CC BY
68
ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
УДК 551.481.1
ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОДОЕМОВ САМАРСКОЙ ЛУКИ
© 2000 А.П. Поспелов, М.Ю. Горбунов, М.В. Уманская, М.Д. Поспелова
Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти
В работе приведены результаты гидрохимического анализа пяти озер и прудов, расположенных в юго-восточной части Национального Парка "Самарская Лука". Выполнена классификация состава водных масс для каждого водоема. Определены специфические уровни исследованных показателей, их взаимосвязь и сезонная динамика.
На территории Национального парка "Самарская Лука" насчитывается около восьмидесяти различных озер, прудов, родников и протоков, расположенных в пойме р. Волга, на надпойменных террасах и карстующих-ся возвышенностях. Небольшая часть упомянутых в литературе водоемов исследована поверхностно и фрагментарно [1], большинство же водных объектов до настоящего времени не обследованы и даже не картированы. В то же время трудно переоценить роль водных экосистем в формировании современного геолого-морфологического и зоофлори-стического облика этого уникального участка Волжско-Камского края.
Восполнению этого пробела в какой-то мере послужило проведенное в 1999 году комплексное гидробиологическое и гидрохимическое обследование ряда водоемов, расположенных в юго-восточной части Национального парка "Самарская Лука". В настоящей работе представлена гидрохимическая характеристика исследованных водоемов.
Материалы и методы
Исследовались водоемы, расположенные в Рождественской пойме (оз. Шелехмет-ское), представляющие ландшафт прилегающих участков надпойменной террасы (оз. Клюквенное, оз. Лизинка) и карстующихся возвышенностей (оз. Подгорское, пруд у с. Торновое).
Батометрический отбор проб производился с апреля по ноябрь с периодичностью 1 раз в месяц. В Саратовском водохранилище, озерах Шелехметском, Клюквенном и
Подгорском пробы воды отбирались из поверхностного и придонного горизонтов. В ноябре, после установления ледового покрова, изучался только поверхностный горизонт. В остальных озерах в течение всего периода наблюдений отбирали только поверхностные пробы воды.
Гидрохимический анализ водоемов Самарской Луки проводился по следующим группам показателей: главные ионы, растворенные газы, БПК5, физико-химические показатели, с использованием общепринятых аналитических методов определения [2, 3] Биохимическое потребление кислорода исследовалось скляночным методом, цветность оценивалась по специальной шкале методом сравнения. Содержание калия, магния, двуокиси углерода определялось расчетным путем. Полученные значения определяемых показателей сравнивались с соответствующими уровнями ПДК [4].
Классификация состава вод проводилась в соответствии с системой O.A. Алекина [3], которая сочетает принципы деления вод по преобладающим анионам и катионам с градацией по количественному соотношению между ними.
Результаты
Формирование химического состава водных масс водоемов происходит под влиянием ряда факторов. К наиболее существенным из них относятся биологические процессы, протекание которых сопряжено с потреблением озерной растительностью минеральных компонентов воды, процесс испаре-
ния, повышающий концентрацию ионов в растворе, разбавление атмосферными осадками, образование минеральных компонентов как продуктов распада органических веществ. Результирующее действие этих и ряда других факторов обусловливает сезонный тренд минерализации в период с апреля по ноябрь в направлении ее возрастания. Водные массы всех изучавшихся объектов имеют нейтральную и слабощелочную реакцию и соответствуют гидрокарбонатно-кальцие-вому классу, что является характерным для водоемов лесостепной и степной зон [5]. Среднесезонные уровни значений исследованных показателей приведены в таблице.
Саратовское водохранилище рассматривалось в данной работе как водоем с базовыми гидрохимическими характеристиками. Вода в водохранилище имеет общую минерализацию до 300 мг/л и жесткость 2,2 - 3,5 мг-экв/л (мягкая до умеренно жесткой). Водородный показатель мало изменяется по глубине и находится в пределах 7,7 - 8,3. Наблюдается слабовыраженный сезонный тренд рН в сторону более высоких значений, причем минимум рН приходится на май, максимум -на ноябрь.
По химическому составу и соотношению между главными ионами вода относится к кальциевой группе гидрокарбонатного класса. Характерны очень слабые сезонные колебания концентрации гидрокарбонатных ионов при изменениях концентрации сульфатных и хлоридных ионов в довольно широких пределах. Насыщение кислородом водной массы от поверхности до дна в течение всего периода наблюдений близко к 100%. Концентрация общего железа в поверхностном горизонте весной и летом превышает ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Максимальная цветность наблюдается в период паводка в апреле - мае. В эти же месяцы отмечается высокое значение БПК5, указывающее на значительное количество легкоокис-ляющихся органических веществ.
Озеро Большое Шелехметское находится на юго-востоке Самарской Луки, в ландшафте волжской поймы. Озеро - древняя старица, участок одного из рукавов Волги, средняя глубина составляет 3,7 м. В период поло-
водья озеро становится проточным, в остальное время оно отделено от Саратовского водохранилища плотиной, через которую происходит сток избыточных водных масс в специальный рукав, связанный с водохранилищем.
Общая минерализация воды в озере колеблется от 200 до 500 мг/л. Жесткость умеренная, от 2,7 до 5,8 мг-экв/л с более высоким уровнем в придонных слоях. Жесткость, и минерализация испытывают значительные сезонные колебания. В мае их значения минимальны, что объясняется пиком паводка и связью озера с водохранилищем.
По химическому составу и соотношениям между главными ионами вода относится к кальциевой группе гидрокарбонатного класса. Тип воды термически обусловлен: при повышении температуры происходит переход от второго типа к третьему.
В катионном составе преобладают катионы щелочноземельных металлов: г(Са2++ Mg2+)/ г(№+ + К+) = 4,1-54,6 , где г- относительное эквивалентное содержание иона или суммы ионов. Содержание ионов кальция и магния, а также сульфатов и гидрокарбонатов в придонных слоях выше, чем в поверхностных. Значение pH изменяется от 6,5 до 8,9. Минимум водородного показателя, наблюдающийся в июне, может быть связан с бактериальным окислением органических веществ, накопленных в зимний период, и поступивших в водоем во время паводка. Максимальное значение pH отмечено в сентябре и, по-видимому, связано с уменьшением содержания двуокиси углерода вследствие его потребления в процессе фотосинтеза. Об интенсивном фотосинтезе свидетельствует повышенное содержание растворенного кислорода в поверхностном слое (до 180%).
Поверхностной слой воды на протяжении всего сезона насыщен кислородом (не менее 107% насыщения). Содержание кислорода в придонном слое весной и осенью также близко к насыщению. В летние месяцы придонные слои сильно обедняются кислородом (до 34% насыщения в августе), что, вероятно, связано с интенсивными окислительными микробиологическими процессами в грунте и придонном слое в условиях
о ^ со
о п> О а> н о
кои
СҐ
о ю о ю о ю о ю о ю о ю о ю о ю о ю
о а> а> о а> а> о а> а> о а> а о а а о а а о а а о а а о а а
а> н о а> н о а> н о а> н о а н о а н о а н о а н о а н о
а о а а о а а о а а о а а о а а о а а о а а о а а о а
СҐ р СҐ р СҐ р СҐ р СҐ р СҐ р СҐ р СҐ р СҐ р
ю ю 1л Я ’в
00 --4 --4 ^
о “V© ^ „ Н
00 00 О
40 § 40 -П X О 05
--4 0*\ 00 О
о "н- О л
<* ^ ^4 ^-4
Р?
--4
К>
и>
00
40
00 -~4 00
І/і Ъ\
40 О '—1 н- 0 40
К> -4
о и> ‘
00 40 "-4 и>
и> 40 иі «-4
и> о Ъ\ "н-
О ^ и
¿ъ -5 Й
и X 1
и Ї о
Ы О ^
0} о
3 я
0і
-4 1/1
00
о
л и)
К> I—1 О
О 4^
сл а\ £? Ъ\ Ъ\ *
N=1
8
^ 40 0І ОМЛ 3 X В
К> »
и> ^ оо и>
М ю м уі н- О
О О 40
-4 -4 -4 00 "-4 'н-
Ъ 00 ж о
и>
4^
О
00 "н- чо
00
40
К>
1 >-)
00 00 -~4 О 40 и>
40 40 00 н- 40 00
К> 4^ К) иі
К>
£
Ой
э:
о
о
К>
К>
О 4^ V О
00 -4 -4 V и> ^-4
и> 4^
40 ^1
Ю 00
о
и> ю о о
У* иї і3^
К> 00
<1 О '
40 а\ к> о 40 уі К> О сл
Ы И о Ъ\ ІУ1 О 40 Ъ\
-4 £ 0 00 -4 -4 00 -4 -4
<1 Ой л о <1 и> ч^_1 00 <1
¿3 л
И
і—і Й 2 о О О к> О 00
4^ О Гі л иі ~-4 и> I—‘ 40 00
3 Н п
0і В
уі О 4^ •—1 00 •—1 уі
Ъ\ л и> Ъ\ 40 40 'н- о
я
й'°
4^ V 5,6 Ы V 10,6 40 ы 40 V 00 ы 13,3 00 <1 сл <1 о <1 -4 V ы <1 К) чо 6,8 40 Ъ\ и> ы 6,5 40 <1 4^ О 2,2 6,2 4^ 00 ы 40 V ы 40 ІУ1 4^ ы <1 4^ ы
38 55 59 79 о и> о 66 64 о 436 и> 4^ 4^ 254 и> и> о ю Ю 87 112 иі 40 87 иі к> 49 00 и> О 61 103 иі о иі иі 100 34 54 129
и> 40 --4 4^ О иі и> О о и> 4^ 00 410 355 и> 4^ О и> и> к> 329 о иі 138 124 119 113 О о 139 108 90 4^ 4^ иі и> ~-4 и> 290 4^ и> о 00 285 ы 4^ 211 ю ю 253 214 ы иі иі
4^ 4^ 4^ 4^ 4^ 4^ ы н- н- ь- ь- н- н- ь- н- О уі и> уі 4^ 00 и> и> и> и>
V V Ъ\ V Ъ\ Ъ\ V и> и> 40 <1 Ъ\ 1л V 40 1л ы ы чо <1 и> 40 ІУ1 о Ъ\ ІУ1
4^ и> Ы 4^ 4^ 4^ 4^ и> Н- н- н- о н- о уі 4^ К) и> 00 ы К) и> ы ы
V 40 40 ІУ1 О <1 00 00 и> V V 40 V к> 40 <1 ІУ1 чо Ы 00 О ІУ1 и> ы Ъ\ 00
О н- н- О н- Ы О н- ы Н- н- ы К) -4 Н- ю -4 н- Ы Н- ы и> Н- ы и> ы ы 4^
00 О 00 ы О 40 О и> 00 <1 о 1л о-> V ІУ1 К) <1 ІУ1 Ы 4^ 1/1 о ы 00 40 4^ о ІУ1 V
н- н- Н- о о о О О о о О о о о О О о О О О О о н- о о о о о О
О ІУ1 ы ІУ1 40 ІУ1 Ъ\ <1 Ъ\ ІУ1 ІУ1 V К) V ІУ1 V о-> и> V ІУ1 О ІУ1 V О и> 1/1 00 V V <1
4^ 4^ и> 4^ и> и> и> Н- н- о О н- о и> и> К) ы ы Н- Н- Н- Н- н-
и> V 40 <1 40 40 <1 ІУ1 О ІУ1 40 4^ <1 40 и> 00 00 о <1 Ъ\ СТ\ <1 Ъ\ 40
О О О О О О О о о о О О о о О О о о О о о о о о о о о о о О
Ъ\ ІУ1 V ы ы ы ы к> ы ІУ1 ІУ1 1л ІУ1 1/1 ІУ1 Ъ\ Ъ\ !>-> 1/1 Ъ\ V
о О о о О О о о о Н- о н- о о О о о о н- н- н- о н- Н- о Н- о Н-
ІУ1 V Ъ\ Ъ\ ІУ1 <1 ІУ1 ІУ1 <1 о 00 ы о-> о-> V и> и> V <1 ы V V 40 V 00 V 00 и>
О о о о ы н- О ы Н- уі ы Н- о 4^ и> о ю ы ы к> н- н- к> ы ы К) Н- Н- ы
и> 1/1 о V 00 о ІУ1 о ІУ1 о и< ы Ъ\ К) 40 ІУ1 Ъ\ 4^ 00 о ІУ1 о 00 40 4^
о о о н- н- о н- н- о ы ы о о о о о о О О о о О о о о о о о о О
и> 00 ^4 40 1о 00 ы 00 40 00 40 О О 00 00 00 и> Ъ\ 40 о ~-4 и> и> V о ~-4 ІО о о-> 4^ О 4^ -4 4^ V ю О и> о и> к> ы ІО ~-4 !>-> ю о 00 ІУ1
Сезон
Температура, °С
pH
СО?, мг/л
БПК5, мг/ л
Цветность
Общая минерализация,
мг/л
Минерализация, мг-экв
Общая жесткость, мг-экв/л
гСа/г\1§
Ка+К, мг-экв/л
Гидрокарбонаты, мг-экв/л
Хлориды, мг-экв С1/л
Сульфаты, мг-экв/л
Силикаты, мг БЮз/л
Железо общее, мг Бе/л
*<
* Б1
о §*
Насыщение кислородом, %
го О
° й 3 5
го о
СО
0
1 I
т
со со I 0) л со
I
В
0)
я
о
0
1
0 со
1
т
X
—I
За
"О
8
Л
СО
о
7*
о
и
со
0)
н
§
со
со
ё
8
2
О
от
О
0)
2
0)
"О
о
§
летней стагнации.
Содержание общего железа повышается к августу до 0,53 мг/л, что более чем в 5 раз превышает ПДК, причем в придонных слоях его больше, чем в поверхностных. Высокая концентрация железа обусловлена родниковой подпиткой, поскольку концентрация общего железа в воде родников составляет 3-4 мг/л. Повышенное содержание железа можно также связать с наличием комплексообразующих органических соединений, препятствующих окислению железа и осаждению его в виде Ге(ОН)3.
С подпиткой озера родниками связана также высокая концентрация гидрокарбонатов и ее заметный рост в начальный после-паводковый период. Так, в мае концентрация гидрокарбонатов составляет 111 мг/л, в июне в придонных слоях - 180 мг/л, далее каждый месяц наблюдается ее рост, и в октябре концентрация доходит до 242 мг/л. Симбатно с этим показателем изменяются концентрации ионов кальция и магния.
Показатель БПК5 в поверхностном слое, начиная с июля, более чем в 2 раза превыша-етпри ПДК. Максимальная цветность наблюдается в мае (113 градусов).
Озеро Клюквенное в настоящее время представляет собой небольшой водоем, расположенный на месте бывшего болота на первой надпойменной террасе около с. Ше-лехметь. Глубина озера в весенне-летний период 1,3-1,7 метра, осенью она уменьшается до 0,6 метров. Озеро образовалось в естественном углублении, возникшем на месте выработки торфа. В более ранних источниках оно описывалось как узкая мелеющая летом канавообразная впадина общей длиной 2-2,5 км.
Вода в озере очень мало минерализована (порядка 100 мг/л) и очень мягкая (жесткость 0,9 - 1,7 мг-экв/л), что указывает на значимость фактора аккумулирования маломинерализованных талых вод. Низкая карбонатная буферность воды обусловливает существенные колебания значений рН, связанные с биологическими процессами. В мае в придонных слоях рН составляет 6,55, в июле -августе, вследствие интенсивного потребления растворенной двуокиси углерода в про-
цессе фотосинтеза, pH в поверхностном слое воды возрастает до 9,1-9,2. На активный процесс фотосинтеза в летнее время, помимо увеличения рН, указывает пересыщен-ность воды озера кислородом (в июле насыщение кислородом поверхностного слоя составляет 193%.)
Жесткость в течение сезона увеличивается, причем в поверхностном слое рост жесткости определяется возрастанием концентрации магния, в то время как концентрация кальция практически не изменяется. Скорее всего, общее увеличение жесткости(так же, как и увеличение концентрации гидрокарбонатов и сульфатов) связано с испарением воды, а стабильный уровень кальция - с выпадением его в осадок при высоких летних значениях pH.
По минеральному составу и соотношению между главными ионами вода во всем объеме относится к кальциевой группе гидрокарбонатного класса второго типа. Состав придонной воды относительно постоянен, ее индекс по Алекину в течение всего периода наблюдений остается неизменным. Группа и тип воды поверхностного слоя зависит от сезона. В сентябре наблюдается переход от кальциевой к кальциево-магниевой группе, rCa2+/rMg2+= 1,01, в октябре - к магниевокальциевой, гСа2+/ rMg2+ = 0,94. Содержание хлоридов в воде не превышает 6 мг/л.
Высокие значения БПК5 (более 10 мг/л в летнее время) и высокая цветность (до 300 градусов у дна) свидетельствуют о высоком содержании растворенного органического вещества. Повышенная цветность, особенно в придонных слоях, кроме наличия гумусовых соединений, может быть вызвана и высокими концентрациями железа, многократно превышающими ПДК, особенно в летний период. Например, в июле концентрация железа составляет 2.8 мг/л. Как и в других озерах, при интенсивном поступлении органических соединений за счет жизнедеятельности гидробионтов и восстановительной активности иловых бактерий, железо может стабилизироваться в двухвалентной форме, что ограничивает его седиментацию.
Озеро Лизинка представляет собой цепочку небольших водоемов, соединенных
весной и частично пересыхающих летом. Озеро расположено в небольшом заросшем лесом углублении около склона горы с южной стороны с. Торновое. Средняя глубина даже весной не превышает 0,8 метра, что обеспечивает полную гомотермию при хорошей прогреваемости. Вода в озере пресная, маломинерализованная (102 - 180 мг/л), мяг-кая,(0,95 - 1,86 мг-экв/л), преимущественно слабокислая,(рН < 7). В зависимости от сезона класс воды изменяется и переходит от сульфатного в весенние месяцы к гидрокарбонатному в летние. В катионном составе преобладают катионы кальция и магния: r(Ca2++Mg2+)/r(Na++K+)=1,9-7,3; гНС03-/ гБ042+=1,1-5,2. Содержание хлоридов очень низкое и находится в пределах 3 - 6 мг/л.
В отличие от оз. Клюквенного, в Лизин-ке в период обследования не наблюдалось интенсивного развития фитопланктона. В то же время, судя по значения БПК5 (до 12,6 мг/ л в июле), озеро эвтрофировано.
Отмечено резкое повышение содержания общего железа - от десятых долей миллиграмма в начале наблюдений до 2,8 мг/л в июле, что может быть связано с жизнедеятельностью бентосных бактерий, восстанавливающих трехвалентное железо до растворимых форм двухвалентного, а также с высоким содержанием органических соединений, стабилизирующих его восстановленную форму. Графический образ сезонных изменений концентрации железа имеет вид логистической кривой насыщения: экспоненциальный рост концентрации в апреле-июле с последующей стабилизацией на уровне 2,5-2,8 мг/л.
На интенсивные процессы биохимического распада органических остатков указывают концентрации растворенных газов: очень высокое содержание двуокиси углерода - до 32 мг/л и низкое - растворенного кислорода, 40 - 50% в летне-осенний период. Очень высокая цветность (до 460 градусов) обусловлена высоким содержанием гуминовых и фульвокислот, а также их органоминеральных комплексов.
Все эти факторы свидетельствуют о превалировании процессов деструкции органического вещества в озере над продукционными процессами.
Озеро подгорское - старый пруд, расположенный в естественном углублении округло-вытянутой формы, перегороженный плотиной. Средняя глубина озера 2 - 3 метра.
Вода во всем объеме имеет минерализацию 300-400 мг/л, является умеренно жесткой (3,16 - 4,36 мг-экв/л) и может быть классифицирована как гидрокарбонатная, кальциевой либо кальциево-магниевой группы (в зависимости от сезона), второго типа, переходящего в июле и ноябре в первый.
В катионном составе существенно преобладают ионы кальция и магния, г (Ca2++Mg2+)/ г (Ш++К+) =6-17, (0,6< гСа2+/ ^2+< 2,5).
Отмечено высокое содержание кислорода в поверхностных слоях (до 277% в летнее время). В то же время придонные слои слабо насыщены кислородом, что указывает на интенсивную восстановительную активность донных отложений. Максимальному насыщению кислородом в июне соответствует максимальное значение концентрации протонов (рН - 9,7). За время наблюдений рН изменяется от 7,97 до 9,7 в поверхностных слоях и от 7,3 до 8,8 в придонных, причем, минимальное значение у дна совпадает с максимальным у поверхности.
В июне происходит резкое перераспределение жесткости между поверхностными и придонными слоями, менее заметное или вовсе отсутствующее в остальные месяцы. Так, в июне у поверхности жесткость составляет 3,16 мг-экв/л, у дна- 4,8, при этом концентрация ионов кальция на поверхности в июне уменьшается до 27,6 мг/л, в то время как в мае она составляет 54,9 мг/л. Такое уменьшение может быть связано со сдвигом карбонатного равновесия за счет изменения содержания двуокиси углерода и гидрокарбонатов в придонном и поверхностном слоях. Увеличение рН и уменьшение содержания двуокиси углерода в поверхностном слое в июне приводит к смещению карбонатного равновесия в сторону образования карбоната кальция, который находится во взвешенном, близком к коллоидному состоянии.
В июне отмечена максимальная цветность в поверхностном и придонном слоях, 94 и 175 градусов соответственно.
Озеро подпитывается грунтовыми водами, о чем свидетельствует сходный характер изменения концентрации ионов кальция и магния, а также минерализации в придонном слое озера и в роднике, находящемся в той же местности.
Увеличение содержания общего кремния в придонном слое в июле связано с отмиранием и седиментацией водных организмов, а также с подпиткой кремнийсодержащими грунтовыми водами. В августе концентрация кремния резко падает как за счет его коагулирования с последующим выпадением в осадок, так и в результате потребления водорослями.
Водные массы озера характеризуются высокими значениями БПК5. Так, в июле в придонном и поверхностном слоях этот показатель превышает 20 мг/л, что свидетельствует об интенсивном отмирании и разложении водных организмов. Интенсивное разложение детрита в придонных слоях приводит к образованию сероводорода, наличие которого установлено в наших исследованиях.
Пруд у с. Торновое представляет собой типичный пруд с обвалованным в одном месте берегом. Глубина не превышает 1,7 метров в весенний период, и 0,8 - 1,2 метра летом и осенью.
Вода в пруду пресная (минерализация 400 мг/л) умеренно жесткая (жесткость 2,8 -4,4 мг-экв/л). Сезонный рост жесткости с максимумом в сентябре-октябре симбатно связан с сезонными изменениями концентрации ионов магния, что позволяет допустить их определяющую роль в формировании этой характеристики. По химическому составу и соотношению между главными ионами вода относится к гидрокарбонатному классу. Кальциево-магниевая группа в мае-июне сменяется магниево-кальциевой в августе - октябре. Содержание ионов кальция и магния в воде сопоставимо: соотношение их эквивалентной массы находится на уровне 0,8-1,1.
Концентрация ионов натрия достаточно высока и приближается к концентрации ионов кальция и магния. В анионном составе существенно преобладают гидрокарбонат-ионы: гНС03 -/гБ042-= 5,4 - 12,4; характерно
сравнительно высокое содержание хлорид ионов: гНС03-/ гС1-=6.7 - 9,7.
Содержание кремния незначительно и составляет десятые доли миллиграмма на литр. В июле наблюдается максимальное насыщение воды кислородом, обусловленное интенсивным развитием фитопланктона. Отмеченное одновременно резкое повышение концентрации БПК5 и цветности обусловлено, по-видимому, выделением органических веществ в ходе метаболизма и отмирания водорослей. Появление большого количества органических соединений стабилизирует растворимые формы двухвалентного железа, замедляя его осаждение в виде гидроксидов, и является причиной июльского максимума содержания общего железа.
Обсуждение
Сопоставительный анализ характера сезонной динамики концентраций анализируемых компонентов в каждом водоеме позволяет выявить некоторые характерные особенности функционирования водных экосистем.
Период паводка сопряжен с наиболее низкими значениями минерализации. К середине лета минерализация возрастает преимущественно за счет испарения, приводящего к повышению концентрации ионов. В это же время происходит активизация биологических процессов, в результате которых изменяется баланс растворенных газов и происходит некоторый сдвиг карбонатного равновесия в сторону карбонатов или свободной углекислоты в зависимости от преобладания продукционных или деструкционных процессов. Необходимо также учитывать фактор разбавления воды атмосферными осадками. Все эти процессы накладываются друг на друга, оказывая сложное воздействие на концентрацию растворенных компонентов.
Вода во всех изучавшихся водоемах пресная, мягкая до умеренно жесткой, преимущественно гидрокарбонатно-кальциевая. Лишь в некоторые периоды в отдельных водоемах значительным становится содержание ионов магния. Соотношение между главными ионами колеблется в довольно широких пределах. Тип воды в зависимости от водоема и сезона изменяется от первого до тре-
тьего. Значения рН находятся преимущественно в нейтральной области с некоторыми сезонными колебаниями и входят в пределы ПДК для рыбохозяйственных водоемов.
Во всех водоемах, кроме водохранилища, отмечено наличие легкоокисляющихся органических веществ. Для рассмотренных водных объектов характерна высокая цветность, что свидетельствует об их гумифици-рованности. Цветность обусловлена также высокими концентрациями железа, содержание которого во всех водоемах существенно превышает ПДК (часто в десятки раз). Отмечено синхронное изменение концентраций общего железа и органических веществ (оцениваемых по значению БПК5), что характерно для вод с высоким содержанием гумусовых веществ [6].
Совместный анализ уровней и характера изменения водородного показателя и окислительно-восстановительного потенциала показывает, что железо может присутствовать как в виде железо-органических комплексов, так и в виде гидроокиси высшей степени окисления, адсорбированной на планктонных организмах и частицах детрита. Во всех исследованных водоемах, кроме водохранилища, отмечается сложный характер круговорота железа в придонных водах, о чем свидетельствует отсутствие устойчивой вертикальной стратификации при низких градиентах. Очевидно, в поровых водах, как и в объеме, железо находится в составе комплексов, и скорость молекулярной диффузии из донных отложений в толщу воды незначительна. Одной из особенностей состава водных масс водохранилища является явно выраженный тренд в направлении снижения концентрации железа в поверхностных слоях. В придонных слоях эта тенденция прослеживается менее четко. Такое поведение объясняется процессами седиментации, сопровождающими нарушение агрегативной устойчивости коллоидных железосодержащих систем.
Практически во всех случаях, когда вода имеет реакцию, близкую к нейтральной, можно с полным основанием утверждать, что величина рН регулируется системой углекислый газ - бикарбонат - карбонат [7]. Рассматриваемые озера относятся именно к такому
типу водоемов. Анализ динамики изменения рН, концентрации растворенного кислорода, ионов кальция и бикарбоната позволяет предположить наличие в ряде водоемов эффекта т.н. биогенной декальцинации, обусловленного смещением карбонатно-бикарбо-натного равновесия при потреблении двуокиси углерода в процессе фотосинтеза в сторону образования малорастворимого карбоната кальция. Такой эффект был особенно выражен в озере Подгорском (май-июнь), чему способствовала сравнительно высокая минерализация воды в этом водоеме.
Отличительной особенностью озера Лизинка является большая цветность в сочетании с ростом этого параметра практически на протяжении всего периода наблюдений при низкой концентрации растворенного в поверхностных слоях кислорода. В апреле -июне концентрация кислорода резко снижается от 100 до 40 % насыщения и стабилизируется на этом уровне. Такой характер кислородной характеристики водоема обусловлен преобладанием процесса деструкции органического вещества над продукционными процессами (фотосинтезом) в течение всего сезона наблюдений. Низкая скорость фотосинтеза может быть обусловлена малой (вследствие затенения) освещенностью зеркала озера и высокой оптический плотностью воды в нем. В начальный период (апрель-июнь) происходит связанная с увеличением температуры воды активизация процессов деструкции и установление стационарного процесса, включающего окисление субстрата, его доставку в зону окисления, отвод из зоны продуктов реакции. В принципе, субстратом могут служить наряду с органическими веществами аллохтонного (особенно в начальный послепаводковый период, когда существенную роль играет состав почвенной вытяжки) и автохтонного происхождения (в период стационарного потребления кислорода) также неорганические ионы переменной валентности в недоокисленном состоянии (Ге2+, Mn2+) и продукты жизнедеятельности бактерий-редукторов (Н,8).
Приведенный в работе анализ результатов имеет преимущественно качественный характер. Выявленные закономерности тре-
буют более глубокого и многостороннего изучения , что позволит достоверно описать многообразие структурных связей, создать предпосылки для надежных оперативного контроля и прогнозных оценок состояния водных экосистем.
Работа выполнена в рамках договора с НП "Самарская Лука".
Авторы выражают признательность сотруднику НП "Самарская Лука" Малиновской Е. И. за оказанное содействие в проведении экспедиций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Виноградов A.B. Обследование некоторых водоемов Самарской Луки // Самарская Лука, 1991. № 2.
2. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / Под ред. А.Д.Се-менова. Л.: Гидрометиздат, 1977.
3. Алекин O.A. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1970.
4. Беспамятное Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1985.
5. Кочарян А.Г. Пути совершенствования нормативной базы качества воды источников водоснабжения РФ / Водные проблемы на рубеже веков. М.: Наука, 1999.
6. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986.
7. Хатчинсон Д. Лимнология. М.: Прогресс, 1969.
HYDROCHEMICAL REGIME CHARACTERISTICS OF WATER BODIES OF THE NATIONAL PARK SAMARSKAYA LUKA
© 2000 A.P. Pospelov, M.Yu. Gorbunov, M.V. Umanskaya, M.D. Pospelova
Institute of Ecology of the Volga River Basin of Russian Academy of Sciences, Togliatti
The results of hydrochemical analysis of five lakes and ponds disposed in the south-east part of Samarskaya Luka National Park are presented in the work. The classification of water mass composition for each lake is made. The specific levels of studied variables, their interrelations and seasonal dynamic are described.
