Hydrochemical mode in riverine aquatic complexes, based on a small river Ild in Rybinsk reservoir basin, Russia
- Authors: Otyukova N.G.1
-
Affiliations:
- Papanin Institute for Biology of Inland Waters of the Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 46, No 4 (2019)
- Pages: 424-427
- Section: Hydrochemistry. Hydrobiology, environmental aspects
- URL: https://journals.eco-vector.com/0321-0596/article/view/15795
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0321-0596464424-427
Cite item
Full Text
Abstract
Results of examination of the spatiotemporal dynamics of the hydrochemical mode on discrete aquatic areas of the riverine aquatic complex of a small river during 2001–2010 are presented. Each discrete area examined individually has its own hydrochemical peculiarities.
Keywords
Full Text
Малая р. Ильд впадает в Рыбинское водохранилище на территории Ярославской области. Длина реки 46 км, площадь водосбора 240 км2, средний многолетний объем стока составляет 43 млн м3. Верховья реки сильно заболочены.
Аквально-территориальный комплекс р. Ильд сложен, состоит из отдельных локальных участков (экосистем), находящихся в непрерывном взаимодействии друг с другом [7]. В рамках комплекса рассмотрен гидрохимический режим в следующих локальных участках: речном (верхнее, среднее и нижнее течение), русловых прудах антропогенного происхождения, устьевой области реки, состоящей из переходной зоны притока, фронтальной зоны, переходной зоны приемника и глубоководного участка водохранилища.
Пространственно-временная динамика содержания железа общего и растворенного, органического вещества (ОВ) в рассматриваемом речном аквальном комплексе подробно описана в работе [5].
Речной участок
По водному режиму р. Ильд относится к восточно-европейскому типу, и ее воды принадлежат к гидрокарбонатному классу кальциево-магниевой группы [1]. В ионном составе преобладают HCO3-, Ca2+, Mg2+ (табл.).
Таблица. Средние значения гидрохимических показателей в верхнем, среднем, нижнем течении устьевой области р. Ильд и глубоководного участка водохранилища за период исследований (М — минерализация)
Сезон | Т,°С | СО2, мг/дм3 | О2, мг/дм3 | БПК5, мгО2/дм3 | ПО/ХПК% | Цв/ПО | М |
Верхнее течение | |||||||
Весна | 13.3 | 17.0 | 3.7 | 2.6 | 55 | 6.53 | 397 |
Лето | 17.2 | 18.0 | 2.7 | 4.0 | 39 | 6.49 | 494 |
Осень | 8.2 | 20.1 | 4.8 | 9.0 | 38 | 4.02 | 613 |
Среднее течение | |||||||
Весна | 15.3 | 7.1 | 7.7 | 2.8 | 47 | 6.62 | 378 |
Лето | 18.3 | 8.5 | 6.2 | 2.8 | 46 | 6.81 | 433 |
Осень | 8.9 | 13.3 | 5.8 | 2.5 | 39 | 4.32 | 559 |
Нижнее течение | |||||||
Весна | 15.3 | 3.6 | 8.1 | 1.9 | 51 | 8.58 | 276 |
Лето | 17.6 | 4.9 | 7.8 | 1.2 | 44 | 7.41 | 398 |
Осень | 13.7 | 5.4 | 9.0 | 1.1 | 33 | 5.51 | 571 |
Устьевая область Переходная зона притока | |||||||
Весна | 14.2 | 3.3 | 7.5 | 1.5 | 46 | 10.1 | 248 |
Лето | 19.3 | 3.3 | 6.8 | 1.0 | 36 | 7.5 | 383 |
Осень | 13.5 | 4.1 | 7.1 | 1.1 | 30 | 5.29 | 550 |
Фронтальная зона | |||||||
Весна | 15.5 | 3.2 | 7.8 | 3.0 | 47 | 8.97 | 228 |
Лето | 21.3 | 3.0 | 7.0 | 3.9 | 39 | 6.94 | 264 |
Осень | 13.1 | 3.7 | 7.5 | 2.8 | 41 | 4.33 | 388 |
Переходная зона приемника | |||||||
Весна | 15.1 | 3.2 | 8.0 | 2.5 | 47 | 7.42 | 198 |
Лето | 20.2 | 3.3 | 6.1 | 2.6 | 39 | 6.15 | 222 |
Осень | 12.8 | 2.9 | 7.7 | 1.6 | 45 | 4.57 | 290 |
Глубоководный участок водохранилища | |||||||
Весна | 13.9 | 2.8 | 9.8 | 0.3 | 41 | 9.39 | 150 |
Лето | 21.8 | 2.3 | 13.1 | 0.2 | 39 | 6.79 | 185 |
Осень | 11.0 | 2.6 | 13.6 | 0.2 | 50 | 4.67 | 225 |
Весной в р. Ильд присутствует относительно большое количество растворенного ОВ (водного гумуса), высокая цветность, обусловленная окрашенными соединениями группы фульвокислот, и малое содержание главных ионов (таблица). К середине июня минерализация воды в реке повышается с одновременным снижением концентрации ОВ.
Факторы антропогенный (стоки свинофермы) и зоогенный (жизнедеятельность бобров) оказывают существенное влияние на формирование гидрохимического режима реки. Бобровые поселения занимают 40% речного русла. Установлено, что бобровая семья в течение года может выделять в воду ≥500 кг метаболитов [8], при этом поступающие в водоем ОВ хорошо утилизируются и не вызывают загрязнения водоема [4]. В условиях зоогенного воздействия в реке сформировались специфические сообщества гидробионтов, благодаря чему увеличилась доля автохтонного ОВ (таблица). В местах поселений бобров отмечены снижение содержания растворенного О2 с одновременным повышением концентрации СО2, активно идущие процессы минерализации ОВ.
Русловые пруды (антропогенного происхождения)
На р. Ильд расположены два русловых пруда. Пруд 1 расположен в верхнем течении реки. Его площадь 0.0697 км2, длина 420 м, ширина 150–180 м; максимальная глубина 3.5 м. Пруд 2 находится в среднем течении реки. Его длина 65 м, ширина 50 м, площадь 1450 м2, максимальная глубина 7 м. Оба пруда подвержены антропогенной и зоогенной нагрузке.
Средние значения минерализации в прудах варьируют в пределах 290–800 мг/дм3 с минимумом в весеннее половодье и максимумом в зимнюю межень. Подпитка грунтовыми водами, а также накапливающиеся у дна продукты минерализации ОВ обусловливают в придонном горизонте прудов минерализацию выше, чем в поверхностном горизонте, разница может быть >70 мг/дм3. Для прудов характерно замедление скорости течения воды, что приводит к оседанию взвешенных веществ (ВВ) и, как следствие, ОВ [6].
В силу различного расположения на водосборе реки пруды различаются между собой по содержанию железа, ОВ, цветности [5]. В летне-осеннюю межень в придонном горизонте прудов зарегистрированы минимальные концентрации растворенного O2 (до 0.3 мг/дм3) при максимальной концентрации CO2 (до 40 мг/дм3). В то же время отмечены максимальные концентрации ОВ (по БПК5) — до 5.0 мг О2/дм3 в поверхностном горизонте и до 11.0 мгО2/дм3 в придонном.
Устьевая область
Здесь отлагается большая часть приносимых рекой наносов, задерживаются и накапливаются растворенные в воде вещества. По физико-химическим параметрам водных масс проведено районирование устьевой области р. Ильд: переходная зона притока, фронтальная зона, переходная зона приемника [3]. В работе [3] представлена схема районирования устьевой области реки с выделенными границами отдельных зон.
В половодье окрашенные соединения группы фульвокислот обусловливают максимальный коэффициент цветности на всех участках устьевой области (таблица). Минерализация воды в это время минимальная и может быть ниже таковой в летне-осеннюю межень более чем в 2 раза. В направлении от участка нижнего течения реки к водохранилищу наблюдается снижение минерализации (таблица). Анализ пространственной изменчивости солевого состава в относительных величинах выявил тенденцию к увеличению CaSO4 за счет снижения Mg(HCO3)2 от участка нижнего течения реки к глубоководному участку водохранилища.
По результатам гидробиологических исследований устьевая область р. Ильд по структурно-функциональным показателям бактерио- и зоопланктона и по проявлению краевого эффекта определена как экотон с характерными для него буферными свойствами [2]. Отмечено, что во фронтальной зоне за счет аккумулированного большого количества ОВ, приносимых рекой, краевой эффект максимален. По величинам БПК5 количество легкоокисляющегося ОВ в зонах фронтальной и переходной приемника выше, чем в переходной зоне притока и в глубоководном участке водохранилища (таблица). Именно буферные свойства препятствуют проникновению избыточного количества ОВ, переносимых рекой, в приемный водоем, благодаря чему в водохранилище концентрация ОВ снижается.
Таким образом, каждый дискретный участок территориально-аквального комплекса малой р. Ильд имеет индивидуальные особенности формирования гидрохимического режима. На речном участке природные условия, антропогенное воздействие и зоогенный фактор определяют динамику гидрохимических показателей во времени и пространстве. Химический состав русловых прудов зависит от всех элементов приходной части водного баланса. Характерная особенность прудов ― резкое замедление скорости течения воды, что приводит к оседанию ВВ, а с ними и ОВ. Устьевая область реки — самая сложная составляющая изучаемого аквально-территориального комплекса, где происходит смешение речных и водохранилищных вод с присущими им гидрохимическими характеристиками. Особенность фронтальной зоны, определенной как экотон, ― это аккумулирование большого количества ОВ.
Работа выполнена в рамках темы АААА–А18–118012690104–3 “Закономерности многолетних изменений гидрологических и гидрохимических условий в водоемах бассейна Верхней Волги”.
About the authors
N. G. Otyukova
Papanin Institute for Biology of Inland Waters of the Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: ong70@mail.ru
Russian Federation, Borok Yaroslavlskaya oblast
References
- Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 444 с.
- Болотов С.Э., Романенко А.В., Цветков А.И., Отюкова Н.Г., Соколова Е.А., Крылов А.В. Бактерио- и зоопланктон устьевой области притока равнинного водохранилища в аномальный по климатическим условиям период // Биология внутренних вод. 2014. № 1. С. 41–51.
- Крылов А.В., Цветков А.И., Малин М.И., Романенко А.В., Поддубный С.А., Отюкова Н.Г. Сообщества гидробионтов и физико-химические параметры устьевой области притока равнинного водохранилища // Биология внутренних вод. 2010. № 1. С. 65–75.
- Легейда И.С., Рогозянская Т.Д. Зоопланктон мест обитания бобров // Гидробиол. журн. 1981. Т. 17. № 2. С. 16–21.
- Отюкова Н.Г. Динамика содержания железа в речных аквальных комплексах (на примере реки Ильд бассейна Рыбинского водохранилища) // Гидролого-гидрохимические исследования водоемов бассейна Волги. Тр. Ин-та биологии внутренних вод. 2016. Вып. 75 (78). С. 75–81.
- Отюкова Н.Г. Некоторые аспекты гидрохимического режима малой реки в условиях зоогенного нарушения // Вод. ресурсы. 2009. Т. 36. № 5. С. 633–638.
- Поддубный С.А. Малая река как сложный аквально-территориальный комплекс // Вода: химия и экология. 2014. № 2. С. 41–46.
- Ставровский Д.Д., Ставровская Л.А., Филиппов В.А. Влияние деятельности бобра на окружающую среду // Проблемы охраны генофонда и управления экосистемами в заповедниках лесной зоны. М., 1986. Ч. 2. С. 205–207.
- Цветков А.И., Завьялов Н.А. Краткая характеристика бобрового поселения реки Ильд (Ярославская обл.) // Тр. гос. природ. заповедника “Рдейский”. Великий Новгород, 2009. С. 202–218.
