CC BY
4
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
Научная статья УДК 504.064
doi: 10.18522/1026-2237-2024-4-2-93-103
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ИОННОГО СТОКА В БАССЕЙНЕ СЕВЕРНОЙ ДВИНЫ
Ольга Сергеевна Решетняк 1В, Кристина Геннадьевна Галагур 2
1 Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия 2Институт водных проблем РАН, Москва, Россия [email protected], ORCID: 0000-0001-7160-2461 2kristina3286@ yandex. ru
Аннотация. Представлены результаты оценки многолетней изменчивости химического состава речных вод и ионного стока в бассейне Северной Двины. Рассмотрены природные и антропогенные факторы формирования и показано, что в условиях избыточного увлажнения, холодного климата и хорошо промытых подзолистых почв формируются воды малой минерализации с преобладанием в их составе гидрокарбонатов и ионов кальция. Интенсивное антропогенное воздействие в бассейне Северной Двины обусловлено наличием развитого лесохозяйственного комплекса и Архангельской агропромышленной агломерации. Изменчивость минерализации воды и содержания главных ионов в речных водах бассейна Северной Двины проявляется как по длине самой реки, так и между основными притоками. Наиболее высокие среднемно-голетние значения минерализации воды характерны для участков рек Северная Двина и Вымь, а наименьшие - рек Вычегда и Сысола. Нарушение качества воды по содержанию макрокомпонентов в воде отмечается эпизодически и только по максимальным концентрациям сульфатов (до 4,0 ПДК). Изменчивость ионного стока характеризуется пространственной неоднородностью, а наибольшие значения модулей стока отмечены для частного водосбора реки Вымь. При этом основной вклад вносят гидрокарбонаты и сульфаты, поступающие в речную сеть за счет процессов выщелачивания и смыва с водосборной территории. Представленные результаты могут быть использованы при разработке экологически обоснованных природоохранных мероприятий по улучшению экологической обстановки в бассейне Северной Двины.
Ключевые слова: химический состав воды, ионный сток, макрокомпоненты, сток сульфатов, сток гидрокарбонатов, антропогенные факторы, речные воды, бассейн Северной Двины
Для цитирования: Решетняк О.С., Галагур К.Г. Региональные особенности формирования ионного стока в бассейне Северной Двины // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2024. № 4-2. С. 93-103.
Благодарности: исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-27-00366, https://rscf.ru/project/24-27-00366/, а также работа проводилась в рамках научной программы Института водных проблем, проект № FMWZ-2022-0001 (в части построения картосхем).
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0). Original article
REGIONAL FEATURES OF FORMATION OF ION RUNOFF IN THE NORTHERN DVINA BASIN
Olga S. Reshetnyak Kristina G. Galagur 2
1 Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia
2Institute of Water Problems of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia [email protected], ORCID: 0000-0001-7160-2461 2kristina3286@ yandex. ru
© Решетняк О.С., Галагур К.Г., 2024
ISSN 1026-2237BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
Abstract. The article presents the results of assessing the long-term variability of the chemical composition of river waters and ionic runoff in the Northern Dvina River basin. Natural and anthropogenic factors of formation are considered and it is shown that conditions of excessive moisture, cold climate and well-washed podzolic soils led to the formation of waters with low mineralization and a predominance of hydrocarbonates and calcium ions in their composition. The intense anthropogenic impact in the Northern Dvina River basin is due to the presence of a developed forestry complex and the Arkhangelsk agro-industrial agglomeration. The variability of water mineralization and the content of major ions in the river waters of the Northern Dvina River basin appears both along the length of the river itself and between the main tributaries. The highest average long-term values of water mineralization are observed at sections of the Northern Dvina and Vym Rivers, and the lowest one characterizes the Vychegda and Sysola Rivers. Water quality violation in terms of the content of macrocomponents in water occurs sporadically and only in case of maximum concentrations of sulfates (up to 4.0 MAC). The variability of ion runoff is characterized by spatial heterogeneity, and the highest values of runoff modules are typical for a particular River Vym catchment. At the same time, hydrocarbonates and sulfates entering the river network make a major contribution to this variability due to the processes of leaching and washout from the catchment area. The presented results can be used in the development of environmentally sound nature protection measures aimed at improving the environmental situation in the Northern Dvina River basin.
Keywords: water chemical composition, ionic runoff, macrocomponents, sulfate runoff, hydrocarbonate runoff, anthropogenic factors, river waters, Northern Dvina River basin
For citation: Reshetnyak O.S., Galagur K.G. Regional Features of Formation of Ion Runoff in the Northern Dvina Basin. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2024;(4-2):93-103. (In Russ.).
Acknowledgments: the study was supported by grant No. 24-27-00366from the Russian Science Foundation, https://rscf.ru/project/24-27-00366/, and the work was also carried out within the framework of the scientific program of the Institute of Water Problems, project No. FMWZ-2022-0001 (in terms of constructing map diagrams).
This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Введение
В современных условиях интенсивного антропогенного воздействия на водосборах рек в про-мышленно развитых регионах европейской части России (ЕЧР) происходит качественное и количественное истощение водных ресурсов, усиливающееся на фоне климатических изменений. Возрастание антропогенной нагрузки на речную сеть и усиление экологической напряженности на водных объектах приводят не только к ухудшению качества воды из-за сброса сточных вод и диффузного загрязнения водосборов [1], но и к трансформации ионного состава воды за счет природных и техногенных факторов [2], усилению процессов химической денудации и изменению стока отдельных ионов [3].
Изучение ионного стока рек ранее считалось одним из основных направлений гидрохимических исследований в нашей стране. После начала регулярных наблюдений за химическим составом речных вод (особенно за макрокомпонентами) в первой половине XX в. стало возможным проводить оценку ионного стока. Первые данные о величине ионного стока для бассейна реки Северная Двина появились в монографиях и изданиях сотрудников Гидрохимического института [4, 5]. В обобщающей работе О.А. Алекина и Л.В. Бражниковой [4] представлены сведения 19401950-х гг. о суммарном стоке главных ионов в целом для водосбора Северной Двины (по результатам расчета на замыкающем створе реки). При этом не рассматривалась изменчивость ионного стока в пределах частных водосборов и во временном аспекте. Позже в Гидрохимическом атласе СССР [5] были представлены не только обобщающие картосхемы, отражающие пространственную изменчивость ионного стока в бассейне Северной Двины, но и стока органических и биогенных веществ, некоторых микроэлементов.
В дальнейшем интерес к изучению изменчивости ионного стока снижается, большинство исследователей рассматривают сток тяжелых металлов с водосбора Северной Двины [6, 7], вынос различных форм биогенных и органических соединений или микроэлементов в Белое море [6, 8-10].
В последние годы актуальность изучения ионного стока северных и арктических рек значительно усилилась в связи с влиянием на речные системы климатических изменений. Так, в серии
ISSN 1026-2237 BULLETINOFHIGHEREDUCATIONALINSTITUTIONS. NORTHCAUCASUSREGION. NATURALSCIENCE. 2024. No. 4-2
работ А.О. Даниленко и А.Г. Георгиади [11, 12] показано, что климатические изменения, трансформирующие водный сток р. Северная Двина, слабее влияют на сток ионов, который в период современного потепления климата увеличился примерно на 6-8 %. При этом авторы отмечают, «что независимо от колебаний водности Северной Двины существует некоторое динамическое постоянство геохимической нагрузки её водами на Белое море» [11].
Одной из обобщающих работ по оценке изменчивости стока растворенных веществ с водосбора р. Северная Двина можно считать [13]. В данном издании представлены современные данные о многолетней изменчивости (1990-2017 гг.) ионного стока и его компонентов на водосборе.
Формирование ионного стока рек происходит преимущественно за счет природно-климатических факторов и процессов и в значительной степени зависит от колебаний водного стока [14, 15]. Модули ионного стока, стока сульфатов и хлоридов характеризуют интенсивность химической денудации на водосборе и значительно различаются для крупных рек Сибири и севера России. Самые большие значения модулей ионного стока и стока сульфатов имеют реки Онега и Северная Двина, водосборы которых сложены легковыщелачиваемыми породами (гипс и известняк) [16]. Определенный вклад в изменчивость ионного стока и отдельных его компонентов вносит климатический фактор, который, как показано в работе [11], для водосбора Северной Двины проявляется в увеличении ионного стока в зимний период и наибольшие изменения происходят в значениях стока ионов кальция.
Важную роль при исследовании формирования ионного стока рек имеет учет региональных особенностей водосборной территории, ландшафтных особенностей миграции элементов и специфики хозяйственной деятельности, что и обусловливает актуальность и новизну нашего исследования.
Цель данной работы - оценить особенности ионного состава воды р. Северная Двина, основных ее притоков и ионного стока в бассейне в современных условиях антропогенного воздействия.
Материалом для исследования послужила многолетняя (1990-2017 гг.) гидрологическая и гидрохимическая информация Государственной системы наблюдения (ГСН) Росгидромета на территории деятельности Северного УГМС, собранная из открытых источников [17, 18] и библиотечных фондов Государственного водного кадастра [19].
Характеристика бассейна Северной Двины
Бассейн Северной Двины, расположенный в северной части Русской равнины, является крупнейшим по площади бассейном европейского севера России. Территория представляет собой огромную лесистую равнину, почти не защищенную от западных и северо-западных ветров, с которыми связано поступление влажных воздушных масс. Для неё характерно избыточное увлажнение и относительное однообразие природных условий [20].
Климат - умеренно континентальный с коротким прохладным летом и продолжительной холодной зимой. Территория бассейна Северной Двины находится в зоне избыточного увлажнения. Годовое количество осадков меняется с северо-востока на юго-запад от 550-600 до 750-800 мм. Основная их часть (65-70 %) приходится на теплый период года [21].
Речная сеть хорошо развита и по площади водосбора распространена достаточно равномерно. Растительный покров в основном представлен хвойными лесами. Лесопокрытость - более 80 %. В основном безлесные площади заняты болотами. На большей части бассейна преобладают подзолистые почвы, которые подстилают ледниковые отложения [20, 21].
Гидрологический режим Северной Двины является типичным для рек северных районов России, имеющих преимущественно снеговое питание, что и определяет характер внутригодового распределения водного стока. За три весенних месяца проходит обычно более половины годового объема стока, а в течение зимних месяцев, когда атмосферные осадки практически не участвуют в питании реки и идут на образование снегового покрова, сток в замыкающем створе реки не превышает 9-11 %. В осенний период часто проходят дождевые паводки, поэтому водность реки в этот период больше, чем летом и зимой. Самые маловодные месяцы - февраль и март [20, 21].
Северная Двина и ее притоки относятся к рекам преимущественно снегового питания (50 % стока). Водный режим характеризуется высоким весенним половодьем, низкой летней меженью и летне-осенними паводками, сменяющимися зимней меженью [21]. Продолжительность весеннего половодья может возрастать за счет медленного таяния снегов таежной зоны и «буферных свойств» болот.
ISSN 1026-2237BULLETINOFHIGHEREDUCATIONALINSTITUTIONS. NORTHCAUCASUSREGION. NATURALSCIENCE. 2024. No. 4-2
В последние десятилетия на отдельных участках бассейна происходит увеличение подземного (меженного) стока и диапазон этих изменений колеблется от 5 % для устьевой части Северной Двины до 25 % для р. Юг [22].
Бассейн Северной Двины - лесной край, где профилирующей отраслью экономики является лесное хозяйство. Богатая сырьевая база и разветвленная речная сеть создали необходимые предпосылки для развития многоотраслевого лесохозяйственного комплекса, который включает заготовку, транспортировку, разнообразную обработку древесины и широко развитую целлюлозно-бумажную промышленность.
Как уже отмечалось ранее [23-25], основной очаг хозяйственного освоения и использования водных ресурсов бассейна Северной Двины - Архангельская агропромышленная агломерация, включающая в себя города Архангельск, Новодвинск, Северодвинск и прилегающие населенные пункты с комплексами предприятий и космодромом Плесецк. Среди основных отраслей и предприятий, оказывающих значительное влияние на состояние речных вод в бассейне Северной Двины, следует отметить предприятия судостроения (в том числе атомного судостроения), теплоэлектростанции и целлюлозно-бумажные комбинаты (ЦБК), расположенные в районах крупных городов (Котласский, Архангельский и Соломбальский ЦБК и др.), водный транспорт, предприятия агропромышленного комплекса (крупные птицефабрики) и др.
Наиболее сильное негативное воздействие на реки бассейна оказывает поступление загрязняющих веществ со сточными водами ЦБК, которые содержат трудноокисляемые органические вещества (лигнин, лигносульфонаты и др.), фенолы, формальдегид, метанол и др. За счет высокой органической нагрузки на этих участках рек (в местах сброса сточных вод ЦБК) возможно снижение концентрации растворенного в воде кислорода, что негативно сказывается на функционировании живых организмов и состоянии речных экосистем в целом [25].
Дополнительное техногенное воздействие на всю водосборную территорию Северной Двины и речные системы оказывает вырубка лесов при лесозаготовке, сплав и сопутствующие преобразования, которые приводят к перераспределению водного стока, нарушению естественного гидрологического режима, засорению речных вод древесиной и ее отходами, что в большей степени сказывается на состоянии биоресурсов [26].
Несмотря на такой уровень антропогенного воздействия, многолетняя изменчивость содержания компонентов ионного состава и минерализации вод в бассейне р. Северная Двина, как показано в работе [27], в значительной степени обусловлена природными факторами. При этом антропогенное влияние на ионный состав вод будет проявляться в районах расположения крупных промышленных узлов.
Результаты и их обсуждение
Особенности ионного состава воды и стока макрокомпонентов. В условиях избыточного увлажнения, длительного холодного периода года, наличия хорошо промытых подзолистых почв и подстилающих их ледниковых отложений формируются воды малой минерализации с преобладанием в их составе ионов HCO3- и Ca2+ [20].
Изменчивость минерализации воды и содержания главных ионов в речных водах бассейна Северной Двины проявляется как по длине самой реки, так и между основными ее притоками. Многолетние данные об изменчивости минерализации воды представлены на рис. 1, 2. В целом по бассейну реки минерализация воды меняется от 19,5 до 1244,4 мг/дм3, а среднемноголетние значения минерализации варьируют в более узком диапазоне - 92,5-339,5 мг/дм3. Речные воды по данному показателю относятся к пресным поверхностным водам, за исключением единичных случаев, когда минерализация превышает 1 г/дм3 (р. Северная Двина, г. Красавино) (рис. 1).
Наиболее узкими диапазонами изменения минерализации воды и низкими среднемноголет-ними значениями характеризуются два речных участка бассейна: р. Вычегда в районе г. Сыктывкара и р. Сысола у п. Первомайского (рис. 2). Вода на данных участках может быть отнесена даже к категории ультрапресных вод. Среднемноголетнее значение минерализации воды ниже 200 мг/дм3 также характерно для участка р. Лузы (г. Красавино), однако максимальные значения достигают уровня 600 мг/дм3 и выше.
Для остальных притоков и самой Северной Двины среднемноголетняя минерализация воды находится в пределах от 228,5 до 339,5 мг/дм3, что соответствует категории вод средней минерализации (200-500 мг/дм3) по классификации О.А. Алекина [28].
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
Рис. 1. Многолетняя изменчивость (1990-2017 гг.) минерализации воды р. Северная Двина (приведены диапазоны и среднемноголетние значения) (составлено авторами по данным ГСН Росгидромета [19]) / Fig. 1. Long-term variability (1990-2017) of water mineralization of the Northern Dvina River (ranges and average long-term values are given) Compiled by the authors based on data from the State observing system of Roshydromet [19])
800 у
a
о
M
Он
tu
к
Рис. 2. Многолетняя изменчивость (1990-2017 гг.) минерализации воды основных притоков Северной Двины (приведены диапазоны и среднемноголетние значения) (составлено авторами по данным ГСН Росгидромета [19]) / Fig. 2. Long-term variability (1990-2017) of water salinity of the main tributaries of the Northern Dvina (ranges and average long-term values are given) Compiled by the authors based on data from the State observing system of Roshydromet [19])
ISSN 1026-2237 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ._2024. № 4-2
ISSN 1026-2237BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
Основной вклад в минерализацию воды вносят гидрокарбонаты и сульфаты, а также ионы кальция, которые поступают в речную сеть за счет процессов выщелачивания и смыва с водосборной территории. За исследуемый многолетний период содержание главных ионов в воде менялось в диапазоне: от 0,40 до 431,2 мг/дм3 по хлоридам; от 0,80 до 395,8 мг/дм3 по сульфатам; от 2,10 до 550,7 мг/дм3 по гидрокарбонатам; от 3,40 до 157,9 мг/дм3 по содержанию ионов кальция (таблица). Превышение ПДК в речных водах в бассейне Северной Двины наблюдается только по максимальным концентрациям сульфатов и достигает кратности 4 ПДК на отдельных участках бассейна (реки Северная Двина и Луза в районе г. Красавино; р. Вымь).
Многолетняя изменчивость содержания отдельных главных ионов в воде р. Северная Двина и ее основных притоков (1990-2017 гг.) (составлено авторами по данным ГСН Росгидромета [19]) / Long-term variability of the content of main ions in the water of the Northern Dvina River and its main tributaries (1990-2017) Compiled by the authors based on data from the State observing system
of Roshydromet [19])
Река Пункт наблюдений Концентрация, мг/дм3
сульфатов гидрокарбонатов кальция
Cmin Cmax ар Cmin Cmax ар Cmin Cmax ар
Северная Двина г. Великий Устюг 2,0 129,6 35,1 20,1 345,6 115,8 7,8 95,4 31,1
Выше г. Красавино 2,0 221,7 35,3 17,1 311,7 120,2 8,1 91,3 31,8
Ниже г. Красавино 2,0 359,5 39,0 25,8 426,5 122,2 7,0 91,3 32,4
д. Абрамково 5,4 73,9 33,6 27,5 203,5 111,3 8,7 61,3 32,8
с. Усть-Пинега 4,8 114,1 48,7 2,1 246,5 114,4 7,9 86,8 39,2
г. Новодвинск 8,6 107,0 46,3 28,0 214,3 106,6 7,9 97,3 37,2
Сухона г. Сокол 3,9 117,7 40,2 28,1 537,0 115,6 12,6 107,4 32,2
г. Тотьма 3,9 152,9 31,8 25,6 320,8 116,7 8,3 77,8 29,9
Выше г. Великий Устюг 5,7 137,1 42,3 34,1 299,1 121,7 10,0 95,4 34,3
Юг д. Пермас 2,0 57,3 15,7 9,6 158,8 79,0 4,4 40,0 21,6
с. Подосиновец 4,4 231,0 33,2 12,2 550,7 130,7 6,1 157,0 40,0
Луза с. Красавино 2,9 342,7 29,9 6,1 256,0 86,4 4,8 82,1 29,4
Вычегда г. Сыктывкар 3,8 51,9 20,2 10,4 161,7 78,6 3,4 52,5 22,6
д. Гавриловка 3,4 45,1 16,8 9,8 157,4 71,2 4,1 41,7 19,8
Сысола п. Первомайский 1,9 26,4 8,3 3,0 124,8 59,1 3,6 28,4 14,9
Вымь с. Весляна 8,2 395,8 145,9 7,3 196,0 104,4 3,8 157,9 76,0
Вага Выше г. Вельска 2,9 171,5 55,6 25,1 320,2 129,8 8,2 108,2 45,0
д. Леховская 2,9 157,4 48,5 28,6 256,4 142,2 8,9 104,6 44,4
Пинега д. Согры 0,8 35,6 8,5 11,7 204,6 113,3 3,5 49,6 25,1
с. Кулогоры 1,8 163,1 55,2 20,0 222,5 101,7 4,8 90,6 40,6
с. Усть-Пинега 17,3 179,1 82,5 24,9 227,3 121,0 10,3 98,9 55,8
Примечания: цветом выделена кратность превышения ПДК:
- в 1-2 раза;
- в 3-4 раза.
От истока к устью Северной Двины в целом наблюдается постепенное увеличение общей минерализации речных вод. Но эту закономерность нарушает повышенный модуль стока главных ионов в бассейне р. Выми (рис. 3). Здесь модуль суммарного выноса солей составляет ~116 т/год с 1 км2. Минимальный модуль ионного стока зафиксирован в бассейне р. Сысолы [25].
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
40" E 45- E 50' E 55- E
40- E 45е E 50' E 55" E
Рис. 3. Многолетняя изменчивость (1990-2017 гг.) модуля ионного стока в бассейне Северной Двины (составлено по [13, 25]) I Fig. 3. Long-term variability (1990-2017) of the ion sink module in the Northern Dvina basin (compiled from [13, 25])
В бассейне Северной Двины экстремальные значения модуля ионного стока связаны прежде всего с повышенной минерализацией речных вод. Средняя минерализация воды в бассейне составляет 203 мг/дм3, повышенная минерализация речных вод обусловлена вкладом основных анионов - сульфатов и гидрокарбонатов [25].
Максимальное значение модуля стока сульфатов характерно для водосбора р. Выми (~50 т/год с 1 км2), что составляет ~43 % общего ионного стока с данного частного водосбора и свидетельствует о загрязнении вод сульфатами как ведущего компонента сточных вод пром-предприятий. Минимальный модуль стока сульфатов наблюдается для р. Сысолы (рис. 4а), а в нижнем течении Северной Двины и в бассейне Пинеги количество выносимых за год сульфатов достигает в среднем 15, 5 и 20,5 т/год с i км2 соответственно [25].
Изменчивость стока гидрокарбонатов в большей степени совпадает с пространственным распределением ионного стока в бассейне Северной Двины (рис. 4б) и имеет меньшую вариабельность - диапазон значений модуля стока гидрокарбонатов составляет 15-40 т/год с 1 км2.
Пространственное распределение значений модуля стока хлоридов во многом совпадает с распределением сульфатов по территории бассейна. Прослеживается повышенное содержание хлоридов в речной воде левых притоков Северной Двины и в верховьях р. Сухоны. Эпизодические повышения показателя могут быть связаны с аварийными или залповыми сбросами сточных вод различных производств, прежде всего предприятий целлюлозно-бумажной отрасли [25]. Таким образом, несмотря на содержания главных ионов, не превышающие ПДК, и невысокие значения ионного стока и основных его компонентов, изучение данных характеристик речных бассейнов имеет важное значение с точки зрения выявления источников загрязнения и возможных залповых сбросов в речную сеть.
ISSN 1026-2237BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
а /а
Модуль ттод/км*
1_I IB 25
1_|2S 30
1 |30 35
35 40
с, LT \
б / b
Рис. 4. Многолетняя изменчивость (1990-2017 гг.) модуля стока сульфатов (а) и гидрокарбонатов (б) в бассейне Северной Двины (составлено по [13, 25]) / Fig. 4. Long-term variability (1990-2017) of the runoff modulus of sulfates (a) and hydrocarbonates (b) in the Northern Dvina basin (compiled from [13, 25])
ISSN 1026-2237 BULLETINOFHIGHEREDUCATIONALINSTITUTIONS. NORTHCAUCASUSREGION. NATURALSCIENCE. 2024. No. 4-2
Заключение
Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:
1. Ионный состав воды Северной Двины и ее притоков формируется в условиях избыточного увлажнения, длительного холодного периода года, наличия хорошо промытых подзолистых почв и подстилающих их ледниковых отложений, что обусловливает формирование речных вод с малой минерализации с преобладанием в их составе гидрокарбонатов и ионов кальция.
2. Изменчивость минерализации и значений концентраций главных ионов в воде р. Северная Двина и ее основных притоков проявляется как по длине самой реки, так и между основными притоками. Наиболее высокие среднемноголетние значения минерализации воды характерны для участков рек Северная Двина и Вымь, а наименьшие - для Вычегды и Сысолы. Нарушение качества воды по содержанию макрокомпонентов в воде отмечается эпизодически и только по максимальным концентрациям сульфатов (до 4,0 ПДК).
3. Изменчивость ионного стока и отдельных его компонентов характеризуется пространственной неоднородностью, а наибольшие значения модулей стока характерны для частного водосбора р. Выми.
Результаты исследования могут быть полезны при решении ряда практических вопросов, связанных с исследованием формирования химического состава и качества воды в бассейне Северной Двины, и использованы при разработке экологически обоснованных природоохранных мероприятий по улучшению экологической обстановки в бассейне Северной Двины и функционирования речных экосистем.
Список источников
1. Ясинский С.В., Кашутина Е.А., Сидорова М.В. Диффузное загрязнение водных объектов равнинных территорий: проблемы оценки // Изв. РАН. Серия геогр. 2023. Т. 87, № 1. С. 115-130.
2. Даниленко А.О., Косменко Л.С., Решетняк О.С., Кондакова М.Ю. Предпосылки техногенной мета-морфизации ионного состава воды р. Надым в условиях глобальных климатических изменений // Изв. РАН. Серия геогр. 2020. № 1. С. 127-137.
3. Даниленко А.О., Решетняк О.С., Косменко Л.С., Кондакова М.Ю. Изменение интенсивности химической денудации на водосборе Печоры в условиях нестационарного климата и хозяйственной деятельности // Вода и экология: проблемы и решения. 2020. № 4 (84). С. 38-49.
4. Алекин О.А., Бражникова Л.В. Сток растворенных веществ с территории СССР. М.: Наука, 1964. 144 с.
5. Гидрохимический атлас СССР. М.: Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1990. 110 с.
6. Никаноров А.М., Брызгало В.А. Реки России. Ч. II: Реки Европейского Севера и Сибири (гидрохимия и гидроэкология). Ростов н/Д.: НОК, 2010. 296 с.
7. Гордеев В.В., Шевченко В.П. Формы нахождения некоторых металлов во взвеси Северной Двины и их сезонные вариации // Океанология. 2012. Т. 52, № 2. С. 282-291.
8. Белое море и его водосбор под влиянием климатических и антропогенных факторов / под ред. Н.Н. Филатова, А.Ю. Тержевика. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2007. 335 с.
9. Никаноров А.М., Смирнов М.П., Клименко О.А. Многолетние тенденции общего и антропогенного выноса органических и биогенных веществ реками России в арктические и тихоокеанские моря // Водные ресурсы. 2010. Т. 37, № 3. С. 318-328.
10. Гордеев В.В., Шевченко В. П., Коробов В.Б., Коченкова А.И., Стародымова Д.П., Белоруков С.К., Лохов А.С., Яковлев А.Е., ЧульцоваА.Л., Золотых Е.О., Лобковский Л.И. Концентрации химических элементов в воде и взвеси реки Северная Двина и их годовой валовый сток в Белое море // Докл. РАН. Науки о Земле. 2021. T. 500, № 1. С. 95-102.
11. Даниленко А.О., Георгиади А.Г. Изменение водного и ионного стока Северной Двины в условиях современного потепления климата // Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды. Экосистемы и климат Арктической зоны : расш. тез. докл. II Всерос. науч. конф. с междунар. участием (Москва, 25-27 ноября 2020 г.). М.: ИГКЭ, 2020. С. 264-267.
12.Даниленко А.О., Георгиади А.Г. Влияние современного потепления на водный и ионный сток Северной Двины // Теор. и прикл. экология. 2022. № 1. С. 64-69.
13. Гидрохимический сток рек Европейской части России: атлас / под ред. Р.Г. Джамалова, О.С. Решетняк, М.М. Трофимчука. М.: ИВП РАН, 2020. 155 с.
14. Брызгало В.А., Никаноров А.М., Косменко Л.С., Решетняк О.С. Устьевые экосистемы крупных рек России: антропогенная нагрузка и экологическое состояние. Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2015. 164 с.
ISSN 1026-2237BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
15. Решетняк О.С. Многолетняя изменчивость ионного стока крупных рек Арктической зоны России // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2021. № 3. С. 80-86.
16. Даценко Ю.С., Ефимова Л.Е., Заславская М.Б., Пахомова О.М. Ионный сток в арктические моря России // Рос. полярные исследования. 2016. № 1 (23). С. 12-14.
17. Автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО). URL: https://gmvo.skniivh.ru/ (дата обращения: 27.11.2023).
18. Качество поверхностных вод РФ: ежегодник. URL: https://gidrohim.com/node/44 (дата обращения: 23.10.2023).
19. Государственный водный кадастр. Раздел 1: Поверхностные воды. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши за 1990-2017 гг. Т. 1 (28), вып. 9: Бассейны рек на территории Архангельской, Вологодской областей и Республики Коми. Архангельск: Изд-во Северное УГМС, 1991-2018.
20. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 3: Северный край / под ред. И.М. Жила, Н.М. Алюшинской. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 663 с.
21. Схема комплексного использования и охраны водных объектов бассейна реки Северная Двина. М.: Московско-Окское БВУ, 2010. 348 с.
22. Современные ресурсы подземных и поверхностных вод Европейской части России: формирование, распределение, использование / под ред. Р.Г. Джамалова, Н.Л. Фроловой. М.: ГЕОС, 2015. 320 с.
23. Брызгало В.А., Соколова Л.П., Косменко Л.С., Иванов В.В. Гидролого-экологическое состояние Северной Двины в условиях антропогенного воздействия // Качество поверхностных вод Российской Федерации в 2004 г.: ежегодник. М.: Метеоагентство Росгидромета, 2006. С. 339-361.
24. Никаноров А.М., Соколова Л.П., Решетняк О.С., Кондакова М.Ю., Даниленко А.О. Антропогенная нагрузка на устьевую область р. Северная Двина // Метеорология и гидрология. 2010. № 4. С. 75-84.
25. Dzhamalov R.G., Mironenko A.A., Myagkova K.G., Reshetnyak O.S., Safronova T.I. Space-Time Analysis of Hydrochemical Composition and Pollution of Water in the Northern Dvina Basin // Water Resources. 2019. Vol. 46(2). P. 188-198.
26. Новосёлов А. П., Студёнов И. И. Факторы техногенного воздействия на бассейн реки Северной Двины // Arctic Environmental Research. 2014. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/faktory-tehnogennogo-vozdeystviya-na-basseyn-reki-severnoy-dviny (дата обращения: 03.04.2024).
27. Бреховских В.Ф., Волкова 3.В., Ломова Д.В. Пространственно-временная изменчивость ионного состава и минерализации вод р. Северная Двина // Метеорология и гидрология. 2004. № 10. С. 87-99.
28. Никаноров А.М. Гидрохимия: Ростов н/Д.: НОК, 2008. 461 с.
References
1. Yasinsky S.V., Kashutina E.A., Sidorova M.V. Diffuse pollution of water bodies in lowland areas: assessment problems. Izv. RAN. Seriya geogr. = Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Series Geographical. 2023;87(1):115-130. (In Russ.).
2. Danilenko A.O., Kosmenko L.S., Reshetnyak O.S., Kondakova M.Yu. Prerequisites for the technogenic metamorphosis of the ionic composition of the Nadym River water in the context of global climate change. Izv. RAN. Seriya geogr. = Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Series Geographical. 2020;(1):127-137. (In Russ.).
3. Danilenko A.O., Reshetnyak O.S., Kosmenko L.S., Kondakova M.Yu. Changes in the intensity of chemical denudation in the Pechora catchment under conditions of non-stationary climate and economic activity. Voda i ekologiya: problemy i resheniya = Water and Ecology: Problems and Solutions. 2020;(4):38-49. (In Russ.).
4. Alekin O.A., Brazhnikova L.V. Flux of dissolved substances from the territory of the USSR. Moscow: Nau-ka Publ.; 1964. 144 p. (In Russ.)
5. Hydrochemical atlas of the USSR. Moscow: Main Directorate of Geodesy and Cartography under the Council of Ministers of the USSR Press; 1990. 110 p. (In Russ.).
6. Nikanorov A.M., Bryzgalo V.A. Rivers of Russia. Part II. Rivers of the European North and Siberia (hydro-chemistry andhydroecology). Rostov-on-Don: NOK Publ.; 2010. 296 p. (In Russ.).
7. Gordeev V.V., Shevchenko V.P. Forms of occurrence of some metals in the suspension of the Northern Dvina and their seasonal variations. Okeanologiya = Oceanology. 2012;52:(2):282-291. (In Russ.).
8. Filatov N.N., Terzhevik A.Yu., eds. The White Sea and its catchment area under the influence of climatic and anthropogenic factors. Petrozavodsk: Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences Press; 2007. 335 p. (In Russ.).
9. Nikanorov A.M., Smirnov M.P., Klimenko O.A. Long-term trends in the general and anthropogenic removal of organic and biogenic substances by Russian rivers into the Arctic and Pacific seas. Vodnye resursy = Water Resources. 2010;37(3):318-328. (In Russ.).
10. Gordeev V.V., Shevchenko V.P., Korobov V.B., Kochenkova A.I., Starodymova D.P., Belorukov S.K., Lokhov A.S., Yakovlev A.E., Chultsova A. L.L., Zolotykh E.O., Lobkovsky L.I. Concentrations of chemical elements in water and suspended matter of the Northern Dvina River and their annual gross flow into the White Sea. Dokl. RAN. Nauki o Zemle = Reports of the Russian Academy of Sciences. Geosciences. 2021;500(1):95-102. (In Russ.).
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
11. Danilenko A.O., Georgiadi A.G. Changes in water and ion flow of the Northern Dvina in conditions of modern climate warming. Monitoring the state and pollution of the environment. Ecosystems and climate of the Arctic zone. Extended abstracts of reports of the II All-Russian Scientific Conference with international participation (Moscow, November 25-27, 2020). Moscow: Institute of Global Climate and Ecology Press; 2020:264-267. (In Russ.).
12. Danilenko A.O., Georgiadi A.G. The influence of modern warming on the water and ion flow of the Northern Dvina. Teor. i prikl. ekologiya = Theoretical and Applied Ecology. 2022;(1):64-69. (In Russ.).
13. Dzhamalov R.G., Reshetnyak O.S., Trofimchuk M.M., eds. Hydrochemical flow of rivers in the European part of Russia. Atlas. Moscow: RAS Water Problems Institute Press; 2020. 155 p. (In Russ.).
14. Bryzgalo V.A., Nikanorov A.M., Kosmenko L.S., Reshetnyak O.S. Ecosystems of the mouth areas of the large Russia river: anthropogenic load and ecological state. Rostov-on-Don: Southern Federal University Press; 2015. 164 p. (In Russ.).
15. Reshetnyak O.S. Long-term variability of ion flow of large rivers in the Arctic zone of Russia. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Estestv. nauki = Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Sciencе. 2021;(3):80-86. (In Russ.).
16. Datsenko Yu.S., Efimova L.E., Zaslavskaya M.B., Pakhomova O.M. Ion flow into the Arctic seas of Russia. Russian Polar Research. 2016;(1):12-14. (In Russ.).
17. Automated information system for state monitoring of water bodies (AIS GMVO). Available from: https://gmvo.skniivh.ru/ [Accessed 27th November 2023]. (In Russ.).
18. Quality of surface waters of the Russian Federation. Yearbook. Available from: https://gidrohim.com/node/44 [Accessed 23th October 2023]. (In Russ.).
19. State water cadastre. Section 1. Surface waters. Annual terrestrial surface water quality data 1990-2017. Vol. 1 (28), iss. 9. River basins in the Arkhangelsk, Vologda regions and the Komi Republic. Arkhangelsk: Northern Department of Hydrometeorology and Environmental Monitoring Press; 1991-2018. (In Russ.).
20. Zhila I.M., Alushinskaya N.M., eds. Surface water resources of the USSR. Vol. 3. Northern region. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ.; 1972. 663 p. (In Russ.).
21. Scheme for the integrated use and protection of water bodies in the Northern Dvina River basin. Moscow: Moscow-Oka Basin Water Management Press; 2010. 348 p. (In Russ.).
22. Dzhamalov R.G., Frolova N.L., eds. Modern resources of ground and surface waters of the European part of Russia: formation, distribution, use. Moscow: GEOS Publ.; 2015. 320 p. (In Russ.).
23. Bryzgalo V.A., Sokolova L.P., Kosmenko L.S., Ivanov V.V. Hydrological and ecological state of the Northern Dvina under conditions of anthropogenic impact. Quality of surface waters of the Russian Federation. Yearbook 2004. Moscow: Roshydromet Meteorological Agency Press; 2006:339-361. (In Russ.).
24. Nikanorov A.M., Sokolova L.P., Reshetnyak O.S., Kondakova M.Yu., Danilenko A.O. Anthropogenic load on the mouth area Northern Dvina river. Meteorologiya i gidrologiya = Meteorology and Hydrology. 2010;(4):75-84. (In Russ.).
25. Dzhamalov R.G., Mironenko A.A., Myagkova K.G., Reshetnyak O.S., Safronova T.I. Space-Time Analysis of Hydrochemical Composition and Pollution of Water in the Northern Dvina Basin. Water Resources. 2019;46(2): 188-198.
26. Novoselov A.P., Studenov I.I. Factors of technogenic impact on the Northern Dvina River basin. Arctic Environmental Research. 2014;(2). Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/faktory-tehnogennogo-vozdeystviya-na-basseyn-reki-severnoy-dviny [Accessed 3rd April 2024]. (In Russ.).
27. Brekhovskikh V.F., Volkova Z.V., Lomova D.V. Spatiotemporal variability of the ionic composition and mineralization of the river Northern Dvina waters. Meteorologiya i gidrologiya = Meteorology and Hydrology. 2004;(10):87-99. (In Russ.).
28. Nikanorov A.M. Hydrochemistry. Textbook. Rostov-on-Don: NOK Publ.; 2008. 461 p. (In Russ.).
Информация об авторах
О.С. Решетняк - кандидат географических наук, доцент, кафедра геоэкологии и прикладной геохимии,
Институт наук о Земле.
К.Г. Галагур - младший научный сотрудник.
Information about the authors
O.S. Reshetnyak - Candidate of Science (Geography), Associate Professor, Department of Geoecology and Applied Geochemistry, Institute of Earth Sciences. K. G. Galagur - Junior Researcher.
Статья поступила в редакцию 25.04.2024; одобрена после рецензирования 21.06.2024; принята к публикации 16.10.2024. The article was submitted 25.04.2024; approved after reviewing 21.06.2024; accepted for publication 16.10.2024.
