CC BY
48
Труды ИБВВ РАН, 2018, вып. 81(84)
Transactions of IBIW RAS, 2018, issue 81(84)
УДК 556.1(285.2)
СОДЕРЖАНИЕ ЖЕЛЕЗА И ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТОВ СОЛЕВОГО СОСТАВА В ВОДЕ ВОЛЖСКИХ ВОДОХРАНИЛИЩ В ПЕРИОД ОТКРЫТОЙ ВОДЫ 2015 ГОДА
О. Л. Цельмович, Н. Г. Отюкова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академия наук 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузскийр-н,e-mail: [email protected]
В августе-сентябре 2015 г. изучены солевой состав и содержание железа общего, растворенного, взвешенного в воде водохранилищ Волжского каскада (от Иваньковского до Саратовского). Отмечена тенденция к снижению концентрации всех форм железа по мере продвижения водных масс вниз по каскаду. Показано, что преобладающей формой железа в воде является взвешенная. Изменения солевого состава и содержания железа в воде водохранилищ обусловлены природными условиями на водосборе, за-регулированностью водного стока, генетическими характеристиками водных масс.
Ключевые слова: Волжские водохранилища, гидрохимический режим, железо, солевой состав.
DOI 10.24411/0320-3557-2018-1-0001
ВВЕДЕНИЕ
Железо является одним из приоритетных показателей качества воды водохранилищ Волги и входит в состав лимитирующих ингредиентов на Средней Волге. По данным 2000 г. [Bolgov аЬ а1., 2008] воды большинства водохранилищ Волги были отнесены к «умеренно загрязненным». При этом отмечено снижение Индекса Загрязненности Воды (ИЗВ) по сравнению со средне-многолетними значениями, что свидетельствует о благоприятной тенденции в изменении загрязненности волжских водохранилищ. Соотношение среднегодовых значений железа с величиной ПДК по данным 2000 г. лежит в пределах от 0.0 (Куйбышевское водохранилище, г. Зелено-дольск) до 4.2 (Чебоксарское водохранилище, г. Нижний Новгород). Вклад железа в ИЗВ по данным наблюдений за состоянием Волжских водохранилищ в 2000 г. составляет от 8.4 % (Угличское водохранилище, с. Мышкино) до 34.1% (Чебоксарское водохранилище, г. Нижний Новгород). Регрессионные зависимости среднегодового содержания железа от водности года в разных водохранилищах показали как прямую (Рыбинское, Горьковское, Чебоксарское, Волгоград-
МАТЕРИАЛЫ Бассейны водохранилищ Волги располагаются в различных природных условиях, различаясь по физико-географическим особенностям водосбора, речная сеть в них развита неравномерно. Речной сток обеспечивает основную часть водного баланса водохранилищ и поступление в них химических веществ. Также важную роль в питании рек бассейна играет снежный покров, поэтому при заполнении водохранилищ существенным фактором является половодье. На водосборной площади представлены почвы различной степени оподзоливания и заболачивания. В Иваньковском, Угличском, Рыбинском, Горь-
ское), так и обратную связь (Угличское), из чего следует, что водность не является главным фактором формирования качества воды [Bolgov аЬ а1., 2008]. При этом исследования подтвердили наличие зависимости количества органического вещества (ОВ) от объема поверхностного стока [Буторин и др., 1988 (ВиЮгш аЬ а1., 1988)].
Солевой состав воды служит достаточно информативной характеристикой среды обитания гидробионтов и позволяет проследить сезонную и пространственную динамику водных масс. Формирование основной части водного стока Волги в зоне избыточного увлажнения, а также питание Верхневолжских водохранилищ преимущественно поверхностным стоком, более 50% которого составляют воды весеннего половодья, обусловливают относительно низкую минерализацию воды (гидрокарбонатно-кальциевого типа) волжских водохранилищ. Поскольку сток р. Волги полностью зарегулирован, проточность водоемов в значительной мере определяет гидрохимический режим и сезонную динамику главных ионов волжских водохранилищ.
И МЕТОДЫ
ковском водохранилищах аккумулируется сток оподзоленных и заболоченных почв лесной зоны. Бассейны Чебоксарского, Куйбышевского водохранилищ расположены в зоне смешанных лесов, а Саратовского - в зоне лесостепи и степи.
Работы по изучению содержания железа и компонентов солевого состава воды в Волжских водохранилищах проводились в разные годы. Еще в 1944-1945 гг. было отмечено, что по физическим и химическим свойствам воды Иваньковского, Угличского и Рыбинского водохранилищ мало отличаются друг от друга, несмотря на значительную протяженность водохранилищ и
некоторую разницу в сроках заполнения. В 1944 г. в воде Иваньковского водохранилища средние концентрации железа общего (в мг/дм3) в летнюю межень в поверхностном горизонте составляли 0.23, Угличского - 0.21, Рыбинского - 0.24. [Кудрявцев, 1950 (Kudryavtsev, 1950)].
По данным 1974 г. среднее содержание железа общего в водной толще Иваньковского водохранилища было 0.5 мг/дм3 с тенденцией уменьшения от весны к осени. Аналогичная закономерность была отмечена также для Рыбинского водохранилища. При этом в летний период средняя концентрация железа общего в воде Иваньковского водохранилища составляла 0.64 мг/дм3, железа взвешенного и растворенного 0.51 мг/дм3 и 0.13 мг/дм3 соответственно [Степанова, 1982 (Stepanova, 1982)]. В Иваньковском водохранилище преобладают железоорганиче-ские комплексы с фульвокислотами. В остальных водохранилищах доминируют комплексы гуминовых кислот с железом. [Bolgov аЬ al., 2008].
Питание Угличского водохранилища, являющегося второй ступенью Волжского каскада водохранилищ, осуществляется в основном трансформированными водами, поступающими из Иваньковского водохранилища (68% от суммарного поступления) и за счет незарегулиро-ванных боковых притоков (32%). В вегетационный период 1955-1958 гг. среднее содержание железа общего (мг/дм3) в воде Угличского водохранилища составляло весной 0.29, летом - 0.19, осенью - 0.21. В зимний период количество железа общего повышалось до 0.8-1.9 мг/дм3. [Трифонова, 1961 (Trifonova, 1961)]. По данным 1974-1980 гг. средние концентрации железа (мг/дм3) сопоставимы с периодом 1955-1958 гг. (весной 0.28 и летом - 0.19, а осенью несколько ниже - 0.16). [Былинкина, Трифонова, 1987 (By-linkina, Trifonova, 1987)]. В 2012-2016 гг. средние концентрации железа общего в летнюю межень в Угличском и Иваньковском водохрани-лишах составляли 0.14 и 0.13 мг/дм3 соответственно. [Григорьева и др., 2017 (Grigoryeva at al., 2017)].
В связи с высокой проточностью водохранилища воды весеннего незарегулированного стока малых рек, богатых гумусовым ОВ и железом, практически не задерживаются в водохранилище и, смешиваясь с основным волжским потоком, поступают в Волжский плес Рыбинского водохранилища. В монографии [Рыбинское водохранилище..., 1972 [(Rybinsk Reservoir..., 1972)] указана среднегодовая концентрация железа (мг/дм3) по многолетним данным 0.19, при этом зимой - 0.22, весной - 0.21, летом - 0.17 и осенью - 0.14.
Водная масса Горьковского водохранилища является трансформированной водной массой Рыбинского водохранилища. В 1957 г. сразу после сооружения Горьковского водохранилища концентрации железа в его водах варьировали в пределах 0.06-1.80 мг/дм3 [Зенин, 1971 @сшп, 1971)].
По результатам экспедиционных исследований по водохранилищам Волги в летнюю межень 2009 г. [Дебольский и др., 2010 (Debol'skiy at я1., 2010)] концентрация железа общего практически во всех створах не превышала 0.1 мг/дм3. При этом в водохранилищах Верхней Волги, водосборные бассейны которых значительно заболочены, железоорганические комплексы, образующиеся в болотных водах, обусловливают повышенные концентрации железа.
Чебоксарское водохранилище, являющееся пятой ступенью Волжского каскада, питается водами, поступающими из Горьковского водохранилища, и водами боковой приточности. В водохранилище впадает 28 рек, основные - Ока, Сура, Керженец, Ветлуга. На участке Чебоксарского водохранилища на территории Нижегородской области железо является одним из приоритетных загрязняющих веществ. Проведенное исследование выявило улучшение качества воды по железу на этом участке с 2004 г. по 2010 г. за счет сокращения сброса в водные объекты железа на 35.3 тонны. [Левин Ю.Ю., 2014 (Lyovin, 2014].
Куйбышевское водохранилище в настоящее время подвержено значительной антропогенной нагрузке в основном ниже крупных населённых пунктов. Так, содержание железа общего ниже Ульяновска варьирует в пределах 0.050.21 мг/дм3 [Завальцева и др, 2011 (Zaval'tseva at al., 2011) ].
Главной миграционной формой железа в природных водах является взвешенная, в которую принято выделять частицы с размером более 0.45 мкм. [Линник, Набиванец 1986 ^т-nik,Nabivanets 1986).]. Во взвешенном веществе железо может переноситься в органической (связанное железо в клетках организмов) и минеральной (в основном гели гидроокиси железа, обломочный материал) формах. Растворенное железо может находиться в ионной форме, в виде комплексных соединений с минеральными и органическими веществами. [Линник, Набиванец 1986 (Linnik,Nabivanets 1986)]. Далее взвешенное железо либо потребляется фитопланктоном, либо осаждается в зависимости от морфологии и гидродинамики водоема.
Сведения о солевом составе воды волжских водохранилищ достаточно разрознены. Работ, посвященных одновременному изучению
гидрохимического режима всех водохранилищ Некоторые результаты предыдущих гидро-
каскада, немного. Кроме того, часто исследова- химических исследований Волжских водохрани-тели обращают внимание лишь на отдельные лищ представлены в таблице 1. компоненты солевого состава.
Таблица 1. Некоторые показатели солевого состава воды Волжских водохранилищ (мг/дм3) в летнюю межень Table 1. Some indicators of salt composition of water in the Volga reservoirs (mg/dm3) during summer low-water
Водохранилище Год HCO-3 Cl" SO42" £ионов Источник
Reservoir Year Xions References
Иваньковское 1944 141 1.3 4.40 Кудрявцев,
Ivankovskoye 1950
1969-1974 127-131 5.2-6.4 18.3-22.8 207-209 Волга и ее
жизнь, 1978
1997 118-160 6.7-8.9 3.9-12.2 183-235 Bikbulatov at al.
2001
2009 116-156 7.0-14.4 4.0-4.4 - Дебольский и
др., 2010
Угличское 1944 124 1.7 3.73 - Кудрявцев,
Uglichskoye 1950
1956 107 1.5 21.9 - Трифонова,
1961
1969-1974 106-126 5.6-6.6 22.3-23.2 177-208 Волга и ее
жизнь, 1978
1974-1980 113 9.0 26.3 200 Былинкина,
Трифонова,
1987
1997 123-145 6.4-8.0 4.4-15.9 197-221 Bikbulatov at al.
2001
2009 98-130 2.2-6.3 7.0-10.0 - Дебольский и
др., 2010
Рыбинское 1944 116 1.7 3.9 - Кудрявцев,
Rybinskoye 1950
1969-1974 81-104 1.6-5.3 20.8-26.5 145-172 Волга и ее
жизнь, 1978
1997 8-2128 7.9-3.1 8.0-42.4 136-219 Bikbulatov at al.
2001
2009 76-85 1.9-2.5 7.0-9.0 - Дебольский и
др., 2010
Горьковское 1969-1974 86-109 6.9-7.5 22.8-25.1 160-190 Волга и ее
Gorkovskoye жизнь, 1978
1997 101-145 5.3-6.7 18.9-26.7 177-191 Бикбулатов и
др. 2001
2009 79-92 2.5-3.9 10.0-34.0 - Дебольский и
др. 2010
Чебоксарское 1969-1974 74-112 5.3-11.9 20.7-53.0 134-238 Волга и ее
Cheboksarskoye жизнь, 1978
2009 92-110 3.2-11.1 19.0-39.0 - Дебольский и
др. 2010
Куйбышевское 1969-1974 96-131 22.1-39.0 45.9-54.5 241-301 Волга и ее
Kuybyshevskoye жизнь, 1978
2009 92-110 10.1-23.4 32.0-41.0 - Дебольский и
др. 2010
Саратовское 1969-1974 99-105 42.5-46.7 45.4-49.3 269-272 Волга и ее
Saratovskoye жизнь, 1978
2009 110-116 20.9-23.1 32.0-46.0 - Дебольский и
др. 2010
Примечание. "*" - данные отсутствуют.
В августе-сентябре 2015 г. в рамках ком- ского было отобрано 70 проб воды с поверхност-
плексных исследований на экспедиционном ного (0.5 м) горизонта, схема отбора проб воды
судне "Академик Топчиев" по каскаду водохра- приведена в работе Лазаревой и др. в настоящем
нилищ р. Волги от Иваньковского до Саратов- сборнике. В пробах определяли железо, общее и
растворенное, кальций, магний, натрий, калий, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты. Химический анализ воды был проведен по стандартным методикам, внесенным в Государственный реестр количественного химического анализа вод. Компоненты солевого состава определяли мето-
дом капиллярного электрофореза, железо общее и растворенное фотометрическим методом с ор-то-фенантролином. Железо взвешенное определяли по разности железа общего и растворенного.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
За время существования в водохранилищах сформировался собственный гидрохимический режим, обусловленный физико-географическими особенностями водосбора и протекающими в них внутриводоемными процессами.
Средние концентрации железа общего в первых пяти ступенях Волжского каскада выше таковых шестой и седьмой ступени (табл. 2). По мере продвижения вниз по каскаду водохранилищ отмечена тенденция к снижению концентрации железа общего и растворенного. В данном случае наглядно продемонстрирована роль боковой приточности, имеющая определяющее значение в формировании гидрохимического режима водохранилищ верхней Волги. Большинство притоков формируется в зоне южной тайги и смешанных лесов, что и определяет качество их вод, богатых органическим веществом гумусовой природы и, как следствие, повышенным содержанием железа. К югу Волга практически не имеет притоков, и весь сток поступает с верховьев. Находящееся железо во всех пунктах наблюдения представлено преимущественно
взвешенной формой. Спускаясь к югу, водная толща теряет значительную часть железа (оно потребляется фитопланктоном, либо осаждается в зависимости от морфологии и гидродинамики водоема). Разница в его содержании, например, между Куйбышевским и Рыбинским водохранилищами может быть до 5.5 раз.
В период наблюдений на всей акватории доминирующей формой железа была взвешенная и составляла от 51 до 90% от общего содержания железа. Одним из показателей, позволяющих получить представление о формах существования железа в водоеме, является коэффициент Рераств./Ревзв. На момент исследования преобладающая форма железа во всех водохранилищах была представлена взвешенными формами (коэффициент Рераств/Ревзв составлял от 0.19 в Горь-ковском до 0.67 в Куйбышевском водохранилище). Абсолютные величины железа общего - от 0.03 мг/дм3 в Саратовском до 0.87 мг/дм3 в Горь-ковском, а железа растворенного - от 0.01 мг/дм3 в Саратовском до 0.15 мг/дм3 в Чебоксарском водохранилище.
Таблица 2. Средние концентрации железа (мг/дм ) в августе-сентябре 2015 г. в воде Волжских водохранилищ. Table 2. Average concentrations of iron (mg / dm3) in August-September 2015 in the water of the Volga reservoirs.
Водохранилище Reservoir
Fe общее Fe total
Fe растворенное Fe dissolved
Fe,
FepaCTB/FeB3B
dissolved/Feweighted
Иваньковское
Ivankovskoye
Угличское
Uglichskoye
Рыбинское
Rybinskoye
Горьковское
Gorkovskoye
Чебоксарское
Cheboksarskoye
Куйбышевское
Kuybyshevskoye
Саратовское
Saratovskoye
0.21 (0.15-0.46)* 0.21 (0.17-0.30)
0.33 (0.14-0.48)
03 (0.12-0.87) 0.22 (0.1-0.46)
0.09 (0.06-0.13) 0.06 (0.03-0.09)
0.06 (0.04-0.09) 0.06 (0.04-0.08) 0.06 (0.04-0.09)
0.05 (0.03-0.07) 0.06 (0.04-0.15)
0.04 (0.01-0.08) 0.02 (0.01-0.04)
0.37 0.40 0.22 0.19 0.38 0.67 0.50
Примечание. "*" - Здесь и в таблице 3 под чертой - минимальные и максимальные значения.
Средние концентрации железа общего в Иваньковском, Угличском, Рыбинском, Горьков-ском, Чебоксарском превышают ПДК водных объектов рыбохозяйственного значения, равного 0.1 мг/дм3, в Куйбышевском и Саратовском -ниже ПДК (табл. 2).
Солевой состав воды волжских водохранилищ, на исследованном в августе-сентябре
2015 г. участке, имеет существенное сходство: гидрокарбонатно-кальциевый тип воды со средней минерализацией 205-319 мг/дм3. Концентрации всех главных ионов находятся значительно ниже значений ПДК, установленных для водоемов рыбохозяйственного назначения.
Высокая проточность Иваньковского и Угличского водохранилищ обусловливает заметное
влияние боковых притоков на гидрохимический режим водохранилищ в период летней межени. В этих водохранилищах как абсолютные значения концентраций главных ионов, так и соотношение между ними весьма близки. Средняя минерализация воды составляет 271 мг/дм3 и 289 мг/дм3 (табл. 3), а сумма гидрокарбонат-иона и иона кальция более 70%. Обращает на себя внимание тот факт, что за последние 50 лет произошло увеличение минерализации воды Волжских водохранилищ. Вероятно, обусловлено это возросшим влиянием меженного стока на гидрохимический режим водохранилищ в связи с потеплением климата [Литвинов, Законнова 2014 (Litvi-nov, Zakonnova 2014)]. Так, летом 2015 г. средняя по Иваньковскому водохранилищу минерализация воды возросла на 60 мг/дм3, а в Угличском водохранилище на 80 мг/дм3 по сравнению с 1974 г. Повышение минерализации воды в этих водохранилищах обусловлено увеличением количества гидрокарбонатов кальция и магния, что также указывает на роль меженного стока. За период с 1955 г. и до настоящего времени содержание магния (как в абсолютном, так и в относительном выражении) заметно выросло. Так, в Угличском водохранилище в августе 19551958 гг. [Трифонова, 1961 (Trifonova, 1961)] концентрация магния составляла 3.5 мг/дм3, летом 1969-1974 гг. [Волга и ее жизнь, 1978 (Volga and its life, 1978)] - 7.0 мг/дм3, летом 1974-1980 гг. -7.9 мг/дм3 [Былинкина, Трифонова, 1987 (By-linkina, Trifonova, 1987)], а в августе-сентябре 2015 г. - 11.5 мг/дм3. Описанное ранее [Волга и ее жизнь, 1978 (Volga and its life, 1978)], [Bikbula-tov at al., 2001] антропогенное влияние на солевой состав воды Иваньковского и Угличского водохранилищ нами не замечено.
Зарегулирование водного стока нарушает естественную сезонную динамику компонентов солевого состава. В результате замедленного водообмена в Рыбинском водохранилище в период летней межени сохраняется водная масса, сформированная водами весеннего половодья и трансформированная в водохранилище. В августе-сентябре 2015 г. средняя по водохранилищу величина суммы ионов составила 222 мг/дм3, что заметно ниже таковой в Угличском водохранилище. Амплитуда колебаний величины минерализации воды в Рыбинском водохранилище (123 мг/дм3) заметно выше, чем в Иваньковском (38 мг/дм3) и Угличском (72 мг/дм3) водохранилищах. Более высокие значения суммы ионов отмечены в районе г. Мышкин, где поступающая из Угличского водохранилища вода смешивается с водой более минерализованных притоков - рек Корожечна и Юхоть. В Волжском плесе водохранилища сохраняется большая, по сравнению с
Главным плесом, минерализация воды.
Соотношение главных ионов в воде Рыбинского водохранилища в целом аналогично таковому в Иваньковском и Угличском водохранилищах (табл. 4). Вместе с тем, по сравнению с Угличским, в Рыбинском водохранилище как концентрация, так и доля хлорид-ионов ниже, а сульфат-ионов выше, что характерно для весеннего половодья.
Речной участок Горьковского водохранилища в период летней межени заполнен трансформированными водными массами весеннего половодья, поступающими из Рыбинского водохранилища [Эдельштейн, 1968 (Edelshtein, 1968)]. В результате, в августе 2015 г. в Горьков-ском водохранилище отмечена самая низкая (205 мг/дм3) средняя минерализация воды по сравнению с остальными исследованными водоемами. Влияние боковых притоков на речном участке практически незаметно, солевой состав однороден, а средняя для участка минерализация воды составляет 201 мг/дм3. В Юрьевце, ниже устья р. Унжи, несущей относительно высокоминерализованные воды, величина суммы ионов возрастает до 236 мг/дм3. Средняя для озерной части водохранилища минерализация воды увеличивается до 216 мг/дм3.
Основные черты солевого состава воды, сходные в Иваньковском, Угличском, Рыбинском и Горьковском водохранилище, претерпевают изменения, начиная с Чебоксарского водохранилища. Изменение почвенных и климатических условий на водосборе, смена зоны южной тайги зоной хвойных и широколиственных лесов сопровождаются соответствующими изменениями химического состава воды.
В Чебоксарском водохранилище падает доля гидрокарбонатов кальция с одновременным увеличением суммы хлорид-ионов и ионов натрия, существенно возрастает доля сульфат-иона (табл. 4). Наименее минерализованные воды Горьковского водохранилища в районе г. Н. Новгород смешиваются с водами р. Оки, имеющими минерализацию 533 мг/дм3. В итоге, средняя по водохранилищу величина суммы ионов в августе 2015 г. составила 319 мг/дм3. Вода в водохранилище крайне неоднородна, о чем свидетельствует максимальный (для всех обследованных водохранилищ) размах суммы солей - более 300 мг/дм3.
Таблица 3. Средние концентрации главных ионов (мг/дм3) в воде Волжских водохранилищ в августе-сентябре 2015 г.
Table 3. Average concentrations of main ions (mg/dm3) in the water of the Volga reservoirs in August-September 2015
Водохранилище Reservoir HCO_3 cr SO42" Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Хионов X ions
Иваньковское 189.0 6.8 9.8 45.4 11.2 6.2 1.9 271
Ivankovskoye (180.0-202.0)* (5.3-8.2) (7.6-4.4) (42.2-48.2) (10.1-13.1) (5.5-7.4) (1.7-2.2) (252-290)
Угличское 193.0 8.2 14.8 47.8 11.5 7.1 2.2 285
Uglichskoye (164.1-212.4) (5.2-11.1) (13.5-15.5) (41.4-52.0) (9.8-12.7) (5.3-8.9) (1.9-2.7) (243-315)
Рыбинское 144.6 5.2 19.2 34.9 10.9 5.0 1.7 222
Rybinskoye (117.2-220.0) (4.4-7.2) (11.6-22.8) (30.3-49.6) (9.4-14.7) (4.1-6.7) (1.3-2.2) (189-312)
Горьковское 128.0 6J) 20.1 31.9 9J) 6J) L8 205
Gorkovskoye (99.5-145.2) (4.4-14.9) (16.2-23.0) (25.8-37.8) (8.6-10.3) (4.6-9.1) (1.4-2.7) (168-237)
Чебоксарское 176.0 14.5 48.7 52.4 13.3 12.0 26 319
Cheboksarskoye (150.0-285.0) (6.0-25.1) (16.9-87.2) (30.8-90.2) (9.5-20.3) (6.0-21.2) (1.7-1.0) (199-533)
Куйбышевское 154.5 19.9 47.9 47.7 10.8 12.7 ZÄ 296
Kuybyshevskoye (128.8-270.9) (11.7-32.5) (37.9-57.9) (44.4-50.7) (9.2-11.9) (10.7-16.1) (2.3-3.7) (262-417)
Саратовское 112.4 36.7 44.6 44.2 93 16.9 18 268
Saratovskoye (103.1-122.0) (33.2-41.0) (41.0-50.8) (43.2-45.2) (9.0-9.7) (15.5-18.2) (3.5-5.1) (260-278)
Таблица 4. Соотношение (%-экв) между компонентами солевого состава воды Волжских водохранилищ в августе-сентябре 2015 г.
Table 4. Ratio (%-equivalent) between components of salt water composition of the Volga reservoirs in August-September 2015.
Водохранилище Reservoir НССГ3 cr SO42" Ca2+ Mg2+ Na+ K+ (НССГ3+ Ca2+) (СГ+ Na+)
Иваньковское 44.4 2.8 2.8 32.3 13.2 3.8 0.7 76.7 6.6
Ivankovskoye
Угличское 42.7 3.2 4.1 32.1 12.9 4.2 0.8 74.8 7.4
Uglichskoye
Рыбинское 39.5 2.6 7.9 30.3 15.3 3.7 0.7 69.8 6.3
Rybinskoye
Горьковское 38.7 3.5 7.8 29.4 15.1 4.7 0.8 68.1 8.2
Gorkovskoye
Чебоксарское 34.0 4.6 11.4 30.3 12.9 6.1 0.7 64.3 10.7
Cheboksarskoye
Куйбышевское 30.0 7.2 12.8 30.6 11.4 7.1 0.9 60.6 14.3
Kuybyshevskoye
Саратовское 24.2 13.6 12.2 29.0 10.1 9.6 1.3 53.2 23.2
Saratovskoye
Гидрохимический режим Куйбышевского водохранилища определяют как собственно Волга, так и ее главный приток - р. Кама, имеющая большую минерализацию и несколько иной состав воды по сравнению с Волгой. В верхней части водохранилища, куда поступает вода из Чебоксарского водохранилища, как минерализация, так и соотношение между компонентами солевого состава сохраняются. Ниже устья р. Камы, химический состав воды которой характеризуется большим количеством хлорид-ионов и ионов натрия, доля суммы этих ионов увеличивается в 1.5 и 2 раза по сравнению с Чебоксарским и Рыбинским водохранилищами соответственно. Однако, зарегулирование стока р. Камы привело к уменьшению внутригодовых колебаний суммы ионов, и относительный минимум минерализации может сохраняться и в летний период [Волга и ее жизнь, 1978 (Volga and its life, 1978)]. Вероятно, по этой причине при смешении Волжских и Камских вод не происходит повышения средней по водохранилищу величины суммы ионов, которая в августе 2015 г. составляла 296 мг/дм3 (табл. 3). В целом по водохранилищу амплитуда колебаний минерализации не превышала 35 мг/дм3, и только в приплотинном участке была отмечена максимальная минерализация 416 мг/дм3. Несмотря на различия в химическом составе воды рек Волга
и Кама, гидрокарбонаты кальция остаются преобладающими компонентами. Вместе с тем, в Куйбышевском водохранилище доля суммы хлорид- и сульфат-ионов стремится сравняться с долей гидрокарбонатов: 20%-экв и 30%-экв соответственно (табл. 4).
Участок Волги, на котором расположено Саратовское водохранилище, полностью зарегулирован. Роль боковой приточности незначительна, поэтому заметного влияния на солевой состав воды в водохранилище не оказывает. Среднее значение минерализации воды составляет 268 мг/дм3, по площади водохранилища величина ее меняется очень мало (табл. 3). Водосбор Саратовского водохранилища находится в пределах лесостепной (правобережье) и степной (левобережье) зон. Для этого региона характерно повышенное содержание хлорид-ионов в почвах [Воронков, 1970 (Уогопкоу, 1970)], что приводит к увеличению доли хлорид-иона вдвое по сравнению с Куйбышевским водохранилищем. Соотношение между компонентами солевого состава значительно отличается от такового в водохранилищах Верхней Волги: по сравнению с Иваньковским водохранилищем доля хлорид- и сульфат-ионов больше в 4.9 и 4.4 раз соответственно, при этом доля гидрокарбонат-иона меньше в 1.8 раз (табл. 4).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По сравнению с 60-70-ми годами прошлого века величина минерализации воды Волжских водохранилищ возросла в среднем на 50 мг/дм3 и составляла в августе-сентябре 2015 г. 205-319 мг/дм3. Преобладающими компонентами солевого состава во всех исследованных водохранилищах являются гидрокарбонаты кальция, но доля их убывает от 77%-экв в Иваньковском водохранилище до 53%-экв в Саратовском.
Анализ динамики содержания железа общего в водохранилищах Волги за многолетний
период показал, что полученные нами значения сопоставимы с имеющимися ретроспективными данными. Концентрация железа общего убывает от 0.21-0.33 мг/дм3 на Верхней Волге до 0.06 мг/дм3 в Саратовском водохранилище. Доминирующей формой миграции железа является взвешенная. Определяющими факторами формирования как солевого состава воды, так и содержания железа в водохранилищах являются природные условия на водосборе, соотношение вод различного генезиса, интенсивность процессов водообмена в водоеме.
Работа выполнена в рамках темы АААА-А18-118012690104-3 «Закономерности многолетних
изменений гидрологических и гидрохимических условий в водоемах бассейна Верхней Волги».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Буторин Н.В., Литвинов А.С., Трифонова Н.А. Абиотические факторы формирования качества воды Верхневолжских водохранилищ // Труды ИБВВ АН СССР, № 55 (58), Л.: Наука. 1988. С. 24-41.
Былинкина А.А., Трифонова Н.А. Гидрохимический режим Угличского водохранилища и факторы его формирования // Фауна и биология пресноводных организмов. Л.: Наука. 1987. С. 250-271.
Волга и ее жизнь. Л.: Наука. 1978. 350 с.
Воронков П.П. Гидрохимия местного стока Европейской территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат. 1970. 188 с.
Григорьева И.Л., Лупанова И.А., Романов С.Н. Основные виды водопользования, влияющие на качество воды Угличского и Рыбинского водохранилищ // Труды 19-го Международного научно-промышленного форума "Великие реки 2017". 2017. Т. 1. С. 86-89.
Дебольский В.К., Григорьева И.Л., Комиссаров А.Б., Корчагина Я.П., Хрусталева Л.И., Чекмарева Е.А. Современная гидрохимическая характеристика реки Волги и ее водохранилищ // Вода: химия и экология. 2010. № 11. С. 2-12.
Завальцева О.А., Коновалова Л.В., Светухин В.В. Современное эколого-гидрохимическое состояние Куйбышевского водохранилища в пределах Ульяновской области // Вода: химия и экология. 2011. № 9. C. 17-22.
Зенин А.А. Гидрохимия Волги и ее водохранилищ //Автореф. дис. .. .докг. геогр. наук. Новочеркасск. 1971. 40 с.
Кривдина Т.В., Логинов В.В. Многолетняя динамика гидрохимического режима Чебоксарского водохранилища за период с 1980 по 2014 год. // Эколого-биологические особенности Чебоксарского водохранилища и водоемов его бассейна. С-Пб. 2015. С. 62-76.
Кудрявцев Д.Д. Сравнительная характеристика гидрохимического режима водохранилищ Верхней Волги: Иваньковского, Угличского и Рыбинского // Труды биологической станции Борок, Л., 1950. Вып. 1. С. 80-96.
Левин Ю.Ю. Динамика современного состояния воды Чебоксарского водохранилища на территории Нижегородской области // Успехи современного естествознания. № 2. 2014. С. 94-100.
Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Л., Гидрометеоиз-дат. 1986. 272 с.
Литвинов А.С., Законнова А.В. Экологические условия в Рыбинском водохранилище при потеплении климата // Географический вестник. 2014. № 2(29). С. 41-45.
Рыбинское водохранилище и его жизнь. Л.: Наука. 1972. 364 с.
Степанова И.К. Формы миграции железа в воде Иваньковского водохранилища // Труды ИБВВ АН СССР. Вып. 50 (53). 1982. С. 34-49.
Трифонова Н.А. Гидрохимическая характеристика Угличского водохранилища по материалам 1955-1958 гг. // Труды Института биологии водохранилищ. АН СССР. 1961. Вып. 4(7). С.321-327.
Эдельштейн К.К. Формирование, перемещение и трансформация водных масс Горьковского водохранилища. // Химизм внутренних водоемов и факторы их загрязнения и самоочищения. Труды Института биологии водохранилищ. АН СССР. Л.: Наука. 1968. Вып. 18(21). С.3-71.
Bolgov M.V., Kocharyan A.G., Lebedeva I.P., Shashkov S.N. The quality of natural waters within the cascade of Volga reservoirs // Arid ecosystems. 2008. Vol. 14. № 33-36, pp. 68-82.
REFERENCES
Bikbulatov E.S., Lebedev Y.M., Litvinov A.S., Bikbulatova E.M., Roshupko V.F., Ershov Y.V., Tselmovich O.L. 2001. Gidrohimicheskaya harakteristika Verhnevolzhskih vodohranilishh v letnyuyu mezhen 1997 g. [Hydrochem-ical charakteristik of Upper Volga reservoirs during summer low-water 1997 y. ]. // Wodnye resursy. Tom 28. № 5. S. 606-614. [In Russian]
Bolgov M.V., Kocharyan A.G., Lebedeva I.P., Shashkov S. N. 2008. The quality of natural waters within the cascade of Volga reservoirs // Arid ecosystems., Vol. 14. № 33-36, pp. 68-82.
Butorin N.V., Litvinov A.S., Trifonova N.A. 1988. Abioticheskie factory formirovanija kachestva vody Ver-hnevolgskih vodohranilishh [Abiotic factors of water quality formation in the Upper Volga reservoirs]. // Trudy IBVV ANSSSR, № 55 (58). L.: Nauka. S. 24-41. [In Russian]
Bylinkina A.A., Trifonova H.A. 1987. Gidrohimicheskiy regim Uglichskogo vodohranilishha i factory ego formirovanija [Hydrochemical regime of the Uglich reservoir and factors of its formation] // Fauna i biologia presnovod-nyh organizmov. L.: Nauka. S. 250-271. [In Russian]
Debolskiy V.K., Grigoryeva I.L., Komissarov A.B., Korchagina A.P., Hrustalyova L.I., Chekmaryova E.A. 2010. Sovremennaja gidrohimicheskaja harakteristika reki Volgi i ee vodohranilishh // Voda: himiya i ekologiya. № 11. S. 2 - 12. [Modern hydrochemical characteristics of the Volga River and its reservoirs] // Woda: himia i ecologia. № 11. S. 2-12. [In Russian]
Edelshtein K.K. 1968. Formirovanie, peremeshhenie i transformatsia vodnykh mass Gorkovskogo vodohranilishha [Formation, movement and transformation of Gorkovskoe reservoir water masses] // Trudy IBVV AN SSSR. M. Vyp. 18(21). S. 3-71. [In Russian].
Grigoryeva I.L., Lupanova I.A., Romanov S.N. 2017. Osnovnie vidy vodopol'zovania, vliyayusie na kachestvo vody Uglichskogo i Rybinskogo vodohranilishh [The main types of water use that affect the water quality of the Uglich and Rybinsk reservoirs] // Trudy 19-go Megdunarodnogo nauchno-promyshlennogo foruma "Velikie reki ' 2017". 16-19 maya 2017. N. Novgorod. T. 1. S. 86-89. [In Russian]
Krivdina T.V., Loginov V.V. 2015. Mnogoletnyaya dinamika gidrohimicheskogo rejima Cheboksarskogo vodohranilishha za period s 1980 po 2014 god. [The long-term dynamics of the regime hydrochemical state of the Cheboksary reservoir over the period 1980-2014] // Sbornik nauchnyh trudov "Ekologo-biologicheskie osoben-nosti Cheboksarskogo vodohranilishha I vodoemov rgo basseina". S-Pb. S. 62-76. [In Russian].
Kudryavtsev D.D. 1950. Sravnitel'naja hararteristika gidrohimicheskogo regima vodohranilishh Verhney Volgy: Ivan'kovskogo, Uglichskogo i Rybinskogo [Comparative characteristics of the hydrochemical regime of the reservoirs of the Upper Volga: Ivankovsky, Uglich and Rybinsk] // Trudy biologicheskoy stansii Borok. Vyp. 1. S. 8096. [In Russian].
Levin U.U. 2014. Dinamika sovremennogo sostoyanija vody Cheboksarskogo vodohranilishha na territorii Nigego-rodskoy oblasti [Dynamics of the current state of water in the Cheboksary water reservoir in the territory of the Nizhny Novgorod region] // Uspehy sovremennogo estestvoznaniya. № 2. S. 94-100. [In Russian].
Linnik P.N., Nabivanets B.I. 1986. Formy migratsii metallov v presnyh poverhnostnyh vodah.. [Metal migration
forms in fresh surface waters]. L.: Gidrometeoizdat. 272 s. [In Russian]. Litvinov A.S., Zakonnova A.V.2014. Ecologicheskie uslovia v Rybinskom vodohranilishhe pri poteplenii klimata. [Environmental conditions of Rybinsk Reservoir with climate warming]. // Geographicheski vestnik. № 2 (29). S. 41-45. [In Russian].
Rybinskoe vodohranilishhe i ego zhizn'. 1972. [Rybinsk Reservoir and its life]. L.: Nauka. 364 s. [In Russian]. Stepanova I.K. 1982. Formy migracii zheleza v vode Ivan'kovskogo vodohranilishha [Forms of migration of iron in
the water of the Ivankovo reservoir] // Trudy IBVV ANCCCR. Vyp. 50 (53). Rybinsk. S. 34-49. [In Russian]. Trifonova H.A. 1961. Gidrohimicheskaja harakteristika Uglichskogo vodohranilishha po materialam 1955-1958 [Hy-drochemical characteristics of the Uglich reservoir according to the materials of 1955-1958] // Trudy Instituta bi-ologii vodohranilis. AN SSSR. Vyp.4(7). S. 321-327. [In Russian]. Volga i ee zhizn'.1978. . [Volga and its life]. L.: Nauka. 350 s. [In Russian].
Voronkov P.P. 1970. Gidrohimia mestnogo stoka Evropeiskoi territorii SSSR [Hydrochemistry of local runoff of European territory USSR]. L.: Gidrometeoizdat. 188 s. [In Russian]. Zaval'tseva O.A., Konovalova L.V., Svetuhin V.V. 2011. Sovremennoe ekologo-gidrohimicheskoe sostoyanie Kuy-byshevskogo vodohranilishha v predelah Ulyanovskoy oblasti [The modern ecological and hydrochemical state of the Kuibyshev reservoir within the Ulyanovsk region] // Woda: himia i ecologia. № 9. S. 17-22. [In Russian]. Zenin A.A. 1971. Gidrohimija Volgy i ee vodohranilishh [Hydrochemistry of the Volga and its reservoirs] // Avtoref. dis. ...dokt. geogr. nauk. Novocherkassk. 40 s. [In Russian].
CONCENTRATION OF IRON AND MAIN COMPONENETS OF SALT COMPOSITION IN WATER OF VOLGA WATER RESERVOIRS IN THE PERIOD CLEAR WATER 2015
O. L. Tselmovich, N. G. Otyukova
Papanin Institute for Biology ofInland Waters Russian Academy of Sciences, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, 152742 Russia, e-mail: [email protected]
In August-September 2015, the salt composition and concentrations of the total, dissolved, suspended iron in water reservoirs of the Volga cascade (from Ivankovsky to Saratovskoe) were studied. A tendency has been observed to decrease the concentration of all forms of iron as the water masses move down the cascade. It is shown that the predominant form of iron in water is suspended. Changes in salt composition and the concentrations of iron in reservoir water are due to natural conditions in the catchment area, regulation of water flow and genetic characteristics of water masses.
Keywords: Volga water reservoirs, hydrochemical mode, iron, salt composition of water
