The ecological-hydrochemical condition of the Ryazan Meshchera lakes

Full Text

Озера широко распространены по всей территории Мещерской низменности. Они встречаются и на междуречьях, и в долинах рек. Большинство озер приурочено к Центральной низине Мещеры, которая была ложбиной стока талых вод Московского ледника. Здесь выделяется несколько групп озер, имеющих ледниковое происхождение. К таковым относятся термокарстовые озера, образованные в результате вытаивания огромных линз льда в грунте, после ухода ледника. Аналогичное происхождение имеют и котловины озер, относящихся к Ласковской группе. Все эти озера имеют небольшую глубину, обычно не более 2 м. Некоторые озера Мещеры имеют карстовое происхождение, с чем связана их значительная глубина. К этой генетической группе относится озеро Белое (д. Белая) в Клепиковском районе [1]. Озера Мещеры развиваются в специфических эколого-геохимических условиях, которые определяются несколькими факторами. Доминирующими среди них можно считать широкое распространение водно-ледниковых и древне-аллювиальных песков, а также обширных заболоченных пространств с активным торфонакоплени-ем. Песчаные отложения крайне бедны минеральными компонентами, особенно кальцием, магнием, микроэлементами. Вместе с тем, развитие болотного процесса предопределяет вынос в озера большого количества органического вещества [2]. В условиях постоянной смены на водосборных территориях озер окислительного режима восстановительным происходит активная мобилизация больших масс железа. В окислительных условиях, характерных для песчаных гряд и холмов, железо активно мигрирует в составе органо-минеральных комплексов, образованных железом с весьма подвижными и агрессивными фульвокислотами лесной подстилки и почвенного гумуса. Переходу железа в растворимую двухвалентную форму способствует периодически возникающий восстановительный режим в почвах весной и при большом количестве осадков летом. Значительные массы железа в растворимой форме вовлекаются в горизонтальную миграцию при участии рек, протекающих через заболоченные пространства. Так, реки Бужа и Пра содержат в каждом литре (в среднем за год) 3,29 мг и 2,36 мг общего железа соответственно. При смене восстановительного режима вновь окислительным железо выпадает в осадок в виде ржаво-бурой окиси. Устья рек и озера представляют собой геохимические барьеры, «ловушки», где происходит активная аккумуляция железа. Его высокая концентрация в совокупности с большим количеством органического вещества придает воде буро-коричневый цвет [2]. Интерес к оценке эколого-геохимиче-ского состояния озер Мещеры определяется, помимо специфических условий развития, их рекреационной функцией, а также удаленностью от очагов интенсивного антропогенного воздействия. Гидрохимические показатели этих объектов можно отнести к эталону природного «фона», свободного от промышленного и сельскохозяйственного загрязнения. Настоящая работа является продолжением ранее опубликованных исследований авторов по оценке геохимических особенностей сосновых биогеоценозов Мещеры [3]. Материалы и методы Основная цель нашего исследования -изучение эколого-геохимического состояния озер Мещеры на примере Ласковского, Сегденского, Уржинского, Белого (у деревни Белозерье) и Белого (у деревни Белое). С этой целью мы производили отбор проб воды. Пробы отбирались на расстоянии 1 м от берега. В образцах воды определялись следующие показатели: рН, общая минерализация, жесткость, содержание аммиака, сульфатов, хлоридов, фосфатов, а также некоторых макро-и микроэлементов (кальция, магния, железа, меди, цинка, хрома и свинца). Пробы были отобраны в сентябре 2015 г., в период небольшого подъема уровня 46 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2016 г. воды, связанного с осадками и уменьшением испарения. Г идрохимические показатели воды определялись с применением различных методов: потенциометрического, ком-плексонометрии, фотоэлектроколориметрии, титриметрического, атомно - абсорб ционного, в соответствии с общепринятыми методиками. Все лабораторные исследования были произведены в аккредитованной лаборатории химического анализа РГУ имени С.А. Есенина. Полученные результаты приведены в таблице. Таблица Эколого-гидрохимические показатели воды исследованных озер Показатели X а Общая минерализация Азот аммония Азот нитритный й ы н атн £ н т о з Аз Сульфаты Хлориды )у р о ф с о ф о £ ы ат ф с о © ь т с сок т с % бщая О Кальций Магний ь д CJ s м о Хр Цинк Свинец е е ще б о Я езл е * Место отбора 3 3м -5 г/ гм 3 3м -5 г/ гм 3 3м -5 г/ гм 3 3м -5 г/ гм 3 3м г/ гм 3 3м -5 г/ гм 3 3м г/ гм 3 3м д/ ê о s 3 3м г/ гм 3 3м -5 г/ гм 3 3м w Lмг 3 3м г/ гм 3 3м -5 г/ гм 3 3м -5 г/ гм 3 3м г/ гм оз. Белое 2 (д.Белое) ,6 сп сп ,0 6 о, ,0 00 tsf ю 00 <N о" 6 о, o' ' ІП, 6 in ©, 0Q 2 in <N 0,00030 0,00188 3 6 VO О, ,0 г- 8 0 о о, o' 2 СП о" оз. Белое 1 (д.Белозерье) OS ,6 in сп 2 ,0 Os О, o' °\ СП <N 6 00, ОСТ 6 о, о" ' ,' СП 2 о, ,2 ' СП ,2 0,00092 0,00108 0.1218 0,00163 0 о" оз. Сегденское Г" ,6 t> 6 ,0 6 0 О, o' ГА 2 °\ Os 00 о, o' ' in, 00 ï> о о, 6 in СП 0,00023 © 0, ,0 3 in о, ,0 5 5 0 о о, o' 5 г-, о" оз. Уржинское 2 r-, ,6 Os г- 1П, ,0 о, o' «N СП о" СП о, о" ' ,' СП 2 о, ,2 00 40 00, 0,00365 0,00026 9 9 00 о, o' 0,00089 «N оз. Ласковское 2 Г-'*' en ГА Os ,0 in 0 о, o' tsf in ' tsf t> o' in °\ ©, ,6 00 00 Os 00, i> 6 © ©, o' 3 6 0 о 0, ,0 6 Os о" 5 6 о о, o' 8 <N о" ПДК 1П осТ 1 1П, ,6 0 О О Os СП ,0 2 о, o' о ' О ' о СП <N о" Os 1 6 ' in 00 o, 10 о, ,0 о, 3 о, о" о" Результаты и их обсуждение Озера Белое (д. Белозерье) и Белое (д. Белое) расположены в Клепиковском районе Рязанской области, находится соответственно к югу и северу от озера Великого. Для этого района характерны торфяноболотные ландшафты сосновых лесов. Озе ро Белое у деревни Белозерье имеет термокарстовое происхождение и типичную для озер этого типа небольшую глубину: средняя составляет 1,2-1,5 м, максимальная - 3,4 м. Дно озера устилают мощные толщи сапропеля. Сапропели малозольные (34%), бедные кальцием, алюминием и микроэле 47 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2016 г. ментами [4]. Второе озеро Белое относится к генетическому типу карстовых озер, котловина которого была частично обработана ледником. Его глубина достигает 56 м, по описаниям дайверов, в восточной части озера глубина может быть еще больше. В мелководной, литоральной зоне озера дно сложено чистым песком, местами с галькой, в сублиторальной - буроватым илом с примесью песка, в пелагической части - бурым и черным илом [5]. Ласковская группа озер расположена вблизи деревни Ласково, в южной части Мещерской низменности. Группа образована Уржинским, Сегденским, Черненьким и Ласковским озерами, с термокарстовыми котловинами. Глубина их до 2 м, на дне значительная толща сапропеля, берега зарастают, что свидетельствует об активных процессах заболачивания [1]. Реакция рН воды всех исследованных озерах слабощелочная и варьирует в нешироких пределах, от 6,69 до 7,12. Это хороший показатель, учитывая то, что подзолистые и болотные почвы водосборных территорий имеют кислую реакцию (рН 4-5), а в процессе минерализации лесных подстилок выделяется большое количество очень агрессивных фульвокислот. Обращает на себя внимание очень низкая общая минерализация воды в озерах, ниже 40 мг/дм3. Причем, в ряду исследованных озер резко выделяется карстовое озеро Белое, минерализация его вод всего 3 мг/дм. Эти данные хорошо согласуются с другими исследованиями природных вод полесских регионов. Общая жесткость воды тоже крайне низкая, из-за малого присутствия катионов. Она составляет менее 1,0 моль-экв/дм , что в 10 раз ниже ПДК. Азот в исследованных пробах воды содержится преимущественно в аммонийной форме. Наибольшие показатели аммонийного азота, превышающие ПДК, зафиксированы в озерах Уржинском и Белом у д. Белозерье. Это связано, скорее всего, с бытовым загрязнением. Отметим, что в озере Ласковском, находящимся 48 ближе всего к городу Рязани, этот показатель невысокий. Концентрации азота нит-ритного и нитратного находятся в пределах допустимых. Причем, азот в форме нитратов содержится в очень малом количестве, менее 4,0 мг/дм3. Концентрации фосфатов везде ниже ПДК в 3 и более раз. Обращает на себя внимание очень низкое содержание сульфатов и хлоридов. Меньше всего сульфатов в Ласковском и Сегден- 3 3 ском озерах, всего 5 мг/дм3 и 4 мг/дм3 соответственно. Это является следствием особенностей геохимического фона территории, который характеризуется крайне малыми концентрациями сульфат-иона в природных водах, почвообразующих породах и почвах. Все исследованные водоемы имеют очень невысокое содержание такого важного биогенного элемента, как фосфор, что также можно отнести к геохимической специфике ландшафтов Мещеры [6, 7]. Почвообразующие породы и почвы Мещерской низменности бедны микроэлементами, в том числе имеющими большое физиологическое значение для живых организмов. Так, недостаток меди в почвах отрицательно влияет на синтез белков, поскольку медь участвует в процессе фотосинтеза и способствует усвоению растениями азота. Содержание меди в пробах воды находится на уровне «следов» (тысячные и десятитысячные доли мг/л). «Следовые» концентрации характерны также для цинка и свинца. К важным эколого-геохимическим показателям относится содержание в природных водах кальция и магния. Основным источником их поступления в озера Мещерской низменности принято считать грунтовый и поверхностный сток, поскольку эти химические элементы в условиях кислой среды активно выщелачиваются из почв. Однако почвообразующие породы Мещеры крайне бедны минералами-носителями кальция и магния. Это отражается и на содержании анализируемых элементов в озерных водах. В исследуемых образцах кальций и магний обнаружены в очень малых концентрациях (единицы мг/дм3). Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2016 г. Как отмечалось выше, основной геохимический процесс в ландшафтах Мещеры - активная миграция железа в почвах и природных водах. Концентрации железа в исследованных озерах значительные: максимальные обнаружены в озере Уржин-ское (1,20 мг/дм ), минимальные - в Лас-ковском (0,28 мг/дм3). Это существенно влияет на органолептические показатели воды (цвет, запах, вкус) и делает ее мало пригодной для питья. Выводы Гидрохимические показатели воды в исследованных озерах отражают природные процессы, характерные для Мещерского полесья. Следствием этих процессов являются малая минерализация воды при большом содержании железа. По причине удаленности от очагов промышленного и сельскохозяйственного загрязнения, мещерские озера можно отнести к эталону природного «фона», что важно для оценки экологического состояния других озер. При сравнении клепиковских озер и озер ласковской группы, расположенной близко к областному центру, не выявлены существенные отличия, влияющие на качество воды. Конфликт интересов отсутствует.

References

Supplementary files