CC BY
30
Труды ИБВВ РАН, вып. 75(78), 2016
УДК 556.54+627.16
СОДЕРЖАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ФОСФОРА В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОБСЫХАЮЩИХ МЕЛКОВОДИЙ МАЛОЙ РЕКИ ИЛЬД - ПРИТОКА РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Н. В. Васильева, Н. А. Афиногенова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН 152742, пос. Борок, Ярославская обл., е-mail: [email protected]
Показано, что содержание различных форм фосфора в донных отложениях обсыхающих мелководий зависит от типа донных отложений, содержания органического вещества и определяется особенностями гидрологического режима станции.
Ключевые слова: донные отложения, формы фосфора, органическое вещество.
ВВЕДЕНИЕ
Наряду с такими элементами, как азот и кремний, фосфор определяет трофический статус водоемов и лимитирует развитие водной растительности и гидробионтов, конечным пунктом миграции фосфора являются донные отложения. Фосфор в природных донных отложениях присутствует в различных формах: обменной, сорбированной на оксидах железа и алюминия, органической. Существуя в той или иной форме, фосфор обладает различной степенью активности или подвижности, что определяет его поведение в донных отложениях (Законов, 1982). Обменный фосфор трансформируется на границе донных отложений и толщи воды. Подвижность других форм фосфора в донных отложениях обусловливается такими параметрами, как температура, рН, Е^ процессами минерализации органического вещества с участием биоты, реакциями комплексообразования.
В результате подтопления водами водохранилищ малых рек - притоков водохранилищ в их среднем течении образовалась зона подпора с переменным уровнем воды. На берегу в зоне подпора образуются участки периодически обсыхающих мелководий - пограничная зона между водой и сушей, с особыми свойствами и структурой. Она отличается от прилегающих участков берега и речного дна по гидрохимическим, гидрологическим и биологическим показателями, в том числе по содержанию различных форм фосфора.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА.
Наши исследования проводились в устьевой области малой реки Ильд - притока Рыбинского водохранилища. До образования Рыбинского водохранилища р. Ильд была притоком р. Сутка, которая затем впадала в р. Волга. После затопления области слияния этих рек оказались в зоне подпора водохранилища. В рамках районирования устьевой области реки Ильдь - малого притока Рыбинского водохранилища ранее (Болотов и др., 2012) были выделены три основные гидроэкологические зоны: 11а - переходная притока с преобладанием речных вод, Иб - фронтальная, характеризующаяся значительными вертикальными градиентами с отчетливым расслоением более минерализованных речных и опресненных водохранилищных вод, и 11в - переходная приемника с преобладанием водных масс водохранилища (рис. 1).
Для сравнительного анализа грунтов обсыхающих мелководий в летний период были отобраны пробы грунта на станциях 1-10 (рис. 1). Отбор проб грунта производился штанговым трубчатым дно-черпателем с глубины 30, 50 и 100 см по трансектам от уреза воды к коренному берегу. Высота керна составляла 15 см. После отбора пробы грунта высушивали до воздушно-сухого состояния. Работы с пробами по определению гранулометрического состава производились согласно "ГОСТ 12536-79. Методы определения гранулометрического состава". Гранулометрический анализ состоял в разделении грунта на группы с близкими по величине частицами. Размер частиц определялся по диаметру и выражался в миллиметрах. Химический анализ на содержание различных форм фосфора и органического вещества в донных отложениях проводился по стандартным методикам (Аринушкина, 1970; Методы исследования, 1980).
Для определения различных форм фосфора исследовали цикл вытяжек. Для этого помещали в колбу сухую навеску в 1 грамм, добавляли 1 н №ОН и встряхивали в качалке 16 часов. Затем осадок центрифугировали и дважды промывали 0.1 н р-ром №ОН. В аликвоте полученного раствора определяем концентрацию щелочнорастворимой формы фосфора (неапатитовый фосфор). Далее оставшуюся после центрифугирования часть пробы опять помещаем в колбу, добавляем 0.5 н раствор соляной кислоты и встряхиваем в качалке 16 часов. Затем осадок также центрифугируется и дважды
промывается 0.1 М раствором хлорида натрия. В аликвоте полученного раствора определяли кисло-торастворимую форму фосфора, которая связана с кальцием.
Фронтальная км
Рис. 1. Карта-схема станций отбора проб.
Обменную форму фосфора, представляющий собой подвижный фосфор, вымываемый из донных отложений в естественных условиях и доступный для биоты, определяли путем исследования серии водных вытяжек с использованием дистиллированной воды. Общий фосфор определялся пер-сульфатным методом.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Грунты на станциях представляли собой в основном средние и пылеватые пески с растительным опадом, местами с включениями из осколков кирпича и мелкой гальки (табл. 1).
Таблица 1. Гранулометрический состав донных отложениях р. Ильд
№ станции Сумма фракций (процент по массе)
> 2 мм 1-2 мм 1-0.25 мм < 0.25 мм
1 12.97 18.06 20.27 1.65
3 6.16 10.93 66.02 16.89
4 0.00 0.00 21.54 78.46
5 10.53 24.37 56.42 8.68
7 4.25 6.14 72.48 17.13
8а 0.31 4.99 84.17 10.52
Ранее Н.В. Лобусом с соавт. (2014) также было указано, что в донных отложениях исследованной акватории наблюдается три типа донных отложений - автохтонного, смешанного и терригенного происхождения, сменяющих друг друга по продольному профилю от зоны свободного течения реки до водохранилища. Наиболее бедными по содержанию общего, неапатитового и обменного фосфора были почвы обсыхающих мелководий зоны свободного течения (станции 1 и 2). По содержанию органического вещества наиболее бедными были пески, взятые на станциях 3 и 8, 8а. По всем показателям выделялась ст. 7: в глинистом грунте наблюдалось высокое содержание как органического вещества, так и общего, неапатитового и обменного фосфора.
Наши данные хорошо согласуются с данными других авторов. Так, Третьякова и др. (2011) показали, что содержание фосфора в ДО существенно зависитот их типа. Концентрации фосфора в иловых донных отложениях в среднем оказалась в 3 раза выше, чем содержание в отложениях с песочной фракцией. Причем, такая зависимость прослеживалась в любой период наблюдения. Это связано с тем, что иловые отложения, представленные тонкой мелкодисперсной фракцией, обладают большей сорбционной способностью по сравнению с песками. Тоже самое можно сказать и про глинистые донные отложения. Содержание апатитового фосфора колебалось в пределах 0.011-0.033% сухого веса на всех станциях. Таким образом, было установлено, что содержание общего, неапатитового, обменного фосфора и органического вещества зависит от типа грунта. В песчаных грунтах и галечниках преобладает апатитовый фосфор, в глинистом грунте преобладает неапатитовый фосфор. Доля доступного для биоты растворимого фосфора невелика, максимальное его количество обнаружено в
глинистом грунте ст. 7. Вышеперечисленные особенности химического состава почв ст. 7 определялись особенностями гидрологического режима этой станции: она расположена в зоне слияния двух рек, и таким образом, сюда выносится большое количество аллохтонного материала. А поскольку эта станция находится также в переходной зоне приемника, скорость течения на ней и уровень воды зависят от гидрологических процессов, происходящих на водохранилище.
Таблица 2. Содержание форм фосфора и органического вещества в донных отложениях р. Ильд, % сухого веса
№ станции Тип грунта Общий фосфор^ Неапатитовый фосфор,% Апатитовый фосфора/о Растворимый фосфор,/ Органическое веще-ство,%
1 Крупная галька с пылеватым песком 0.0286 0.0067 0.0183 0.0008 0.30
2 Песок с галькой и гравием 0.0261 0.0076 0.0192 0.0006 0.30
3 Пылеватый песок с растительными остатками 0.0371 0.0128 0.0161 0.0016 1.82
7 5-7 см глинистого грунта на размытой суглинистой почве 0.0752 0.0267 0.0110 0.0067 3.27
8 Средний песок с растительным опадом 0.0577 0.0095 0.0334 0.0002 0.76
8а Пылеватый песок с растительным опадом и включениями 0.0547 0.0241 0.0129 0.0002 1.68
из осколков кирпича
ВЫВОДЫ
Таким образом, нами установлено, что в устьевой зоне малой реки - притока Рыбинского водохранилища существуют различные участки обсыхающих мелководий, отличающиеся по гидрологическому режиму и химическому составу грунтов. Наиболее бедными по химическому составу грунтов и флористическому составу являются участки обсыхающих мелководий свободного течения реки, наиболее богатыми - участки зоны приемника.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. Изд-во Московского университета, 1970. 488 с. [Arinuchkina E.V. Rukovodstvo po himicheskomu analizu pochv. Iz-vo Moskovskogo universiteta, 1979, 488 c.] In Russian
Болотов С.Э., Крылов А.В., Цветков А.И., Соколова Е.А., Поддубный С.А. Водные массы и зоопланктон зоны подпора притока Рыбинского водохранилища // Поволжский экологический журнал. 2012. № 2. С. 134-141. [Bolotov S. E., Krylov A.V., Tsvetkov A.I., Sokolova E.A., Poddubnyi S.A. Vodnye massy i sooplankton zony podpora pritoka Rybinskogo vodohranilischa // Povolczskyi ekoligicheskyi zcurnal. 2012. № 2. S. 134-141.] In Russian
Лобус Н.В, Присыпкин В.И., Болотов С.Э. Генезис органического вещества донных осадков // Гидроэкология устьевых областей притоков равнинного водохранилища / ред. А.В.Крылов; Ин-т биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН. Ярославль, Филигрань, 2015. 466 с. [Lobus N.V., Prisypkin V.I., Bolotov S.E. Genesis organicheskogo veschestva donnych jsadkov // Hydroecology of lowland water reservoir tributaries' mouth. Yaroslavl: Filigran, 2015. P. 407-416.] In Russian Третьякова Е.И., Ильина Е.Г. Бурлуцкая Е.В. Изучение факторов, влияющих на содержание фосфора в донных отложениях Новосибирского водохранилища // Известия Алтайского государственного университета. 2011. № 3/2. С. 168-173. [Tretyakova E.I., Ilyina E.G., Burlutskya E.V. Izuchenie phaktorov, vliaychich na coderzhanie phosphora v donnych otlozheniach Novosibirskogo vodochranilischa // Izvestia Altaiskogo gosudarstvennogo universiteta. 2011. № 3/2. S. 168-173.] In Russian ГОСТ 12536-79. Методы определения гранулометрического состава [GOST12536-79 Vetody opredeleniy
granulometricheskogo sostava] In Russian Законнов В.В. Содержание и распределение биогенных элементов в наносах верхневолжских водохранилищ // Биол. внутрен. вод. Информ. бюл. L, 1982. № 53. С. 58-64. [Zakonnov V.V. Soderzhanie i raspredelenie biogennykh elementov v nanosah verhnevolchskih vjdohranilisch // Biologiya vnutrennikh vod. Informatsionnyi bulleten. 1982. № 53. P. 58-64.] In Russian Методы исследования органического вещества в океане / под ред. Е.А Романкевича. М.: Наука, 1980. [Metody issledovaniy organicheskogo veschestva v okeane / pod red. E.A. Romankevicha. M.: Nauka, 1980]. In Russian
THE CONTENTS OF VARIOUS FORMS OF PHOSPHORUS IN GROUND ADJOURNMENT OF DRYING SHOALINESSES OF THE SMALL RIVER ILD - INFLOW OF THE RYBINSK WATER BASIN
N. V. Vasileva, N. A. Afinogenova
I.D. Papanin Institute for biology of inland waters RAS, 152742 Borok, Russia е-mail: vnv@ ibiw.yaroslavl.ru
It is shown, that the contents of various forms of phosphorus in ground adjournment of drying shoalinesses depends on type of ground adjournment, contents of organic substance and is defined by features of a hydrologi-cal mode of station.
Keywords: ground adjournment, forms of phosphorus, organic substance.
