CC BY
142
Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра 2000 Том 127
А.Д.Апонасенко, В.Н.Лопатин, Л.А.Щур, В.С.Филимонов,
В.А.Назаров*
(Институт биофизики СО РАН, Красноярск, *ТИНРО-центр, Владивосток)
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОЗЕРА ХАНКА ПО НЕКОТОРЫМ ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИМ И ГИДРОФИЗИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ
Все усиливающееся антропогенное воздействие на окружающую среду с особой остротой поставило на повестку дня проблему качества вод внутренних водоемов. Особенно остро проблема контроля чистоты поверхностных вод встает в регионах, характеризующихся развитыми промышленностью, сельским хозяйством и высокой плотностью населения.
Одним из таких регионов является бассейн оз. Ханка, который интенсивно осваивается, особенно на российской территории. Значительные территории (около 70 тыс. га) в бассейне занимают рисовые поля, на полив которых используется вода из Ханки. Содержание ряда загрязняющих веществ, в том числе удобрений и пестицидов, в обратных водотоках превышает в сотни раз предельно допустимые концентрации. Ядохимикаты накапливаются в тканях водных животных и растений. Деградирует растительность пойм, исчезают гнездовья птиц и нерестилища рыб. Ухудшающееся качество водной среды обитания реально угрожает здоровью населения, уменьшается общий улов рыбы и ухудшается его качественный состав (Ралько, Чудаева, 1989; Ащепкова, Проценко, 1991).
Оз. Ханка относится к ярким представителям водных лессовых систем, уникальных природных образований, роль и значение которых в функционировании экосистем до сих пор остаются невыясненными.
Лессовые системы в условиях сильнейшего лимитирования по свету остаются высокопродуктивными и выдерживают значительные антропогенные нагрузки.
Сохранение оз. Ханка как природного объекта с его уникальной флорой и фауной, проблемы качества воды, рационального использования его водных и рыбных ресурсов требуют постоянного контроля экологического состояния по всей акватории. Учитывая громадную акваторию озера (площадь зеркала при среднемноголетнем уровне воды составляет 4070 км2) и его высокую динамичность, важна экспрессность мониторинга, которую можно обеспечить либо работой большого количества разнообразных специалистов (химиков, биологов, гидрологов и др.), либо использованием новых экспрессных методов в сочетании со стандартными.
535
Оценка антропогенного влияния на водоем, оперативная информация о его состоянии в различные сезоны по многим параметрам могут быть получены при использовании оптических и люминесцентных методов исследования, которые позволяют экспрессно оценивать текущее состояние экосистемы водоема.
По оптике водоема определяют экологические свойства водного объекта, а именно: концентрацию хлорофилла «а» и биомассу фитопланктона (трофический статус водоема), фотосинтетическую активность водорослей (или их жизненный статус), содержание взвешенного вещества и его дисперсность, концентрацию и разнообразие растворенных органических веществ, с которыми тесно связаны другие важнейшие характеристики водоема, в частности, химическое потребление кислорода (ХПК).
Известно (Айзатуллин и др., 1984; Лебедев, 1986), что интенсивность физических, химических и биологических процессов сосредоточена в зонах активной трансформации вещества и энергии, прилегающих к граничным поверхностям океана и занимающих около 2 % объема вод. При этом локальная концентрация граничных поверхностей хорошо коррелируется с биопродукционными возможностями среды и ее способностью к самоочищению (Лебедев, 1986).
Дисперсные граничные поверхности, образуемые рассеянным в воде планктоном и неживым веществом, составляют самую большую по площади граничную поверхность в океане (Лебедев, 1986). Тем более это относится к внутренним водоемам, где содержание взвеси, как живой, так и неживой, значительно превышает океанское. И именно высокое содержание взвеси определяет уникальность лессовых образований. В то же время значительные количества мелкодисперсных взвешенных частиц обусловливают экстремально высокие значения показателя рассеяния света и определенные трудности в проведении оптических измерений.
Физико-химия водных лессовых систем - новое экологическое направление, имеющее фундаментальное значение для выяснения механизма существования таких систем, а также прикладное - для использования их преимуществ в целях разумного управления экологическими процессами. Систематическая комплексная информация об экологических параметрах оз. Ханка отсутствует.
Данная работа представляет анализ современного экологического состояния оз. Ханка, полученный в шести экспедициях 1991-1993 гг. в разные сезоны при помощи оптических методов в сочетании со стандартными.
Всего было проведено 6 экспедиций: осенняя - с 5 по 20 сентября 1991 г., зимняя - с 21 февраля по 4 марта, весенняя - с 1 по 11 мая, летняя - с 16 по 29 июля и осенняя - с 13 по 22 октября 1992 г. и весенняя (в подледный период) - с 7 по 17 марта 1993 г. В общей сложности на озере было задействовано 145 станций. За время экспедиций обработана 781 проба воды, по сезонам соответственно - 116, 124, 120, 165, 134, 122. В каждом сезоне брались суточные станции, проведено 4 вертикальных разреза. Кроме того, три станции (ст. 41, 68, 113) контролировались, по возможности ежедневно, в течение всех экспедиций (кроме 1991 г., когда контролировалась ст. 111).
Для всех проб воды измерялись следующие оптические и люминесцентные характеристики: первичные гидрооптические характеристики, включающие в себя спектральные показатели поглощения , ослабления,
536
рассеяния света для области спектра 400-800 нм; интегральная индикатриса светорассеяния для 550 нм; флюоресценция на длинах волн 500 и 525 нм при длине волны возбуждения, равной 390 нм; флюоресценция на длине волны 680 нм при длине волны возбуждения 450 нм до и после добавления ингибитора транспорта электронов.
По этим характеристикам определялись следующие величины: концентрация хлорофилла «а» фитопланктона, фотосинтетическая активность фитопланктона, биомасса фитопланктона, содержание взвешенных веществ (мутность), средний эффективный размер взвешенных частиц, площадь поверхностей раздела в единице объема воды, удельная поверхность S/V границ раздела, химическое потребление кислорода (содержание органического вещества), коэффициенты разнообразия растворенной органики.
Для части проб проводилось определение стандартными гидробиологическими методами следующих характеристик: содержания хлорофилла «а» фитопланктона, численности и биомассы фитопланктона, индекса сапробности, видового состава фитопланктона, первичной продукция, общей численности бактериопланктона, бактериальной продукции.
Первичные гидрооптические характеристики и интегральные индикатрисы светорассеяния измерялись на дифференциальном спектрофотометре для гидрооптических исследований (Апонасенко и др., 1976). Поскольку воды озера очень мутные, применялась кювета толщиной 1 см.
По величине показателя рассеяния на длине волны 550 нм с помощью уравнения регрессии, полученного нами ранее из анализа величины и содержания взвеси М, определяемой стандартным методом, рассчитывалось количество взвешенного вещества М в миллиграммах на литр.
Волновой экспонент n в зависимости от длины волны при определении среднего эффективного диаметра d взвешенных частиц находили из спектра рассеяния света по формуле:
П _ 5t485 [®(500)/®(600)]’
и затем из таблиц (Кленин и др., 1977) для относительного показателя преломления минеральных частиц n = 1,16 определяли диаметр частиц d. Одновременно проводили контроль этого показателя по интегральной индикатрисе светорассеяния по оригинальной методике.
В экспедиции 1993 г. вместо спектрофотометра ДСФГ использовался спектрофотометр Spekol-21, на котором измеряли показатели поглощения света для длины волны 375, 400, 450, 500, 600 и 800 нм. Толщина кюветы равнялась 3 см, содержание взвешенных веществ (мутность) определяли по уравнению линейной регрессии между мутностью и рассеянием света под углом 90о к направлению падающего пучка, определяемого на флюориметре ЛФл-И.
По найденным среднему диаметру частиц и содержанию взвешенного вещества оценивали граничную поверхность дисперсной фазы (поверхность раздела взвесь-вода). Величина дисперсной граничной поверхности может служить некой характеристикой активности самоочищения и продуктивных возможностей водоема. Особенно это относится к лессовым системам.
Взвешенное дисперсное минеральное вещество с его разветвленной граничной поверхностью является органичным функциональным компонентом водных экосистем и принимает активное участие в процессах самоочищения водоемов - сорбции, десорбции, седиментации
537
загрязнений, их окислительной деградации, - и потому важно знать и уметь рассчитывать величину такого участия. Кроме того, взвеси представляют еще одну уникальную возможность регулирования продукционных характеристик микроорганизмов за счет их естественной иммобилизации на частицах, поскольку прикрепленные к твердой поверхности микроорганизмы значительно увеличивают свой метаболизм.
Флюоресценцию хлорофилла фитопланктона и растворенных органических веществ (РОВ) измеряли на флюориметре ЛФл-И (Апонасенко и др., 1988). По флюоресценции хлорофилла (на длине волны 680 нм) с помощью уравнения регрессии рассчитывали концентрацию хлорофилла фитопланктона. Для части проб определение концентраций хлорофилла «а» стандартным методом производилось одновременно с учетом биомассы водорослей. По этим данным рассчитывалось среднее относительное содержание хлорофилла «а» в сырой биомассе фитопланктона.
Важнейшими характеристиками поверхностных вод суши, с точки зрения оценки качества вод и состояния водных экосистем, являются общие показатели содержания органических веществ и связанное с ними химическое потребление кислорода. Эта характеристика служит одним из критериев, используемых для определения экологического состояния поверхностных вод, а значение ХПК - мерой содержания в воде органических загрязнений. Нами был разработан метод определения ХПК по спектральным характеристикам поглощения света пробами нефильтрованной воды с использованием показателя поглощения света на трех длинах волн и непосредственным определением удельного показателя поглощения света для указанной характеристики.
Используя способность части РОВ к люминесценции под действием возбуждающего излучения, можно оценивать содержание органических веществ. В данной работе измерялась интенсивность флюоресценции на длинах волн 500 и 525 нм при длине волны возбуждения равной, 390 нм, которая использовалась как мера количественного содержания органики в относительных единицах. Хотя необходимо помнить, что флюоресценция относится именно к активной флюоресцирующей части РОВ.
В то же время измерение флюоресценции параллельно с другими оптическими измерениями представляет хорошую возможность для качественного разделения вод с различной по составу органикой. Информативным параметром для такого разделения является отношение интенсивности флюоресценции к энергии, поглощенной пробой на длине волны возбуждения. Этот коэффициент пропорционален энергетическому выходу флюоресценции и отношению коэффициента поглощения флюоресцирующей части органики к общему коэффициенту поглощения. В дальнейшем данный коэффициент именуется относительным выходом флюоресценции. Другим коэффициентом, свидетельствующим об изменении состава органики, служило отношение интенсивности флюоресценции к общему содержанию органики (содержание органического вещества определяется по ХПК с использованием общепринятого коэффициента 0,75). Указанный коэффициент пропорционален удельной флюоресценции и доле флюоресцирующего компонента в общем составе растворенного органического вещества и в дальнейшем именуется относительной удельной флюоресценцией.
Рост микроводорослей обусловлен многими внешними факторами, среди которых определяющими являются освещение, минеральное и газовое питание, рН среды и температура. При исследовании водных био-
538
ценозов с целью выделения влияния неблагоприятных факторов на их продукционные возможности, используя оперативные методы контроля, желательно найти зависимости между измеряемыми оптическими характеристиками и продуктивностью фитопланктона, определяемой утилизацией солнечной энергии. Связь между процессами запасания энергии света водорослями и интенсивностью флюоресценции хлорофилла основана на общетеоретических представлениях об основных процессах фотосинтеза. Долю поглощенной световой энергии, затраченной на первичные фотохимические реакции в фотосинтезе, оценивают по изменениям интенсивности люминесценции при ингибировании фотосинтетического транспорта электронов специальными реагентами (симазин и др.). Са-муэльсоном и Оквистом (Samuelson , Oquist , 1977) установлена прямая корреляция величины вариабельной флюоресценции планктонных водорослей с величиной их фотосинтетической активности. Для характеристики активности применяется коэффициент фотосинтетической активности КФА (Попельницкий и др., 1983), определяемый по формуле:
КФА = 1 - Ф /Ф
СТ СИМ,
где ФСТ - стационарный уровень люминесценции пробы; ФСИМ - люминесценция пробы при добавлении симазина.
Карта-схема расположения станций по акватории озера представлена на рис. 1.
Результаты исследований и обсуждение
В сентябре 1991 г. наибольшее содержание взвеси обнаружено в северной части озера, на приграничном (ст. 45-53) и первом гидрологическом (ст. 1-5) разрезах - от 60 до 100 мг/л. Если сопоставить эти данные с данными работы по распределению донных отложений в озере (История..., 1990), то выясняется, что там, где наблюдаются большие содержания взвеси, донные осадки представлены глинами, мелким алевритом, глинистым алевритом с большим содержанием тонкодисперсных фракций. Кроме того, северо-восточная часть озера характеризуется большей гидродинамической активностью, здесь расположена обширная зона мелководья с серией подводных береговых валов. Мелководье и повышенный ветровой режим обусловливают усиленное взмучивание донных осадков и высокие величины показателя ослабления света.
Большая часть озера характеризуется средними значениями взвешенного вещества: 45-65 мг/л. Меньшие значения (от 25 до 45 мг/л) отмечены вдоль западного и южного побережий почти на всем протяжении от р. Грязнуха до р. Спасовка, исключая участки от р. Комиссаровка до северной оконечности косы, отделяющей зал. Малый Ханкайчик. Реки, впадающие в озеро, несут значительно меньшие количества взвеси (до 33 мг/л). Наиболее чистым притоком является р. Илистая: содержание взвешенного вещества составляет всего 7 мг/л.
Распределение значений показателей ослабления и поглощения света по акватории озера практически повторяет картину распределения взвешенного вещества. Различия обусловлены в основном разным содержанием растворенного органического вещества.
Средний эффективный размер d взвешенных частиц в озере и притоках оценивался на всех станциях, его величина варьирует от 0,50 до 1,65 мкм. Наиболее крупная фракция в основном поступает в озеро с притоками рек Мельгуновка, Илистая, Спасовка, Сиваковка, в связи с чем в
539
Рис. 1. Карта-схема расположения станций на оз. Ханка: римские цифры - номера традиционных гидрологических разрезов
Fig. 1. The scheme of stations disposition on the Khanka Lake: Roman digits means a numbers of usually used concrete hydrological worklines from north to south
южной и юго-восточной части озера эффективный размер частиц выше, чем в остальной части озера и колеблется от 1,00 до 1,50 мкм. Вдоль западного побережья от устья Платоно-Александровского канала и вплоть до зал. Малый Ханкайчик эффективный размер составляет 0,85-1,00 мкм. В остальной части озера - от 0,50 до 0,95 мкм.
Дисперсная граничная поверхность изменяется по акватории озера от 18 до 376 м2 в 1 м3 воды при среднем значении 140 м2. Для рек этот показатель варьирует от 5 до 95 м2 при среднем значении 39 м2. Эта оценка является приближенной, но во всяком случае она показывает, насколько велика поверхность раздела взвесь-вода в лессовых системах.
По эколого-санитарной классификации (Оксиюк и др., 1993) для взвешенного вещества большая часть озера относится к 4-му классу, ва-
540
рьируя от разряда 4а («умеренно загрязненная») до 4б («сильно загрязненная»). Южная часть озера, точнее залив, в который впадают реки Мель-гуновка, Сиваковка, Илистая, относится к классу 3б («слабо загрязненная»). Одна точка (ст. 52) на приграничном разрезе попадает в 5-й класс («весьма грязная»).
Флюоресценция растворенной органики в северной части озера приблизительно повторяет картину, наблюдаемую для оптических характеристик и содержания взвешенного вещества, т.е. максимальные значения флюоресценции наблюдаются в точках высоких значений показателей поглощения, ослабления и рассеяния света. Это относится и к разрезу от с. Астраханка к восточному берегу (ст. 30-37). На остальной части акватории озера есть отличия. Так, существенные различия наблюдаются в южной части озера, они объясняются тем, что реки Мель-гуновка, Сиваковка, Илистая несут растворенную органику совершенно другого состава с более выраженными флюоресцирующими свойствами. Заметно распространение этих вод вдоль восточного побережья до устья р. Спасовка и частично к западному побережью (ст. 33, 9, 9’). Аналогичные фракции РОВ присутствуют на ст. 1-5 и в меньшей мере в северозападной части озера от р. Тур до Платоно-Александровского канала. В средней части озера в большей степени проявляются менее флюоресцирующие фракции РОВ.
Из этого можно сделать вывод, что сильно флюоресцирующие фракции РОВ, поступающие с речным стоком, довольно быстро подвергаются химическим преобразованиям в другие соединения либо усваиваются бактериопланктоном.
Распределение значений химического потребления кислорода характеризуется значительной пятнистостью по акватории озера. Надо отметить, что химическое потребление кислорода слабо коррелирует с величинами флюоресценции РОВ (коэффициент корреляции между ХПК и интенсивностью флюоресценции на длине волны 500 нм составил 0,4), следовательно, оценка содержания растворенных органических веществ по интенсивности флюоресценции может быть проведена с энтропийной приведенной погрешностью не менее 50 %. При этом отдельные значения могут иметь погрешность 200-300 %. Видимо, сильно флюоресцирующая фракция РОВ вносит меньший относительный вклад в бихроматную окисляемость и наоборот. По ХПК основная часть поверхностных вод озера соответствует 2-му классу. Остальная часть относится к 3-му классу, кроме залива, в который впадает р. Илистая: последний соответствует 4-му классу, как и воды р. Илистой. Содержание хлорофилла «а» по акватории озера изменяется от 1,0 до 15,5 мкг/л, а биомасса фитопланктона - от 0,07 до 1,03 мг/л. Карта распределения содержания хлорофилла фитопланктона по акватории озера в сентябре 1991 г. представлена на рис. 2, на котором видно, что на подавляющей части акватории озера содержание хлорофилла варьирует от 4 до 10 мкг/л, что соответствует биомассе 0,27-0,70 мг/л. В реках концентрация хлорофилла изменяется от 2,5 до 13,9 мкг/л, а биомасса - от 0,17 до 0,80 мг/л. Наибольшая биомасса отмечена в р. Мельгуновка.
Биомасса фитопланктона оценивалась по среднему (для каждого сезона) относительному содержанию хлорофилла в биомассе водорослей. Для озера (для всех экспедиций) оно варьировало от 1 до 3,5 %. Такое высокое содержание хлорофилла, возможно, обусловлено приспособлением водорослей к сильному лимитированию по свету. С учетом это-
541
го коэффициента в дальнейшем рассчитывалась биомасса фитопланктона по концентрации хлорофилла.
Рис. 2. Распределение содержания хлорофилла «а» (С) по акватории оз. Ханка (618 сентября 1991 г.)
Fig. 2. Distribution of the chlorophyll «а» (С) meanings on Khanka Lake aquatory (6-18, September, 1991), mg/m3
Измерения коэффициента фотосинтетической активности проводились на всех станциях. По акватории озера коэффициент варьирует от 0,11 до 0,70, а для рек - от 0,23 до 0,44. Анализ его распределения по акватории озера показывает, что для центральной и северной частей озера, составляющих приблизительно 50 % площади озера, средний коэффициент активности равен 0,21. Для южной части коэффициент составляет 0,42, для остальной - 0,35. Более высокая относительная вариабельная флюоресценция зарегистрирована вдоль берегов и на примыкающих к ним участках озера, что, видимо, обусловлено выносом биогенных элементов впадающими реками и дальнейшим переносом их вдольбереговы-ми течениями.
Большие изменения величин коэффициентов разнообразия растворенного органического вещества наблюдаются как для самого озера, так и для впадающих в него рек. Вариации относительной удельной флюоресценции по акватории озера составляют от 1,42 до 4,87 при средней величине 3,13 отн. ед. Для рек этот параметр варьирует от 1,55 до 5,39 отн. ед. Относительный выход флюоресценции по акватории озера изменяется от 0,08 до 0,48 при среднем значении 0,14 отн. ед., для рек данный параметр колеблется от 0,19 до 0,59. Относительное удельное поглощение РОВ по озеру варьирует от 0,40 до 3,91 при среднем значении 2,30
отн. ед., а для рек - от 0,34 до 1,81 отн. ед. Значительные вариации
542
указанных параметров свидетельствуют о том, что компонентный состав органического вещества достаточно разнообразен в отдельных районах озера и в его притоках.
12-13.09.91 г. проведены измерения на суточной станции (ст. 111). Пробы брались через 4 ч и анализировались по всем параметрам. Изменения всех параметров в течение суток не носили выраженного суточного ритма и обусловлены, по-видимому, только гидрологическим режимом (10-13 сентября отмечено сильное ветровое волнение).
На ст. 9 и 10 проведены измерения по различным горизонтам. Распределение всех параметров имеет довольно однородный характер по глубинам, что свидетельствует о сильном перемешивании вод. Небольшие колебания носят случайный характер, кроме увеличения интенсивности флюоресценции растворенной органики в придонной пробе. Такое увеличение отмечалось и другими исследователями в разных водоемах. Причем в данном случае оно, скорее, свидетельствует не о повышенном содержании РОВ, а об изменении ее состава, поскольку увеличилась и относительная удельная флюоресценция.
На ст. 111 пробы отбирались ежедневно в одно и то же время (14.00 ч) в течение 10 сут. Данные этих измерений сведены в табл. 1. Несмотря на то что изменения некоторых параметров довольно значительны (например, по концентрации хлорофилла и ХПК более чем в 2 раза), сделать какие-либо однозначные выводы о причинах этого довольно сложно, поскольку изменения не имеют какой-либо определенной тенденции (короткий срок наблюдения). Скорее всего, они обусловлены только гидрологическими причинами.
Результаты измерения по рекам, впадающим в оз. Ханка, сведены в табл. 2. Реки по всем параметрам отличаются большим разнообразием. Среди них максимальным содержанием растворенного органического вещества (38 мгО/л) и минимальным содержанием взвешенного вещества (3,8 мг/л) выделяется р. Илистая.
Данные измерений по большинству параметров (средние, минимальные и максимальные значения) за сентябрь 1991 г. представлены в табл. 3.
Оценка качества воды в озере (сентябрь 1991 г.), проведенная методом ранговой обработки данных по четырем параметрам (содержанию хлорофилла в фитопланктоне, биомассе фитопланктона, содержанию взвешенного вещества, химическому потреблению кислорода), показала следующие результаты. В среднем воды озера характеризуются как «вполне чистые» при вариациях от «очень чистых» до «слабо загрязненных», для впадающих рек классы качества воды совпадают с озерными как для средних значений параметров (или преобладающих), так и для предельных величин (минимальных и максимальных).
Переходим к результатам измерений, полученных в четырех экспедициях 1992 г. Сводка средних, минимальных и максимальных значений характеристик (по сезонам) дана соответственно в табл. 4, 5, 6, 7.
В зимний период мутность озера однородна и всегда менее 25 мг/л, и только в двух точках - ст. 59 (р. Спасовка) и ст. 93 - превышает эту величину. Причем ст. 93 находится недалеко от р. Спасовка, и повышенная мутность ее, видимо, объясняется водой реки. Максимальные значения по сезонам зима, весна, лето, осень для озера (исключая реки) равны соответственно 31,3; 154,0; 130,6; 128,4 мг/л, минимальные значения -2,3; 12,8; 23,3; 7,9 мг/л. Для сравнения: мутность в сентябре 1991 г.
543
Таблица 1
ф
&
б
к
Е-
X
ф
о
а
х
D S
и
X
ф
&
ф
X
3
X
у
с
Е-
о
и
Е-
К
а
ф
3
Е-
а
Е-
-Q
л
со
Ф
Си
ф
_с
&
ф
СО
-а
_с
’С
ф
&
ел
ся
”С
а
-с
<^£к да ^ CD и а
О m
к
а
х
а
&
ф
с
а
и
ч
ф
Й ^ £ -ф £
о о'
° tr С Х
л
С О с-
Г% к-
ф , 3 о
к
X & ГПФФ
Эш
<
е
<4 cs '
ф
ЕС
Е-
С
си PQ
3 О §а
С- си
2 s с ^
к
EC О ф cl,
а
E-
а
4
О^Ь-^С^ЮООЮ^
^NOO^OCOCOOQOifi
©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ о
, Tf ei to I4-" OO CO
О^ОЮО^ООЮС^ОО^
ЮЮЮ^ЮЮ^тГСО^
ООЮООООЮС-ОС-^С^С-^ОО
c^ooooooc^oooooooooo ©~ cS cS ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©
©Ю^ЮЮЮГ-~Ю<.000
O^NOOOOOO^^^^O ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~
ЮЮт^Ют^С-^С^С^ЮЮ
с^с^с^с^с^с^с^с^с^сч ©©©©©©©©©© ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~
ОООс^с^с^оо^^сч ЮС-^С-^ЮоОЮ'т^с.ОЮЮ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~
O^O^C^CO^IOCDNOO
544
а
о
&
о
л
а
и
*
ф
и
X
ф
л
б
ф
&
Е-
с
с
ф
с
*
а
ф
U
и
5
и
X
а
X
к
Е-
CJ
с
X
CQ
и
Е-
а
D S
с
а
ф
!Т
и
Е-
ф
Е-
X
и
а
с
Е-
с
-&
Е-
ЕЕ
ф
и
ц
и
&
&
СП
с
<
е
£
а
t5
была максимальная -102,4, минимальная -11,8 мг/л. Анализ распределения взвешенного вещества позволяет сказать, что гидродинамический режим озера изменчив и не дает более-менее устойчивой картины распределения взвеси по акватории в разные сезоны. Не всегда максимальные значения мутности наблюдаются вблизи берега, как это отмечено в литературе (История..., 1990). Иногда максимальные значения регистрируются вдали от берега; так, весной наибольшая мутность была на ст. 46, 47 у границы с Китаем, а в мае - на ст. 2-7 почти в центре озера. В 1991 г. максимальная мутность отмечена на ст. 50 и 52, также расположенных на приграничном разрезе. Наибольшая пятнистость по взвеси отмечена весной, в остальные сезоны на озере существуют довольно значительные поля почти однородной взвеси, а неоднородности в большей степени привязаны к береговой полосе. Впадающие реки почти всегда содержат значительно меньшее количество взвеси, но иногда приближаются к средним значениям мутности, характерным для озера. Для некоторой наглядности на рис. 3 представлена карта распределения взве-
Таблица 2
2
—
_с
та
н
<и
&
б
к
Е-
X
<v
о
а
*
х
а
X
х
и
a
я
а
а
с
со
*
&
к
и
X
а
CQ
О
ф
л
а
а
и
О)
3
X
X
а
<v
_с
&
ш
СО
та
_с
О)
та
-J
та
с
та
-Л
О)
а
с
_с
та
та
О
5* \ |&2 *з н* I?
я н-
та к
к ^
о Ее
& г
S &
л
с о
ч> t_
<и , 3 о
К
к Э
ГПШШ
эш
<
е
<4 та'
ш
ЕС
Е-
С
ш
к 6 - *о °Эч к* а«х -&S
<и PQ
SJO
§а
£- ф О S
с х
а
<и
&
о
2
л
&
^CQ * О ш Си *■
c^^CQ си ЕсО ЕС
О *
Я
лц
а
*
<и
Си
'tOCOTO^lO со
0-^0000 о <Э <Э <Э ©~ <Э ©~ о
-^Осо со
ts'C(Oh-
со —
C'^oOC'^t'-^oOC^ t>-
ОС'0У5У5С0т^ 05 -^со^-^ с^ —
сооосоО-^оо LO tFCOC^COtFCO со <Э <5 cS <D cS cS о
Ю^^^ООЮ'Ф
С^СОСОСОСООО со
с^ооососооо — ©~ <Э <5 ©~ <5 ©~ о
LO
юсоюк^ю о оооо-^о о <5 <5 <5 <5 <5 <э о
ЦЭСОЮО^
<5 <D ©~ О
ОО LO
о ь-
а
*
CQ
с
&
а
!?и s ри а
Sg Ы
К Щ —
та X CQ
о
5 к
Е^ та -Q о
л
ш с
о та а С S
и и
545
а
о
&
о
л
а
и
*
О)
и
X
<v
л
б
<v
&
Е-
с
с
О)
с
*
а
<v
у
и
%
и
X
а
X
к
Е-
CJ
с
ЕЕ
сс
и
Е-
а
D S
с
а
<v
у
и
Е-
<v
Е-
X
и
а
с
Е-
с
-&
Е-
ЕЕ
ф
и
ц
и
&
&
СП
с
<
е
£
а
t5
шенного вещества для летнего сезона (июль).
Распределение показателей ослабления и поглощения света по акватории озера в основном повторяет картину распределения взвешенного вещества. Различия обусловлены разным содержанием растворенных органических веществ («желтого» вещества) и различием в минеральном составе взвесей, поскольку часть взвесей в озере представлена окрашенными минералами: красноцветными, ржаво-бурыми, коричневыми глинами и бурыми суглинками, которые оказывают влияние как на показатель ослабления света, так и на показатель поглощения.
Эффективный размер взвешенных частиц в озере (не включая реки) варьирует от 0,17 до 1,63 мкм, причем по сезонам изменяется: зимой -0,17-1,51 при среднем значении (d) 0,66 мкм и стандартном отклонении 0,28 мкм, весной - от 0,91 до 1,56 мкм при среднем значении 1,24 мкм и стандартном отклонении 0,13 мкм, летом - от 0,83 до 1,57 мкм при d = 1,15 мкм и таком же отклонении, осенью - от 0,69 до 1,63 мкм при d = 1,07 мкм и отклонении 0,17 мкм. Из приведенных значений видно, что, как и следовало ожидать, зимой средний эффективный размер примерно в 2 раза ниже средних по другим сезонам, т.е. крупные частицы осели на дно из-за отсутствия ветрового перемешивания. Причем разнообразие размеров для этого сезона гораздо больше, как и коэффициент вариации, что свидетельствует о большей неоднородности взвеси по размерам на акватории озера. Вероятно, это обусловлено тем, что отсут-
Таблица 3
3
—
_С
та
н
е
р
б
к
Е-
н
е
с
к
е
р
е
н
X
и
а
я
а
д
а
с
со
а
к
н
а
X
и
к
и
Е-
с
и
р
е
Е-
к
а
р
а
X
е
и
к
с
е
U
и
з
и
е
и
к
с
е
U
и
с-
о
л
о
и
б
е
3
р
о
Е-
о
к
е
X
(U
_С
&
Ш
СО
та
_с
”С
с
та
О)
та
-J
та
с
та
-Л
О)
а
та
j-
та
-Л
а
"та
_о
ел
-С
&
”С
с
та
”та
_о
’&)
jo
_с
О)
Е
с
СО
> S 'б GO 32 СЪС^СОЮ^ОЬ- (ОСОС^ЮСООО
Граничная поверхность, м2/л CD cS <э <э cS cS
Концентрация частиц, 109 част. / л СО Ю СО СО to со оо СО Ю цо оо-^ ^
Расстояние между частицами, мкм
Средний диаметр частиц, мкм оос^о^^ю O^LOLO^tOtO СО со со
Показатель по-глоще-ния при X = 400 нм, м-1 О^^СОО^С^ СО ^ ^ 0(0 Ю
Взве- шенные вещ-ва, мг/л С^оот^^оооо ei со со
е О'ф еое м2 COTFCb©COOO СО СО rS СО
Выход флюоресценции РОВ, отн. ед, СОС^ОЪЮ'ГРС^ сососососо-^ со со со со со со
Удельная флюоресценция РОВ , отн. ед, cooot-^to^oo <ос^<^<осо<© со со со со со
,л К/ ПО г ^ s ©-^tOCO-^,© цо to ОО ^ со^ со
Биомасса фитоплан-ктона, мкг/л оооооо ооь-со^ь-со ^ ОСО^О^
Ко С^^О^ОСО^ CO-^t'-COC^TF со со со со со со
Содержание хлорофилла, мкг/ л -^©ЮС^ЮСЪ Ю Ю Ы СО
Вели- чина Средн. Мин. Макс. Средн. Мин. Макс.
Место Озеро Реки
-Q
ц
и
Е-
с
а
U
>,
2
е
б
о
и
Е-
с
о
н
X
р
е
CQ
о
С
е
и
н
е
Э
о
н
Е-
о
и
с
е
CQ
=s
о
н
-Q
л
а
р
е
н
и
ц
и
Е-
с
а
U
-Q
Е-
с
о
н
X
р
е
CQ
о
С
сс
а
н
-Q
л
е
£
>
СО
a
ж
а
s
a
t;
546
ствуют сгонно-нагонные течения, нивелирующие состав взвесей, и, следовательно, не формируются крупные поля однородных по структуре взвесей. Разный минеральный состав взвешенных частиц в различных частях озера в предледоставный период приводит к различным скоростям оседания взвешенных частиц и к различному размерному составу на отдельных участках озера. В другие сезоны максимальные и минимальные значения различаются меньше и меньше коэффициент вариации диаметра частиц, т.е. имеются значительные поля однородных размерных структур. Кроме сгонно-нагонных течений усреднению структуры озерных взвесей способствуют и вдольбереговые потоки.
Анализ распределения интенсивности флюоресценции Ф500 показывает, что в весенний период она имеет наименьшее среднее значение 226 мв и наименьший разброс от средней величины (среднее отклонение 36 мв), т.е. распределение почти однородно по всему озеру. Малые значения Ф500 в мае, видимо, связаны с поступлением в озеро талых вод, бедных растворенной органикой. В дальнейшем происходит нарастание интенсивности флюоресценции РОВ, в июле среднее значение составляло 380 мв, и, если включить данные 1991 г., то в сентябре отмечается максимум флюоресцентного отклика - 480 мв. Затем флюоресценция снова снижается в октябре (330 мв), что скорее всего связано с осенними осадками, зимой среднее значение интенсивности флюоресценции находилось на уровне 279 мв. Пятни-
Таблица 4
4
—
_С
та
н
е
Е-
р
а
5
I
е
л
а
р
CQ
е
к
е
р
е
н
X
и
а
я
а
д
а
с
сс
а
к
н
а
X
и
к
и
Е-
с
и
р
е
Е-
к
а
р
а
X
е
и
к
с
е
U
и
з
и
е
и
к
с
е
U
и
с-
о
л
о
и
б
е
3
р
о
Е-
о
к
е
X
сч
I
1—
та
а
j-
_с
<v
IX
та
_с
”С
с
та
О)
та
-J
та
с
та
-Л
О)
а
та
j-
та
-Л
а
_о
сЛ
-С
&
”С
с
та
jo
_с
IE
О)
Е
с
СО
> S '6 GO 32 CD <Э <Э CD, С-- CD, © ^ ю ^ со ^ СО^ со
Граничная поверхность, м2/л cdcd-^cdcd-^ CD~ CD~ CD~ CD~ CD~ CD~
Концентрация частиц, 109 част. / л ФС^ООСОО ^ СО to
Средний Расстоя-диаметр ние меж-частиц, ду части-мкм цами, мкм ^ оосо-^ь- C^N^COOON <э <э cd~ cS
Показатель по-глоще-ния при X = 400 нм, м-1 OOb-b-1-OtOtO tO СО СО со
Взве- шенные вещ-ва, мг/л юсосоо^ос^ ^ ui съ со^ со
е о- е ео е м2 <^c^-^co^to CD~ CD~ CN CD~ CD~
Выход флюоресценции РОВ, отн. ед, ь-со^ь-со<^ CDCD-^CDCDCD CD~ CD~ CD~ CD~ CD~ CD~
Удельная флюорес-ХПК, ценция мгО/л РОВ , отн. ед, С^СОО^^^ОО^ mc^cDi-OC^CD cS cS cS cS C^^C^h-CD^F C--C^OOl-OCO^ Ю
Биомасса фитоплан-ктона, мкг/л oooooo Ю^оо^С^оо
К 1-4 О g 9 Ко ^CD^CDIOO СООоОЮСОО CD~ CD~ CD~ CD~ CD~ CD~
Содержание хлорофилла, мкг/ л COCOCOCD-^tO lO © to Cb
Вели- чина Средн. Мин. Макс. Средн. Мин. Макс.
Место Озеро Реки
547
стость привязана главным образом к заливам Лузанова Сопка, Тростниковому и к береговой линии, хотя в сентябре
1991 г. резкие неоднородности отмечены на приграничном разрезе. Максимальная флюоресценция наблюдалась в июле в р. Илистой и в заливе, куда она впадает. Здесь же и в этот же период регистрируется наибольшая удельная флюоресценция, что свидетельствует о другом составе органики, приносимой р. Илистой.
Удельная флюоресценция почти по всему озеру в большинстве случаев распределена довольно однородно, незначительно изменяясь по средней величине. Все значительные изменения ее привязаны в основном к впадающим рекам и к прилегающим к их устьям районам озера. Наибольшие значения отмечены в реках Илистой, Спасовка, Гнилой, Сиваковка, причем все они протекают по болотистым местностям, но, возможно, это связано с промышленными и сельскохозяйственными стоками. Зимой сравнительно высокие значения удельной флюоресценции наблюдались в районе пос. Камень-Рыболов (ст. 10, 112) и вблизи о. Соснового (ст. 81).
С содержанием растворенного органического вещества тесно связан параметр ХПК (или бихроматная окис-ляемость - БО). Карта распределения этой величины по акватории оз. Ханка также для летнего сезона представлена на рис. 4. По эколого-санитарной классификации воды озера по этому параметру варьируют от «предельно чистой» (1-й класс) до «загрязненной» (4-й класс). Самое низкое среднее значе-
Таблица 5
5
—
_с
та
Н
<и
а
*
<v
&
<и
х
X
и
а
Я
а
а
с
CQ
а
*
X
а
X
и
*
и
&-
а
и
&
ш
Е-
*
а
&
а
X
О)
и
*
а
<и
U
и
сс
и
и
*
а
<и
!Т
и
С-
С
л
С
и
б
О)
3
&
о
&-
с
*
<v
X
сч
та
_с
-с
с
та
О)
та
-J
та
с
та
-Л
О)
”С
с
та
"та
_о
’&)
J0
'С
IE
с
со
> S
'Як
СО °
^6. п
E5c:;<t5-г§ к & g
^«pag
^Ss=9 ^
ктао^ h ^ г^та °
те ^
О си
а a
^ и
^ 5
Он х
та
5S
S -X <и <§h шта^
0 4^
I S о
<u s^O ' tj
§ g 11
^ к c<
<v
CD £ CQ „
СО^Э
ГПШси
Э™
з §£g Я
К
^ « -о&е
ч ч •&
X
Е-
С
„ ^ С О
К> и-rS «г
S-&?
1 S3 с
tQ i-
<
е
о , £
^1 о *
о 2Ч^
о ^ ^ ^ К *
К -&• S
S та
ч ЕЕ
<и s
PQ ^
<^ООЦООО^-^
c^cot^ooc^oo -^Ос^ОО-^ СО СО СО СО <Э о
о ^ о о съ о
•^СОСОС-О^СЬ С^ СЧ
ЮЮСОС^^С-^
сос^^^сою
ОООООС^^О^ 00 LO ^ Ю
^ CO-^ СЧ
юооого^с^ C^ C^ CO CO <D
c^Oco
i о сч
с^^<^со^ю cocococococo cS cS <o со со со
^N^10^00 CO CO CO CO CO CO
^OC'^^iOCOCO^O 0^ eo t'^ CO eo
oooooo
lo^oooso
o:^^cc^coh'
O^COOOC^NO
TfC^^iOiiOC^^LfO
CO CO CO CO CO CO
COiONO^^G^
c^e^c^ooc^ci
X • cJ иа
=т • а иа
с
&
Ш
cc
о
и
<v
а
ние ХПК и наименьший разброс значений отмечены в октябре. Распределение - почти равномерное с небольшим повышением значений ХПК в р. Илистой и зал. Тростниковом. В июле также наблюдалось равномерное распределение почти по всему озеру с повышением ХПК в заливах Малый Ханкайчик, Лузано-ва сопка, р. Мельгуновка и на ст. 112 и 3-11 в районе пос. Камень-Рыболов.
Наибольшие неоднородности по озеру наблюдаются весной, и тогда же отмечено и наибольшее среднее значение ХПК, равное 9,6 мгО/л. Зимой большая часть акватории озера однородна по ХПК, кроме южных заливов, среднее значение ХПК составляет 7,9 мгО/л. Для сравнения: в сентябре 1991 г. отмечены самые высокие среднее и максимальное значения ХПК - соответственно 11,0 и 36,6 мгО/л.
Содержание хлорофилла «а» в озере в зависимости от сезона изменяется для февраля-марта от 0,3 до 51,9 мкг/л при среднем значении 4,74 мкг/л. Концентрация 51,9 мкг/л, отмеченная на ст. 104, является максимальной за все периоды измерений. Распределение значений содержания хлорофилла по акватории озера летом 1992 г. иллюстрирует рис. 5. Значительные неоднородности отмечаются в основном для южных заливов озера. Зимой основная часть исследованного района (южная часть озера от линии Казачий Ерик - Спасовка) довольно однородна по содержанию хлорофилла и входит в 1-ю градацию до 4 мкг/л. Весьма неоднородны заливы Лузанова Сопка, Тростниковый, Малый Ханкайчик, а также район, расположенный между о. Сосновым и пос. Камень-Рыболов и небольшой участок в месте впадения в озеро реки 1-й
548
Таблица 6
6
—
_С
н
е
л
2
и
к
е
р
е
н
х
и
а
я
а
д
а
с
со
а
к
н
а
X
и
к
и
Е-
с
и
р
е
Е-
к
а
р
а
X
е
и
к
с
е
U
и
з
и
е
и
к
с
е
U
и
с-
о
л
о
и
б
е
3
р
о
Е-
о
к
е
X
сч
та
_с
-с
с
та
О)
та
-J
та
с
та
-Л
О)
а
та
j-
та
-Л
а
_о
ел
-С
&
”С
с
та
Ы)
jo
_с
О)
В
с
СО
> S GO 32 сооос^ооооо LO СО 1.0
Граничная поверхность, м2/л -^CDC^CDCD-^ CD~ CD CD~ CD~ cS c$
Концентрация частиц, 109 част. / л CO COOA CO
Средний Расстоя-диаметр ние меж-частиц, ду части-мкм цами, мкм COC^LOCOCO^ юсос-^юсоо ^ооюс^ою
Показатель по-глоще-ния при X = 400 нм, м-1 союс^юсос^ ^ co-^
Взве- шенные вещ-ва, мг/л © © Cb CDC^CO^C^N
е 0|ф еое м2 (^COtOCO^CD tOtO©TFC0 00 co©cfrc^^co
Выход флюоресценции РОВ, отн. ед, 0 0-^00-^ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~
Удельная флюоресценция РОВ , отн. ед, юоосою^(.о ©,-^b-©co^ ^ © со © со
л К/ ПО г ^ s oO'tOiCCOCD LO 04 Tf lO
Биомасса фитоплан-ктона, мкг/л oooooo cqoocDN^O Ю
Ко O^lC^C^C^O со^ю-^сою <э ©~ ©~ c$ ©~ ©~
Содержание хлорофилла, мкг/ л t-'c^oob'c'^c'^
Вели- чина Средн. Мин. Макс. Средн. Мин. Макс.
Место Озеро Реки
Ерик, причем последнее место характеризуется и наибольшими концентрациями. Весенний период отмечается наибольшей неоднородностью по всей исследованной акватории и наибольшим средним значением концентрации хлорофилла, равным 9,28 мкг/л. Максимальное значение содержания 22,7 мкг/л является наибольшим значением для всех сезонов (исключая величину 51,9 мкг/л, упомянутую выше). В этот же период отмечена и наибольшая биомасса фитопланктона, определяемая классическим методом. Это свидетельствует о сильном развитии фитопланктона в мае, что скорее всего связано с интенсивным поступлением в озеро биогенов с талыми водами. В июле среднее содержание хлорофилла составило 7,2 мкг/л при минимальном и максимальном значениях соответственно 2,1 и
20,7 мкг/л. Распределение по озеру стало более однородным, и только в южной части сосредоточены большие значения содержания хлорофилла и неоднородности в его распределении. В октябре оно стало еще равномернее и с более низким средним значением, равным 4,4 мкг/л. Максимальное значение составило 14 мкг/л.
Согласно показателям и нормативам качества непроточных вод, по содержанию хлорофилла оз. Ханка для периодов весенней циркуляции и летней стагнации относится соответственно к 3- и 2-му классам качества воды, если оценивать по средним для озера значениям концентрации. Если брать непосредственные значения, измеренные на конкретных станциях, то некоторые районы (где содержание хлорофилла превышает 15 мкг/л) относятся к 4-му классу.
549
Таблица 7
7
—
_с
та
Н
е
р
б
к
Е-
к
о
к
е
р
е
н
X
и
а
я
а
д
а
с
со
а
к
н
а
X
и
к
и
Е-
с
и
р
е
Е-
к
а
р
а
X
е
и
к
с
е
U
и
з
и
е
и
к
с
е
U
и
с-
о
л
о
и
б
е
3
р
о
Е-
о
к
е
X
сч
<V
_С
О
о
та
_с
-с
с
та
О)
та
-J
та
с
та
-Л
-с
с
та
_о
’&)
J0
_с
с
со
> S
СО °
ЕТ о ,
5С Й ^
аня ер
g
т
Кт
ое
тм
см
се
аи
Он х
а
ч
sS^,
EC^S
<SE-
еас
риа
0 4^
сЬ с зп а
кь
о ^
С си
Пт
| к о _ -е р0 -1
ще пр40-ло я=
ли
ЕС ^
е
■ з ^ шеЗсо „
соЕСЭ
ГПШси
3 ^
иВ
нО
У
- ><
з!$2 а
ffl^^ СХ h m^cj с
К CJ
2^5 - ^
йо§е
дл
Уф
н
т
о
л
К/
ПО
г
Х
У^ЕЕ
S-&?
1 3 с
tQ i-
<
е
К
£ ч от де
ре
о *
о- а л рл/ олг ло и кг хл ф м
иа
лн
еи
Вч
OOON^DOOC^ LO ^ 00 LO СО СЪ
C^C^CO^C^LO
-^ОС^ОО-^
<5 <5 <Э <5 <5 ©
ю^цо^со^
СО LO
оос^^юс^^
с.ОС^^'^ЮС^
ОСЮЮ-^ЦОЮ
h-^coc^TFh-
oOLf^ti3G^,'!::^C'^' С^ сч
оосъ-^сосъс^
© оо оо сь ю LO
С^<^Ц0С^Ц0^
^tiONONN
СОО^Г
I о Tf
COC^OOOCON
©©с^©©-^
со со со со со со
С0^<^ 00 00 С^
соос^^юс^
о о
I о Tf
C^CO-^^©h-
юсо^юсосъ
оооооо
СОСООООО^СЧ С^ ЦО со сч
с^с^соцоюоо
ЮС^Ь-Ю^ЦО
со со со со со со
Tfcocotioa^c^ Ю со
х • d ^ЕС^
иа
.с
^ЕС*
иа
о
р
е
з
О
и
к
е
Р
Распределение значений коэффициента фотосинтетической активности фитопланктона отличается неоднородностями по акватории для всех сезонов. Средние значения коэффициента для озера составляли: зимой - 0,36; весной - 0,49; летом - 0,39; осенью - 0,52; для рек - соответственно 0,5, 0,52, 0,42, 0,56.
Наиболее высокие средние значения коэффициента фотосин-тетической активности отмечены для мая и октября, причем в мае наблюдается и большая биомасса. В октябре высокие КФА не приводят к мощному развитию фитопланктона в результате понижения температуры воды и меньшей облученности, чем в мае. Наибольший разброс значений КФА от среднего отмечен в зимний период: от нуля до самого максимального зарегистрированного на озере - 0,81, - что свидетельствует о резком различии условий развития фитопланктона в этот период в различных частях озера. Это может быть связано с разной облученностью (прозрачность льда, его заснежен-ность и т.д.) и меньшим перемешиванием поступлений биогенов с речными потоками. В основном фитопланктон оз. Ханка находится в состоянии средней активности и при хорошей облученности будет нормально продуцировать. Наибольшие значения средних месячных значений радиационного баланса наблюдаются с апреля по сентябрь (Васьковский, 1978). В эти месяцы и будут наивысшими биомасса и продуктивность. Возможно, участки озера с минимальными значениями вариабельной флюоресценции являются неблагополучными в экологическом отношении.
В табл. 8-10 приведены результаты многосуточных измерений на ст. 41, 68, 113.В основном
550
для выбранных станций динамика изменений измеряемых параметров соответствует динамике озера в целом, но есть и отличия. Так, на ст. 68 и 113 максимум содержания хлорофилла и биомассы фитопланктона наблюдается в мае, как и в среднем по озеру, а на ст. 41 (напротив устья р. Мельгуновка) максимум этих характеристик отмечается в июле, что свидетельствует о задержке весенней циркуляции, возможно, связанной с активностью стока р. Мельгуновка.
Рис. 3. Распределение мутности по акватории оз. Ханка (16-29 июля 1992 г.)
Fig. 3. Distribution of the dis-ре^е mineral stuff meanings on Khanka Lake aquatory (16-29, July, 1992), mg/l
Для весенней экспедиции 1993 г. данные измерений представлены в табл. 11.
Для основной части акватории исследованной части озера в марте 1993 г. (подледный период) значение мутности (содержание взвешенных веществ) составляет небольшую величину по сравнению с периодом открытой воды и находится в пределах до 25 мг/л взвеси, но при этом средняя величина мутности возросла более чем в два раза (с 7,6 до 15,9 мг/л) по отношению к марту 1992 г., а максимальная - даже в 3 раза (с 31,3 до 98,7 мг/л). Качество воды для средней величины мутности ухудшилось по сравнению с мартом 1992 г. со 2-го до 3-го класса.
Значительные концентрации взвешенных веществ зарегистрированы на станциях 66 (р. 1-й Ерик), 67, 68, 69. Максимальная мутность равная
98,7 мг/л, на ст. 68 отмечена только один раз, и в дальнейшем она постоянно снижалась, через несколько дней составив 40,5 мг/л. Аналогично проявили себя на этих станциях флюоресценция растворенных органических веществ и в меньшей степенихимическое потребление кислорода. Возможно, это связано с залповым сбросом загрязненных вод.
Основное увеличение среднего значения мутности связано с южной частью озера (к югу от 5-го разреза - ст. 30-37, включая и сам
551
разрез), для которой среднее значение мутности составляет 28,4 мг/л, в то время как для остальной части она равна 10 мг/л. Интенсивность флюоресценции растворенной органики за исследуемый период отличалась высоким уровнем. Среднее значение за данный период для озера составило 434 мв, что близко к максимальной величине 482 мв, зарегистрированной в сентябре 1991 г. Для рек среднее значение Ф500 было самым высоким из всех средних значений для шести экспедиций. Отметим, что интенсивность флюоресценции для рек во все сезоны выше, чем для самого озера. В большинстве случаев интенсивность флюоресценции Ф500 в береговой зоне выше, чем в центральной части озера. Очень высокие значения этого параметра характерны для всех южных заливов и р. 1-й Ерик. Для большей части озера распределение сравнительно однородно.
Рис. 4. Распределение ХПК по акватории оз. Ханка (16 — 29 июля 1992 г.)
Fig. 4. Distribution of the chemical utility of oxygen on Khanka Lake aquatory (16-29, July, 1992), mg O/l
Как известно (Алекин, 1989), по происхождению органические вещества природных вод могут быть разделены на поступающие извне (с водосборной площади) и образующиеся в самом водоеме. К первой группе относятся главным образом органические вещества, поступающие с промышленными и бытовыми стоками, и гумусовые вещества, вымываемые водой из почв, торфяников, лесного перегноя и других видов природных образований, включающих остатки растений. Вторая группа создается синтезирующими растениями и хемосинтезирующими бактериями в самом водоеме. На основе этих веществ различные организмы, потребляя их как пищу, создают более сложные виды органической материи. В
552
результате в воду поступают как продукты жизнедеятельности всех этих организмов, так и их отмершие тела. Дальнейшие изменения, происходящие с органическим веществом, в основном связаны с жизнедеятельностью бактерий.
Рис. 5. Распределение содержания хлорофилла «а» по акватории оз. Ханка (16-29 июля 1992 г.)
Fig. 5. Distribution of the chlorophyll «а» meanings on Khanka Lake aquatory (1629, July 1992), mg/m3
Часть биохимически стойких веществ, которая может очень долгое время существовать в воде, образует так называемый водный гумус, отличный от почвенного, обусловленный по составу пектиново-протеидным комплексом. Для гидрохимии в гумусе, химическая природа и классификация которого еще окончательно не разработана, наибольший интерес представляют гуминовые и фульвокислоты. Эти кислоты отделяются от гумуса благодаря растворимости в щелочах, затем гуминовая кислота может быть отделена от фульвокислоты подкислением, при котором она выпадает в осадок.
Гуминовые кислоты представляют собой высокомолекулярные соединения, включающие циклические образования и ряд функциональных групп (фенолгидроксильные, карбоксильные, аминогруппы и др.). Молекулярный вес их, по разным исследованиям, составляет от 150 до 1500, структура еще точно не установлена, все они имеют коллоидные свойства.
Фульвокислоты - также высокомолекулярные соединения типа окси-карбоновых кислот, но с меньшим числом углеродных атомов и более выраженными кислотными свойствами.
Известно (Кондратьев и др., 1987), что флюоресценция фульвокис-лот при возбуждении светом с длиной волны 390 нм выше, чем гумино-вых кислот, поэтому можно предположить, что сдвиг состава РОВ произошел в сторону относительного увеличения фульвокислот, если повышение обусловлено только природными факторами. Это согласуется с данными гидрохимии (Никаноров, 1989) по годовому циклу, в котором значения цветности, перманганатной окисляемости, отношений перманганатной
553
554
Таблица 8
Динамика измеряемых параметров на ст. 41 в июле 1992 г.
Table 8
The dynamics of some parameters was researched on st. 41, July, 1992
Содер- Биомас- Удельная Выход Удельное Взве- Показа- Средний Расстоя- Концен- Гранич- S/V.
жание КФА, са фи- флюорес- флюоре- погло- шенные тель по- диаметр ние меж- трация ная по-
3,ата хлоро- топлан- ХПК, ценция сценции щение вещ-ва, глоще- частиц, ду части- частиц, верх- 106 м-
филла, отн. ктона, мгО / л РОВ, РОВ, РОВ, мг/л ния при мкм цами, 109 ность,
мкг/л ед. мкг/л отн. ед. отн. ед. м2/г X = 400 нм, м~* мкм част./ л м2/ л
17 13,5 0,40 660 9,6 0,71 0,02 3,48 107,5 31,2 1,41 31 29 0,18 4,3
18 11,6 0,36 1160 11,8 0,49 0,02 2,22 130,6 23,8 1,21 25 56 0,25 5,0
19 12,0 0,37 1050 7,2 0,85 0,04 1,86 32,5 14,5 1,16 39 16 0,06 5,2
20 9,2 0,45 240 5,3 1,25 0,08 1,52 26,1 9,6 1,27 46 10 0,05 4,7
21 5,3 0,46 520 7,1 0,85 0,06 1,26 26,3 10,4 1,35 48 8 0,04 4,4
23 16,9 0,51 1690 8,4 1,09 0,06 1,67 36,7 15,8 1Д2 36 20 0,08 5,4
24 21,4 0,38 2140 4,7 2,77 0,12 2,18 41,9 11,0 1,40 43 12 0,07 4,3
25 11,3 0,29 1130 3,5 2,67 0,06 4,22 48,7 15,8 1,27 37 18 0,09 4,7
27 24,0 0,50 2400 4,1 2,29 0,06 4,04 81,4 18,1 1,23 30 33 0,15 4,9
28 13,3 0,38 1330 4,9 1,97 0,08 2,28 31,3 12,6 1,13 38 17 0,06 5,3
29 5,1 0,41 510 4,1 1,83 0,06 3,00 60,3 13,5 1,31 35 21 0,11 4,6
° 5
43 о
5 £>
X g Ф &Э
ф н о
43
Уз 43 a
CO
X
J2 О Ф СО
x Ф
43
сз
о\ р о с
го Ё о
а=
I—I ф td 04
4—' ф Я
к
« ф
о
H
s
Do w
Ф Ssi
H ^
50 H
ГО Ф Ф
О w
СГ СГ) о
S <-£>>«
Co CO Co
я
s
о
о
*43
CO
Co
43
X ^ S CO
§
к
X,
a>
n
w
о
Ф
го о
0 &
ov £ ф
S £
| g
x §
* 2
® Ф
1 S
S tr
8 2
О td
2 ^ 3 ft>
X Я
B> 43
a a
я Щ о
*2 я
Й 43
a °
ж H
b> a
ГО
2 § b> 8 я «
43 a B> 43 S= n> P 2
ж
B>
X
ж в>
0 Ез
1 *
cS ^
CD ‘С
н 2 О S а X
CD СО у, П>
5 ^
О “
2 <-<
з 3
ГО <-< Н го
о ?
«
о
*-< о td -о
Ф сг
К * Я 43 CD В>
X о а= «•
Ез
5
Н ►§
я п н о
X л
о ф
)=| го
в> к
к<
«• Ез 5 о н го
о о
43 Ф Е
Ф ф
ГО го
ф S
го а
го
к Е
S
‘С
О
н
tr
ns
Я 43
w ж
CD X
а п>
£
о w я 2 я V
щ К
а ш ►5 в> а ^
Ез CD
Ьа
* ^ О w
В gg
ф 5
к< 2 ^ го Я
> д t3 и ф [ц
w S* я
Е £ п
S= £ 43
2 к Xs Е
а Я й «
а Р „
К W
со 43 ф
S * *
^ 5
^ 3 5 о
43 Ф О
J=! ф ж J=!
К К
о
ж
К
X
&
S
о\
о
ф
ф
го
го
ф
о
о го
Ф о
О Уп
о\ w
Ф о
X го
X ~
О ^
s а ф
а 43 £3 S
S S
^ го
со i
Z ф
5 43
Н Вэ Ез
g а
S jf5
« w
Й §
3 а
СЗ Ъа 5=> О
Л
Ф Ф W S
X
го ф в
Ф о Ф 43
Н ^ м Со
“ а - а
Ез а
CD
43 О
о "2
‘С
ВЗ
а а а
<-< CD
1 « а о
a g
о <-<
со
tr ^
а х
В> 43 н О
a g о S а= н а
о
а=
*
S
S я
а Д
п> ^
о
а
Таблица 9
9
—
_С
н
9
9
ф
л
Я
и
ОО
О
Ь
а
а
х
CQ
С
т
ф
м
а
а
с
X
3
м
ф
к
ф
а
*
и
м
а
X
и
Ди
сч
9
9
ОО
о
с
с
”С
ф
та
с
-о
> S S601
Граничная поверхность, м2/л оос^сос^^с^ю^ CD CD~ CD~ CD~ CD~ CD~ CD~ CD~
Концен- трация частиц, 109 част./л -^lOCDCD^^^CD сос^сосо-^счсосо
Показа- Средний Расстоя-тель по- диаметр ние меж-глоще- частиц, ду части-ния при мкм цами, X = 400 мкм нм, м-1 cococococ^cococo coc^-^-^ooc^c^cd ei © 00 LO ^
Взве- шенные вещ-ва, мг/л -h © © tO ЮСОЮО^С^ЮОО^
Удельное погло- щение РОВ, м2/г О^ЮЮ0СО0^ C^CO^COCOC^COC^
Выход флюоресценции РОВ, отн. ед. CDCDCDCDCDCDCDCD ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~
Удельная флюоресценция РОВ, отн. ед. •^ЮСОООС^ЦЭСОС^ ©“ ©~ ©~ ©~ ^ ^ ^
Биомасса фитоплан- ХПК, ктона, мгО / л мкг/л 00000000
К м О g 5 Ко G^NNOOOOCO^ CO^COC^CO^CO^ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~
Содер- жание хлоро- филла, мкг/л ЮооЮоо<.0<.0[
Дата NoO(^OCOiO;DN
ХПК, равное 5,1 мгО/л, соответствует 1-му классу качества воды («предельно чистая»). Минимальное значение ХПК отмечено на ст. 113 во время проведения суточных измерений и составило 1,3 мгО/ л, максимальное -на ст. 68 - 25,9 мгО/ л. Высокие значения ХПК зарегистрированы в р. 1-й Ерик (ст. 66), на трех станциях, расположенных в месте впадения р. 1-й Ерик в озеро (ст. 67, 68, 69), в зал. Малый Хан-кайчик (ст. 42) и ст. 38, 43, 101, 4-18, примыкающих к рекам Сиваковка и Илистой. Значения ХПК на этих станциях соответствуют 2- и 3му классам качества («чистая», «удовлетворительной чистоты»).
Распределение содержания хлорофилла фитопланктона также весьма однородно по акватории озера и, как и в зимнем сезоне
1992 г., входит в первую градацию до 4 мкг/л, при среднем значении за весь период 2,8 мкг/л. Это самое низкое значение за все время наших исследований на озере. Разброс значений содержания хлорофилла - от 0,2 до 15,5 мкг/л. Высокие значения содержания хлорофилла отмечены на ст. 42, р. Мельгуновка (ст. 55) и в заливе, куда впадает р. Казачий Ерик (ст. 139). Среднее значение содержания хлорофилла для рек в этот период составило 6,8 мкг/л.
Фитопланктон озера в этот период находится в довольно активном фотосинте-тическом состоянии почти по всей акватории (среднее значение коэффициента фо-тосинтетической активности
555
Таблица 10
Динамика измеряемых параметров на ст. 113 в июле 1992 г.
Table 10
The dynamics of some parameters was researched on st. 113, July, 1992
Содер- Биомас- Удельная Выход Удельное Взве- Показа- Средний Расстоя- Концен- Гранич- S/V.
жание КФА, са фи- флюорес- флюоре- погло- шенные тель по- диаметр ние меж- трация ная по-
Дата хлоро- топлан- ХПК, ценция сценции щение вещ-ва, глоще- частиц, ду части- частиц, верх- 106 м-
филла, отн. ктона, мгО / л РОВ, РОВ, РОВ, мг/л ния при мкм цами, 109 ность,
мкг/л ед. мкг/л отн. ед. отн. ед. м2/г X = 400 нм, м~* мкм част./ л м2/ л
16 4,1 0,53 480 18,1 0,18 0,01 1,35 50,7 25,7 0,97 28 42 0,12 6,2
17 4,7 0,46 470 5,9 0,57 0,01 4,44 71,5 25,7 1,18 30 33 0,14 5,1
18 6,7 0,20 530 9,5 0,41 0,01 3,05 66,3 27,8 0,86 22 80 0,18 7,0
21 7,3 0,45 730 4,2 0,87 0,02 4,50 71,3 21,0 1,09 28 42 0,15 5,5
23 4,1 0,42 290 5,8 0,65 0,02 3,57 76,4 23,1 1,08 27 46 0,16 5,6
В1 24 7,5 0,51 740 4,7 1,26 0,03 3,59 45,4 18,4 0,94 28 42 0,11 6,4
05 25 6,7 0,46 670 4,6 1,23 0,03 3,83 108,2 19,1 1,22 27 46 0,20 4,9
26 4,7 0,32 470 4,6 1,18 0,03 3,38 62,7 17,8 1,09 29 37 0,13 5,5
27 4,9 0,40 490 2,8 1,90 0,04 4,93 60,1 16,1 1,03 28 42 0,14 5,8
28 4,8 0,32 480 2,7 2,01 0,04 5,12 59,6 15,6 1,10 30 34 0,12 5,5
29 5,1 0,40 510 3,5 1,46 0,04 4,00 56,8 16,0 0,92 25 56 0,14 6,5
s ^ 5 ж ^ Я
ф Q н
^ сг
Y 43 I n> 4^ Я
№ О H
E s
fcl n>
S? ^
О ф
. Cl5
ro
о _ w ^
s g
^ 5 н
I
o\ T
О n
^ О
g *
E о a
о
н н *— ж Л о о н s
OV о
О СО 5ч Ф ГО Х5
Е о
о ~ Sc
О
43 я го (X) ф о
43 s s -- о _
ГО Оэ 43
о
ю
Sc
-
о
о
о
сл о Л го § а>
^ 43
_ч ^
ф
я & О 43 н jo
Ж 9
0 5
о ^
23 н
н 43 О Со
~ го ^ о )=|
1 Е
о о Ф
п> 43 го <-<
со п> X
о о ]
ж ж s«
S -£у
со S j:
ж s У*
ф о
J3 Ез н го
п> а о
ж н ф
S Я Е н
а S * го о "О
и> )= S
н о о -1 о По н ф
о я
н do
ГО -о
Ф s^>
0 s ” н “ -о 76 w н й СО fcl
1 Й5 g
<-< 43
g S
о
о о
£ го ф >1 ф
Со 23 £ 43 &
ф
j: ф
о н ж
ф н го S 23
го го
я 00
00 о го
X У=* ф
& Е
X го ф
ф ж
X 23 ж
S 5 Е
Sc X
* ф л к
ж S Sc го ж S
■'* ф
я о У=*
ф о
я ж
о ж
Е
го X
■-< о
го н
я
о
ф
н
43
о
го
о
S О
s 5
7: х
►С о
Ф го
О д
я о
s g
43 S
ф ^
& 43
с О
S "ta
g К
о ж
» W
я А
"'З 2
к g
^ & п> Е
s §
(i> го
Н £> О
О
о о н го ф н о н <-< го
^ я
ф Со
н 4ц
Я £
s^> Ф
о н
О 43
5 ф м сл н
Е л го
S 17
>—I
го
л
&3 2=j :? н • &3
Го нн W 1—1 ф W t5 S ж ф § О
о\
§ s
У* Ъз
05 Я
ф
43
*
со
X
S
23
ГО
00
го
ф
Е
ф
ж
ж
о
н ф 43 S оо <-< ГО ф
Го Я Е 43
ГО
О
og
оо ^
X
ж
W
X
о
43
W
S
Е
S
W о
ф
ф
5
В
S
го ф У=\ ф ж ж
О *-о ф
Cd Со
R ?!
со П> Я
g хз
Го О
S
л
<ъ
к
<ъ
43 ф S ф
н S ф о
го X - ф
ф о и н
X го я 5
р 3 43 S X, ф го
Ъо ф OV X 23
1 43 S ф
о о ф £ ф g н
X о
& Е X ф СЛ
S X ф )—L
ч«.✓
S <-< о
ф ж н л & го за
Таблица 11
_С
н
со
е
Е-
р
а
к
е
р
е
н
X
и
а
я
а
д
а
с
со
а
к
н
а
X
и
к
и
Е-
с
и
р
е
Е-
к
а
р
а
X
е
и
к
с
е
U
и
з
и
е
и
к
с
е
U
и
U-
о
л
о
и
б
е
3
р
о
Е-
о
к
е
X
СО
та
_с
-с
с
та
О)
та
-J
та
с
та
-Л
О)
а
та
j-
та
-Л
а
"та
_о
ел
-С
&
”С
с
та
”та
’&)
jo
_с
О)
Е
с
СО
Интенсивность флюоресценции, мв, X = 500 нм 525 нм OCOOOOONOO co-^b-^c^to оООЮ^ОО
Показатель поглощения м-1, при X = [ 500 нм 800 нм оососоь-o^ со ei со со оо 2 Tfo^tooooo ^ ^ о to to со ^
м н 0 0 ООЮЮС^^^О ОО ci ^ оо оо со
Взве- шенные вещ-ва, мг/л Ю 04 оо Tf in оо ^ <^о^ ь-
Удельное погло- щение РОВ, м2/г C^rf^LC^C--O^b-OtOCO 04 О Ю 04 ^ 04
Удельная Выход флюорес- флюоре-ценция сценции РОВ , РОВ, отн. ед. отн. ед. ь-сосоь-^со оо-^оо-^ о~ о~ о~ о~ о~ о~
0 00^0>^Ю ^СО-^ЮЬ-СО -^О~со~-^ о" со~
ХПК, мгО/л ^со<^ь-<^о4 Ю^Ю<0 оо 21
Биомасса фитоплан-ктона, мкг/л 000000 С^С^СООоОО^ оо ^со СО 01 со
КФА, отн. ед. Ю^ООСООСО o' o' о~ о~ o' o'
Содер- жание хлоро- филла, мкг/л 825855 04 о ю <■& 04 04
Вели- чина Средн. Мин. Макс. Средн. Мин. Макс.
Место Озеро Реки
Площадь дисперсной граничной поверхности в среднем для озера изменяется от 28 (в подледный период) до 120-140 м2 в 1 м3 воды в период открытой воды, для рек эта величина изменяется от 44 до 40-80 м2.
Из значительных вариаций величин коэффициентов разнообразия РОВ следует, что как акватория озера (т.е. отдельные его части), так и реки бассейна оз. Ханка отличаются большим разнообразием компонентного состава растворенного органического вещества. По величинам химического потребления кислорода воды озера варьируют от класса «предельно чистая» до класса «грязная» (1 —4-й классы), а в основной массе относятся ко 2-му классу («чистая»). Реки в зависимости от времени года по значениям ХПК могут быть отнесены ко 2—4-му классам качества. Максимальные зарегистрированные значения ХПК по всем измерениям составили для озера 36,6, для рек 51,4 мгО/л.
Широкий разброс значений имеют воды озера и по величине биомассы фитопланктона — от 1-го до 4-го класса качества. При этом минимальное значение составило 0,011 мг/л, а максимальное — 30,1 мг/л (разряд 4б — «сильно загрязненная»). По средним значениям для каждого исследованного периода диапазон варьирования уменьшается (2—3-й классы).
Фотосинтетическая активность фитопланктона находится на среднем уровне (от 0,32 до 0,52 в зависимости от сезона). Уменьшение вариабельной флюоресценции и коэффициента фотосинтетической активности (КФА) до минимальных зарегистрированных значений от 0 до 0,25, возможно, свидетельствует об экологическом неблагополучии этих участков озера в данный момент.
557
Фитопланктон озера отличается высокими значениями относительного содержания хлорофилла в биомассе водорослей (от 1 до 3 %). Это, возможно, связано с приспособлением водорослей к лимитированию по свету.
При ранговой обработке по четырем параметрам воды озера в среднем характеризуются как «вполне чистые» (класс 2б) при ее вариациях от «очень чистой» (класс 2а) до «слабо загрязненной» (класс 3б), для впадающих рек классы качества воды совпадают с озерными для средних значений параметров (или преобладающих). Для максимальных значений воды озера во всех сезонах входят в класс 4а («умеренно загрязненная»), а классы вод рек изменяются от 3а до 4а.
Литература
Айзатуллин Т.А., Лебедев В.Л., Хайлов К.М. Океан. Фронты, дисперсии, жизнь. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 192 с.
Алекин О.А. Основы гидрохимии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 444 с.
Апонасенко А.Д., Сидько Ф.Я., Балачкина Л.А. Лабораторный флю-ориметр ЛФл-И для определения концентрации хлорофилла фитопланктона и изучения его индукции флюоресценции // 10-й пленум "Оптика океана". - Л., 1988. - С. 104.
Апонасенко А.Д., Франк Н.А., Сидько Ф.Я. Дифференциальный спектрофотометр для гидрооптических исследований // Океанол. - 1976. - Т.16, вып. 5. - С. 924-927.
Ащепкова Л.Я., Проценко Т.А. Математическое моделирование процессов переноса в озере Ханка. - Владивосток: ИПМ, 1991. - 24 с.
Васьковский М.Г. Гидрологический режим озера Ханка. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 175 с.
История Ладожского, Онежского, Псковско-Чудского озёр, Байкала и Ханки. - Л.: Наука, 1990. - 280 с.
Кленин В.И., Щёголев С.Ю., Лаврушин В.И. Характеристические функции светорассеяния дисперсных систем. - Саратов: СГУ, 1977. - 176 с.
Кондратьев К.Я., Гительзон А.А., Дубовицкий Г.А. Дистанционный метод определения концентраций растворённых органических веществ в водных экосистемах // ДАН СССР. - 1987. - Т. 295, № 3. - С. 569-571.
Лебедев В.Л. Граничные поверхности в океане. - М.: МГУ, 1986. - 193
с.
Никаноров А.М. Гидрохимия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 351 с.
Оксиюк О.П., Жукинский В.Н., Брагинский Л.П. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидро-биол. журн. - 1993. - Т. 29, № 1. - С. 62-76.
Попельницкий В.А., Гольд В.М., Гаевский Н.А., Рыбцов С.А. Вариабельная флуоресценция хлорофилла фитопланктона Красноярского водохранилища // Экологические исследования водоёмов Красноярского края. - Красноярск, 1983. - С. 95-102.
Ралько В.Д., Чудаева В.А. Экологическое состояние бассейна озера Ханка и предложения к долговременной программе его изучения и рационального использования. - Владивосток: ТИГ ДвНц АН СССР, 1989. - 29 с.
Samuelson C., Oquist G. A method for studying photosynthetic сарасШез of uncellular algae based on in vivo chlorophyll fluorescence // Physical. Plant. -1977. - Vol. 40. - P. 315-319.
Поступила в редакцию 26.04.99 г.
558
