Hydrochemical mode in riverine aquatic complexes, based on a small river Ild in Rybinsk reservoir basin, Russia

Cover Page

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.


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”.

N. G. Ostyukova

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

  1. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 444 с.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Легейда И.С., Рогозянская Т.Д. Зоопланктон мест обитания бобров // Гидробиол. журн. 1981. Т. 17. № 2. С. 16–21.
  5. 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.
  6. Отюкова Н.Г. Некоторые аспекты гидрохимического режима малой реки в условиях зоогенного нарушения // Вод. ресурсы. 2009. Т. 36. № 5. С. 633–638.
  7. Поддубный С.А. Малая река как сложный аквально-территориальный комплекс // Вода: химия и экология. 2014. № 2. С. 41–46.
  8. 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.
  9. 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.

Views

Abstract - 12

PDF (Russian) - 14

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences