CC BY
127
пылеватых и глинистых грунтов с помощью компрессионно-фильтрационного прибора ПКФ 01.
Расчет коэффициента фильтрации (К10) проводился по формуле:
К-ш = [Ф^/Но)/ЦхАп/Ак х^Тх864, где S - наблюдаемое падение уровня воды в пьезометре, отсчитанное от первоначального уровня (см); Н0 - начальный напор (см); Ф^/Н0) - безразмерный коэффициент, определяемый по таблице; t - время падения уровня воды в пьезометре (с); Ап - площадь сечения пьезометра (см2); Ак - площадь кольца (см2); - высота образца грунта, равная высоте кольца (см); Т = (0,7+0,03 Тф) поправка для приведения значения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10 °С, где Тф фактическая температура воды при опыте (°С); 864 - переводной коэффициент (из см/с в м/сут). В качестве пьезометра была использована микробюретка d 0,4 см.
Объемная плотность при естественной влажности грунтов, отобранных в днище и бортах карьера, приведена в таблице 1. Она изменяется в пределах 1,8-2,3 г/см3 в днище, бортах, 2,02,1 г/см3 - в скважинах и является типичной для глин при данной влажности.
Гранулометрический состав образцов, отобранных в днище, бортах и скважинах, соответствует глинистым грунтам, сумма фракций <0,01 тт составляет 70-80%. Илистая фракция является преобладающей во всех образцах грунта карьера (табл. 2). По показателю текучести ^ исследуемые грунты относятся к твердым глинам (^ <0).
Коэффициент фильтрации образцов в естественном состоянии (монолиты) в метровой толще, по нашим данным, составляет 0,00003-0,00052 м/сут (от 1 до 19 см в год), по материалам ОАО «Ал-тайТИСИз» - от 1 до 100 см в год (табл. 2). В результате уплотнения данный показатель может снизиться в 2 и более раз (табл. 3). Уплотнение образца грунта осуществлялось в приборе ПКФ 01. Соответственно рассчитывали объемную плотность грунта до и после эксперимента.
Согласно отчету ОАО «АлтайТИСИз» об инженерно-геологических изысканиях на данном объекте исследуемые нами грунты относятся к переотложенным твердым и полутвердым глинам павлодарской свиты, которые являются региональным водоупо-ром [7].
Библиографический список
Таблица 2
Коэффициент фильтрации образцов грунта из скважин хвостохранилища, с. Потеряевка Рубцовского района Алтайского края
Скважина № (глубина, м) Коэффициент фильтрации
м/сут* см/год* м/сут** см/год**
СК№1 (1) 0,00003 0,94 0,00026 9,49
СК№1 (2) 0,00058 21,31 0,00021 7,67
СК№1 (3) - - 0,0012 43,80
СК№2 (1) 0,00018 6,55 0,00004 1,46
СК№2 (2) - - 0,00037 13,51
СК№2 (3) - - 0,00011 4,02
СК№3 (1) 0,00052 18,91 0,0027 98,55
СК№3 (2) - - 0,00029 10,59
СК№3 (3) - - 0,0019 69,35
Примечание: * - данные ИВЭП СО РАН; ** - данные грунтовой лаборатории Рубцовского филиала ОАО «АлтайТИСИз»; «-» - нет данных.
Таблица 3
Коэффициент фильтрации до и после уплотнения при разной объемной плотности
Скважина № (глубина, м) Объемная плотность, г/см2 Коэффициент фильтрации
до уплотнения после уплотнения до уплотнения после уплотнения
м/сут см/год м/сут см/год
СК №2 (1) 2,1 2,3 0,00018 6,55 0,00010 3,8
СК №3 (1) 2,0 2,2 0,00052 18,91 0,00007 2,7
Учитывая гидрогеологические условия данной территории (низкий уровень залегания грунтовых вод), а также полученные нами результаты фильтрационных свойств исследованных грунтов (их низкую водопроницаемость в естественном состоянии и после уплотнения, высокую сорбционную способность глин) можно заключить, что они могут быть использованы в производстве в качестве естественных противофильтрационных экранов после их максимального уплотнения.
1. Соколов, В.Н. Микромир глинистых пород // Соросовский образовательный журнал. - 1996. - № 3.
2. Орловская, А.Е. Санитарная охрана водозаборов подземных вод / А.Е. Орловская, Н.Н. Лапшин. - М., 1987.
3. Гладштейн, О.И. Применение геомембран для устройства противофильтрационных экранов объектов и сооружений хранения нефти и
нефтепродуктов // Журн. сфера нефтегаз. - 2010. - № 3.
4. Пеков, И.В. Рубцовское месторождение (Северо-Западный Алтай): минералогия зоны окисления // Минералогический Альманах. -
2011. - Вып. 1. - Т. 16.
5. Гольдберг, В.М. Проницаемость и фильтрация в глинах / В.А. Гольдберг, Н.П. Скворцов. - М., 1986.
6. Осипов В.И. Глинистые покрышки нефтяных и газовых месторождений / В.И. Осипов, В.Н. Соколов, В.В. Еремеев. - М., 2001.
7. Беккер, Р.Э. Отчет об инженерно-геологических изысканиях: выбор площадки под хвостохранилище 4 класса в 6 км к северу от пром-
площадки Рубцовского рудника в Рубцовском районе Алтайского края ОАО «АлтайТИСИз». - Барнаул, 2005.
Bibliography
1987.
sooruzheniyj khraneniya nefti
1. Sokolov, V.N. Mikromir glinistihkh porod // Sorosovskiyj obrazovateljnihyj zhurnal. - 1996. - № 3.
2. Orlovskaya, A.E. Sanitarnaya okhrana vodozaborov podzemnihkh vod / A.E. Orlovskaya, N.N. Lapshin. - M.,
3. Gladshteyjn, O.I. Primenenie geomembran dlya ustroyjstva protivofiljtracionnihkh ehkranov objhektov
nefteproduktov // Zhurn. sfera neftegaz. - 2010. - № 3.
4. Pekov, I.V. Rubcovskoe mestorozhdenie (Severo-Zapadnihyj Altayj): mineralogiya zonih okisleniya // Mineralogicheskiyj Aljmanakh. - 2011. -
Vihp. 1. - T. 16.
5. Goljdberg, V.M. Pronicaemostj i filjtraciya v glinakh / V.A. Goljdberg, N.P. Skvorcov. - M., 1986.
6. Osipov V.I. Glinistihe pokrihshki neftyanihkh i gazovihkh mestorozhdeniyj / V.I. Osipov, V.N. Sokolov, V.V. Eremeev. - M., 2001.
7. Bekker, R.Eh. Otchet ob inzhenerno-geologicheskikh izihskaniyakh: vihbor plothadki pod khvostokhranilithe 4 klassa v 6 km k severu ot
promplothadki Rubcovskogo rudnika v Rubcovskom rayjone Altayjskogo kraya OAO «AltayjTISIz». - Barnaul, 2005.
Статья поступила в редакцию 07.12.11
УДК 556.114
Dolmatova L.A. THE PECULIARITIES OF HYDROCHEMICAL REGIME OF LAKE TELETSKOYE DURING ITS AUTUMN COOLING. The study shows that by chemical composition the water of Lake Teletskoye and its tributaries during the autumn cooling period of 2009 refers to slightly mineralized hydrocarbonate-calcium water with alkalescent medium reaction. The concentrations of biogens are low, except for nitrates. The temperature and oxygen chemostratification of the lake water is observed. The comparative analysis of the data on chemical composition for previous years is evidence of stability of water composition and its formation conditions.
Key words: hydrochemical regime, dissolved oxygen concentration, mineralization, biogens, stratification.
Л.А. Долматова, канд. хим. наук, науч. сотр. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected]
ОСОБЕННОСТИ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ТЕЛЕЦКОГО ОЗЕРА В ПЕРИОД ОСЕННЕГО ОХЛАЖДЕНИЯ
Показано, что вода Телецкого озера и его притоков в период осеннего охлаждения 2009 г. по химическому составу относится к маломинерализованным гидрокарбонатно-кальциевым со слабощелочной реакцией среды. Концентрации биогенных элементов малы за исключением нитратов. Наблюдается температурная, кислородная и хемострати-фикация воды озера. Сравнительный анализ химического состава с данными прошлых лет указывает на стабильность состава воды озера и условий его формирования.
Ключевые слова: гидрохимический режим, концентрация растворенного кислорода, минерализация, биогенные вещества, стратификация.
Телецкое озеро - крупнейший по объему воды водоем в горах Южной Сибири - расположено в верховьях р. Обь в северовосточной части Республики Алтай на высоте 434 м над уровнем моря. Площадь водного зеркала озера 227,3 км2, длина - 78,6 км, максимальная ширина - 5,2 км, максимальная глубина - 323 м. По максимальной глубине Телецкое озеро занимает третье место в России после Байкала и Каспийского моря-озера и 25-е место в мире [1 -2]. Водосборный бассейн (площадь - 20 400 км2, средняя высота - 1940 м.) представляет собой горную область, вытянутую с юго-востока на северо-запад [2].
Акваторию озера условно делят на две части: южную, или меридиональную, часть (от устья р. Чулышман до м. Купоросный, 50 км) с глубинами 100-323 м. и северо-западную, или широтную, (от м. Купоросный до истока р. Бия, 28 км) с глубинами 10-100 м. [2].
В озеро впадает около 70 рек и более 150 временных водотоков, вытекает одна р. Бия, которая, соединяясь с Катунью, образует р. Обь [2]. Химический состав воды озера формируется за счет притоков и временных водотоков. По классификации О.А. Алекина [3] вода Телецкого озера и связанных с ним рек относится к гидрокарбонатному классу группы кальция.
Лаборатория водной экологии ИВЭП СО РАН с 1990-х годов проводит гидробиологические и гидрохимические исследования воды озера, его заливов и притоков. Цель нашего исследования - изучение особенностей гидрохимического режима Телецкого озера и его притоков в период осеннего охлаждения 2009 года.
Материал и методы
Для исследования гидрохимического режима 2 и 17-18 сентября 2009 г. были отобраны пробы воды на разных горизонтах и участках пелагиали Телецкого озера от устья р. Чулышман до истока р. Бия, а также в Кыгинском и Камгинском заливах и в приустьевых участках притоков Телецкого озера (рек Кыга, Челюш, Б. Чили, М. Чили, Кокши, Корбу, Колдор, Самыш). В пробах воды определяли рН, удельную электропроводность, растворенный кислород (по Винклеру), биохимическое потребление кислорода (БПК5), перманганатную окисляемость (ПО) по Кубелю, бихроматную окисляемость (ХПК), основные ионы, биогенные вещества (нитраты, нитриты, аммоний, фосфаты, общий фосфор) в соответствии со стандартными методиками [4-11].
Результаты и обсуждение
Телецкое озеро. Температура воды в поверхностном слое озера изменялась в интервале 10,1-11,8 оС, полностью соответствуя первой фазе осеннего охлаждения -перераспределения тепла [12]. Прозрачность воды была высокая - 5,3-6,3 м, (табл. 1) что согласно комплексной экологической классификации качества поверхностных вод суши [13] характеризует воду озера от южного до северо-западного мелководья как «предельно чистую». Водородный показатель рН мало изменялся и практически был одинаков - 7,79-7,85. Это согласуется с данными, ранее полученными нами [14], а также С.Г. Лепневой [12], В.В. Селегей и Т.С. Селегей [2], подтверждая стабильность концентрации водородных ионов в воде Телецкого озера на протяжении 80 лет наблюдений.
Вода озера содержит большое, близкое к насыщению количество кислорода, по-видимому, вследствие интенсивности протекающих в нем гидродинамических процессов в течение всего года от поверхности до дна [2, 12]. В вегетационный период в поверхностном слое литорали в результате фотосинтеза водных растений происходит пересыщение, и количество кислорода может достигать 15-17 мг/дм3. Его концентрация в период исследования варьировала от 9,92 до 10,72 мг/дм3, наблюдалось снижение в направлении от меридиональной части озера с большими глубинами до широтной, менее глубокой части озера с более прогретой водой.
Характер изменения БПК5 не зависел от концентрации кислорода: оно неравномерно изменялось от 0,32 до 1,92 мг О2/дм3. Более высокие значения БПК5 относились к северо-западному мелководью. Чистота воды Телецкого озера, малое содержание органических веществ в ней обусловливают невысокую окисляе-мость [12]. Перманганатная окисляемость равномерно изменялась в узком интервале 2,11-2,65 мг О/дм3. ХПК составило 3,208,80 мг О/дм3. Наиболее высокие значения ХПК отмечены в центральной части озера.
Биогенные элементы представлены минеральными формами азота, фосфатами и общим фосфором (табл. 1). Содержание аммонийного азота было мало и колебалось в интервале < 0,040,04 мг Мдм3. В Камгинском заливе и напротив устья р. Чулышман оно составляло 0,04 мг Мдм3, во всех остальных точках наблюдения - ниже предела обнаружения метода (< 0,04 мг Мдм3) [5; 11].
Благодаря хорошим окислительным условиям и чистоте воды Телецкого озера нитриты встречаются либо редко, либо в ничтожных количествах [2; 15]. В 2009 г.. наблюдали низкие концентрации нитритов, на пределе чувствительности метода [5; 9] в направлении от глубоководной части озера к центральной и северо-западному мелководью, а также в Камгинском заливе. Нитраты в воде Телецкого озера отмечены во всех точках. Их содержание в поверхностном слое колебалось в интервале 0,22-0,26 мг Мдм3, наиболее высокие концентрации нитратов были зарегистрированы в глубоководной и центральной части озера на горизонтах свыше 50 м.
Известно, что в Телецком озере фосфор лимитирует развитие фитопланктона [15]. Количество фосфатов зимой в воде озера может достигать 35 мкг/дм3, а в отдельные годы - и 66 мкг/дм3 [2; 14]. Летом, в период вегетации их концентрация снижается до 1-5 мкг/дм3 [14-15]. В сентябре 2009 г. в поверхностном слое и на разных горизонтах пелагиали Телецкого озера фосфаты были найдены в количествах ниже предела обнаружения метода [5] -<0,01 мг/дм3, а в Кыгинском заливе - на пределе обнаружения (0,01 мг/дм3). Содержание общего фосфора в поверхностном слое пелагиали так же, как и фосфатов было малым - <0,01. В южной части озера он найден в количестве 0,01 мг/дм3. В глубоководной части озера на глубинах 50-300 м содержание общего фосфора составляло 0,01-0,05 мг/дм3.
Согласно комплексной экологической классификации [13] по содержанию биогенных веществ качество воды озера соответствует «предельно чистым» и «вполне чистым» водам.
Телецкое озеро относится к слабо минерализованным пресным водоемам. По солености его вода относится к р-гипога-линным пресным водам [13], у которых минерализация < 100 мг/дм3. По ионному составу [3] вода озера относится к гидрокар-бонатно-кальциевым водам 1-11 типа (табл. 1). Среди катионов преобладал кальций (13,4-14,4 мг/дм3), среди анионов - гидрокарбонаты (53,8-58,9 мг/дм3). Минерализация воды озера изменялась от 78,9 до 88,2 мг/дм3. В южной части озера и Кыгинском заливе более высокая минерализация, в центральной части и северозападном мелководье минерализация снижается. Исследование физико-химических и химических характеристик воды озера показало неравномерность их распределения по вертикали.
В южной части озера наблюдали температурную и кислородную стратификации. Происходящее снижение рН и минерализации обусловлено уменьшением концентрации основных ионов по вертикали. Содержание легко окисляемого и общее содержание органического вещества в поверхностном и придонном слое не изменялось. В среднем горизонте на глубине 50 м концентрация органических веществ снижалась. С.Г. Лепнева [12] связывала
Химический состав воды пелагиали Телецкого озера, 17-18 сентября 2009 г.
Таблица 1
со
Название станций Горизонт, м О О н Прозрачность, м I о. со 2 сс 1_ 2 б СО <ч о 5 ^ с ш О с хпк ■ТО О 0. 3" ю о 0. л 2 О -г. ' со о -г. л О 0 1 О " 1 О (Л жесткость, °Ж + гм ю О О) 5 + К!
мг О/дм3 мг/дм" мг Ы/дм" мг/дм" мг/дм"
Кыгинский залив 0 11,0 5,9 7,79 10,24 0,64 2,11 7,20 0,01 0,01 <0,04 <0,001 0,23 58,9 1,70 5,75 0,94 14,4 2,71 4,76 88,2
10 9,80 - 7,79 - - 2,03 5,60 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,24 58,3 1,53 5,75 0,99 14,9 3,01 3,21 86,7
Чулышман 0 11,2 5,7 7,80 10,24 0,64 2,42 7,20 <0,01 0,01 0,04 <0,001 0,26 59,5 1,02 5,30 0,97 14,4 3,01 3,61 86,8
10 10,0 - 7,85 10,24 1,28 - - - - - - - 57,6 1,02 6,30 0,94 13,9 3,01 4,10 85,9
50 5,00 - 7,76 12,00 2,08 2,34 5,60 <0,01 0,01 0,04 <0,001 0,29 54,5 1,02 5,30 0,89 12,9 3,01 3,56 80,3
100 4,90 - 7,75 10,24 1,28 2,42 7,20 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,29 54,0 1,02 5,75 0,89 13,4 2,71 3,59 80,5
Кокши 0 10,1 5,9 - 10,40 0,48 2,81 4,00 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,22 - - - - - - - -
10 10,9 - - 10,72 1,12 2,34 5,60 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,26 - - - - - - - -
50 4,90 - - 12,16 1,92 2,19 2,40 <0,01 0,05 <0,04 <0,001 0,33 - - - - - - - -
100 4,40 - - 11,68 1,12 2,42 2,40 <0,01 0,01 <0,04 <0,001 0,30 - - - - - - - -
200 4,60 - - 11,68 1,44 2,34 1,60 <0,01 0,012 <0,04 <0,001 0,31 - - - - - - - -
Корбу 0 10,8 5,4 7,85 10,72 1,12 2,65 3,20 <0,01 <0,01 <0,04 0,001 0,22 54,8 1,02 5,75 0,91 13,4 2,89 3,42 81,3
10 10,6 - 7,80 10,24 0,64 2,50 6,40 <0,01 0,012 <0,04 <0,001 0,23 54,5 1,02 6,30 0,89 12,9 3,01 4,08 81,8
50 4,80 - 7,77 12,00 1,44 2,34 9,60 <0,01 0,01 <0,04 <0,001 0,32 54,5 1,02 7,55 0,89 13,4 3,01 4,73 84,2
100 4,60 - 7,75 12,32 1,76 2,19 9,60 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,28 55,1 1,02 5,30 0,92 13,4 3,01 3,05 80,9
200 4,50 _ 7,75 12,00 1,28 2,19 8,80 <0,01 0,012 <0,04 <0,001 0,14 55,5 1,02 5,75 0,87 13,4 2,41 4,70 82,8
300 4,40 - 7,75 11,68 1,12 2,11 8,00 <0,01 0,012 <0,04 <0,001 0,33 55,7 1,02 5,30 0,89 13,9 2,41 4,05 82,4
Камгинский залив 0 11,6 6,3 7,79 9,92 0,96 2,89 4,00 <0,01 <0,01 0,04 0,001 0,22 53,8 1,02 6,70 0,87 13,4 2,41 4,50 81,8
10 11,0 - 7,82 10,56 1,60 2,50 4,00 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,22 54,5 1,02 5,00 0,92 12,9 3,31 2,65 79,4
100 4,40 - - 12,16 2,24 - - - - - - - - - - - - - - -
Яйлю 0 11,6 5,9 7,80 9,92 0,32 2,50 8,80 <0,01 <0,01 <0,04 0,001 0,22 53,8 1,02 4,50 0,84 13,4 2,11 4,11 78,9
10 9,80 - 7,82 10,40 0,80 2,34 9,60 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,22 53,8 1,02 4,70 0,84 12,9 2,41 4,21 79,0
50 4,60 - 7,75 11,84 1,60 2,26 8,58 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,31 54,5 1,02 4,70 0,87 13,4 2,41 3,75 79,8
100 4,40 - 7,75 12,00 1,12 2,19 7,02 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,34 54,7 1,02 7,10 0,89 13,9 2,41 4,58 83,7
200 4,20 — 7,65 12,32 1,28 2,03 8,58 <0,01 <0,01 <0,04 <0,001 0,33 55,7 1,02 7,10 1,04 13,9 4,21 1,24 83,2
Самыш 0 11,8 5,8 - 9,92 1,92 - - - - - - - - - - - - - - -
10 11,2 - - 9,92 0,96 - - - - - - - - - - - - - - -
Артыбаш 0 11,6 5,3 7,85 10,24 1,28 2,50 6,24 <0,01 <0,01 <0,04 0,001 0,23 54,0 1,02 6,30 0,89 13,4 3,01 3,87 81,6
9 11,2 - - 10,24 0,64 - - - - - - - - - - - - - - -
сл сл
Ц1
ю
I
>
§ "О
сг
о
СП
со
0
го
>
1
X
а
СП со
4 0 50 100 s !150 ä 200 250 300 -■-Т —м— О2 Т, о С; кислород, мг/дм3 6 8 10 12 П 1 / ■ ▲ а 7 0 50 100 s ^ я 150 (О £ 200 250 300 сумма ионов, мг/дм3 9 80 81 82 83 84 85 * % • 1 \ - ч ч ч Ь ~ г » 4 б
7 0 50 100 s ^ я 150 (О к 200 250 300 рН 6 7,8 8,0 II - ■ в 0 0 50 100 s ^ я 150 (О £ 200 250 300 г нитраты, мг/дм3 ,5 1,0 1,5 - > У / * ч ч
Рис. 1. Вертикальное распределение температуры воды, концентрации растворенного кислорода (а), рН (б), минерализации (в) и концентрации нитратов (г) на станции Корбу в Телецком озере (сентябрь 2009 г.)
Таблица 2
Химический состав воды притоков Телецкого озера, 2 сентября 2009 г.
Название рек Место отбора проб р н X Ср УЭП, х, мкСм/см О О X О О со жесткость, оЖ '"га С 5 + +га z W s W
мг/дм3 мг/дм3
Кыга устье, левый берег 8,6 7,83 154 77,9 0,34 5,75 1,31 20,3 3,61 2,35 110
Челюш правый берег 7,9 7,32 38,1 17,1 0,34 4,10 0,28 3,97 1,02 2,33 28,9
Б.Чили правый берег 7,6 7,55 158 81,7 0,34 3,65 1,27 21,0 2,72 3,81 113
Кокши правый берег 8,1 6,10 24,1 10,8 0,68 4,50 0,28 3,17 1,51 0,18 20,8
М.Чили левый берег 7,5 7,65 91,6 47,5 0,34 5,75 0,74 12,9 1,20 4,13 71,8
Корбу правый берег 7,9 6,30 24,8 11,4 0,68 6,25 0,23 2,98 1,02 2,44 24,8
Колдор левый берег 8,2 7,80 151 76,6 1,02 7,55 1,21 20,3 2,41 5,57 114
Самыш левый берег старого русла 12,1 7,00 155 65,9 4,43 6,65 0,89 13,4 2,71 11,3 104
неравномерность распределения органических веществ с ветро-волновыми явлениями на озере, которые способствуют переносу водорослей в различные водные слои. Среди биогенных веществ наблюдалась тенденция увеличения содержания нитратов, снижения концентрации аммонийного, нитритного азота и общего фосфора по вертикали.
В глубоководной и центральной части озера наблюдали температурную и кислородную стратификацию и неравномерность распределения органических и биогенных веществ по различным горизонтам (рис. 1). Наблюдалась тенденция снижения содержа-
ния легко окисляемых органических веществ от поверхности к придонному слою. Общее содержание растворенного органического вещества на разных участках озера претерпевало противоположные тенденции: уменьшение (Кокши, Яйлю) и увеличение (Корбу) содержания сверху вниз. Наблюдалась тенденция возрастания концентрации гидрокарбонатов и минерализации по вертикали сверху вниз на фоне снижения рН (рис.1).
Притоки Телецкого озера. По величине и ширине русла притоки Телецкого озера разнообразны. Многие мелкие притоки по характеру водосбора, расходам воды, длине существуют только
в периоды весеннего половодья или сильных дождей. Зимой большинство малых рек горной части Алтая не имеет стока и промерзает до дна [16].
Вода этих рек очень мягкая, чистая, прозрачная, с низким содержанием органических веществ, окисляемость воды не превышает 3-5 мг О/дм3. Минимальная минерализация наблюдается в апреле-мае, а на реках ледникового и высокогорного снегового питания - в июне и июле [17].
Вода притоков в сентябре 2009 г. относилась к гидрокарбо-натно-кальциевым водам I-II типа, а р. Кокши - III типа [3] (табл. 2). Минерализация воды этих рек в приустьевых участках изменялась от 20,8 мг/дм3 до 114 мг/дм3. Вода притоков имела слабощелочную реакцию среды, значения рН - 6,10-7,83.
Концентрации растворенного кислорода достаточно высоки (7,70-13,5 мг/дм3). БПК5 составляло 0,35-3,41 мг О2/дм3 [18-19]. По данным, полученным Т. А. Рождественской [20], содержание нитратов в притоках колеблется в интервале 0,11-0,20 мг N/дм3, нитритов - < 0,002 мг N/дм3.
Библиографический список
Заключение
Вода Телецкого озера и его притоков в период осеннего охлаждения 2009 г. по химическому составу относится к маломинерализованным гидрокарбонатно-кальциевым водам, со слабощелочной реакцией среды. Некоторые ингредиенты по глубинам распределены неравномерно. Наблюдается температурная, кислородная и хемостратификация. Содержание органических веществ, определяемых по окисляемости, указывает на присутствие незначительных количеств нестойких соединений. Содержание биогенных элементов мало, за исключением нитратов. Концентрации нитратов не выходят за пределы, указанные в более ранние сроки наблюдения [2]. Сравнение концентраций компонентов с литературными данными, полученными в разные годы, свидетельствует о стабильности состава вод озера и условиях их формирования.
Автор выражает благодарность сотрудникам Лаборатории водной экологии ИВЭП СО РАН, принимавшим участие в отборе проб воды и анализе растворенного кислорода: О.Н. Жуковой, Е.Ю. Митрофановой.
1. Физико-географическая и геологическая характеристика Телецкого озера / под ред. В. Селегея, Б. Дехандсхюттера, Я. Клеркса, Е. Высоцкого. - Тервюрен (Бельгия), 2001. - Т. 105.
2. Селегей, В.В. Телецкое озеро / В.В. Селегей, Т.С. Селегей. - Л., 1978.
3. Алекин, О.А. Основы гидрохимии. - Л., 1953.
4. Руководство по гидрохимическому анализу поверхностных вод суши / под ред. А.Д. Семенова. - Л., 1977.
5. Методы исследования качества воды водоемов / под ред. А.П. Шицковой. - М., 1990.
6. Алекин, О.А. Методы исследования физических свойств и химического состава воды // Жизнь пресных вод СССР / под ред. Е.Н. Павловского и В.И. Жадина. - М.;Л., 1959. - T. IV. - Ч. 2.
7. ПНД Ф 14.1.2.99-97. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений содержания гидрокарбонатов в пробах природных вод титриметрическим методом. - М., 1997.
8. РД 33 -5.3.04-96. Качество вод. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации хлоридов в природных и очищенных сточных водах титриметрическим методом с солью серебра. - М., 1996.
9. ПНД Ф 14.1:2.3-95. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрит-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса. - М., 1995.
10. ПНД Ф 14.1:2.4-95. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрат-ионов в природных сточных водах фотометрическим методом с салициловой кислотой. - М., 1995.
11. ПНД Ф 14.1.1-95. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в очищенных сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера. - М., 1995.
12. Лепнева, С.Г. Термика, прозрачность, цвет и химический состав воды Телецкого озера // Исследование озер СССР - Л., 1937. - Вып. 9.
13. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши / О.П. Оксиюк, В.Н. Жукинский, Л.П. Брагинский [и др.] // Гидробиол. журн., 1993. - № 29 (4).
14. Долматова, Л.А. Гидрохимический режим Телецкого озера // О состоянии и развитии сети особо охраняемых территорий в Республике Алтай: мат. междунар. научно-практической конф., посвящ. 75-летнему юбилею Алтайского заповедника. - Горно-Алтайск, 2008.
15. Гидрохимическая характеристика Телецкого озера: отчет о НИР / Ин.-т нефте- и углехим. синтеза при ИрГУ; руков. Г.М. Шпейзер; испол.: Ю.К. Васильева; Т.М. Мазурова; Е.И. Иванова [и др.]. - Иркутск, 1989. - № ГР 01890072523. - Инв. № 038885.
16. Алекин, О.А. К исследованию притоков Телецкого озера // Работы Телецкой экспедиции / Исследование озер СССР - Л., 1934. - Вып. 7.
17. Алекин, О.А. Гидрохимия рек СССР. / /Труды ГГИ. - Л., 1949. - Ч. - III Вып. 15 (69).
18. Зарубина, Е.Ю. Элементы гидрохимического режима приустьевых участков притоков Телецкого озера / Е.Ю. Зарубина, Л.А. Долматова, М.И. Соколова // Ползуновский вестник. - 2006. - № 2-1.
19. Долматова, Л.А. Исследование содержания нефтепродуктов и фенолов в воде Телецкого озера и связанных с ним рек // Мир науки, культуры и образования - 2009. - № 1 (13).
20. Рождественская, Т.А. Нитраты и нитриты в поверхностных и подземных водах Алтая / Т.А. Рождественская, А.В. Пузанов, И.В. Горбачев // Мир науки, культуры, образования. - 2008. - № 2 (9).
Bibliography
1. Fiziko-geograficheskaya i geologicheskaya kharakteristika Teleckogo ozera / pod red. V. Selegeya, B. Dekhandskhyuttera, Ya. Klerksa, E. Vihsockogo. - Tervyuren (Beljgiya), 2001. - T. 105.
2. Selegeyj, V.V. Teleckoe ozero / V.V. Selegeyj, T.S. Selegeyj. - L., 1978.
3. Alekin, O.A. Osnovih gidrokhimii. - L., 1953.
4. Rukovodstvo po gidrokhimicheskomu analizu poverkhnostnihkh vod sushi / pod red. A.D. Semenova. - L., 1977.
5. Metodih issledovaniya kachestva vodih vodoemov / pod red. A.P. Shickovoyj. - M., 1990.
6. Alekin, O.A. Metodih issledovaniya fizicheskikh svoyjstv i khimicheskogo sostava vodih // Zhiznj presnihkh vod SSSR / pod red. E.N. Pavlovskogo i V.I. Zhadina. - M.;L., 1959. - T. IV. - Ch. 2.
7. PND F 14.1.2.99-97. Kolichestvennihyj khimicheskiyj analiz vod. Metodika vihpolneniya izmereniyj soderzhaniya gidrokarbonatov v probakh prirodnihkh vod titrimetricheskim metodom. - M., 1997.
8. Rd 33 -5.3.04-96. Kachestvo vod. Kolichestvennihyj khimicheskiyj analiz vod. Metodika vihpolneniya izmereniyj massovoyj koncentracii khloridov v prirodnihkh i ochithennihkh stochnihkh vodakh titrimetricheskim metodom s soljyu serebra. - M., 1996.
9. PND F 14.1:2.3-95. Kolichestvennihyj khimicheskiyj analiz vod. Metodika vihpolneniya izmereniyj massovoyj koncentracii nitrit-ionov v prirodnihkh i stochnihkh vodakh fotometricheskim metodom s reaktivom Grissa. - M., 1995.
10. PND F 14.1:2.4-95. Kolichestvennihyj khimicheskiyj analiz vod. Metodika vihpolneniya izmereniyj massovoyj koncentracii nitrat-ionov v prirodnihkh stochnihkh vodakh fotometricheskim metodom s salicilovoyj kislotoyj. - M., 1995.
11. PND F 14.1.1-95. Kolichestvennihyj khimicheskiyj analiz vod. Metodika vihpolneniya izmereniyj massovoyj koncentracii ionov ammoniya v ochithennihkh stochnihkh vodakh fotometricheskim metodom s reaktivom Nesslera. - M., 1995.
12. Lepneva, S.G. Termika, prozrachnostj, cvet i khimicheskiyj sostav vodih Teleckogo ozera // Issledovanie ozer SSSR. - L., 1937. - Vihp. 9.
13. Kompleksnaya ehkologicheskaya klassifikaciya kachestva poverkhnostnihkh vod sushi / O.P. Oksiyuk, V.N. Zhukinskiyj, L.P. Braginskiyj [i dr.] // Gidrobiol. zhurn., 1993. - № 29 (4).
14. Dolmatova, L.A. Gidrokhimicheskiyj rezhim Teleckogo ozera // O sostoyanii i razvitii seti osobo okhranyaemihkh territoriyj v Respublike Altayj: mat. mezhdunar. nauchno-prakticheskoyj konf., posvyath. 75-letnemu yubileyu Altayjskogo zapovednika. - Gorno-Altayjsk, 2008.
15. Gidrokhimicheskaya kharakteristika Teleckogo ozera: otchet o NIR / In.-t nefte- i uglekhim. sinteza pri IrGU; rukov. G.M. Shpeyjzer; ispol.: Yu.K. Vasiljeva; T.M. Mazurova; E.I. Ivanova [i dr.]. - Irkutsk, 1989. - № GR 01890072523. - Inv. № 038885.
Пигментные характеристики фитопланктона оз. Б. Яровое в 2009-2011 гг.
Год, период Число проб Хл а, мг/м3 Хл а/£ Хл, % Хл Ы1 Хл, % Хл п11 Хл, % Феопиг-менты, % Пигментный индекс (ПИ) (Е430/Е664) Пигментное отношение (ПО) (Е48О/Е664)
16-30 июня 6 2,76-6,46 4,89 ±0,62 30,0-70,7 53,5 ±6,23 19,5-31,4 25,6 + 1,68 5,93-38,6 20,9 ±5,51 7,56-90,5 33,7 ±19,6 2,26-3,19 2,64 ±0,14 0,96-1,54 1,27 ± 0,09
о> о 1-31 июля 24 1,97-12,4 5,64 ± 0,59 16,4-78,3 55,2 ±2,83 19,2-51,8 26,4 ±1,43 0,99-86,3 20,5 ±3,46 1,79-56,5 23,8 ±3,03 1,70-6,27 3,51 + 0,23 0,52-4,09 1,88 ±0,17
о см 3-31 августа 20 3,06-10,5 5,75 ±0,39 44,0-65,1 56,6 + 1,44 13,8-39,8 24,7 ±1,32 10,4-28,2 18,7 ±1,31 2,26-95,2 34,7 ±6,23 2,09-5,42 3,57 ± 0,22 1,20-3,24 2,12 + 0,14
2 ноября 10 20,8-26,7 24,4 ±0,71 82,0-87,6 85,6 ±0,56 11,0-14,6 12,5 ±0,35 1,15-3,33 1,96 ±0,24 2,43-12,9 7,53 ±1,25 1,91-2,35 2,25 ±0,04 0,80-1,42 1,28 ±0,05
19 мая 30 10,8-26,2 16,5 ±0,53 69,9-86,1 79,6 ±0,76 10,0-21,3 16,4 ±0,58 0,95 - 8,79 4,13 ±0,36 0,33-33,7 14,4 ±1,58 1,88-2,87 2,25 ±0,06 0,65-1,96 1,12 + 0,08
23-31 июля 43 1,93-7,05 2,95 ±0,14 48,7-93,7 72,4 ±1,59 6,46-38,7 18,0 ±0,92 0,70-32,3 10,6 ±1,07 0,00-42,9 16,4 ±2,03 1,78-3,58 2,19 ±0,05 0,57-2,32 1,09 ±0,06
т- о см 2-26 августа 7 2,04-11,7 5,48 ±1,30 60,8-77,9 69,9 ±1,96 12,0-21,7 17,3 ±1,15 6,69-21,7 12,8 ±1,93 4,76-41,2 16,0 ±5,12 1,90-2,91 2,26 ±0,12 0,65-1,63 1,03 + 0,13
16 сентября 2 11,3-13,2 63,6-78,0 20,0-21,9 2,04-14,5 4,76^9,0 2,48-2,63 1,28-1,42
21 октября 15 20,0-27,7 22,0 ±0,47 75,6-86,1 82,2 ± 0,73 12,8-18,6 15,2 ±0,40 0,27-5,75 2,59 ±0,42 2,12-23,5 9,66 ±1,32 2,12-2,35 2,23 ±0,02 0,97-1,34 1,19 + 0,03
т-т- 1-30 июля 8 0,46-3,09 1,38 ±0,32 26,6-74,9 58,7 ±5,40 17,4-33,7 24,5 ±2,00 2,70-39,7 16,8 ±4,54 4,76-76,2 50,0 ±9,59 1,90-3,50 2,65 ±0,17 0,60-2,00 1,24 ±0,16
О СЧ| 3-21 августа 5 1,36-3,04 2,07 ±0,31 57,3-79,5 66,3 ±3,63 17,5-26,5 21,1 ±1,73 14,0-18,1 16,6 ±0,97 14,3-28,6 21,4 ±7,14 1,94-2,78 2,35 ±0,14 0,94-1,33 1,13 ±0,08
Примечание: в числителе - пределы колебаний, в знаменателе - средние значения при р=0,05.%
16. Alekin, O.A. K issledovaniyu pritokov Teleckogo ozera // Rabotih Teleckoyj ehkspedicii / Issledovanie ozer SSSR. - L., 1934. - Vihp. 7.
17. Alekin, O.A. Gidrokhimiya rek SSSR. / /Trudih GGI. - L., 1949. - Ch. - III Vihp. 15 (69).
18. Zarubina, E.Yu. Ehlementih gidrokhimicheskogo rezhima priustjevihkh uchastkov pritokov Teleckogo ozera / E.Yu. Zarubina, L.A. Dolmatova, M.I. Sokolova // Polzunovskiyj vestnik. - 2006. - № 2-1.
19. Dolmatova, L.A. Issledovanie soderzhaniya nefteproduktov i fenolov v vode Teleckogo ozera i svyazannihkh s nim rek // Mir nauki, kuljturih i obrazovaniya - 2009. - № 1 (13).
20. Rozhdestvenskaya, T.A. Nitratih i nitritih v poverkhnostnihkh i podzemnihkh vodakh Altaya / T.A. Rozhdestvenskaya, A.V. Puzanov, I.V. Gorbachev // Mir nauki, kuljturih, obrazovaniya. - 2008. - № 2 (9).
Статья поступила в редакцию 07.12.11
УДК 574.522; 574.583
Kotovshchikov A.V., Kirillova T.V. SPATIAL HETEROGENEITY AND DYNAMICS OF PIGMENT CHARACTERISTICS OF PHYTOPLANKTON IN HYPERSALINE BOLSHOYE YAROVOYE LAKE. The pigment characteristics of phytoplankton in the hypersaline Bolshoye Yarovoye Lake were studied in different hydrological periods from May to November 2009-2011. The peculiarities of horizontal and vertical distribution of photosynthetic pigments, relative pigment indices and their seasonal dynamics were revealed. The relationship between the spatial-temporal organization of algal community and zooplankton development (artemia) is found. The trophic state and water quality of lake were estimated by the level of phytoplankton development.
Key words: hypersaline lake, thermal stratification, phytoplankton, chlorophyll, pigment characteristics of algae.
А.В. Котовщиков, науч. сотр. Института водных и экологических проблем; Т.В. Кириллова, канд. биол. наук,
ст. науч. сотр. Института водных и экологических проблем, г. Барнаул, E-mail: [email protected]
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ И ДИНАМИКА ПИГМЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФИТОПЛАНКТОНА ГИПЕРГАЛИННОГО ОЗЕРА БОЛЬШОЕ ЯРОВОЕ
Исследованы пигментные характеристики фитопланктона гипергалинного оз. Большое Яровое в разные гидрологические периоды с мая по ноябрь 2009-2011 гг. Выявлены особенности горизонтального и вертикального распределения фотосинтетических пигментов, относительных пигментных показателей и их сезонная динамика. Установлена связь пространственно-временной организации сообщества водорослей с развитием зоопланктона - рачков артемии. Дана оценка трофического статуса и качества воды озера по уровню развития фитопланктона.
Ключевые слова: гипергалинное озеро, артемиевые озера, температурная стратификация, фитопланктон, хлорофилл, пигментные характеристики водорослей.
Состав и соотношение пигментов в клетках водорослей планктона играют важную роль в оценке количества, физиологического состояния и систематического положения доминантов альгоценозов. Установление содержания основного фотосинтетического пигмента - хлорофилла а в воде позволяет получить сведения об особенностях пространственно-временного распределения фитопланктона, санитарно-биологических характеристиках воды, степени эвтрофикации и интенсивности самоочищения вод [1-3].
Озеро Большое Яровое - бессточное горько-солёное, расположено в Славгородском районе Алтайского края. Его котловина является самой глубокой впадиной в Центральной Кулундинс-кой депрессии. Водоем имеет эллиптическую форму, вытянутую с северо-запада на юго-восток, его площадь - 53 км1, длина 11,5 км, максимальная ширина 8 км, максимальная глубина 9-10 метров. Сезонные колебания уровня составляют более 1 м. Донные отложения представлены илом с прослойками мирабилита. Озеро окружает плоская степная равнина; берега высокие обрывистые. Минерализация воды варьирует в многолетнем аспекте от 135 до 206 г/дм3 и в среднем составляет 172 г/дм3; преобладают ионы Nа+ и С1 ~ [4-5]. Для водной толщи характерна летняя температурная стратификация с верхней границей термоклина в слое 6-8 м от поверхности. Содержание растворенного кислорода в эпилимнионе варьирует в пределах 6,6-7,7 мг/дм3, в гипо-лимнионе - 3,0-4,6 мг/дм3. В условиях осенней гомотермии в придонном слое показатель снижается до - 1,0 мг/дм3 [6].
Озеро является важным промысловым водоемом для рачка артемии - единственного представителя мезозоопланктона. На его берегу расположен г. Яровое, градообразующим предприятием которого является комбинат «Алтайхимпром», создающий неблагоприятную экологическую обстановку [5].
Материалы и методы
В 2009 г. пробы планктона для определения содержания фотосинтетических пигментов отбирали с горизонтов 0,5-1 м от поверхности воды ежедневно с 15 июня по 31 августа на мониторинговой станции «Пирс», расположенной в прибрежье у северного берега оз. Б. Яровое. В июле и августе обследование приповерхностного слоя проводили по транссектам с юга на север и с запада на восток. В центральной глубоководной точке допол-
нительно отбирали пробы из среднего и придонного горизонтов. В ноябре - в прибрежных точках и в центральной точке с горизонтов 0Ь|, 0,2Ь|, 0,4Ь|, 0,6Ь|, 0,8Ь| и 1Ь|, где - глубина в месте отбора. В 2010 г. пробы фитопланктона отбирали в мае, августе и октябре по транссекте с юга на север с горизонтов 0Ь|, 0,6Ь| и 0,8Ь|, в центральной точке дополнительно взяты горизонты 0,2Ь|, 0,4Ь| и 1Ь|. С 23 июля по 28 августа 2010 г. и с 29 июня по 21 августа 2011 г. проводили мониторинговые исследования на станции «Пирс» каждые 4-6 дней. Всего отобрано 170 проб. Воду концентрировали фильтрацией воды из объема 250-500 мл через мембранные фильтры «Владипор» МФАС-ОС-3 с диаметром пор 0,8 мкм. Концентрации пигментов в ацетоновых экстрактах оценивали стандартным спектрофотометрическим методом.
Авторы выражают благодарность аспирантке Ю.А. Бендер за помощь в отборе и фильтрации проб воды, а также сотрудникам лаборатории водной экологии ИВЭП СО РАН за помощь в полевых исследованиях.
>2,5
2,5-8
8-25
>25
Рис. 1. Частота встречаемости концентраций хлорофилла а в оз. Большое Яровое в 2009-2011 гг., % от общего числа наблюдений п
