посезонно, что вызвано изменениями в составе растворенных органических веществ (РОВ) [11].

В водотоках с высоким содержанием РОВ А1 преимущественно находится в составе комплексных соединений. В исследуемых малых реках его содержание в сравнении с кларковым значением для речных вод (50 мкг/дм3) [9, 10] достаточно низкое, варьирует в широких пределах (табл. 2, 4). Максимальные концентрации отмечаются в половодье и паводки (рис. 2), когда возрастает сток органических и взвешенных веществ. По уровню содержания повышенные значения характерны для вод рек Синель и Дея, дренирующих в верхней части водосборов осадочные породы.

Май Июль Сентябрь Октябрь

■ Дея ■ Синель ■ Пайканчик ■ Мал. Симичи

Рис. 2. Содержание А1 в воде малых рек в 2013 г.

В реках Большие и Малые Симичи и Пайканчик, дренирующих интрузивные и эффузивные породы, содержание А1 значительно ниже. В р. Бурея с нейтральными значениями рН и более высоким содержанием РОВ концентрации А1 на порядок выше (табл. 3) и возрастают в 1,7-2,0 раза от весны к осени при одновременном увеличении содержания РОВ. В многоводном 2013 г. при большом количестве атмосферных осадков и увеличении сбросов Бурейской ГЭС максимальные концентрации отмечались в июле и сентябре при повышенных содержаниях РОВ и взвешенных веществ, цвет-

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

Таблица 2. Содержание растворенных форм микроэлементов в воде правобережных притоков Нижне-Бурейского водохранилища, мкг/дм3

Название притока, число проб

Элемент Синель, Большие Малые Пайканчик, Дея, п = 14

П = 14 Симичи, п = 14 Симичи, п = 13 п = 14

А1 17,08±11,62 7,23±10,17 8,20±6,68 6,56±4,96 17,41±10.40

2,05-37,8 1,97-41,6 1,6-23,6 1,60-18,5 6,41-39.9

Бе 280±260 220±210 270±230 540±1190 240±210

60-570 50-610 100-870 60-4600 50-640

Мп 36,24±42.98 76,56±13,15 138,4±143,6 145,9±127,0 13,9±13,8

0,34-131,1 0,86-221,1 0,73-532,0 0,82-426,3 0,55-39,67

Ва 8,33±3,26 12,32±4,94 83,35±205 11,09±4,04 7,39±4,08

3,78-12,50 6,46-19,57 13,02-765 6,10-17,02 3,48-17,86

7п 20,24±12,50 20,47±17,13 15,92±9,56 14,23±8,42 18,40±10,68

1,96-41,77 0,57-59,3 3,25-36,0 2,50-26,90 1,81-32,79

Си 4,69±6,42 6,28±10,06 4,73±5,93 4,40±6,25 4,80±2,87

0,43-24,4 0,10-38,6 0,35-20,8 0,50-24,2 0,50-15,2

НЕ 0,03±0,03 0,02±0,02 0,04±0,05 0,02±0,02 0,03±0,03

<0,01-0,13 <0,01-0,06 <0,01-0,16 <0,01-0,06 <0,01-0,11

са 0,48±1,09 0,22±0,44 0,05±0,03 0,08±0,06 0,08±0,08

0,01-3,34 0,02-1,68 0,02-0,08 0,02-0,15 0,02-0,16

Со 0,14±0,09 0,13±0,08 0,22±0,18 0,20±0,19 0,04±0,02

0,05-0,29 0,05-0,27 0,05-0,54 0,05-0,62 0,04-0,13

N1 1,16±0,45 1,03±0,49 1,37±0,51 0,98±0,37 0,94±0,45

0,61-1,98 0,52-2,10 0,72-2,29 0,38-1,78 0,31-1,83

РЬ 0,28±0,22 0,74±1,18 0,22±0,18 0,14±0,09 0,88±1,58

0,11-0,71 0,10-3,34 0,05-0,55 0,06-0,32 0,11-4,08

As 0,32±0,09 0,33±0,07 0,29±0,08 0,25±0,18 0,33±0,14

0,21-0,46 0,23-0,43 0,23-0,44 0,14-0,60 0,19-0,56

Сг 0,10±0,05 <0,10 <0,10 <0,10 0,04±0,13

0,06-0,13 <0,10-0,26 <0,10-0,34 <0,10-0,12 0,07-0,25

Ве 0,02 0,01 0,01 0,02 0,02

0,01-0,02 0,01-0,02 0,01-0,02

В 1,17±1,95 2,01±2,27 4,42±6,40 1,72±2,42 2,30±2,68

0,04-4,63 0,40-5,95 0,84-15,77 0,05-5,26 0,55-6,86

Мо 0,19±0,09 0,25±0,18 0,21±0,11 0,15±0,08 0,25±0,18

0,09-0,36 0,11-0,72 0,10-0,43 0,04-0,28 0,08-0,58

БЬ 0,03±0,02 0,05±0,06 0,05±0,03 0,03±0,01 0,05±0,02

0,01-0,05 0,01-0,16 0,03-0,10 0,01-0,04 0,03-0,07

Бе 0,09±0,05 0,08±0,05 0,13±0,06 0,08±0,05 0,10±0,06

0,03-0,15 0,02-0,14 0,04-0,22 0,03-0,15 0,01-0,16

V 0,06±0,03 0,04±0,02 0,07±0,07 0,04±0,02 0,08±0,05

0,03-0,10 0,03-0,07 0,02-0,17 0,03-0,08 0,05-0,17

Примечание: жирным шрифтом выделены случаи превышения ПДК; в числителе - среднее и среднеквадратичное отклонение, в знаменателе - минимальное и максимальное значения, п - число проб.

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

ности воды. По длине р. Бурея незначительное превышение средних концентраций А1 наблюдается выше плотины Нижне-Бурейской ГЭС. Такое же распределение характерно для Бе, 7п, Си, N1. Повышенные концентрации металлов, очевидно, обусловлены преобразованиями на водосборе, которые способствуют повышению роли тонкодисперсного вещества в растворенной фракции микроэлементов за счет миграции в условно растворенной форме (фильтрат 0,45 мкм) [3].

Цинк в воде рек мигрирует в ионной форме или в форме его минеральных и органических комплексов. В воде рек бассейна р. Уссури до 20 % 7п мигрирует в тонкодисперсной или крупно-коллоидной форме (0,10,45 мкм), что может несколько завышать содержание истинно растворенных форм [4]. В притоках Нижне-Бурейского водохранилища средние концентрации варьировали в узких пределах: 14,2-26,3 мкг/дм3 (табл. 2-4). Тренд сезонных изменений в р. Бурея и малых реках был одинаков. В 2011-2012 гг. содержание 7п повышалось в октябре-ноябре. В 2013 г. максимальные концентрации отмечались в июле в паводок, в 2014 г. в мае во время половодья. Таким образом, характер сезонной изменчивости растворенных форм 7п в реках разнообразен и определялся комбинацией контролирующих факторов.

Марганец в отличие от других металлов менее всего связывается в комплексы. Содержание его в воде определяется интенсивностью потребления при фотосинтезе, разложением водорослей и высшей водной растительности, процессами осаждения на дно и др. В воде исследуемых рек содержание Мп изменялось в широких пределах. Максимальные и высокие значения средних концентраций отмечены в воде рек Малые Симичи и Пайканчик, дренирующих преимущественно эффузивные породы. Временные колебания содержания в них определялись, в основном, соотношением поверхностного и подземного стока, обусловливающих значительное увеличение концентрации Мп осенью. В реках Дея и Синель среднее содержание Мп было значительно ниже, хотя сезонная динамика сохранялась. Концентрации Мп в воде р. Бурея сопоставимы со значениями для рек Дея и Синель. По длине реки от пос. Талакан до пос. Новобурейский содержание Мп снижается, что может быть связано с его перераспределением между растворенной и взвешенной формами при изменении параметров среды, а также за счет потребления водорослями.

Ландшафтно-климатические условия бассейна Буреи обусловливают появление обширных заболоченных территорий, определяющих образование Бе-органических комплексов. Сезонные изменения содержания железа связаны с вариациями гидрологического режима. Повышение концентраций отмечалось летом и осенью за счет поступления с водосбора в

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

Таблица 3. Содержание растворенных форм микроэлементов в воде р. Бурея, мкг/дм3

Название притока, число проб

Элемент пос. Талакан, и = 14 Выше Нижне- Ниже Нижне-

Бурейской ГЭС, и = 36 Бурейской ГЭС, и = 14

А1 93,03±44,42 102,38±51,61 84,53±51,86

39,88-210,8 34,71-241,0 33,53-153,9

Бе 200,0±110,0 220,0±120,0 190,0±110,0

90-390 90,0-490,0 90-430,0

Мп 44,15±21,61 15,23±15,26 13,65±14,88

13,86-97,42 1,04-61,66 1,11-56,41

Ва 7,57±2,45 6,60±2,56 6,93±2,21

4,27-11,1 1,70-10,99 4,02-11,57

7п 22,04±12,40 26,29±12,42 18,07±11,24

6,93-49,5 3,53-97,6 0,10-42,43

Си 5,08±7,58 8,05±9,73 5,12±5,82

0,50-29,9 0,33-41,2 0,43-22,1

^ 0,02±0,03 0,03±0,04 0,02±0,03

<0,01-0,11 <0,01-0,22 <0,01-0,09

са 0,05±0,04 0,04±0,02 0,08±0,08

0,01-0,12 0,02-0,09 0,02-0,14

Со 0,04±0,02 0,03±0,01 0,03±0,006

0,02-0,06 0,02-0,05 0,02-0,04

N1 0,72±0,22 0,89±0,38 0,71±0,29

0,44-1,13 0,45-1,60 0,48-1,48

РЬ 0,37±0,36 0,26±0,16 0,37±0,37

0,04-0,91 0,04-0,53 0,09-0,90

As 0,30±0,06 0,32±0,07 0,31±0,05

0,21-0,37 0,23-0,45 0,23-0,36

Сг 0,04±0,02 0,22±0,09 0,08±0,08

0,02-0,06 0,14-0,37 0,03-0,19

Ве 0,02±0,01 0,03±0,006 0,02±0,01

0,01-0,03 0,01-0,03 0,01-0,03

В 1,41±1,48 3,28±2,27 2,81±1,87

0,17-3,87 1,23-7,44 1,04-5,61

Мо 0,18±0,05 0,28±0,17 0,26±0,18

0,11-0,27 0,14-0,91 0,13-0,73

БЬ 0,08±0,07 0,06±0,03 0,06±0,02

0,02-0,21 0,01-0,10 0,03-0,09

Бе 0,10±0,07 0,16±0,11 0,08±0,06

0,02-0,19 0,03-0,35 0,02-0,24

V 0,06±0,02 0,07±0,04 0,06±0,02

0,03-0,08 0,05-0,18 0,01-0,07

Примечание: жирным шрифтом выделены случаи превышения ПДК; в числителе - среднее и среднеквадратичное отклонение, в знаменателе - минимальное и максимальное значения, и - число проб.

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

Таблица 4. Содержание растворенных форм микроэлементов в воде левобережных притоков Нижне-Бурейского водохранилища, мкг/дм3

Название притока

Элемент Большая Малая Большая Малая

Бушунга Бушунга Желунда Желунда

А1 27,15 13,09 22,88 38,09

Бе 250,0 90,0 140,0 60,0

Мп 13,98 32,27 1,09 0,73

Ва 6,66 7,50 8,91 11,43

7п 5,68 6,39 3,78 10,65

Си 0,81 1,51 1,76 7,64

НЕ 0,05 0,01 0,02 0,01

са 0,02 0,02 0,02 0,02

Со 0,05 0,07 0,03 0,03

N1 0,72 0,86 0,57 0,54

РЬ 0,08 0,06 0,09 0,24

As 0,17 0,15 0,12 0,09

Сг <0,10 <0,10 <0,10 <0,10

Ве 0,01 0,01 0,01 0,01

В 0,37 0,44 0,03 0,03

Мо 0,21 0,15 0,39 0,16

БЬ 0,04 0,05 0,04 0,03

Бе 0,13 0,12 0,12 0,24

V 0,05 0,04 0,04 0,03

Примечание: жирным шрифтом выделены случаи превышения ПДК.

период интенсивных дождей. Максимальные за период наблюдений значения отмечались в малых реках в июле 2011 г. В воде р. Пайканчик концентрация Бе достигала 4,60 мг/дм3 при высоких значениях цветности (260 градусов цветности) и ХПК (44 мг О/дм3). Повышенным было и содержание Мп (426,3 мкг/дм3) как наиболее подвижного элемента по отношению к железу. Увеличение содержания взвешенных веществ до 22 мг/дм3, вероятно, определило возрастание роли тонкодисперсного вещества в растворенной фракции. В воде р. Буреи средние концентрации Бе и максимальные значения пределов колебания были ниже, чем в малых реках.

Диапазон средних концентраций РЬ в воде исследуемых рек (табл. 2-4) находится в пределах средних значений для рек мира (1 мкг/дм3) [10]. Повышенное содержание характерно для воды рек Большие Симичи и Дея, на водосборах которых отмечаются проявления золота, серебра, молибдена

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

и других металлов [8]. В этих же водотоках отмечались максимальные за период наблюдений концентрации РЬ (3,34 и 4,08 мкг/дм3 соответственно) в мае 2014 г. на фоне незначительного повышения содержания взвешенных веществ. В остальных малых реках концентрации были на порядок ниже.

Средние концентрации Си в р. Бурея и малых реках были одного порядка и превышали ПДК (1,00 мкг/ дм3) (табл. 2-4). Для сезонной изменчивости характерна большая вариабельность значений от десятых долей до десятков мкг/дм3. Медь образует прочные комплексы со многими органическими веществами (ОВ), причем устойчивость их значительно выше устойчивости комплексов других металлов. Транспорт и мобилизация органических комплексов меди, главным образом фульватных, усиливаются в паводки и половодье. Поэтому максимальные концентрации (15,238,6 мкг/дм3) в малых реках и до 41,2 мкг/дм3 в р. Бурее наблюдались в период интенсивных дождей в 2013 г., обусловивших увеличение содержания РОВ, цветности воды и вынос металлов, мобилизуемых из почв и растительности (рис. 3). Повышенные концентрации Си отмечены весной 2013 и 2014 гг. Концентрации Сг изменялись в небольших пределах, средние значения составляли десятые и сотые доли мкг/дм3.

Среднее содержание Ва для рек мира составляет 20 мкг/дм3 [10]. В притоках Нижне-Бурейского водохранилища, за исключением р. Малые Симичи, концентрации значительно ниже. Повышенный сток отмечался в паводки 2013 г. и осеннюю межень 2012 г. Концентрации Ва в воде р. Малые Симичи (табл. 2) на фоне остальных рек значительно выше, что может быть вызвано разгрузкой подземных вод артезианских бассейнов. Большое распространение содержащие барий подземные воды имеют в Среднеамурском, Верх-небуреинском и других межгорных артезианских бассейнах, в последнем концентрация этого элемента достигает 0,4 мг/дм3 [12].

Кадмий в воде притоков Нижне-Бурейского водохранилища, за исключением рек Синель и Большие Симичи, составляет сотые, реже десятые доли мкг/дм3, что соответствует среднему значению для рек мира [9, 10] (табл. 2-4). Средние концентрации Сё в реках Синель и Большие Симичи на порядок выше за счет разовых повышенных значений (3,34 и 1,68 мкг/дм3 соответственно) в многоводном 2013 г.

Для содержания N1 характерно относительно равномерное распределение. Средние концентрации варьируют в пределах 1 мкг/дм3: 0,941,37 мкг/дм3 в малых реках и 0,71-0,89 мкг/дм3 в р. Бурее. Для сезонного распределения характерны незначительные колебания с повышением содержания в половодье и паводки.

Кобальт в воде рек обнаруживается реже, чем N1, что можно объяснить его меньшей миграционной способностью и низким содержанием в горных породах [13]. Концентрации Со в воде малых рек и р. Бурее составляли со-

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

Рис. 3. Изменение средних концентраций Си (а) и А1 (б) в водах притоков Нижне-Бурейского водохранилища.

тые доли мкг/дм3, возрастая иногда до десятых долей в осеннюю межень в октябре-ноябре. Повышенные значения характерны для рек Малые Сими-чи и Пайканчик (табл. 2).

Содержание Л8 в водах притоков низкое, ниже среднего значения для рек мира (2,0 мкг/дм3) [10]. Невысокие концентрации (0,30-0,32 мкг/дм3 средние значения) с узким интервалом колебания (0,21-0,45 мкг/дм3) характерны для воды р. Буреи и малых рек бассейна (0,25-0,33 мкг/дм3 средние значения с интервалом 0,14-0,60 мкг/дм3). Незначительное повышение содержания Л8 отмечалось в мае и июле.

Концентрации Ве, БЬ, V низкие, составляли сотые доли мкг/дм3. Несколько выше, до десятых долей мкг/дм3, содержание Бе. Небольшое сезонное повышение концентраций отмечалось в весеннее половодье и осенью. Концентрации Мо составляли десятые доли мкг/дм3, средние значения были сопоставимы с содержанием в таежных реках бассейна р. Амур [4].

Бор в природных водах в виде ионов борных кислот присутствует повсеместно в незначительных количествах [13]. Щелочные воды более бога-

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

ты В, чем жесткие, что связано с лучшей растворимостью натриевых солей борных кислот по сравнению с кальциевыми и магниевыми. В воде исследованных рек содержание В изменялось в узком интервале. Наибольшие значения наблюдались в воде р. Малые Симичи с повышенными по сравнению с остальными притоками величиной рН и содержанием иона натрия [2]. Для сезонного изменения характерно увеличение весной.

Ртуть характеризуется высокой интенсивностью вовлечения в водную миграцию, активно поглощается водорослями, легко сорбируется почвами, образуя комплексы с гумусовыми кислотами (ГК), сорбционная емкость которых по отношению к ионам ^ (II) весьма высока [14]. Во многих водотоках ^ в виде киновари встречается в современных речных отложениях (шлихах), особенно в местах распространения россыпей золота и его шлиховых ореолов [15]. Средние концентрации ^ в бассейне р. Буреи в 24 раза превышали значение ПДК (0,01 мкг/дм3) в воде притоков и в 2-3 раза в основной реке. Превышение ПДК отмечалось в 43 % проб воды малых рек и 62 % р. Буреи. Оценка средних квадратичных отклонений свидетельствует о значительном рассеянии концентраций вокруг средних значений. Для малых рек максимальные концентрации отмечались в р. Дея - 0,11 мкг/дм3, Синель - 0,13 мкг/дм3, дренирующих осадочные породы, и в р. Малые Си-мичи - 0,16 мкг/дм3. Максимальная за период наблюдений концентрация ^ в воде р. Буреи (0,22 мкг/дм3) наблюдалась в мае 2014 г. у пос. Талакан. Исследования, выполненные на Курейском водохранилище, показали, что при его наполнении Hg аккумулируется в поверхностном гумусовом слое затопленных почв, в формирующихся донных отложениях и мышцах рыб [16]. Аналогичная ситуация наблюдалась при наполнении канадских водохранилищ, снижение концентраций Hg в мышцах рыб зарегистрировано в водохранилищах, возраст которых составлял 35 и более лет [17].

Влияние гидрологической обстановки на водосборе проявлялось в увеличении (до 75 %) количества проб, превышающих ПДК, в условиях низкой водности в р. Бурее. Повышенные концентрации ^ в условиях низкой водности в июне 2012 г. отмечались во всех водотоках (за исключением р. Пайканчик). В многоводном 2013 г. содержание в основном, было ниже 0,01 мкг/дм3, в засушливом 2014 г. концентрации Hg в малых реках незначительно превышали значения ПДК.

Разовый отбор проб в 2014 г. на левых притоках Нижне-Бурейского водохранилища свидетельствует о близости их химического состава с водами правых притоков: слабощелочная рН, низкая (до 58 мг/дм3) минерализация воды (табл. 2, 4). Соподчиненное влияние зональных факторов формирования лево- и правобережных притоков определяет близость их химического состава и геохимической обстановки, в которой они формируются. Концентрации металлов в воде левых и правых притоков в эти сроки от-

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

бора сопоставимы. Незначительные различия отмечаются для А1 и Mn. Содержание А1 в воде левых притоков было выше, а Mn значительно ниже по сравнению с правыми притоками.

Как уже отмечалось, химический состав вод в бассейне в период исследований формировался при значительных колебаниях водного стока за счет больших различий в количестве атмосферных осадков. В 2013 г. в бассейне Амура отмечалось историческое (впервые за 115 лет наблюдений) наводнение, обусловленное последовательным участием и наложением паводков на основных притоках (Зея, Бурея, Сунгари, Уссури). Гидрологический фактор в данных условиях оказал большое влияние на сток растворенных веществ. В условиях высокой водности в 2013 г. содержание Cu в р. Бурее и притоках было в 2,0-2,6 раза выше средних за период наблюдений значений, A1 в 1,2-1,8 раза, незначительное повышение содержания Fe отмечалось во всех притоках, Cd - только в реках Большие Симичи и Синель, для остальных металлов выраженного увеличения содержания не наблюдалось (рис. 3).

выводы

Притоки Нижне-Бурейского водохранилища характеризуются значительными вариациями физико-химических характеристик: величины рН, содержания взвешенных веществ, концентраций растворенных форм отдельных металлов. Содержание растворенных форм металлов в воде р. Бу-реи и ее притоках, в основном, невысокое и сопоставимо со среднемировыми значениями в речных водах. Исключение составляют концентрации Fe, Mn, Cu, Hg, которые зачастую превышают значения ПДК В отсутствии интенсивной антропогенной нагрузки их повышенное содержание, очевидно, соответствует естественному геохимическому фону территории, указывает на значительную роль заболоченных таежных ландшафтов и подземной составляющей в питании отдельных рек, возрастающей в условиях низкой водности. Характер сезонной изменчивости растворенных форм металлов разнообразен, в большой степени определяется гидрологическим фактором.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мордовин А.М., Шестеркин В.П., Антонов А.Л. Река Бурея: гидрология, гидрохимия, ихтиофауна. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2006. 146 с.

2. Шестеркин В.П., Сиротский С.Е., Таловская В.С., Шестеркина Н.М., Форина Ю.А., Ри Т.Д., Матвеева Е.П. Гидрохимия притоков Нижне-Бурейского водохранилища // Научные основы экологического мониторинга водохранилищ. Мат-лы. всерос. науч.-практ. конф. Хабаровск, 2010. С. 176-179.

3. Шестеркин В.П., Сиротский С.Е., Шестеркина Н.М. Воздействие гидроэнергетического строительства на содержание и сток растворенных веществ в воде реки Бурея // Водное хозяйство России. 2014. № 4. С. 72-83.

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.

4. Чудаева В.А., Шестеркин В.П., Чудаев О.В. Микроэлементы в поверхностных водах бассейна реки Амур // Водные ресурсы. 2011. № 5. С. 606-617.

5. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М. Микроэлементы в воде малых рек - притоков Нижне-Бурейского водохранилища // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов. Тр. V междунар. науч. конф. Т. 2. Пермь. 2015. С. 183-187.

6. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяй-ственного значения. Приказ Росрыболовства от 18.01.2010 № 20.

7. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 440 с.

8. Петрук Н.Н., Волкова Ю.Р., Шилова М.Н., Мялик А.В., Шадрина Н.И., Азарова И.А. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Дальневосточная. Лист М 52. Благовещенск. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2012. 496 с.

9. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. М.: Мысль, 1983. 272 с.

10. Hitchon B., Perkins E.N., Gunter W.D. Introduction to the Ground Water Geochemistry. Sherwood Rark; Alberta: Geoscience Publishing Ltd., 1999. 310 p.

11. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 270 с.

12. Кулаков В.В. Геохимия подземных вод Приамурья. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2011. 254 с.

13. Посохов Е.В. Общая гидрогеохимия Л.: Недра, 1975. 207 с.

14. Варшал Г.М., Кощеева И.Я., Хушвахтова С. Д., Холин Ю.В., Тютюник О.А. О механизме сорбции ртути (II) гуминовыми кислотами // Почвоведение. 1998. № 9. С. 1071-1078.

15. Буряк В.А., Рянский Ф.Н., Хмелевская Н.М. Геохимическая специализация как основа при медико-биологическом и эколого-ландшафтном районировании (на примере Азиатско-Тихоокеанского региона). Биробиджан. 1998. 76 с.

16. Сороковикова Л.М. Качество воды Саяно-Шушенского и Курейского водохранилищ в период наполнения // Научные основы экологического мониторинга водохранилищ. Мат-лы всерос. науч.-практ. конф. Хабаровск, 2010. С. 147-151.

17. Jackson T.A. The mercuru problem in recently from ed reservoirs of N orthem M anitoba (Canada): effects of impoundment and other factors on the productions of methyl mercury by microorganism in sediments // Can. J. Fich. Aquat. Sci., 1988. Vol. 45. P. 97-121.

Сведения об авторах:

Шестеркина Нина Михайловна, старший научный сотрудник, ФГБУН «Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук», Россия, 680000, Хабаровск, ул. Дикопольцева, 56; e-mail: shesterkina@ ivep.as.khb.ru

Шестеркин Владимир Павлович, канд. геогр. наук, ведущий научный сотрудник, ФГБУН «Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук», Россия, 680000, Хабаровск, ул. Дикопольцева, 56; e-mail: shesterkin@ivep.as.khb.ru

Водное хозяйство России № 3, 2016 г.