CC BY
15УДК 556.531.4
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РЕЧНЫХ ВОД РОССИЙСКОЙ ЧАСТИ БАССЕЙНА РЕКИ УССУРИ*
© 2013 г. Т.Н. Луценко1, В.П. Шестеркин2, Н.М. Шестеркина2
1 Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Владивосток
2 Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск
Ключевые слова: р. Уссури, химический состав воды, основные ионы, биогенные элементы, органическое вещество, антропогенное влияние.
Т.Н. Луценко
В.П. Шестеркин
Н.М. Шестеркина
Рассмотрена пространственно-временная динамика химического состава воды рек бассейна р. Уссури. Отмечено снижение концентраций биогенных элементов и доминирование содержания нитратного азота в составе минеральных форм в воде рек верхнего и среднего течения р. Уссури и повышение содержания окисных форм азота в воде левобережной части в нижнем течении реки. Установлена приоритетная роль оз. Ханка в поступлении фосфора в р. Уссури.
Введение
Река Уссури - крупный правобережный приток Амура. Длина реки составляет 897 км, площадь водосбора - 193 тыс. км2 (в пределах КНР
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (10-05-00227) и Президиума ДВО РАН (проекты № 10-111-Д-09-050, № 11-Ш-Д-09-054).
Водное хозяйство России № 3, 2013
Водное хозяйство России
57 тыс. км2), средний многолетний годовой сток - 1435 м3/с. Наиболее крупные притоки - Мулинхэ, Большая Уссурка, Наолихэ, Бикин и Хор. В бассейне Уссури расположено оз. Ханка - крупнейший водоем северовосточной Азии (площадь акватории 4070 км2). Питание рек в основном дождевое, снеговое составляет 5-20 %, подземное 10-20 %. Максимальные расходы наблюдаются в мае и августе, редко - июле или сентябре, наименьшие расходы - феврале-марте [1].
Экономические реформы в бассейне р. Уссури в последние годы привели к изменению характера и интенсивности природопользования. В китайской части бассейна приоритетными отраслями стали сельское хозяйство и добыча угля, развитие которых потребовало больших объемов воды [2]. В российской части бассейна Уссури на фоне снижения объемов промышленного и сельскохозяйственного производства активно развивается газо-и нефтепроводная отрасль.
В верхней и средней части бассейна р. Уссури и ее притоков наблюдения за химическим составом поверхностных вод с 1953 г. осуществляет Росгидромет. Меньше изучена р. Уссури на пограничных участках (620 км). Опубликованные ранее работы о гидрохимии рек бассейна Ус -сури [3-8] в последние годы дополнены новыми данными, которые позволяют выявить пространственно-временную изменчивость химического состава воды рек в российской части бассейна р. Уссури.
Объекты и методы
Исследования проводили в 2008-2012 гг. в бассейне р. Уссури в 9 основных районах-пунктах: I. Верхнее течение. р. Соколовка - с. Со-коловка, р. Уссури - с. Булыга-Фадеево, р. Уссури - с. Чугуевка, р. Уссури - с. Новомихайловка; II. р. Арсеньевка - с. Анучино; III. Реки При-ханкайской равнины (Вассиановка, Снегуровка, Черниговка, Грибная); IV. р. Сунгача - исток; V. р. Уссури - г. Лесозаводск; VI. р. Большая Ус -сурка - г. Дальнереченск; VII. Реки Среднеуссурийской равнины (Крутобережная, Челдонка, Кедровка); VIII. р. Бикин - с. Алчан; IX. р. Уссури - с. Казакевичево. Характеристика основных пунктов дана в табл. 1, схема расположения - рис. 1.
Пробы воды отбирали с поверхности в основном в мае-октябре, зимой -на р. Уссури у г. Лесозаводска и с. Казакевичево и на р. Сунгача. На последних двух пунктах - на трех вертикалях: на середине, у правого и левого берегов. Общее количество проб составило 102. Аналитические работы проводились по принятым при гидрохимических работах методам [9]. Химический анализ проб воды на содержание главных ионов (№+, К+, Са2+. Ые2+, НС03-, 8042-, С1), биогенных элементов (Ш3-, Ш2-, КН4+, НР042-,
Водное хозяйство России
Таблица 1. Характеристика основных районов наблюдений в бассейне р. Уссури [1]
Район Река - пункт Площадь водосбора, км2 Средне-многолетний годовой сток, м3/с Число проб
I р. Соколовка - с. Соколовка 291 2,45 4
I р. Уссури - с. Булыга-Фадеево - - 4
I р. Уссури - с. Чугуевка 3960 38,5 1
I р. Уссури - с. Новомихайловка 5170 43,8 2
II р. Арсеньевка - с. Анучино 2480 21,2 2
III р. Снегуровка - с. Снегуровка 473 3,63 2
III р. Вассиановка - с. Вассиановка 233 - 3
III р. Черниговка - с. Черниговка 322 2,06 4
III р. Грибная - с. Черниговка 11,9 - 2
IV р. Сунгача - исток 25 600 50 13
V р. Уссури - г. Лесозаводск 26 200 237 6
VI р. Большая Уссурка - г. Дальнереченск 29 500 345 7
VII р. Кедровка - с. Рождественка 179 - 3
VII р. Крутобережная - с. Губарево 126 - 2
VII р. Челдонка - ур. Кочкарное 42,9 - 2
VIII р. Бикин - с. Алчан 22 300 253 3
IX р. Уссури - с. Казакевичево 193 000 1435 42
Бе, 81) проводили в Тихоокеанском институте географии ДВО РАН (ТИГ ДВО РАН), Межрегиональном центре экологического мониторинга гидроузлов (Аттестат аккредитации № ЯОСС ЯИ 0001 515988) при ИВЭП ДВО РАН. Содержание растворенного органического углерода определяли методом каталитического сжигания (ТОС-УСРК, SЫmadzu) в ТИГ ДВО РАН.
Обсуждение результатов
Вода рек бассейна р. Уссури (за исключением истока реки) по химическому составу относится к гидрокарбонатному классу, группе кальция, первому типу [10], который обусловлен преобладанием таежных ландшафтов над равнинами, муссонным характером климата, высокой устойчивостью подстилающих пород к выветриванию.
Величина рН воды рек изменяется от 5,90 до 7,80 (табл. 2). Наименьшие значения, обусловленные влиянием болот и заболоченных земель, отмечены в устье р. Уссури, наибольшие - в воде р. Сунгача.
Минерализация речных вод варьирует в широких пределах (см. табл. 2). Наименьшие значения отмечены в ручьях на высоте >1200 м [11]. В остальных водотоках, за исключением р. Сунгача, средняя величина минерализации в половодье изменяется от 30 до 70 мг/дм3. Более резкие различия появляются в межень (38-149 мг/дм3). Показателен характер увеличения минерализации от половодья к летне-осенней межени, амплитуда которого от-
Водное хозяйство России № 3, 2013
Водное хозяйство России
Рис. 1. Схема расположения пунктов наблюдений в бассейне р. Уссури.
Водное хозяйство России
ражает вклад источников локального загрязнения рек [3, 7]. В воде крупных рек Уссури, Бикин и Большая Уссурка это увеличение составляет 14-32 %, для малых рек Приханкайской и Среднеуссурийской равнин 18-175 и 1260 % соответственно. Повышение минерализации в воде р. Соколовки, дренирующей таежные ландшафты, составляет 0-27 %.
В среднем течении р. Уссури ниже устья р. Мулинхэ минерализация могла повышаться на 50-60 % [7]. Концентрация гидрокарбонатного иона в воде рек, за исключением р. Сунгача, изменяется в пределах 12-56 мг/дм3 в половодье и паводки и 20-100 мг/дм3 в межень. Значительно ниже содержание хлоридного (0,2-4,0 мг/дм3) и сульфатного (4-20 мг/дм3) ионов. Среди катионов преобладает кальций, содержание которого при высоких уровнях воды составляет 2-6, при низких 4-14 мг/дм3. Меньше амплитуда колебаний концентраций ионов натрия и магния: в половодье и паводки 2-8 и 1-5 мг/дм3, в межень 3-10 и 2-7 мг/дм3 соответственно.
Специфические черты ландшафтов, слагающих водосбор Уссури, проявляются при сопоставлении концентраций главных ионов, выраженных в эквивалентной форме. В истоке р. Уссури вода характеризуется повышенным содержанием сульфатного иона (42 %-экв), которое обусловлено сульфидным рудопроявлением [11]. Другим фактором, влияющим на состав воды этого участка, является распространение на водосборе бедных солями горно-тундровых и горных буро-таежных почв [11, 12]. С уменьшением высот до 500 м доля сульфатного иона в воде снижается до 26-28 %-экв.
В отличие от р. Уссури, вода р. Арсеньевки выделяется резким преобладанием гидрокарбонатного иона (до 77 %-экв), близкими значениями кальция (41 %-экв) и магния (35 %-экв), что обусловлено дренированием базальтов в верхнем течении. Повышенной долей натрия (28 %-экв) характеризуется вода рек в половодье и паводки на достаточно освоенной Прихан-кайской равнине. Подобный состав имеет вода р. Сунгача, где доля натрия достигает 23-29 %-экв, а хлоридного иона 12-14 %-экв. Повышенные доли иона натрия (28 %-экв) и хлоридного иона (11 %-экв) наблюдаются зимой в среднем течении р. Уссури после впадения р. Арсеньевки, дренирующей территорию г. Арсеньев. В воде рек Большая Уссурка, Бикин, Среднеуссу-рийской равнины и Уссури в устье доля иона натрия составляет 20-22 %-экв. Подобный состав воды имеют правые притоки нижнего течения Уссури (Хор, 1-я Седьмая и др.) [8].
Сравнение данных по сумме ионов и ионному составу вод, полученных в результате данного исследования, и за периоды 1985-2004, 2005-2009 гг. [3] свидетельствует о снижении минерализации и максимальных концентраций главных ионов, уменьшении амплитуды их колебаний в результате спада экономики Приморского края в 1990-х годах. Сопоставление данных для пунктов верхнего и среднего течения р. Уссури показывает, что по сравнению с периодом 1985-2004 гг. происходит постепенное снижение макси-
Водное хозяйство России № 3, 2013
Водное хозяйство России
Таблица 2. Содержание основных ионов и минерализация (мг/дм3)в воде рек бассейна р. Уссури (в числителе - интервал концентраций, знаменателе - среднее значение)
Месяцы рН N3+ К+ Са2+ мё2+ НС03 сГ 8042- м
р. Уссур1 1- 1200 м [11] 1
УП-Х 6,46 2,6 0,6 3,6 1,0 11,2 0,3 6,6 25,7
р. Уссури - верхнее течение
У-У1 6,54-6,9 2,4-3,2 0,6-1,1 3,0-5,5 1,1-1,2 17,8-33,6 0,7-3,4 4,8-6,3 33,8^19,9
6,66 2,5 0,7 3,4 1,1 19,9 1,7 5,6 36,6
УП-Х 6,32-7,12 2,3-3,1 0,6-1,0 4,0-6,0 1,1-1,6 19,2-28,7 0,4-1,0 4,0-10,0 37,5^18,0
6,71 2,7 0,7 4,8 1,4 23,3 0,7 7,4 40,8
р. Арсеньевка - с. Анучино
У-У1 6,9 2,4 0,55 3 2,4 33,6 1,7 5,6 49,9
УП-Х 6,54 3,2 1,1 5,5 2,8 27,2 1,5 4,8 47,5
Малые реки Приханкайской равнины
6,95-7,22 2,2-4,1 0,6-2,1 1,9-5,7 0,8-2,6 14,3-34,4 0,2-1,6 5,4-20,2 32,2-69,7
V—VI 7,05 3,1 1,4 3,7 1,4 23,2 1,1 11,4 48,4
6,87-7,5 3,4-7,7 1,0-2,0 1,9-14,0 1,4-7,4 22,4-101,5 0,7-1,6 6,8-20,7 43,0-148,8
VII—А 7,15 4,9 1,5 6,1 3,2 47,5 1,3 9,7 74,4
р. Сун гача - исток
7,45-7,80 11,6-14,2 4,2^1,3 16,9-21,9 6,1-7,9 70,0-94,2 4,9-27,4 23,0-61,0 124-231,1
II 7,71 12,5 4,3 19,4 7,0 85,7 12,6 27,3 169,4
У-У1 7,39-7,75 8,0-8,9 2,8-3,5 8,2-12,6 4,2^1,6 61,1-65,9 1,8-6,6 11,9-20,4 105,4-116
7,7 8,4 3,0 11,2 4,4 62,7 5,0 15,8 100,3
УП-Х
7,65-7,76 9,7-9,8 3,3-3,5 16,7-17,5 5,8-5,9 69,8-73,2 6,9-7,1 13,6-14,1 126,3-130
7,66 9,8 3,4 17,1 5,8 71,7 7,0 13,9 128,8
II У-У1 УП-Х
р. Уссури - г. Лесозаводск
6,59-6,78 6,69 6,68-7,57 3,0-8,0 5,5 2,0-3,3 0,7-1,2 0,9 0,7-0,8 4,9-6,5 5,7 2,6^1,9 1,8-3,3 2,5 1,1-1,2 36,5^10,0 38,3 16,4-22,4 0,9-6,5 3,7 0,3-1,2 5,2-8,0 6,6 9,4-10,8 56,8-72,4 64,6 37,9^11,8
7,05 2,6 0,8 3,7 1,2 19,5 0,7 10,2 40,4
7,07-7,30 3,08-3,89 0,9-1,0 4,2-5,9 1,8-2,0 33,2-33,6 0,4-1,0 7,0-9,1 51,7-56,1
7,19 3,5 1,0 5,1 1,9 33,4 0,7 8,1 53,9
£
-к
а: §
Си £
§ а:
(й
I §
а: о
сю
о
Хэ
о
(О X
о
со
оС
00 о
"О
о
о о 2
Окончание табл. 2
Месяцы рн N3+ К+ Са2+ мё2+ НС03 сГ 8042- М
У-У1 УП-Х
У-У1 У11-Х
У-У1 У11-Х
р. Большая Уссурка - г. Дальнереченск
6.55-7.25
6,92 7.03-7.30 7,19
6.90-7.18 7,08
6.86-7.45 7,12
6.82-7.78 7,3
7,3
1.8-2.6 2,1
2.1-2.7 2,4
2.3-2.5
2.4
3.3-3.6
3.5
1.7-2.2 2,0
2,7
0.5-0.8 0,6
0.6-0.8 0,7
2.9^1.8 3,7
4.2-6.1 4,9
0.9-6.2 2,1
1.3-1.6 1,5
12.9-22.8 18,6
24.4-29.8 27,7
Малые реки Среднеуссурийской равнины
0.4-0.9 0,6
0.5-1.2
0,9
0.5-0.7 0,6
0,8
3.8-6.2 5,0
6.0-9.9 7,8
1.5-2.2
1,9
2.6^1.3 3,4
р. Бикин - с. Алчан 3.2-3.4
3,3
1.1-1.3 1,2
6,0 1,8 р. Уссури - с. Казакевичево
20.7-41.8 32,0
40.4-79.6 55,7
15.3-23.8
19.6
30.7
0.3-0.7 0,5
0.2-1.1
0,6
0.4-0.7 0,6
0.2-1.1 0,7
0.2-0.6 0,4
0,4
6.1-9.4 8,1
3.0-9.0 6,9
5.8-13.4 10,4
7.5-8.0 7,8
.8-11.2 10,0
7,9
30.1-51.0 39,4
47.7-52.5 50,1
44.9-66.8 53,9
61.9-107.0 80,1
35.2-41.7 38,4
50,8
II 6,10-6.60 6,2-7.5 1.4-2.5 10.1-14.6 3,5-5.1 51,3-72.6 2,4-3.4 5,1-13.4 89,4-114.6
6,45 6,70 1,90 12,3 4,2 59,7 3,0 10,5 99,8
У-У1 5,90-7.35 6,65 1.0^1.9 2,8 0,4-1.8 1Д 3,9-6.3 5,3 1,4-3.0 2,2 14,6-56.2 23,6 0,9-3.8 1,6 5,8-13.1 8,7 38,0-58.7 44,8
У11-Х 6,70-7.20 2,0-6.8 0.8-1.7 4,7-11.2 1.4-3.4 21,7-52.5 1.1-2.7 4,8-9.9 41,5-85.6
7,00 3,4 1,1 6,8 2,5 31,8 1,8 7,3 55,4
Таблица 3. Минерализация и концентрации главных ионов (мг/дм3) в водотоках бассейна р. Уссури [3]
Река - пункт Минерализация С1- Э042 Са2+
р. Уссури - с. Новомихайловка 1985-2004 гг. 29,3-77,2 1,1-7,1 0,7-13,9 4,4-9,4
р. Уссури - г. Лесозаводск 26,8-145,0 1,1-21,3 0,8-37,5 4,0-17,8
р. Уссури - пгт Кировский 26,1-122,0 0,7-7,4 1,2-14,1 3,6-14,4
р. Уссури - с. Новомихайловка 2005-2009 гг. 32,0-70,2 1,1-6,4 2,3-12,4 4,6-7,8
р. Уссури - г. Лесозаводск 30,4-125 1,4-6,4 3,2-13,9 4,4-17,2
р. Уссури - пгт Кировский 31,2-61,0 1,4-3,9 2,8-9,8 5,0-8,4
мальных концентраций диапазонов суммы ионов и слагающих ее макроэлементов хлорид- и сульфат-ионов, ионов кальция (табл. 3).
По результатам исследований максимальные концентрации этих показателей состава вод в период 2008-2012 гг. продолжали снижаться и для верхнего и среднего течения Уссури составили: по сумме ионов 38,7 и 56,8 мг/дм3; хлорид-иону 2,2 и 2,9 мг/дм3; сульфат-иону 8,3 и 9,3 мг/ дм3; содержанию ионов кальция 5,8 мг/дм3.
Река Сунгача, в отличие от остальных рек бассейна р. Уссури, содержит в 2-3 раза больше солей (см. табл. 2), т. к. химический состав ее воды формируется водами оз. Ханка, на водосборе которого в 1980-е годы широко применялись удобрения на рисовых чеках. Максимальные концентрации веществ отмечались зимой, снижаясь весной в 1,2-1,7 раза. Распределение содержания ионов по ширине реки неравномерное, в феврале 154 мг/дм3. Среди ионов наиболее резкие различия отмечались для концентраций хло-ридного и сульфатного ионов: у левого берега они достигали 27 и 61 мг/дм3, в остальной части реки 19,5 и 9 мг/дм3 соответственно.
Для содержания биогенных элементов в воде рек бассейна Уссури характерна значительная пространственно-временная динамика. Концентрации неорганических форм азота за период исследования изменялись от аналитического нуля до 0,390; 0,012 и 0,700 мгК/дм3 для аммонийной, нитрит-и нитратной форм (табл. 4). Содержание форм азота в весенне-раннелетний период отражает равновесие процессов разложения органического вещества и последующего поглощения элементов как наземной, так и водной био-той. Усиление биотического поглощения в водотоках в теплый период приводит к минимальному содержанию нитратной и аммонийной формы азота.
Водное хозяйство России № 3, 2013
Водное хозяйство России
Таблица 4. Содержание биогенных элементов (мг/дм3)в воде рек бассейна р. Уссури в 2008-2012 гг. (в числителе - интервал концентраций, знаменателе - среднее значение)
Месяцы N-N114+ N-N03- р-ро43- Бе с ^-орг 81
р. Уссури - верхнее течение
У-У1 УП-Х 0,037-0,203 0,094 0,000-0,122 0,024 0,000-0,000 0,000 0,000-0,005 0,000 0,260-0,400 0,277 0,200-0,394 0,273 0,002-0,004 0,003 0,005-0,016 0,010 0,030-0,086 0,069 0,020-0,119 0,070 4,3-7,9 5,8 3,8-9,7 6,2 5,3-6,6 5,5 5,8-6,6 6,1
р. Арсеньевка - с. Анучино
У-У1 0,048 0,000 0,145 0,000 0,012 5,2 6,6
УП-Х 0,290 0,000 0,310 0,002 0,159 11,8 8,7
Малые реки Приханкайской равнины
У-У1 0,064-0,300 0,165 0,001-0,010 0,003 0,028-0,700 0,160 0,020-0,050 0,009 0,021-0,240 0,108 2,7-7,2 5,2 4,8-6,9 5,8
УП-Х 0,000-0,190 0,000-0,010 0,030-0,130 0,000-0,029 0,040-0,270 2,3-8,2 6,4-7,7
0,071 0,004 0,060 р. Сунгача - исток 0,007 0,159 4,7 6,9
II 0,000-0,090 0,003-0,010 0,080-0,190 0,060-0,116 0,010-0,040 2,80^1,70 2,3-5,0
0,053 0,007 0,114 0,076 0,021 4,3 4,9
У-У1 0,038-0,066 0,022 0,000-0,001 0,001 0-0,330 0,099 0,003-0,043 0,026 0,004-0,023 0,014 3,5-6,0 4,5 1,3-3,2 1,8
УП-Х 0,060-0,102 0,075 0,000-0,001 0,001 0-0,050 0,031 0,003-0,049 0,046 0,029-0,036 0,038 3,7^1,4 4,0 3,3-3,6 3,5
р. Уссури - г. Лесозаводск
II 0,160-0,260 0-0,002 0,140-0,250 0,005-0,006 0,05-0,06 1,5-3,4 2,8-5,2
0,208 0,002 0,197 0,006 0,06 2,5 4,0
У-У1 0,160-0,230 0-0,002 0,090-0,390 0,005-0,010 0,050-0,110 4,9-6,1 4,1-5,1
0,190 0,002 0,251 0,008 0,076 5,5 4,7
УП-Х 0,055-0,065 0,060 0-0,002 0,002 0,011-0,041 0,026 0,003-0,017 0,010 0,035-0,097 0,246 3,0^1,1 3,6 4,8-6,5 5,7
Месяцы N-N114+ N-N03- р-ро43- Бе с ^-орг 81
р. Большая Уссурка - г. Дальнереченск
У-У1 0,018-0,220 0-0,001 0,220-0,470 0,001-0,007 0,024-0,102 3,0-5,1 4,1^1.6
0,103 0,001 0,328 0,005 0,054 3,8 4,3
У11-Х 0,072-0,120 0,001-0,003 0,044-0,210 0,005-0,008 0,050-0,336 2,2-5,1 4,1-5,4
0,090 0,002 Малые 0,131 зеки Среднеуссурийск 0,007 ой равнины 0,174 3,8 4,8
У-У1 0,140-0,350 0,228 0-0,002 0,001 0,020-0,140 0,074 0,010-0,020 0,015 0,007-0,230 0,136 4,7-9,1 6,3 3,3-6,1 4,7
У11-Х 0,096-0,390 0,196 0,001-0,004 0,002 0,013-0,051 0,028 р. Бикин - с. Алчаг 0,011-0,035 0,024 1 0,091-0,260 0,176 3,3-8,8 5,3 6,4-6,9 6,6
у-у1 0,186-0,310 0,248 0-0,001 0,001 0,170-0,180 0,175 0,006-0,016 0,011 0,103-0,152 0,128 5,9-7,7 6,8 4,0^1,6 4,3
У11-Х 0,093 0,004 0,041 •>. Уссури - с. Казакеви 0,012 чево 0,128 4,4 5,5
II 0,030-0,050 0,001-0,004 0,220-0,450 0,003-0,014 0,040-0,340 2,1-2,3 5,5-6,8
0,160 0,002 0,300 0,003 0,110 2,2 6,1
у-у1 0,030-0,360 0,001-0,012 0,040-0,420 0,003-0,028 0,030-0,130 4,1-7,4 3,9-5,0
0,120 0,002 0,180 0,011 0,090 6,0 4,4
У11-Х 0,030-0,390 0,001-0,008 0,040-0,200 0,008-0,021 0,110-0,180 3,4-8,0 4,2-5,3
0,150 0,002 0,110 0,013 0,130 5,3 4,7
Анализ информации по вариабельности концентраций неорганических форм азота и фосфора за периоды 1941-1983, 1985-2004 и 2005-2009 гг[3, 4] и сопоставление с результатами наших исследований показывают, что в районах верхнего и среднего течения р. Уссури, нижнего течения р. Большой Уссурки существенно снизились уровни максимальных концентраций. Наибольшие изменения во времени характерны для содержания минеральных форм азота (табл. 5). Для верхнего течения р. Уссури снижение максимальных концентраций аммонийного азота (по отношению к периоду 1985-2004 гг.) составило 17 раз; нитритного 12; нитратного 2 раза. Для среднего течения р. Уссури - аммонийного азота 33 раза; нитритного 90; нитратного 3,3 раза.
Одновременно изменились соотношения концентраций минеральных форм азота. В период 1985-2004 гг. в верхнем течении р. Уссури максимальная концентрация аммонийного азота превышала концентрацию нитратной формы в 3,6 раза; в период 2005-2009 гг. это соотношение снизилось до 2,1. По нашим усредненным данным, в 2008-2012 гг. в верхнем течении р. Уссури вследствие изменения процессов разложения органического вещества нитратная форма азота стала преобладающей и превышает содержание аммонийной в 3,3 раза.
Таблица 5. Диапазон концентраций аммонийного, нитритного, нитратного азота и фосфора (мг/дм3) в воде рек бассейна р. Уссури в 1985-2009 гг.
Река - пункт
М-МИ4+ N-N02
N-N0.
Р-Р043 Источник
1985-2004 гг.
р. Уссури -с. Новомихайловка 0,0-2,71 0,0-0,036 0,0-0,760 0,0-0,780 [3]
р. Уссури - г. Лесозаводск 0,0-5,76 0,0-0,180 0,0-0,840 0,0-0,690 [3]
р. Уссури - пгт Кировский 0,0-2,59 0,0-0,108 0,0-0,640 0,0-0,262 [3]
р. Большая Уссурка -с. Вагутон 0,0-3,63 0,0-0,052 0,0-0,677 0,0-0,074 [4]
2005-2009 гг.
р. Уссури -с. Новомихайловка 0,0-0,090 0,0-0,190 0,010-0,190 0,0-0,131 [3]
р. Уссури - г. Лесозаводск 0,0-0,730 0,0-0,038 0,010-0,300 0,0-0,285 [3]
р. Уссури - пгт Кировский 0,0-0,580 0,0-0,045 0,010-0,130 0,0-0,121 [3]
Водное хозяйство России № 3, 2013
Водное хозяйство России
В среднем течении р. Уссури в период 1985-2004 гг. соотношение аммонийной и нитратной форм азота составляло 6,9 раза, 2005-2009 гг. - 2,4 раза. Полученные результаты для этого участка русла реки свидетельствуют о близком соотношении нитратной и аммонийной форм азота.
В период наблюдений 1941-1983 гг. в устье р. Большая Уссурка - с. Ва-гутон соотношение максимальных концентраций аммонийной и нитратной форм азота составляло 5,4 раза [4]. Наши исследования показали, что в водах р. Большой Уссурки выше г. Дальнереченска теперь уже нитратная форма азота превышает концентрацию аммонийной в 1,9 раза. Изменение соотношения восстановленной и окисленной форм азота связано с уменьшением поступления органического вещества, изменением характера процессов его трансформации, более глубоким окислением, а также с сокращением промышленного и особенно сельскохозяйственного производства, в частности, снижением применения минеральных и органических удобрений в Приморском крае.
В воде малых рек Приханкайской равнины концентрация аммонийного азота незначительно превышает концентрацию нитратного только весной и летом. В среднем течении р. Уссури аммонийный азот преобладает зимой и в летне-осенний период, причем в последнем случае его содержится в 2 раза больше, чем нитратного. Аммонийная форма азота доминирует в воде рек заболоченных водосборов р. Бикин и Среднеуссурийской равнины.
На замыкающем створе р. Уссури преобладающей формой неорганического азота в зимнюю межень являются окисленные формы с равномерным распределением по ширине реки. В весенне-раннелетний период нитратный азот незначительно превышает аммонийную форму (см. табл. 4). Максимальный сток окисленных форм: нитритного и нитратного азота отмечается в мае во время половодья с преобладанием повышенных концентраций у левого берега (рис. 2), что свидетельствует об активизации хозяйственной деятельности в китайской части бассейна.
Водное хозяйство России
Содержание нитритного азота, являющегося нестойким промежуточным продуктом нитрификации в водах, находится на уровне первых микрограммов в литре (см. табл. 4). В верхней и средней части бассейна концентрации нитритного азота составляют 0,001-0,002 мгК/дм3, что соответствует среднему значению для наиболее чистых рек мира [13]. В устье р. Уссури интервал колебания концентраций значительно шире до 0,004 мг К/дм3 в зимнюю межень и до 0,012 мгК/дм3 весной в мае у левого берега. В воде р. Сун-гача в феврале по поперечному створу от левого берега до правого пространственное распределение концентраций нитрит-иона представляло ряд: 0,010; 0,006; 0,009 мгК/дм3, что указывает на наличие локального загрязнения.
Концентрации общего растворенного фосфора в водотоках бассейна р. Уссури в период исследований изменялись от значений ниже предела обнаружения до 0,116 мгР/дм3. Сопоставление полученных данных с усредненными данными Росгидромета [3, 4] свидетельствует о существенном снижении содержания фосфора в последние годы. Снижение максимальных концентраций фосфора для верхнего течения р. Уссури по отношению к периоду 1985-2004 гг. составило 78 раз, для среднего течения р. Уссури - 63 раза. В воде верхнего и среднего течения рек Уссури, Арсеньевка, Большая Уссурка, Бикин, многих рек Сихотэ-Алиня [14] содержание фосфора находится в пределах 0,005-0,020 мгР/дм3, что соответствует уровню чистых рек мира [13]. В малых реках Приханкайской и Среднеуссурийской равнин, в половодье в устье р. Уссури концентрации фосфора изменялись от 0,020 до 0,050 мгР/дм3. Максимальные значения наблюдались в р. Сунгача зимой (рис. 3). В воде р. Сунгача содержание фосфора в теплый сезон в 2-3 раза выше, чем в остальных водотоках бассейна р. Уссури, а зимой превышает на порядок. Подобные концентрации фосфора наблюдались в воде оз. Ханка в 1990-х годах, где происходит накопление биогенных элементов [5] в озерной толще за счет поступления загрязненных вод р. Спасовки.
0,10 0,08 0,06 « Рч ь 0,04 0,02 - Л и
0,00 I II III IV V VI VII VIII IX февраль ■ май-июнь ■ август-октябрь Номера районов-пунктов Рис. 3. Сезонное распределение содержания фосфора в воде рек разных районов - пунктов бассейна р. Уссури в 2008-2012 гг.
Водное хозяйство России № 3, 2013
Водное хозяйство России
Содержание растворенного органического углерода изменялось от 1,5 до 11,8 мгС/дм3, при среднем значении 5,1 мгС/дм3, несколько меньшем средней величины 5,75 мгС/дм3 для чистых рек мира [13]. Гидрологический режим является важнейшим фактором, определяющим содержание углерода. В период весеннего половодья концентрации растворенного углерода в основном достигают максимальных значений за год. В сильные дождевые паводки вынос растворенного углерода также может удваиваться, как это отмечалось в р. Арсеньевке в августе 2012 г. Оценка вклада окрашенных гумусовых соединений, основанная на величине коэффициента экстинк-ции (280 нм), свидетельствует о достаточно близких по масштабу потоках гуминовых веществ на разных участках бассейна. Самые низкие значения коэффициента экстинкции (170-200 л/моль-см) и, следовательно, наиболее алифатичный характер молекулярной структуры соответствует органическому веществу р. Сунгача, резкое качественное и количественное отличие которого вызвано влиянием оз. Ханка.
С динамикой органического вещества, являющегося активным участником процессов выветривания типоморфных элементов и педогенеза, связано поступление растворенного железа. Концентрации растворенного железа невелики: 0,009-0,30 мг/дм3 при среднем значении 0,124 мг/дм3. Сезонная изменчивость в основном выражается в их увеличении от весны к осени [7]. Концентрации растворенного кремния в воде рек бассейна р. Уссури изменяются в небольших пределах 4-6 мг/дм3. Более высокими значениями (6,6-8,7 мг/дм3) выделяются воды р. Арсеньевки, дренирующие в верхнем течении базальтовое плато. Наиболее низкое содержание кремния из-за потребления диатомовыми водорослями отмечается в воде р. Сун-гача в мае-июне.
Выводы
Исследования свидетельствуют о больших изменениях химического состава речных вод бассейна р. Уссури. В российской части бассейна наблюдается улучшение качества воды в результате снижения спада производства и снижения применения удобрений. По сравнению с 1985-2009 гг. наряду с общим снижением в несколько раз концентраций неорганических форм азота произошли изменения их соотношений в сторону преобладания окисленных форм.
Река Сунгача по сравнению с остальными реками бассейна р. Уссури содержит в 2-3 раза больше солей, выделяется повышенным содержанием в воде нитритного азота и фосфора, максимальной концентрацией растворенных веществ у левого берега. Повышение содержания окисных форм азота в воде левобережной части в нижнем течении реки свидетельствует об их преимущественном привносе с китайской части бассейна. В устье р. Уссури
Водное хозяйство России № 3, 2013
Водное хозяйство России
зимой среди минеральных форм азота преобладает нитратная. В период открытого русла содержание растворенных веществ по ширине реки распределено неравномерно, у левого берега преобладают азот, фосфор, хлорид-ный и сульфатный ионы, ион натрия. Ухудшение качества воды происходит на пограничных участках рек Сунгача и Уссури. Содержание растворенного углерода, железа и кремния в реках бассейна р. Уссури определяется природными факторами.
Благодарности. Авторы выражают благодарность д. г. н. В.М. Шуль-кину, д. г. н. Б.И. Гарцману, к. г. н. В.В. Шамову, а также сотрудникам Приморского и Дальневосточного УГМС за содействие в отборе проб воды.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ресурсы поверхностных вод СССР / под ред. М.Г. Васьковского. Т. 18. Дальний Восток.
Вып. 3. Приморье. Л.: Гидрометеоиздат, 1972.
2. Liu Hong-yu, LuXian-guo, Wang Chang-ke. Study on the sustainable development of wetland
resources in the Ussuri / Wusuli river basin. Chinese geographical science. 2000. V. 10. No 3. P. 270-275.
3. Никаноров А.М., БрызгалоВ.А. Реки России. Ч. IV. Реки Дальнего Востока (гидрохимия и
геоэкология). Ростов-на-Дону: НОК, 2011. С. 162-201.
4. Зенин А.А., Погадаев Г.И., Цыцарин Г.В. Гидрохимический режим водотоков бассейна
реки Уссури // Гидрохимические материалы. 1987. Т. 14. С. 3-17.
5. Чудаева В.А. Миграция химических элементов в водах Дальнего Востока. Владивосток:
Дальнаука, 2002. 389 с.
6. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М. Гидрохимическая характеристика р. Уссури // Воп-
росы гидрологии и гидроэкологии Урала: юбилейный сборник научных трудов. Пермь: ПГУ, 2009. С. 73-77.
7. Шулькин В.М., Богданова Н.Н., Перепелятников Л.В. Пространственно-временная измен-
чивость химического состава речных вод юга Дальнего Востока РФ // Водные ресурсы. 2009. Т. 36. № 4. С. 428-439.
8. Форина Ю.А., Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М., Таловская В.С. Гидрохимия вод малых
рек западного склона Сихотэ-Алиня // Биогеохимические и геоэкологические параметры наземных и водных экосистем. Вып. 19. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2011. С. 125-135.
9. РД. 52.18.596. Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к
применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей среды. С измен. № 1 к РД 52.18.595-96.
10. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 413 с.
11. Аржанова В.С., Елпатьевский П.В. Геохимия, функционирование и динамика горных геосистем Сихотэ-Алиня. Владивосток: Дальнаука, 2005. 247 с.
12. Ливеровский Ю.А., Рубцова Л.П. Почвенно-географическое районирование Приамурья // Вопросы природного районирования Дальнего Востока в связи с районной планировкой. М. 1962. С. 149-169.
13. MeybeckM. Carbon, nitrogen, and phosphorus transport by world rivers // Amer. J. Sci. 1982. V. 282. No 4. P. 401-450.
14. ФоринаЮ.А., ШестеркинВ.П., ШестеркинаН.М. Фосфор в воде таежных рек северного Сихотэ-Алиня // Тихоокеанская геология. 2013. Т. 32. № 1. С. 116-119.
Водное хозяйство России № 3, 2013
Водное хозяйство России
Сведения об авторах:
Луценко Татьяна Николаевна, к. г. н., научный сотрудник, Федеральное государственное учреждение науки Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИГ ДВО РАН), 690041, г. Владивосток, ул. Радио, 7; e-mail: [email protected]
Шестеркин Владимир Павлович, к. г. н., ведущий научный сотрудник, Федеральное государственное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИВЭП ДВО РАН), 680000, Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65; e-mail: [email protected]
Шестеркина Нина Михайловна, научный сотрудник, Федеральное государственное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИВЭП ДВО РАН, г. Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65; e-mail: [email protected]
Водное хозяйство России
