Научная статья на тему 'Пространственная и сезонная динамика содержания железа в водах среднего Амура'

Пространственная и сезонная динамика содержания железа в водах среднего Амура Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
307
58
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СРЕДНИЙ АМУР / Р. УССУРИ / ЖЕЛЕЗО РАСТВОРЕННОЕ И ВЗВЕШЕННОЕ / MIDDLE AMUR RIVER / USSURI RIVER / DISSOLVED AND SUSPENDED IRON

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М.

Рассмотрена сезонная и пространственная динамика содержания растворенной и взвешенной форм железа в водах среднего Амура в 2011-2015 гг. Показана приоритетная роль Зейского и Бурейского водохранилищ в формировании стока растворенного железа в зимнюю межень, доминирование его над стоком взвешенного железа в воде р. Амур до устья р. Сунгари. Установлено преобладание стока взвешенного железа над растворенным в период открытого русла в водах среднего Амура, зимой в водах р. Уссури и правобережной части Амура ниже устья р. Сунгари.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Spatial and seasonal dynamics of iron in the water of the Middle Amur

Seasonal and spatial dynamic of content of dissolved and suspended iron forms in waters of the middle Amur in 2011-2015 are discussed. A priority role of Zeya and Bureya reservoirs in the wintertime has been shown in formation of dissolved iron runoff, and its dominance over suspended iron runoff in the Amur River water down to the Songhua River mouth. Prevalence of suspended iron runoff over dissolved iron runoff was observed in all water bodies during open channel, in wintertime in waters of the Ussuri River and at the right bank of the Middle Amur River below the Songhua River mouth.

Текст научной работы на тему «Пространственная и сезонная динамика содержания железа в водах среднего Амура»

Вестник ДВО РАН. 2016. № 5

УДК 550.42

В.П. ШЕСТЕРКИН, Н.М. ШЕСТЕРКИНА

Пространственная и сезонная динамика содержания железа в водах среднего Амура

Рассмотрена сезонная и пространственная динамика содержания растворенной и взвешенной форм железа в водах среднего Амура в 2011—2015 гг. Показана приоритетная роль Зейского и Бурейского водохранилищ в формировании стока растворенного железа в зимнюю межень, доминирование его над стоком взвешенного железа в воде р. Амур до устья р. Сунгари. Установлено преобладание стока взвешенного железа над растворенным в период открытого русла в водах среднего Амура, зимой - в водах р. Уссури и правобережной части Амура ниже устья р. Сунгари.

Ключевые слова: средний Амур, р. Уссури, железо растворенное и взвешенное.

Spatial and seasonal dynamics ofiron in the water ofthe MiddleAmur. VP. SHESTERKIN, N.M. SHESTERKINA (Institute of Water and Ecological Problems, FEB RAS, Khabarovsk).

Seasonal and spatial dynamic of content of dissolved and suspended iron forms in waters of the middle Amur in 2011—2015 are discussed. A priority role of Zeya and Bureya reservoirs in the wintertime has been shown in formation of dissolved iron runoff, and its dominance over suspended iron runoff in the Amur River water down to the Songhua River mouth. Prevalence of suspended iron runoff over dissolved iron runoff was observed in all water bodies during open channel, in wintertime — in waters of the Ussuri River and at the right bank of the Middle Amur River below the Songhua River mouth.

Key words: the Middle Amur River, the Ussuri River, dissolved and suspended iron.

Амур - одна из крупных рек Евразии, сток которой составляет более половины общего стока рек Охотского побережья. Большие преобразования в бассейне среднего Амура в последние годы (гидроэнергетика, мелиорация и др.) не могли не повлиять на сток железа - широко распространенного элемента земной коры. Высокий кларк железа и процессы химического выветривания горных пород обусловливают присутствие этого металла как непременного компонента в природных водах, но вследствие низкой миграционной способности концентрации чаще настолько незначительны, что его принято относить к микроэлементам. Железо является важным питательным элементом для водорослей, высших водных растений и многих других представителей гидробионтов. Недостаточное содержание железа может быть одним из лимитирующих факторов развития фитопланктона и биопродуктивности. Повышенное содержание железа ухудшает качество речной воды и возможность ее использования для питьевых и технических целей.

* ШЕСТЕРКИН Владимир Павлович - кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник, и. о. заведующего лабораторией, ШЕСТЕРКИНА Нина Михайловна - старший научный сотрудник (Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, Хабаровск). *Е-таП: shesterkin@ivep.as.khb.ru

В речных водах железо находится в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии. К взвешенной форме (Ре ) принято относить частицы размером более 0,45 мкм [10]. Растворенное железо (Рер) может находиться в виде ионов, комплексных соединений с минеральными и органическими веществами. Для обозначения суммарной концентрации растворенных форм железа используют термин «железо общее» (Рео6щ), предельно допустимая концентрация его в воде объектов рыбохозяйственного значения (ПДКрх) составляет 0,1 мг/дм3 [10]. Под валовым содержанием подразумевают суммарное содержание в воде растворенных и взвешенных форм железа, ПДК для культурно-бытового и питьевого водоснабжения составляет 0,3 мг/дм3.

Данные Росгидромета и ряда исследователей свидетельствуют о более высоких, чем значение ПДКрх, концентрациях Рер в воде многих рек Приамурья. Максимальное его содержание в воде р. Амур в 1985-2004 гг. достигало 23,5 ПДК у г. Благовещенск и 27,5 ПДКрх у г. Хабаровск, в 2005-2009 гг. - 5,7 ПДКрх у Благовещенска и 15,4 ПДКрх у Хабаровска [9]. Причем основным источником загрязнения железом в российской части бассейна являлись предприятия ЖКХ [8]. Отмечалось повышение до 2,75 мг/дм3 и последующее снижение концентрации Рер в воде р. Амур в конце XX в. из-за деградации многолетней мерзлоты вблизи южной границы ее распространения [13], повышенное содержание зимой вследствие преобладания в питании грунтовых вод [4]. В то же время было сделано предположение, что снижение продуктивности вод Охотского моря вызвано уменьшением выноса Рер [21]. Материалы ряда исследователей [5, 12, 19] также свидетельствовали о низком содержании Рер в воде р. Амур.

Такие значительные расхождения в оценке содержания Рер в воде среднего Амура и обусловили появление данной работы, в которой по материалам собственных исследований в 2011-2015 гг. даны оценка и пространственно-временная динамика содержания форм железа.

Объекты и методы исследования

Гидрохимические исследования проводили на среднем Амуре в 2011-2015 гг. (рис. 1). Пробы воды у Хабаровска отбирали с поверхности на 5 равномерно распределенных по ширине реки станциях: зимой 1-2 раза в месяц, в период открытого русла - эпизодически. На пограничных участках исследования проводили на р. Амур у с. Амурзет и с. Нижнеленинское, на р. Уссури - у с. Казакевичево. Пробы воды отбирали на 3 равномерно распределенных по ширине реки от российского до китайского берега станциях - в зимнюю межень один раз в феврале или марте, в период открытого русла в мае, июне и

Рис. 1. Схема расположения пунктов наблюдений (указаны стрелками)

в августе или сентябре. Пробы воды анализировались в ЦКП «Межрегиональный центр экологического мониторинга гидроузлов» при ИВЭП ДВО РАН. Содержание валового железа определяли без фильтрования, Feр - после фильтрации через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм фотометрическим методом в соответствии с РД 52.24.358-2006 [10]. Содержание Feвз определяли по разности между содержанием валового и растворенного железа.

В работе также использованы данные наблюдений Росгидромета за 1949-1975 гг.

Результаты исследований

Данные Росгидромета по содержанию Feо6щ в воде р. Амур у г. Хабаровск в зимнюю межень 1949-1975 гг. свидетельствуют о широкой амплитуде колебания концентраций (0,17-1,45 мг/дм3). Повышенные значения, по мнению авторов [4], могли быть обусловлены преобладанием в питании реки подземных вод с высоким содержанием закисно-го железа, которое не полностью окислялось в амурской воде из-за низкой концентрации растворенного кислорода [17]. В марте, наиболее изученном месяце (было отобрано 68 % от общего количества зимних проб), среднее многолетнее содержание железа составило 0,68 мг/дм3, что соответствовало величине стока 47,7 т/сут.

В период открытого русла в эти годы содержание Feо6щ, по данным Росгидромета, изменялось в пределах 0,10-1,20 мг/дм3 (в среднем 0,26 мг/дм3). Во время крупных наводнений в 1956-1959 гг. при расходах воды 30 300-37 200 м3/с его концентрации варьировали в интервале 0,39-0,56 мг/дм3. Максимальное значение (до 2,75 мг/дм3) наблюдалось в июле в маловодном 1997 г. [13].

Материалы, полученные в ходе исследований в 2011-2015 гг., позволяют оценить содержание железа в воде среднего Амура в эти годы, соотношение растворенной и взвешенной форм и соотношение содержаний Fe на разных участках.

Растворенная форма

Средняя за период исследований (2011-2015 гг.) концентрация Feр в воде р. Амур у Хабаровска в зимнюю межень составила 0,18 мг/дм3, что выше средних значений для рек мира (0,040 мг/дм3) [20]. Наличие обширных заболоченных территорий в бассейне Амура обусловливает образование устойчивых Fe-органических комплексов (прежде всего коллоидного размера). Повышенная мутность воды р. Амур определяет возрастание роли тонкодисперсного вещества в растворенной фракции (фильтрат < 0,45 мкм при общепринятой методике фильтрации). Большая часть Feр может мигрировать в виде тонкой предколлоидной или коллоидной фракции (0,45-0,1 мкм) [12]. Вероятно, миграция железа в условно растворенной форме и определяет повышенные его концентрации.

В среднюю по водности зимнюю межень 2011/2012 гг. концентрации Feр в воде р. Амур у Хабаровска изменялись в пределах 0,03-0,36 мг/дм3 (среднее значение 0,20 мг/дм3). В последующие годы диапазон варьирования оставался на прежнем уровне, отмечалось небольшое снижение верхних границ. В многоводные зимы 2012/2013, 2013/2014 гг. и маловодную зиму 2014/2015 гг. концентрации Feр варьировали в пределах 0,12-0,35; 0,07-0,24 и 0,02-0,27 мг/дм3 соответственно. Средние значения соответственно составили 0,20; 0,16; 0,17 мг/дм3 и не превышали 2 ПДКрх (табл. 1).

Для распределения содержания Feр в воде среднего Амура характерна крайняя неоднородность как по длине, так и по ширине реки, обусловленная уровнем его содержания в притоках. Относительно однородно распределяется содержание Feр по ширине Амура у с. Амурзет, где в стоке преобладают воды рек Зея и Бурея, для которых характерно более высокое содержание Feр и органических веществ (цветность воды составляет 60-80о, перманганатная окисляемость - 10-12 мг О/дм3) [14, 15], в результате чего Feр мигрирует преимущественно в виде комплексов с гумусовыми кислотами [5].

Таблица 1

Содержание растворенной и взвешенной форм железа в водах рек Амур и Уссури в 2011—2015 гг., мг/дм3

Период Форма железа 2011 2012 2013 2014 2015

Р. Амур, с. Амурзет

Зимняя межень Fe - - 0,22-0,26 0,10-0,25 0,17-0,20 р ...... 0,23 0,19 0,19 Fe - - 0,06-0,13 0,14-0,32 0,09-0,16 вз ...... 0,09 0,21 0,12

Открытое русло Fe 0,10-0,16 0,07-0,15 0,09-0,25 0,04-0,15 0,06-0,09 р 0,13 0,11 0,18 0,10 0,08 Fe - 0,15-0,22 0,10-1,08 0,09-0,71 0,17-0,24 вз -5-5- -5-5- -5-5- -5-5- 0,18 0,34 0,23 0,20

Р. Амур, с. Нижнеленинское

Зимняя межень Fe 0,11-0,28 0,10-0,24 0,12-0,31 0,09-0,25 0,15-0,21 р . . . . . . .... 0,19 0,17 0,22 0,18 0,17 Fe - 0,08-0,29 0,07-0,19 0,20-0,36 0,10-4,80 вз -5-5- -5-5- -5-5- -5-5- 0,18 0,13 0,30 2,60

Открытое русло Fe 0,01-0,17 0,02-0,15 0,01-0,19 0,01-0,21 0,02-0,05 р 0,10 0,09 0,08 0,06 0,04 Fe - 0,19-1,73 0,32-1,52 0,1-2,57 0,10-0,57 вз -5-5- -5-5- -5-5- -5-5- 0,66 0,65 1,07 0,31

Р. Уссури, с. Казакевичево

Зимняя межень Fe 0,03-0,16 0,07-0,08 0,17-0,21 0,02-0,03 0,04-0,15 р . . . . . . .... 0,08 0,07 0,18 0,03 0,08 Fe - 0,41-0,75 0,60-0,79 0,65-0,87 0,54-10,4 вз ........ 0,54 0,67 0,75 3,87

Открытое русло Fe 0,07-0,13 0,03-0,13 0,05-0,29 0,03-0,20 0,25-0,32 р . . . . . . .... 0,09 0,09 0,14 0,09 0,29 Fe - 0,13-0,94 0,05-0,52 0,26-1,32 0,20-0,32 вз -2-2- -2-2- -2-2- -2-2- 0,32 0,25 0,65 0,25

Р. Амур, г. Хабаровск

Зимняя межень Fe 0,09-0,29 0,03-0,36 0,12-0,35 0,07-0,24 0,02-0,27 р 0,19 0,20 0,20 0,16 0,17 Fe - 0,12-0,75 0,08-2,79 0,15-5,41 0,06-0,74 вз -5-5- -5-5- -5-5- -5-5- 0,31 0,34 0,89 0,34

Открытое русло Fe 0,07-0,24 0,09-0,13 0,06-0,50 0,05-0,24 0,02-0,10 р . . . . . . .... 0,13 0,12 0,20 0,14 0,06 Fe - 0,19-1,29 0,03-0,83 0,30-0,59 0,19-0,62 вз ........ 0,68 0,41 0,45 0,34

Примечание. Числитель - диапазон концентраций, знаменатель - среднее значение, прочерк - отсутствие

данных.

Рис. 2. Распределение содержания Бер в воде р. Амур у с. Нижнеленинское по ширине в 2013-2015 гг.

Неоднородность распределения содержания Бер по ширине р. Амур проявляется у с. Нижнеленинское ниже устья правобережного притока р. Сунгари. Невысокие (до 0,09 мг/дм3) [12] концентрации Бер в воде р. Сунгари обусловливают пониженное его содержание в воде р. Амур у правого берега и на фарватере по сравнению с левобережной частью, где в стоке преобладают воды рек Зея и Бурея (рис. 2).

Неоднородность распределения сохраняется и у Хабаровска, где пониженные концентрации Бер в правобережной части Амура обусловлены влиянием р. Уссури, в водах которой среднее содержание редко превышает 0,10 мг/дм3. На фарватере проявляется влияние р. Сунгари, в левобережной части - рек Зея и Бурея (рис. 3).

Правобережный приток Амура, пограничная р. Уссури, характеризуется низким содержанием и неравномерным распределением Бер по ширине. Повышенные концентрации у левого берега в 2011 и 2013 гг. и на середине р. Уссури в 2015 г. (рис. 4) могли быть вызваны активизацией хозяйственной деятельности в Китае.

Временные колебания распределения содержания Бер по ширине Амура у Хабаровска в течение зимней межени определялись долей каждого из притоков в общем стоке. В начале ледостава различия в распределении содержания Бер по ширине Амура менее существенны, они усиливались при увеличении сбросов воды Зейского и Бурейского водохранилищ (после наводнения суммарно в среднем до 2161 м3/с), тогда возрастало содержание Бер в левобережной части реки.

Исследования, проведенные в 2011-2015 гг., свидетельствуют о более низком содержании Бе в воде р. Амур в период открытого русла по сравнению с зимней меженью

Рис. 3. Распределение содержания Бер в воде р. Амур у Хабаровска в 2013 г. в 350, 500, 700, 900, 1100 м от правого берега

Рис. 4. Распределение содержания по ширине р. Уссури у с. Казакевичево в 2013-2015 гг.

(табл. 1). Снижение концентраций могло быть обусловлено уменьшением сбросов воды из Зейского и Бурейского водохранилищ (суммарно до 1500 м3/с) в период их наполнения. Только в многоводном 2013 г. максимальные сбросы достигали 8339 м3/с. Содержание Бер в воде р. Амур у с. Амурзет в половодье изменялось в узких пределах 0,11-0,23 мг/дм3, в летнюю межень снижалось до 0,08 мг/дм3, в паводки возрастало до 0,15 мг/дм3. Максимальные концентрации до 0,25 мг/дм3 отмечались на спаде наводнения в 2013 г. (табл. 1). По ширине Амура содержание Бер распределялось относительно равномерно.

Как и в зимнюю межень, неоднородность в распределении содержания Бер по ширине р. Амур проявилась ниже устья р. Сунгари. Концентрации Бер в правобережной части и на середине реки редко превышали 0,06 мг/дм3, в левобережной части они были значительно выше и возрастали в половодье и паводки (рис. 2).

В водах р. Уссури содержание Бер изменялось в более широких пределах по сравнению с р. Амур (табл. 1). Как и ранее, в 2008-2012 гг. [6], средние концентрации чаще не превышали значение ПДКрх. Максимальные концентрации Бер отмечались во время паводков, различия в распределении содержаний по ширине в летний период были менее выражены.

Средняя за период исследований концентрация Бер в воде р. Амур у Хабаровска -0,13 мг/дм3 - мало отличалась от значений на пограничных участках Амура и Уссури. Максимальная концентрация 0,50 мг/дм3 наблюдалась в 2013 г. в левобережной части Амура на подъеме паводка и была обусловлена выносом соединений железа с затопленных Амуро-Зейской и Среднеамурской равнин.

На пике исторического наводнения в 2013 г. при расходе воды 46 100 м3/с содержание Бер в воде р. Амур изменялось в пределах 0,13-0,36 мг/дм3. Сток Бер в это время составил 1115 т/сут [18], вынос за август-октябрь - 72,6 тыс. т.

Взвешенная форма

Известно, что существенная часть всех транспортируемых речной сетью металлов связана с взвешенными веществами. Для железа характерна миграция во взвеси. В период исследований 2011-2015 гг. железо мигрировало как в воде р. Уссури, так и в амурской воде большей частью во взвешенной форме, за исключением случая преобладания растворенной формы в воде Амура у с. Амурзет в зимнюю межень (табл. 2).

Зимой в воде р. Амур у Хабаровска содержание Ревз, в отличие от Бер, варьировало в широких пределах (0,06-5,4 мг/дм3): в 2011/2012 г. - от 0,12 до 0,75 мг/дм3 (в среднем 0,31 мг/дм3), в маловодную зимнюю межень 2014/2015 гг. - от 0,06 до 0,74 мг/дм3 (0,34 мг/дм3 в среднем), эти значения сопоставимы со значениями 2011/2012 г. Максимальные концентрации Бе (5,2-5,4 мг/дм3), наряду с повышенным содержанием илистых

частиц (мутность по формазину ЕМФ достигала 390 ед.), наблюдались на середине Амура в январе-феврале 2014 г. после исторического наводнения.

Высокие концентрации Fe отмечались авторами и ранее эпизодически на отдельных станциях в многоводные годы вследствие зашугованности русла Амура, например до 3,6 мг/дм3 у правого берега в январе 2005 г. [19]. Поэтому концентрации Fe выше 1,0 мг/дм3, наблюдавшиеся в 1975, 1977 и 1996 гг. [13], могли быть обусловлены скоплениями шуги на отдельных участках русла реки.

По ширине р. Амур у Хабаровска повышенные концентрации отмечались в основном у правого берега: 2,79 мг/дм3 в декабре 2012 г., 1,56 мг/дм3 в декабре 2013 г., в то время как на остальных станциях концентрации были в пределах 0,19-0,47 мг/дм3. Повышенное содержание у правого берега было обусловлено поступлением Feвз с водами р. Уссури, в которой концентрации Fe зимой в среднем выше, чем в амурской воде.

Крайне неоднородно распределялись концентрации Fe в зимнюю межень в воде р. Амур у с. Нижнеленинское. На середине реки и у правого берега они значительно выше по сравнению левым берегом, где содержание было на уровне показателей у с. Амурзет (табл. 1). Максимальные за период наблюдений значения зафиксированы в марте 2015 г.: 4,8 мг/дм3 у правого берега и 2,89 мг/дм3 на фарватере при большом количестве взвесей в воде.

Неравномерно распределялось содержание Feвз и в воде р. Уссури: повышенные концентрации наблюдались на середине реки и у левого берега. Максимальная концентрация 10,4 мг/дм3 отмечена на фарватере в марте 2015 г. на фоне большого количества взвесей, как и в воде р. Амур у с. Нижнеленинское. Высокое содержание в воде Fe на пограничных участках р. Амур ниже устья р. Сунгари и р. Уссури свидетельствует об усилении хозяйственной деятельности в бассейнах этих рек в последние годы.

В период открытого русла содержание Fe на всех участках Амура выше по сравнению с зимней меженью (табл. 2) за счет высокой концентрации взвешенных веществ, поступающих в результате водной эрозии легкоразмываемых почв во время сильных дождей, интенсивной хозяйственной деятельности и пр. Основная масса взвешенных веществ поступает в Амур с водами р. Сунгари, которые издавна имеют «грязно-мутный цвет, представляющий особенно резкую противоположность до сих пор чистой в массе темно-бурой воде Амура выше соединения его с Сунгари» [7, с. 43]. Во время катастрофического наводнения в бассейне р. Сунгари в 1998 г. содержание взвешенных веществ в амурской воде у Хабаровска достигало 315 мг/дм3 [2].

Таблица 2

Соотношение растворенной и взвешенной форм железа в водах рек Амур и Уссури в 2011—2015 гг., %

Река, пост Зимняя межень Открытое русло

Fe Fe р вз Fe Fe р вз

Р. Амур, с. Амурзет Р. Амур, с. Нижнеленинское Р. Уссури, с. Казакевичево Р. Амур, г. Хабаровск 59,3 40,7 33,5 66,5 18,8 81,2 9,9 90,1 5,7 94,3 27,6 72,3 27,1 72,9 21,7 78,3

На пограничных участках Амура концентрации Fe повышены в период весеннего половодья и в паводки (в меньшей степени), когда в русловую сеть в больших количествах поступают частицы ила, почв, торфа. Максимальные значения (табл. 1) у с. Амурзет отмечались в мае 2013 г. на середине реки, у с. Нижнеленинское - в мае 2014 г. в правобережной части Амура.

Средние концентрации Feвз в амурской воде в районе Хабаровска в период открытого русла в 2012-2015 гг. составили соответственно 0,68; 0,41; 0,45 и 0,34 мг/дм3, предел

колебания - 0,03-1,29 мг/дм3. Максимальное значение отмечалось на фарватере во время паводка в августе 2012 г. На пике паводка в 2013 г. содержание Fe варьировало в пределах 0,59-0,88 мг/дм3, сток составлял 2856 т/сут, т.е. основная часть железа мигрировала во взвеси. Вынос Fe в воде Амура в течение августа-октября у Хабаровска составил 96,1 тыс. т.

В отличие от вод р. Амур, в водах р. Уссури содержание Feвз в период открытого русла ниже, чем в зимнюю межень, ниже средних концентраций в амурской воде и изменяется в меньших пределах (табл. 1). Наибольшие концентрации отмечались при высоких уровнях воды в левобережной части реки, при этом различия в содержании Fe по ширине Уссури были до 0,80 мг/дм3.

Таким образом, в зимнюю межень доминирование содержания Feр характерно для вод среднего Амура выше устья р. Сунгари, а Feвз - для вод р. Уссури (табл. 2) и правобережной части р. Амур ниже впадения р. Сунгари.

Сток Feр в воде р. Амур у Хабаровска в зимнюю межень в 2011-2014 гг. варьировал в пределах 35,6-53,4 т/сут, наибольшее значение из-за повышенной водности отмечалось в 2012/2013 г. Существенно выше был сток Feвз: 84 т/сут в 2011/2012 и 120 т/сут в 2012/2013 г. Максимальным за период наблюдений был сток Fe в зимнюю межень 2013/2014 г. после летнего паводка 2013 г. - до 284,7 т/сут.

Исследования, проведенные на р. Амур в 2011-2015 гг., свидетельствуют о более низких концентрациях Feр по сравнению с ранее опубликованными данными за 1960-2006 гг. [13]. Большие различия в данных по содержанию Feр при небольших колебаниях водности Амура (за исключением 1998 г., когда на р. Сунгари был сильный паводок), низком уровне минерализации и концентраций органического вещества труднообъяснимы. Увеличение выноса Feр в результате деградации мерзлоты должно было бы сопровождаться изменением других показателей химического состава воды рек за счет процессов криогенной метаморфизации природных вод [3]. Так, исследования, выполненные в Верхоянском районе Якутии, показали, что в период максимального оттаивания сезонно-талого слоя появляются воды гидрокарбонатно-магниевого состава, возрастают минерализация, содержание валового железа и органического вещества, снижается содержание двуокиси кремния. Например, в р. Адыча наряду с резким повышением водности отмечалось появление гидрокарбонатно-магниево-кальциевых вод, увеличение содержания валового железа с 1,1 до 16,5 мг/дм3, перманганатной окисляемости - с 11,7 до 20,8 мг О/дм3 [16]. В воде р. Амур в летнюю межень в июле 1997 г., когда авторы [13] отмечали повышенный вынос Feр в результате деградации мерзлоты, состав воды оставался без изменений гидрокар-бонатно-кальциевым, цветность воды и перманганатная окисляемость не превышали 45 о и 9,9 мг О/дм3 соответственно. Многолетний мониторинг (1996-2015 гг.) лабораторией гидроэкологии и биогеохимии ИВЭП ДВО РАН качества воды р. Амур существенных изменений в ее химическом составе не выявил.

Анализ материалов Росгидромета свидетельствует о том, что в 1995-1999 гг., вероятно, определялось содержание не столько растворенного, сколько валового железа, в составе которого преобладала взвешенная его форма. Дело в том, что в первых руководствах [1] определение Feо6щ проводилось без фильтрации через мембранные фильтры, т.е. по существу определялось содержание валового железа. В дальнейших документах [11] суммарное содержание Feр стали определять после фильтрации через мембранный фильтр 0,45 мкм. Термин «железо общее», означающий суммарную концентрацию всех растворенных форм железа, появился в методиках выполнения измерений позже [10]. Такие изменения в терминологии и методиках привели к значительному расхождению данных при использовании материалов Росгидромета, значения стока Feр оказались завышенными [13], это надо учитывать при их интерпретации. Следует также осторожно подходить к определению стока по измерениям в одном пункте из-за неравномерного распределения Feр по ширине Амура (рис. 3).

Выводы

Содержание Feр в воде среднего Амура в зимнюю межень в 2011-2015 гг. варьировало в пределах 0,02-0,36 мг/дм3, в среднем составляло 0,19 мг/дм3. Повышенные концентрации, обусловленные зарегулированием рек Зея и Бурея, отмечались по всей ширине реки до устья р. Сунгари, ниже устья - в левобережной части Амура. В воде р. Уссури концентрации Feр были в основном ниже 0,1 мг/дм3, а повышенные значения (до 0,21 мг/дм3) в отдельные годы в левобережной части могли быть вызваны активизацией хозяйственной деятельности в Китае.

В период открытого русла содержание Feр изменяется в более широких пределах, чем в зимнюю межень, наименьшие значения характерны для летней межени. Максимальные концентрации, обусловленные выносом с затопленных Амуро-Зейской и Среднеамурской равнин, отмечались в воде р. Амур у Хабаровска в 2013 г. во время исторического наводнения. Сток Feр за август-октябрь составил 72,6 тыс. т.

Содержание Fe в водах среднего Амура изменяется в более широких пределах по сравнению с Feр. В зимнюю межень эпизодически высокие значения в воде р. Амур у Хабаровска обусловлены скоплениями шуги, на пограничных участках рек Уссури и Амур -хозяйственной деятельностью. В период открытого русла высокое содержание Fe отмечается в половодье и во время паводков, сформированных в бассейне р. Сунгари. Во время исторического наводнения летом 2013 г. содержание Fe у Хабаровска колебалось в пределах 0,59-0,88 мг/дм3, сток составил 2856 т в сутки, вынос Fe - 96,1 тыс. т.

По результатам проведенных исследований, средние концентрации Feр в воде среднего Амура в зимнюю межень и в период открытого русла оказались значительно ниже ранее опубликованных данных [4, 9, 13]. Расхождения в оценке содержания Feр, очевидно, обусловлены изменениями в терминологии, методиках определения и подготовке проб для определения растворенных форм железа.

Предположение о влиянии деградации мерзлоты на повышение стока Feр в конце ХХ в. на основе разовых проб воды при отсутствии анализа остальных показателей качества воды нельзя признать обоснованным.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алекин О.А., Семенов А.Д., Скопинцев Б.А. Руководство по химическому анализу вод суши. Л.: Гидро-метеоиздат, 1973. 269 с.

2. Дугина И.О. Влияние хозяйственной деятельности на сток наносов низовьев реки Сунгари // Биогеохимические и гидроэкологические исследования техногенных экосистем. Владивосток: Дальнаука, 2004. Вып. 14. С. 183-192.

3. Иванов А.В. Гидрохимические процессы при наледеобразовании. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1983. 108 с.

4. Кулаков В.В., Кондратьева Л.М., Голубева Е.М. Геологические и биогеохимические предпосылки повышенного содержания железа и марганца в воде р. Амур // Тихоокеан. геология. 2010. № 6. С. 66-76.

5. Левшина С.И. Распределение железа в поверхностных водах бассейна Среднего и Нижнего Амура // Вод. ресурсы. 2012. Т. 39, № 4. С. 377-384.

6. Луценко Т.Н., Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М. Пространственно-временная динамика химического состава речных вод российской части бассейна р. Уссури // Вод. хоз-во России. 2013. № 3. С. 65-79.

7. Маак Р.Ф. Путешествие на Амур. СПб.: Тип. Карла Вульфа, 1859. 211 с.

8. Никаноров А.М., Брызгало В.А., Решетняк О.С., Косменко Л.С., Даниленко А.О. Антропогенная трансформация экологического состояния и транспорт загрязняющих веществ по длине реки Амур // Вод. хозяйство России. 2013. № 5. С. 15-26.

9. Никаноров А.М., Брызгало В.А. Реки России. Ч. 4. Реки Дальнего Востока (гидрохимия и гидроэкология). Ростов н/Д.: НОК, 2011. 324 с.

10. Массовая концентрация железа общего в водах: РД 52.24.358-2006: Методика выполнения измерений фотометрическим методом с 1.10-фенантролином. - http://proftrade.ru/normative/d-23/c-30/doc-1894.html (дата обращения: 18.07.2016).

11. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 541 с.

12. Чудаева В.А., Шестеркин В.П., Чудаев О.В. Микроэлементы в поверхностных водах бассейна реки Амур // Вод. ресурсы. 2011. Т. 38, № 5. С. 606-617.

13. Шамов В.В, Кулаков В.В., Ониши Т. Сток растворенного железа в реках бассейна Амура в конце ХХ века // Вод. ресурсы. 2014. Т. 41, № 2. С. 206-215.

14. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М. Влияние Зейского и Бурейского водохранилищ на зимний гидрохимический режим Среднего Амура // Научные основы экологического мониторинга водохранилищ: материалы всеросс. науч.-практ. конф. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2005. С. 63-65.

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

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

16. Шестеркин В.П. Гидрохимия рек Верхоянья. Владивосток; Хабаровск: Дальнаука, 2000. 98 с.

17. Шестеркин В.П. Зимний кислородный режим вод Амура // География и природ. ресурсы. 2004. № 1. С. 148-151.

18. Шестеркин В.П. Изменение химического состава вод Амура в период исторического наводнения в 2013 году // Вод. ресурсы. 2016. Т. 43, № 3. С. 287-296.

19. Шестеркин В.П., Таловская В.С., Шестеркина Н.М. Многолетняя динамика содержания и стока железа в воде среднего Амура в зимнюю межень // Тихоокеан. геология. 2013. № 6. С. 106-111.

20. Hitchon B., Perkins E.N., Gunter W.D. Introduction to the ground water geochemistry. Sherwood Rark, Alberta, Canada: Geosci. Publ. Ltd., 1999. 310 p.

21. Narita H., Shiraiwa T., Nakatsuka T. Human activities in Northeastern Asia and their impact on the biological productivity in North Pacific Ocean // Report on Amur-Okhotsk project: Proc. of the Kyoto Workshop. Kyoto: RIHN, 2004. N 2. P. 1-24.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.