Гидрохимическая оценка вод реки Уссури

.

Более благополучно обстоит ситуация на менее освоенном Дальнем Востоке России, однако черты глобального загрязнения вод проявляются в послед­нее время и на этой территории. Особенно это касает­ся трансграничной реки Амур, и данная проблема ши­роко освещается в печати. Гораздо меньше внимания уделено трансграничной реке Уссури, крупному при­току Амура. Площадь бассейна реки Уссури состав­ляет 193 000 км². России принадлежит 136 000 км² водосбора, остальная часть его территории находит­ся в северо-восточном Китае. Длина реки составляет 897 км. Богатство природными ресурсами и уникаль­ность биологического разнообразия в бассейне Уссури были описаны еще в XIX веке первыми исследователя­ми региона и до сих пор привлекают внимание к этой территории как одному из наиболее интересных райо­нов мира, сохранившему естественные ландшафты [3].

По обеим сторонам границы в настоящее время идут интенсивные экономические преобразования. В китайской части бассейна приоритетными отрас­лями экономики являются сельское хозяйство и до­быча угля, развитие этих производств в последние десятилетия требует вовлечения в оборот все больших объемов воды [3, 8]. Санцзянская равнина (равни­на трех рек), представляющая собой самую большую территорию увлажненных земель в Китае, осушает­ся и ежегодно дополнительно распахивается с целью превращения ее в главный зерновой район страны. В российской части бассейна Уссури реализуются мас­штабные государственные проекты – строительство магистральных газо- и нефтепроводов. Трассы обоих трубопроводов протяженностью более 500 км про­кладываются по расчлененной местности и пересе­кают десятки рек, формирующих гидрографическую сеть Уссури. Строительство и эксплуатация обеих ма­гистральных систем, несомненно, могут стать новым серьезным фактором вмешательства в функциониро­вание водных экосистем бассейна Уссури.

Исследования гидрохимического режима бассей­на Уссури проводились и ранее [4, 5, 6]. Но за исклю­чением обобщающей статьи А. А. Зенина с соавторами [1], охватывающей весь российский сектор бассейна, упомянутые работы относятся либо к среднему, либо к нижнему течению. Применение сравнительно­географического анализа ко всему бассейну дает возможность получить более полную картину его со­стояния и позволит выявить наиболее контрастные изменения и тренды в гидрохимии вод. Цель работы состоит в оценке пространственно-временной измен­чивости концентраций растворенных компонентов макросостава и биогенных элементов в основных водотоках российской части Уссури от верховьев до устья в условиях усиливающегося антропогенного пресса на водосбор реки.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования являются поверхностные воды российской части бассейна р. Уссури. В статье анализируются гидрохимические материалы, полу­ченные в период 2008–2012 годов. Пробы воды от­бирались в верхнем, среднем и нижнем течении р. Уссури и основных притоках. Режимные точки опро­бования были разбиты на 8 основных групп:

1                     Верховья Уссури: р. Уссури – с. Булыга-Фадеево, р. Соколовка – с. Соколовка, р. Уссури – с. Чугуевка;

2                    Малые южные реки: р. Вассиановка, р. Снегуровка, р. Черниговка, р. Грибная;

3                    Р. Уссури (выше г. Лесозаводск);

4                    Р. Сунгача – исток;

5                     Р. Большая Уссурка (выше г. Дальнереченск);

6                    Малые северные реки: р. Крутобережная, р. Чалдонка, р. Кедровка;

7                     Р. Бикин (выше впадения р. Алчан);

8                    Р. Уссури (7 км выше п. Казакевичево).

Отборы (из поверхностных горизонтов) были приу­рочены к периоду весеннего половодья и летне-осенней межени. Зимняя межень охарактеризована несколь­кими отборами (февраль 2011 и февраль 2012 года) в пунктах р. Уссури выше г. Лесозаводск, р. Сунгача – исток и р. Уссури – 7 км выше п. Казакевичево.

Аналитическая обработка выполнена по стандарт­ным гидрохимическим методикам в лаборатории гео­химии ТИГ ДВО РАН и лаборатории Межрегиональ­ного центра экологического мониторинга гидроузлов при ИВЭП ДВО РАН. Круг стандартных методов ана­лиза был расширен за счет применения высокоэф­фективной жидкостной хроматографии для опреде­ления нитрат-, сульфат- и хлорид-ионов ([LC-10Avp, Shimadzu), а также растворенного органического углерода методом каталитического сжигания (TOC­VCPN, Shimadzu).

Результаты и обсуждение

В питании рек бассейна Уссури преобладают до­ждевые воды, но вклад снеговых вод в отдельные годы может быть значительным. Воды Уссури и основных притоков характеризуются НСО₃-Cа составом и сравни­тельно низкой минерализацией. Последнее является их региональной особенностью, определяемой соотно­шением горных и равнинных типов ландшафтов, мус­сонным характером климата, высокой устойчивостью подстилающих силикатных пород к выветриванию.

Величина минерализации проб воды в период исследования изменялась от 28,5 до 153 мг/л. Пока­зательным является характер увеличения минерали­зации в летне-осеннюю межень, амплитуда которой может быть индикатором антропогенного загрязне­ния [6]. Для крупных рек Б. Уссурка и Бикин, дрени­рующих малоосвоенные горно-таежные ландшафты, сезонное увеличение минерализации составило 11 и 26%, соответственно. В пункте Уссури – выше Лесоза­водска, где водосбором реки являются более освоен­ные районы Приморья, данный показатель возрастал на 28–30%. Наибольшей минерализацией характери­зуются воды пограничной р. Сунгача, берущей начало в оз. Ханка и в зависимости от сезона имеющей черты гидрохимии либо озерных, либо вод р. Уссури. Мине­рализация р. Сунгача в половодье (96,3 мг/л) в период летне-осенней межени увеличивается на 37%.

По данным В. М. Шулькина (2009), в среднем те­чении р. Уссури за счет впадения левых притоков со стороны КНР минерализация вод в межень могла по­вышаться на 50–60%. Минерализация малых рек Вас­сиановка, Снегуровка, Грибная, Черниговка, Кедровка, Крутобережная, Челдонка, дренирующих сельскохо­зяйственные ландшафты Приморья, в межень изменя­лась от 28 до 136 мг/л, и сезонный контраст был доста­точно заметным, варьируя от 35 до 65%.

В устье р. Уссури, в замыкающем створе выше п. Казакевичи минерализация вод изменялась от 38 до 97 мг/л, и сезонный переход от половодья к летней и зимней межени составил 29 и 53%, соответственно.

Величина рН, являющаяся интегральным ре­зультатом вклада многих биогеохимических про­цессов, в реках бассейна изменялась от 5,90 до 7,80. Значение рН вод реки Сунгача сдвинуто в щелочную область (7,7–7,8), что обусловлено поступлением вод озерного генезиса. Самое низкое значение рН (5,9) за­фиксировано в водах р. Уссури (выше п. Казакевичи) в мае 2010 года.

В водотоках бассейна Уссури содержание неорга­нического азота подвержено достаточно сильной пространственно-временной динамике, изменяясь от аналитического нуля до 1,9; 0,011 и 1,14 мг N/л для нитрат-, нитрит- и аммонийной форм соответ­ственно. Концентрации нитратного азота в весенне­раннелетний период наблюдений (0,1–0,3 мг N/л) отражают равновесие процессов разложения органи­ческого вещества опадов и подстилок и последующего поглощения высвобождающихся элементов как на­земной, так и водной биотой. Усиление биотического поглощения в водотоках в теплый период приводит к минимальному содержанию нитратной и аммиач­ной формы растворенного азота. Сравнение концен­траций февральской межени, когда отсутствует по­требление минерального азота биотой, для пунктов Уссури выше Лесозаводска и Казакевичево показыва­ет, что в устьевой части реки (выше п. Казакевичево) среднее содержание нитратной и аммонийной форм азота выше практически на порядок.

Необходимо подчеркнуть, что природные кон­центрации неорганических растворенных форм азо­та очень низкие, их сумма, по данным [9], для неза­грязненных рек мира не превышает 0,120 мг N/л, при этом аммонийная форма составляет 15%. Особенно­стью распределения неорганических форм азота в во­дах устья Уссури, в отличие от других пунктов опро­бования, является преобладание аммонийных форм над нитратными в 4–6 раз. Такая трансформация, по-видимому, связана с недостаточно интенсивно идущими процессами окисления органического ве­щества.

Содержание нитритного азота, являющегося неу­стойчивым промежуточным продуктом нитрифика­ции в водах, находится на уровне первых микрограм­мов в литре, однако нитрит-ион является хорошим индикатором антропогенного загрязнения вод. Если в верхней и средней частях бассейна содержание ни­тритного азота составляет 0,001–0,002 мг N/л, что со­ответствует среднему значению для наиболее чистых рек мира [9], то в устье Уссури средневзвешенные кон­центрации выше в несколько раз, достигая величины 0,011 мг N/л, зафиксированной в феврале 2011 года.

Концентрации общего растворенного фос­фора в водотоках бассейна Уссури изменялись в пе­риод исследования от аналитического нуля до 0,184 мг Р/л. В основных пунктах опробования, исключая р. Сунгача и Уссури-выше Казакевичево, концентрации общего растворенного фосфора варьировались в пре­делах 0,005–0,020 мг Р/л, соответствуя уровням для наиболее чистых рек мира [9]. На замыкающем ство­ре Уссури – выше п. Казакевичево данный уровень превышен в 2–3 раза. Максимальная концентрация (0,184 мг Р/л) определена в водах истока р. Сунгача в февральскую межень. Эта концентрация сопоставима с данными В. А. Чудаевой [7] по содержанию фосфа­тов в водах оз. Ханка в 90-х годах, где в озерной тол­ще происходило накопление биогенных соединений и одним из основных источников поступления, по мне­нию автора, являлись загрязненные воды впадающей в озеро р. Спасовка.

Содержание растворенного органического углерода изменялось от 1,9 до 12,8 мг С/л, при сред­нем значении 5,0 мг С/л, несколько меньшем средней величины 5,75 мг С/л для рек мира [9]. Отмечается тенденция небольшого роста концентраций (15–20%) при переходе от верхних и средних участков бассейна к нижнему течению Уссури. Оценка вклада окрашен­ных гумусовых соединений, основанная на величине коэффициента экстинкции (280 нм), свидетельствует о достаточно близких по масштабу потоках гумино­вых веществ на разных участках бассейна.

С динамикой органического вещества, являюще­гося активным участником процессов выветривания типоморфных элементов и педогенеза, связано по­ступление растворенного железа. Концентрации последнего невелики: 0,009–0,300 мг/л при среднем значении 0,124 мг/л. Сезонная изменчивость концен­траций в водотоках бассейна Уссури в основном вы­ражается в их увеличении от весны к осени, что уже было установлено ранее [6].

Заключение

Исследования показали, что основное антропо­генное загрязнение вод Уссури происходит на погра­ничном участке русла от истока р. Сунгача до устья Уссури. Наиболее контрастными показателями ди­намики состава вод являются неорганические формы азота и фосфат-ионы. Рост концентраций этих ионов при сравнении верхних и нижних участков бассейна является достаточно выраженным и составляет 2–4 раза. На замыкающем створе Уссури преобладающей формой неорганического азота является аммонийная. Содержания растворенных форм углерода и железа находятся на уровнях, близких к природным.