CC BY
151
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК:556.555.7:543.3(1-924.81)
РЕТРОСПЕКТИВНЫЙ АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДЫ ОЗЕР БОЛЬШЕЗЕМЕЛЬСКОЙ ТУНДРЫ (БОЛЬШОЙ ХАРБЕЙ И ГОЛОВКА)
Л.Г. ХОХЛОВА
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар hohlova@ib.komisc.ru
Представлены результаты изучения химического состава воды крупных озер Большеземельской тундры - Большой Харбей и Головка. Показано, что за десятки лет, прошедших со времени первого гидрохимического обследования озер, существенных изменений в соотношении главных ионов, минерализации, насыщении воды органическими и биогенными веществами не произошло. Определяющая роль в формировании химического состава воды озер принадлежит природным факторам.
Ключевые слова: химический состав воды, органические, биогенные вещества, микроэлементы
L.G. KHOKHLOVA. THE RETROSPECTIVE ANALYSIS OF CHEMICAL COMPOSITION OF WATER OF THE BOLSHEZEMELSKAYA TUNDRA LAKES (BOLSHOI KHARBEI AND GOLOVKA)
Results of the research on the chemical composition of water of large Bolsheze-melskaya tundra lakes - Bolshoi Kharbei and Golovka are presented. It is shown that for decades which had passed since the first hydrochemical inspection of lakes, there were no essential changes in ratio of the main ions, mineralization, in saturation of water by organic and biogenic substances. Natural factors play the key role in the formation of chemical composition of the lakes water.
Key words: chemical composition of water, organic, biogenic substances, microelements
Введение
Озера Харбейской системы расположены в междуречье рек Коротаиха и Большая Роговая (бассейн р. Уса), пересекающих восточную часть Большеземельской тундры. Впервые гидрохимическое обследование Харбейских озер проводилось в 1963-1965 гг. [1]. Их комплексное изучение было продолжено в 1968-1972 гг. в рамках Международной биологической программы (МБП). В гидробиологических и ихтиологических исследованиях впервые для Крайнего Севера использовался продукционный метод, позволивший дать оценку продуктивности водоемов и особенностей экологической системы оз. Бол. Харбей [2]. Спустя 40-50 лет исследования озер Бол. Харбей и Головка были направлены на выявление возможной трансформации химического состава поверхностных вод и изменений в сообществах гидробионтов в условиях антропогенного воздействия на природную среду, а также обусловленность их развития климатическими причинами. В течение короткого лета погода в
тундре отличается большой изменчивостью, что сказывается на динамике наиболее подвижных физико-химических показателей поверхностных вод и жизнедеятельности гидробионтов в водоемах данной территории [3, 4]. В 2000-е гг. получены первые сведения о содержании микроэлементов в Харбей-ских озерах. Определению концентрации микроэлементов в водных экосистемах долгое время уделялось очень мало внимания [5]. Несмотря на то, что их изучение, значение и роль в развитии живых организмов, присутствие и миграция в почвах ведутся уже очень давно [6]. Актуальность исследований на предмет содержания микроэлементов (тяжелых металлов) в поверхностных водах стала возрастать в период бурного развития промышленности, особенно предприятий в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях [7].
Согласно исследованиям Л.П.Голдиной [3], Харбейские озера имеют ледниковое происхождение и представляют собой систему трех последовательно соединенных водоемов Головка, Бол. Хар-бей и Мал. Харбей, окруженных множеством мел-
ких водоемов. Все озера вытянутой формы, ориентированные с северо-востока на юго-запад. Их береговая линия сильно изрезана и расчленена заливами и губами. Берега озер этой группы разнообразны. Среди них выделяются обрывистые торфянистые (западная часть оз. Головка), валунногалечные (Головка и Бол. Харбей) и низкие берега (южная и восточная части озер Головка и Бол. Харбей) с хорошо развитой водной растительностью. Батиметрическая карта оз. Головка указывает на простое строение дна с очень плавным понижением к центру (до 10 м) [1]. Одно из крупнейших по своим размерам оз. Бол. Харбей имеет более сложную конфигурацию дна и несколько подводных каменистых отмелей, большую среднюю (4.6 м) и максимальную (до 18 м) глубины. Площади водного зеркала озер Бол. Харбей и Головка соответственно составляют 21.3 и 3.1 км2 [3, 8].
Район исследования отличается суровыми климатическими условиями, что ведет к глубокому и длительному промерзанию почвы, способствует развитию криогенных процессов, которые наряду с другими экзогенными факторами формируют характерные черты ме-зо- и микрорельефа тундры [2].
Широко распространенные слаборазвитые поверхностно-гле-евые и болотно-тундровые почвы этого района характеризуются сильнокислой реакцией по всему профилю. Минеральная почвенная толща обеднена основаниями по сравнению с породой, представленной преимущественно суглинком. Запасы гумуса, в составе которого преобладает группа фульво-кислот, сосредоточены в верхнем горизонте почвы [9]. Формирование химического состава озер обусловлено, прежде всего, происхождением котловины озера, поверхностным стоком, составляющим до 70% приходной части водного баланса, спецификой гидрологического и температурного режима, а также жизнедеятельностью гидро-бионтов и их деструкции [10].
Богатые рыбными ресурсами озера неоднократно привлекали внимание географов, гидробиологов, гидрохимиков, ихтиологов. Исторические этапы научных исследований озер Большеземельской тундры обобщены в работах Т.А.Власовой,
Л.П. Голдиной, Г.П. Сидорова,
М.В.Гецен, Э.И.Поповой, В.К.Ба-рановской и др. [1-4, 8-14].
Материал и методика
Характеристика современного состояния объединенных протокой озерных экосистем Бол. Харбей [14] и Головка представлена на основании данных, полученных в конце июля - начале августа 1998, 2009, 2010 и 2012 гг. Выбор контрольных станций и время отбора проб обусловлены проводимыми ранее (1960-е гг.) исследованиями (рис. 1). Всего было отобрано и проанализировано 146 гидрохимических проб с 54 станций. Отбор проб воды осуществлялся с глубины 0.5 м и из придонных слоев в полиэтиленовые и стеклянные флаконы. В полевых условиях замеряли температуру воды, содержание растворенного в воде кислорода, электропроводность и рН портативным анализатором Multi 340i/SET (Германия). Определение макро- и
Рис. 1. Карта-схема оз. Бол. Харбей.
микроэлементов, биогенных и органических веществ проводилось в стационарных условиях аккредитованной экоаналитической лаборатории «Эко-аналит» Института биологии Коми НЦ УрО РАН с использованием аттестованных методик количественного химического анализа природной воды, внесенных в Государственный реестр [15-25]. Химический состав воды в озерах Растворенный кислород и рН воды. Трехлетние (2009, 2010, 2012 гг.) гидрохимические наблюдения показали, что в озерах Бол. Харбей и Головка сохраняется чистая, без запаха вода, прозрачность варьирует в пределах 0.5-2.7 м при глубине от 0.5 до 9.0 м. Данные 1960-х гг. (до 140%нас.) и последних гидрохимических съемок (до 106%нас.) свидетельствуют о достаточно благоприятном для жизни и развития водных организмов насыщении воды растворенным кислородом (рис. 2). Можно предположить, что некоторая разница в показателях содержания кислорода в сторону более низких
Кислород,%
120
100
80 -
60
40 -
20
♦ ♦
♦♦♦♦♦♦♦♦ ♦♦♦
Х-1968
Х-1969
Г-1969 Х-2009 Г-2009 Х-2010
Рис. 2. Динамика растворенного рН в воде Харбейских озер. Х - оз. Харбей; Г - оз. Головка.
величин, зафиксированных в современный период, связана с использованием разных методов его определения. В 1960-е гг. концентрация растворенного в поверхностных водах кислорода определялась по методу Винклера [26]. Не исключено, что пониженная концентрация кислорода, зарегистрированная в 2010 г., также объясняется техническими причинами, поскольку дефицит кислорода в озере, объем которого составляет более 130 млн.м3, да еще в условиях ветрового перемешивания и хорошей аэрации водных масс, мало вероятен [3]. Однако следует помнить и то, что обогащение поверхностных вод растворенным кислородом осуществляется не только за счет его поступления из атмосферы. Значительная доля выделяется водной растительностью в процессе фотосинтеза [5], замедленного в условиях зафиксированной в этот год низкой температуры воды. В отличие от фотосинтеза процессы, уменьшающие содержание растворенного в воде кислорода (его потребление на окисление органического вещества, дыхание орга-
низмов, брожение, гниение), происходят в водоеме непрерывно.
Первые исследования (1963, 1968, 1969 гг.) тундровых озер Бол. Харбей и Головка проводились с июня по август. За этот короткий период была отмечена сезонная динамика наиболее «подвижных» физико-химических показателей, обусловленная быстрым ростом температуры и прогреванием водной толщи [2, 3]. В частности, ранние исследования показали изменение рН воды в Харбейских озерах, наиболее заметное в оз. Головка. По данным, представленным в работе Т.А.Вла-совой [1], сразу после освобождения озера ото льда, реакция воды в различных пунктах изменялась в пределах 6.4-6.9, содержание кислорода было ниже 100%. Летом (в июле и первой половине августа) величина рН повышалась до 7.6. Благодаря развитию в озере высшей водной растительности, усилению фотосинтеза и развитию фитопланктона, наблюдалось «цветение» воды. В меньшей
степени выражен-рн ная, возможно, ввиду отсутствия «цветения» воды, аналогичная динамика наблюдалась и на оз. Бол. Харбей: в июле реакция воды была близка к нейтральной (6.97.0), а в августе она переходила в слабощелочную (до 7.47.5) [2].
В 2000-е гг. изучение велось в один и тот же временной период. Однако годы отбора проб воды характеризовались разными погодными условиями. В конце июля - начале августа 2009 г. стояла жаркая сухая погода, что способствовало прогреванию водной массы (до 14.1-17.7°С). Реакция воды в оз. Бол. Харбей была преимущественно слабокислой (рН=6.3-6.9). В этот же календарный период следующего года наблюдалась низкая температура воздуха. Озеро прогрелось до 9.6-11.7°С, реакция воды была близка к нейтральной (рН=7.1-7.4). В 2012 г. при температуре 11.7-16.1°С, рН воды варьировал в пределах 7.2-7.6 (табл. 1). Более низкие значения температуры воды характеризуют глубоководные участки озера, повышение температуры зафиксировано в прибрежье. В оз. Головка (табл. 2), в котором наблюдалось «цветение», температура воды в исследуемые периоды была немного ниже, а реакция среды - более щелочной (рН=7.3-8.5), чем в оз. Бол. Харбей.
Ионный состав и минерализация. Современные данные показывают, что за прошедшие со времени первого гидрохимического обследования озер Бол. Харбей и Головка существенных изменений
- 7
- 6
- 3
Х-2012 Г-2012
Годы
Таблица 1
Физико-химическая характеристика воды оз. Бол. Харбей
Показатели Годы исследований, июль-август
1963* | 1968** | 1969** | 2009 | 2010 | 2012
Прозрачность, м 2.0-4.5 2.0-3.5 2.0-3.5 2.2-2.7 2.2-2.7 0.4-2.5
^оды, С 4.3 14.5 8.2 14.1-16.9 9.6-11.7 11.1-16.1
pH 6.7-7.4 6.3-7.2 6.5-7.1 6.3-6.9 7.1-7.4 7.2-7.6
Электропроводность, |^/см - - - 24-28 27-28 26-27
Xионов, мг/дм 32.1-63.9 20.6-76.9 25.3-55.4 18.7-25.0 17.7-22.9 22.2-23.9
СГ, мг/дм3 3.5-5.5 - - 0.6-8.1 0.6-0.9 0.4-0.8
SO42', мг/дм3 2.9-10.6 - - 1.35-1.59 1.3-1.63 1.29-1.42
НС03-, мг/дм3 12.8-30.5 - - 10.2-16.1 10.7-14.3 12.4-15.2
Са2+, мг/дм3 2.6-8.2 - - 2.2-3.2 2.5-3.1 2.5-2.8
Мд2+, мг/дм3 0.6-1.7 - - 0.72-0.84 0.69-0.74 0.67-0.75
Na+, мг/дм3 (+К+)1 4.5-8.51 - - 0.70-0.98 0.66-0.84 0.65-0.79
К+, мг/дм3 - - - 0.33-0.42 0.29-0.45 0.35-0.48
О2, %нас 110-120 82-102 88-112 94-106 63-65 87-89
Цветность, град. 4-28 5-26 13-50 21-43 14-29 14-18
ПО, мг/дм3 4.4-10.4 3.3-13.0 2.7-10.4 - 1.86-4.0 2.6-4.8
ХПК, мг/дм3 - 8.2-22.9 6.0-36.6 9.8-19.0 8.8-23.0 12.0-20.0
БПК5, мг/дм3 - 0.5-2.4 0.6-3.4 1.0-3.3 - -
Фенолы, мкг/дм3 - - - 0.07-0.46 - -
Фосфор мин., мг/дм3 - до 0.026 до 0.026 до 0.110 до 0.008 до 0.024
NH4+, мг/дм3 - 0.04-0.13 0.01-0.44 н/о н/о 0.06-0.13
^бщ., мг/дм3 - - - 0.20-0.28 - -
Feобщ., мг/дм3 0.11-1.02 0.12-0.95 0.04-1.04 0.00-2.10 0.00-0.07 0.00-0.01
Мп, мкг/дм3 - - - 0.28-260 0.10-18.0 0.57-2.70
Си, мкг/дм3 - - - 0.26-8.1 0.12-9.0 2.10-4.00
Zn, мкг/дм3 - - - 0.80-47.0 0.28-46.0 0.17-3.72
А1, мкг/дм3 - - - 0.0-190 - -
Si,, мкг/дм3 - - - 0.16-0.67 0.18-0.48 0.33-0.44
Примечание. Жирным шрифтом отмечены показатели, превышающие ПДКр/х; - - нет данных; н/о - не обнаружено; ПО -перманганатная окисляемость; * по: Голдина, 1972 [3], ** по: Продуктивность озер..., 1976 [2]; 1 - сумма (№+ + К+) (то же самое в табл. 2).
Таблица 2
Физико-химическая характеристика воды оз. Головка
Показатели Годы исследований, июль-август
1963* | 1969** | 2009 | 2010 | 2012
tводы, С - - 14.9-15.9 9.2 11.8-12.2
pH 6.7-7.6 6.7-7.0 8.0-8.5 - 7.3-8.0
Электропроводность, |^/см - - 26-27 - 26
Xионов, мг/дм 20.5-39.10 37.1-48.0 16.2-19.7 19.5 21.9-22.9
С1", мг/дм3 2.83-9.13 - 0.78-2.3 0.8 0.4-0.5
SO42', мг/дм3 2.88-9.61 - 0.29-1.37 1.67 1.28
НС03-, мг/дм3 14.6-18.3 - 10.5-11.5 12.8 15.6-16.4
Са2+, мг/дм3 2.80-3.80 - 2.8 2.6 2.8-2.9
Мд2+, мг/дм3 0.61-1.46 - 0.72 0.63 0.75-0.76
Na+, мг/дм3 (+К+)1 2.25-7.751 - 0.67-0.73 0.64 0.64
К+, мг/дм3 - - 0.36-0.38 0.37 0.43
О2, %нас 100-140 91-104 98-104 - 87-93
Цветность, град. 10-20 27-35 43-56 22 43-53
ПО, мг/дм3 5.52-11.9 4.3-6.5 - 4.9 5.4-5.7
ХПК, мг/дм3 - 15.4-24.7 22 21 29-32
БПК5, мг/дм3 - 0.70-1.69 2.2-2.7 - -
Фенолы, мкг/дм3 - - 0.17-0.41 - -
Фосфор мин., мг/дм3 - до 0.015 до 0.009 до 0.021 до 0.048
NH4+, мг/дм3 - 0.14-0.20 0.38-0.48 н/о 0.37-0.43
^бщ., мг/дм3 - - 0.31-0.57 - -
Feобщ., мг/дм3 0.46-4.10 0.12-030 0.16-0.32 0.083 0.011-0.017
Мп, мкг/дм3 - - 41.0-42.0 1.90 0.71-1.10
Си, мкг/дм3 - - 0.92-1.0 4.60 2.20-2.80
Zn, мкг/дм3 - - 1.41-29.0 14.0 0.76-2.25
А1, мкг/дм3 - - 9.03-26.0 - -
Si, мкг/дм3 22 0.38-0.39 0.27 0.66-0.73
в соотношении главных ионов и минерализации воды не произошло (рис. 3). При преобладающих величинах 19.0-21.0 мг/дм3 минерализация воды варьировала от 17.7 до 42.9 мг/дм3 в оз. Бол. Хар-бей и от 16.2 до 22.9 мг/дм3 - в оз. Головка. Низкая минерализация воды подтверждается величинами электропроводности (24-28.0 ^Э/см), зарегистрированными в эти же сроки. Максимальная сумма ио-
нов (42.9 мг/дм3) была зафиксирована в мелководной части залива за счет труднообъяснимого повышения концентрации ионов хлора. Как уже указывалось выше, минерализация воды тундровых озер зависит от комплекса физико-географических факторов, в частности, от основных пород, которыми выполнены озерные котловины. В озерах они представлены четвертичными (моренными и флювиогля-циальными) отложениями мощностью до 200 м [3].
Последние гидрохимические исследования озер Бол. Харбей и Головка показывают, что доминирующая роль в формировании химического состава воды принадлежит гидрокарбонатным ионам, содержание которых варьирует от 10.2 до 16.4 мг/дм3, и катионам кальция (2.20-3.10 мг/дм3). Концентрация ионов хлора в воде озер преимущественно находилась в пределах 0.40 - 2.30 мг/дм3 (табл. 1 и 2). Изменения в соотношении главных ионов и переход гидрокарбонатно-кальциевого состава воды в гидрокарбонатно-хлоридно-кальцие-вый наблюдали в центральной части оз. Бол. Харбей на глубине 9.8 м. Концентрация хлоридов в этой точке озера повысилась до 8.10 мг/дм3 (табл. 1). При наличии большой глубины перемешивание водных масс происходит лишь в поверхностных слоях, а на глубине формируется стагнационный пласт, который, возможно, подпитывается грунтовыми водами коренных пород, содержащих хлориды. Как будет рассмотрено далее, в придонном слое также зафиксировано повышение концентрации ряда микроэлементов. Катионы магния натрия, калия, а также сульфатные ионы обнаружены в небольших
количествах, и распределены они в воде озер достаточно равномерно, не претерпевая заметных скачков. Незначительное повышение минерализации воды и изменения в соотношении главных ионов отмечались и ранее в глубинных слоях водной толщи, в прибрежной зоне и обособленных заливах озер [2]. Кроме того, в более ранних работах вода в оз. Бол. Харбей классифицировалась как гид-
рокарбонатно-натрие-вая и объяснялось это влиянием грунтовых и подземных вод [3]. В весенней воде оз. Головка были зафиксированы отсутствие гидрокарбонатных ионов и своеобразный хло-ридно-кальциевый или сульфатно-кальциевый состав [1]. Неоднородность ионного состава может создаваться под влиянием биологических и биохимических процессов, протекающих в водной массе озера, что довольно часто проявляется при низкой минерализации воды [5].
Органические и биогенные вещества. Несмотря на высокую степень заболоченности водосборов озер Бол. Харбей и Головка, на что указывали в своих работах первые исследователи этого района [3, 27], в воде озер зафиксировано низкое содержание органического вещества, в их составе доминируют малоцветные соединения [2]. Цветность воды в оз. Бол. Харбей в преобладающем большинстве находилась в пределах 14-32°, лишь однажды в заливе она повысилась до 43° (табл. 1). Перманганатная (ПО) и бихроматная (ХПК) окисляемость варьировали от 1.86 до 4.8 мг/дм3 и от 8.8 до 23.0 мг/дм3 соответственно. Исследования 1960-х гг. свидетельствуют, что более высокие показатели цветности (50°), ПО (10.4 мг/дм3) и ХПК (36.6 мг/дм3) в воде оз Бол. Харбей были зафиксированы в периоды усиленного терригенного стока, вызванного дождями [2]. Цветность (43-56°), пО (4.9-5.7 мг/дм3) и ХПК (21.0-32.0 мг/дм3) свидетельствуют, что содержание органического вещества в воде оз. Головка - немного выше, чем в воде оз. Бол. Харбей (табл. 2). Повышение концентрации органического вещества в воде оз. Головка, в котором наблюдалось «цветение», скорее всего, обусловлено биологическими процессами. Распределение органического вещества по акваториям озер происходит достаточно равномерно (рис. 4, 5). Вертикальная стратификация также не обнаружена.
В 2009-2010 гг. в воде оз. Бол. Харбей наблюдалось отсутствие аммонийного азота (табл. 1). По результатам исследований 2012 г. концентрация NH4+, как и в 1960-е гг., была невысокой и состави-
Сумма ионов, мг/дмЗ
60
50
40
Х-1968 Х-1969 Г-1969 Х-2009 Г-2009 Х-2010 Г-2010 Х-2012 Г-2012
Годы
Рис. 3. Минерализация воды в Харбейских озерах.
Х - оз. Харбей; Г - оз. Головка.
по.хпк
Цветность
■ ПО, мг/дмЗ НХПК, мг/дмЗ ♦ Цветность, град
1969 2009 2010 2012
Рис. 4. Соотношение показателей ПО, ХПК и цветности в воде оз. Бол. Харбей.
Рис. 5. Соотношение показателей ПО, ХПК и цветности в воде оз. Головка.
ла 0.06-0.13 мг/дм3. Более высоким содержанием аммонийного азота (0.37-0.48 мг/дм3) характеризовалась вода из оз. Головка (2009 и 2012 гг.), однако в придонных слоях озера, обследованного в 2010 г., зафиксировано его отсутствие (табл. 2). По итогам первых исследований [2] также отмечалось отсутствие (1963 г.) или низкое содержание (1968, 1969 гг.) азотных соединений в воде рассматриваемых озер. Невысокие концентрации МИ4+ и отсутствие нитритов и нитратов в воде Харбейских озер объясняются замедлением процессов аммонификации и нитрификации азотсодержащих органических соединений вследствие низкой температуры воды.
В оз. Бол. Харбей концентрация соединений железа во все периоды исследований варьировала от его отсутствия до 2.1 мг/дм3 (табл. 1). Соединения железа относятся к элементам, которые чувствительно реагируют на физико-химические изменения водной среды, в том числе вызванные жизнедеятельностью организмов. Поэтому их концентрация в поверхностных водах колеблется в очень широких пределах [28]. Повышенные концентрации соединений железа зафиксированы на глубине
9,8 м центральной акватории озера (2009 г.). В поверхностных слоях воды их содержание не превышало 0.07 мг/дм3, что ниже регламентируемых пределов для рыбохозяйственных водоемов (ПДК^=0.1 мг/дм3). По данным Т.А.Власовой [2], величины Рвобщ. изменялись от 0.04 до 1.82 мг/дм3 в воде оз. Бол. Харбей и от 1.33 до 4.10 мг/дм3 в воде оз. Головка. Повышение концентрации Реобщ. зафиксировано в весенний период, когда в питании поверхностных вод большую роль играют паводковые воды. А летом содержание соединений железа, как правило, снижается.
Зафиксированы характерные для тундровых водоемов незначительные количества по минеральному фосфору: 0.008-0.110 мг/дм3 в оз. Бол. Харбей и 0.009-0.048 мг/дм3 в воде оз. Головка. Концентрации соединений кремния соответственно составили 0.16-0.67 и 0.27-0.73 мг/дм3 [2, 29, 30]. Несмотря на их низкое абсолютное содержание в маломинерализованных водах районов вечной мерзлоты, кремнекислота иногда составляет до 50% от общей минерализации. Одними из основных источников поступления соединений кремния в поверхностные воды являются атмосферные осад-
ки. Немаловажную роль в его круговороте играют биологические процессы. Низкие концентрации растворенных соединений кремния в озерной воде регулируются потреблением их водными организмами, что особенно заметно в периоды интенсивного развития диатомовых водорослей. Возрастание содержания кремния возможно и в результате его регенерации из отмершего планктона [31].
Микроэлементы. На ранних этапах изучения химического состава воды озер Харбейской системы микроэлементы не определялись [1-3], что исключает возможность получения сравнительных данных. Полученные в 2000-е гг. результаты свидетельствуют, что в Харбейских озерах соединения марганца, цинка, свинца, алюминия и хрома большей частью содержались в небольших количествах. В поверхностных слоях оз. Бол. Харбей имело место незначительное превышение предельно допустимых нормативов по соединениям меди (2.37.0 ПДКр/х) и цинка (2.1 ПДКр/х). В придонных слоях их концентрация возрастает, и максимальные величины были зафиксированы на глубине 9.8 м: по марганцу (260 мкг/дм3), цинку (47.0 мкг/дм3) и меди (9.0 мкг/дм3) (табл. 1). Одна из причин, как уже указывалось выше, - возможный контакт с подземными водами. Поступление Мп++ в водоемы и водотоки могло произойти в результате смыва поверхностным стоком продуктов гниения растительных остатков и из почвенных растворов, где марганец присутствует в растворимой двухвалентной форме [31]. В насыщенных гумусовым органическим веществом северных водах, как правило, наблюдается повышение концентрации меди и марганца, которые в виде комплексных соединений с гуминовыми кислотами поступают в природные воды [32]. В воде оз. Головка обнаружено лишь незначительное превышение предельно допустимых нормативов (ПДКр/х) по соединениям марганца (в 4.2), меди (2.2-4.6) и цинка (1.4-2.9 раза) (табл. 2).
Заключение
Сравнение результатов первого гидрохимического обследования системы озер Большезе-мельской тундры (в 1960-е гг.) с данными трехлетнего мониторинга (2009, 2010, 2012 гг.), проводимого в различных погодных условиях, но в сходные его сроки, позволяет сделать вывод, что за десятки прошедших лет существенной трансформации химического состава воды не произошло. В озерах Бол. Харбей и Головка сохраняется чистая, с прозрачностью до 2.7 м, без запаха вода. Насыщение воды растворенным кислородом остается благоприятным для жизни и развития водных организмов. Реакция воды в озерах изменяется от слабокислой до слабощелочной, а в случае массового развития диатомовых водорослей (оз. Головка) рН повышается до 8.5. В озерах сохраняется низкая минерализация воды и ее сезонные изменения почти незаметны, поскольку озеро имеет большую водную массу и не принимает больших притоков. Доминирующая роль в формировании химического состава воды в озерах принадлежит гидрокарбонатным ионам и катионам кальция, однако под
влиянием подземных или грунтовых вод в придонных слоях возможен переход гидрокарбонатнокальциевых вод в хлоридно-кальциевый. В пробах воды из глубинных слоев озера наблюдалось также повышение концентраций микроэлементов (Мп, Си, Zn). Соединения кремния, меди, цинка, свинца, алюминия и хрома в поверхностном водном слое обнаружены в очень незначительных количествах. В широких пределах варьировало содержание соединений железа и наиболее высокая его концентрация зафиксирована на глубине центральной акватории озера. Показатели цветности, перманганатной и бихромат-ной окисляемости показывают невысокое содержание в водах органического вещества, в том числе гумусового происхождения. Аммонийный азот большей частью отсутствовал, а минеральный фосфор содержался в незначительных количествах. Проведенный анализ свидетельствует, что озера Бол. Харбей и Головка имеют характерный для ледниковых озер тундры химический состав воды, который за полстолетия не претерпел серьезных изменений. Это позволяет сделать вывод, что определяющая роль в формировании химического состава воды в Харбейских озерах принадлежит природным факторам.
Результаты получены в рамках проектов фундаментальных исследований, выполняемых совместно организациями УрО и СО РАН: «Влияние глобального изменения температуры на функционирование планктонных сообществ водоемов разных природных зон» (№ 09-С-4-1017 и № 12-С-4-1011), при поддержке гранта РФФИ «Структурная организация растительного покрова водоемов Европейского Северо-Востока России: широтный аспект» (10-04-01562-а) и проекта ««Оценка экологического состояния горных и равнинных водоемов Полярного Урала и Больше-земельской тундры, прогноз их изменения в условиях интенсивного промышленного освоения» (12-4-7-004-АРКТИКА).
Литература
1. Власова ТА., Голдина Л.П. Материалы по гидрохимии некоторых озер восточной части Большеземельской тундры. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1967. С. 65-75. (Тр. Коми фил. АН СССР. №15).
2. Продуктивность озер Восточной части Большеземельской тундры/ Отв. ред. Г.Г.Винберг, Т.А.Власова. Л.: Наука, 1976. 146 с.
3. Голдина Л.П. География озер Большеземельской тундры. Л.: Наука, 1972. 101 с.
4. Фефилова Е.Б., Кононова О.Н., Дубовская О.П, Хохлова Л.Г. Современное состояние зоопланктона системы озер Большеземельской тундры // Биология внутренних вод. 2012. № 4. С. 44-52.
5. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидро-метеоиздат, 1970. 442 с.
6. Тойкка МА Микроэлементы в горных и почвообразующих породах северо-запада и севера Европейской части СССР // Микроэлементы в биосфере Карелии и сопредельных районов. Петрозаводск, 1976. С. 5-66.
7. Даувальтер ВА Концентрации тяжелых металлов в донных отложениях озер Кольского полуострова как индикатор загрязнения водных экосистем // Проблемы химического и биологического мониторинга экологического состояния водных объектов Кольского севера. Апатиты, 1995. С. 24 - 36.
8. Сидоров Г.П. Рыбные ресурсы Большеземель-ской тундры. Л.: Наука, 1974. 163 с.
9. Арчегова И.Б., Забоева И.В. Криогенные проявления в почвах Коми АССР. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1974. С. 4-26.
10. Власова ТА, Барановская ВК, Гецен М.В. Биологическая продуктивность Харбейских озер Большеземельской тундры // Продукционнобиологические исследования экосистем пресных вод. Минск: Изд-во БГУ, 1973. С. 147-163.
11. Власова Т.А. Компонентный состав органических веществ некоторых озер Коми АССР и Ненецкого национального округа // Биология внутренних вод. 1974. № 21. С. 66-71.
12. Сидоров Г.П., Шубин Ю.П., Лоскутова ОА, Братцев С.А. Структурно-функциональные изменения в Харбейских озерах Большеземель-ской тундры // Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды: Материалы Международ. науч. конференции. Минск, 2000. С. 417-422.
13. Хохлова Л.Г. Гидрохимическая изученность поверхностных вод Большеземельской тундры // Возобновимые ресурсы водоемов Боль-шеземельской тундры. Сыктывкар, 2002. С. 5-14. (Тр. Коми НЦ УрО РАН; № 169).
14. Батурина М.А., Лоскутова О.А., Фефилова Е.Б., Хохлова Л.Г. Зообентос озера Большой Хар-бей (Большеземельская тундра): современное состояние и анализ ретроспективных данных// Известия Коми нучного центра УрО РАН. 2012. Вып. 4 (12). С. 21-29.
15. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации элементов в пробах питьевой, природных, сточных вод и атмосферных осадков методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ПНД Ф 14.1: 2:4.135-98). ЗАО «ЦИКВ». СПб., 2008. 27 с.
16. Количественный химический анализ вод. Методика измерений перманганатной окисляемо-сти в пробах питьевых, природных и сточных вод титриметрическим методом (ПНД Ф 14.1:2:4.154-99). ЗАО «РОСА». М., 2012. 12 с.
17. Количественный химический анализ вод. Методика определения бихроматной окисляемо-сти (химического потребления кислорода) в пробах природных, питьевых и сточных вод фотометрическим методом с применением анализатора жидкости «Флюорат-02» (ПНД Ф 14.1: 2:4.190-03). ООО «Люмэкс». СПб., 2007. 26 с.
18. Массовая концентрация сульфатов в водах. Методика выполнения измерений турбиди-метрическим методом (РД 52.24.405-2005) / ГУ «Гидрохимический институт». Ростов-на-Дону, 2005. 22 с.
19. Массовая концентрация гидрокарбонатов и величина щелочности поверхностных вод
суши и очищенных сточных вод. Методика выполнения измерений титриметрическим методом (РД 52.24.493-2006) / ГУ «Гидрохимический институт». Ростов-на-Дону, 2006. 42 с.
20. Водородный показатель и удельная электрическая проводимость вод. Методика выполнения измерений электрометрическим методом (РД 52.24.495-2005) / ГУ «Гидрохимический институт». Ростов-на-Дону, 2005. 15 с.
21. Цветность поверхностных вод суши. Методика выполнения измерений фотометрическим и визуальным методами (РД 52.24.4972005) / ГУ «Гидрохимический институт». Ростов-на-Дону, 2005. 16 с.
22. Массовая концентрация хлоридов в водах. Методика измерений меркуриметрическим методом (РД 52.24.402-2011) / ГУ «Гидрохимический институт». Ростов-на-Дону, 2011. 24 с.
23. Массовая концентрация фосфатов и полифосфатов в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом (РД 52.24.382-2006) / ГУ «Гидрохимический институт». Ростов-на-Дону, 2006. 30 с.
24. Массовая концентрация аммиака и ионов аммония в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом в виде индофенолового синего (РД РД 52.24.383-2005)/ ГУ «Гидрохимический институт». Ростов-на-Дону, 2005. 36 с.
25. Массовая концентрация фенола, алкилфено-лов и монохлорфенолов в водах. Методика измерений газохроматографическим методом (РД 52.24.487-2011) / ГУ «Гидрохимический институт». Ростов-на-Дону, 2005. 38 с.
26. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / Под ред. А.Д.Семенова. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 540 с.
27. Зверева О.С., Власова ТА, Голдина Л.П, Изъ-юрова В.К. Итоги лимнологических исследований в Большеземельской тундре // Биологические основы использования природы Севера. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1970. С. 248-253.
28. Кузнецов С.И. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в озерах. М.: Изд-во АН СССР, 1952. С.250-266.
29. Хохлова Л.Г., Стенина А.С. Экологическое состояние поверхностных вод в бассейне реки Новая Нерута (район мыса Болванский Нос) // Биоразнообразие наземных и водных экосистем охраняемых территорий Малозе-мельской тундры и прилегающих районов. Сыктывкар, 2005. С.77-87.
30. Биоразнообразие беспозвоночных и водорослей в озерах болотного заказника «Океан»/О.А.Лос-кутова, Л.Г.Хохлова, Е.Н.Патова, А.С.Стени-на, О.Н. Кононова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 1 (4). С. 957-963.
31. Современное состояние водных объектов Республики Карелия. Петрозаводск, 1998. 188 с.
32. Бреховских В.Ф., Волкова З.В., Колесниченко Н.Н. Проблемы качества поверхностных вод в бассейне Северной Двины. М.: Наука, 2003. 233 с.
Статья поступила в редакцию 18.03.2013
