Особенности гидрохимического режима реки Нижняя Тунгуска

Река Нижняя Тунгуска берет начало на северном склоне Лено-Ангарского водораздела. Длина реки 2 989 км, площадь водосбора 473 000 км² [1].

Бассейн реки расположен в пределах Среднеси­бирского плоскогорья, в зоне вечной мерзлоты. Река на своем протяжении по гидрографическим особен­ностям делится на два характерных участка. На пер­вом, от истока до устья р. Нижняя Кочема, она течет в северном направлении по дну широкой долины, вы­работанной в толще осадочных песчано-глинистых пород. Ширина реки у с. Ербогачен достигает 200– 300 м. Ниже устья р. Нижняя Кочема долина Ниж­ней Тунгуски суживается и делает ряд крупных из­лучин. Ниже с. Наканно река поворачивает к западу и на остальном протяжении (1 600 км) пересекает Среднесибирское плоскогорье. Чередование твердых коренных пород с более мягкими обуславливает здесь то резкое расширение долины до 2–3 км, то превра­щение ее в узкое и глубокое каньонообразное ущелье, ограниченное крутыми скалистыми берегами высо­той 100–200 м, где встречаются пороги со скоростями течения воды 4–5 м/с. Ниже устья р. Северная русло достигает ширины 700–800 м с колебаниями глуби­ны от 20 до 100 м.

Питание реки в большей степени определяется атмосферными осадками, до 75–90% годового стока приходится на весеннее половодье и летне-осенний дождевой паводок. Средние месячные и годовые рас­ходы воды на характерных участках реки приведены в таблице 4.4. Для режима реки характерны высокие подъемы уровня воды во время весеннего половодья, проходящего обычно в мае–июне в виде одной мощ­ной волны, сформированной талыми снеговыми во­дами. Максимум половодья в верхнем участке реки приходится на май, в среднем течении и низовье оно обычно наблюдается в июне. Амплитуда колебаний уровня воды достигает: в створе пгт. Тура – 21,37 м, в створе фактории Большой Порог – 31,32 м.

Детальному исследованию водного режима тер­ритории препятствует, прежде всего, недостаточная гидрометеорологическая и гидрохимическая изучен­ность бассейна реки. Один створ приходится здесь на 67 600 км², причем размещены они в большинстве на выходе рек из гор, таким образом, значительный спектр природных условий не охвачен сетью гидроло­гических и гидрохимических наблюдений.

Обобщение материалов по элементам водного ба­ланса (большей частью в нижнем и среднем течении реки) по результатам исследований 1950–70 годов учтены при подготовке справочных изданий [1].

Климатические условия бассейна обусловливают ряд специфических особенностей формирования ка­чества вод, в частности их уязвимость к антропоген­ным нагрузкам. Во время снеготаяния почва находит­ся в промерзшем состоянии, так что ее верхний слой становится труднопроницаемым в течение периода снеготаяния. Слабое развитие растительности и тон­кий почвенный покров обеспечивают высокий дре­наж выпадающих осадков в летнее время. Следствием преобладания осадков над испарением и замедлен­ных процессов минерализации органического веще­ства является наличие большого количества мелких верховых заболоченных озер с высоким содержанием гумуса и природно-кислыми водами.

Река Нижняя Тунгуска протекает по малоосвоен­ной территории с низкой антропогенной нагрузкой. Численность населения в ее бассейне около 25 тыс. человек. Площадь загрязненных земель в водосборе реки не превышает 2% [2]. Техногенная трансфор­мация территории в основном связана со строитель­ством и обустройством буровых площадок и инфра­структуры геофизических работ и пожарами.

Воды р. Нижняя Тунгуска используются в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов, расположенных ее по берегам. Централизованные системы водоснабжения в сель­ских населенных пунктах отсутствуют.

Гидрохимический режим и качество воды реки в основном определяются природными факторами: ги­дрологическим режимом, составом пород, слагающих водосборную площадь, сплошным распространением вечномерзлых грунтов, разгрузкой в русло реки высо­коминерализованных подземных вод и др.

С целью формирования современных представле­ний о качестве вод реки Нижняя Тунгуска были обоб­щены результаты многолетних (1984–2008) гидрохи­мических наблюдений, ведущихся государственной сетью наблюдений и контроля загрязнения поверх­ностных вод суши в створах пгт. Тура и фактории Большой Порог.

Результаты наблюдений, полученные в указанных точках контроля, за расчетный период были усредне­ны по значениям расхода воды в створах.

Оценка статистических связей между концентра­цией вещества и расходом воды, выполненная соглас­но [3], показала наличие значимых статистических связей между концентрацией вещества С и расходом воды Q в исследуемом объекте.

Совместный анализ данных средних месячных расходов воды и относительного содержания основ­ных анионов показывает, что по относительному со­держанию преобладающих анионов вода в диапазоне среднемесячных расходов в среднем течении относит­ся к классу хлоридных вод группы кальция III типа. Содержание ионов Cl^-изменяется от 25 до 42% экв., а ионов НСО_3-составляет 11–21% экв. На пике весен­него половодья, когда расходы воды достигают мак­симальных значений, в течение непродолжительного периода класс воды может измениться на гидрокар­бонатный (рис. 4.11). Среди катионов на протяжении всего гидрологического цикла преобладают ионы Са²⁺, содержание которых изменяется от 19 до 26% экв. Содержание ионов Na⁺+K⁺ колеблется от 9 до 22% экв., ионов Mg⁺⁺ от 6 до 10% экв.

В период зимней межени минерализация воды со­ставляет здесь от 220 до 410 мг/л, достигая в отдель­ные годы значений 0,85–1,1 г/л. Для пика и на спаде весеннего половодья характерно резкое снижение ми­нерализации воды до 42–160 мг/л.

В нижнем течении реки (створ фактории Боль­шой Порог) вода носит хорошо выраженный хло­ридный характер (27–34% экв.) в период зимней и летней межени при средней минерализации 209– 460 мг/л. Содержание гидрокарбонатных ионов в этот период составляет 13–25% экв. В период с на­чала и до спада весеннего половодья класс воды меняется и при среднемесячных расходах более 4 700 м³/с носит гидрокарбонатный характер. Со­держание растворенных солей резко снижается, и минерализация составляет 36–92 мг/л. Среди кати­онов наблюдается резко выраженное преобладание ионов Са²⁺ (27–30% экв.). Относительное содержа­ние ионов Na⁺+K⁺ колеблется от 6 до 9% экв., ионов Mg⁺⁺– от 6 до 11% экв.

В таблице 4.5 представлены данные по содержа­нию основных ионов вод реки Нижняя Тунгуска в нижнем течении.

Особенности водосборной площади обусловлива­ют повышенное содержание в воде р. Нижняя Тун­гуска хлоридов, сульфатов, железа, меди, фенолов, нефтяных углеводородов. Высокое содержание хло­ридов и сульфатов характерно для периода зимней межени, когда сток реки определяется подземным питанием.

Анализ и статистическая обработка многолетней (1984–2008) режимной гидрохимической инфор­мации показали, что водная экосистема в течение длительного периода функционирует в условиях поступления в водную среду избыточного количе­ства органических веществ и соединений тяжелых металлов.

Основными загрязняющими веществами в кон-Анализируя загрязненность воды р. Нижняя Тун­тексте требований нормативов «Предельно допу-гуска по кратности превышения ПДК[4], ее мож­стимых концентраций для рыбохозяйственных во-но охарактеризовать, как имеющую загрязненность доемов (ПДК)» являются фенолы, нефтяные «среднего уровня» (2<K<10) фенолами, нефтяными

углеводороды и соединения тяжелых металлов: же-углеводородами, азотом аммонийным, соединениями леза, меди, цинка, алюминия и марганца, средние за железа, цинка и алюминия и марганца. По содержа­исследуемый период концентрации которых превы-нию соединений меди вода р. Нижняя Тунгуска имеет шают ПДК(табл. 4.6). загрязненность высокого уровня (10<K<50).

Анализ загрязненности реки по признаку повто-нии фенолами, нефтя-ными углеводородами, тяжелы­ряемости случаев превышения ПДК[4] позволя-ми металлами (железо, медь, цинк, марганец), содер­жет говорить об «устойчивом» (30<F<50) загрязнении жание которых превышает ПДКболее чем в 50% реки азотом аммонийным; «характерном» загрязне-от числа отобранных проб (табл. 4.7).

Таблица 4.7. Повторяемость (F,%) случаев превышения ПДКзагрязняющих веществ в пробах воды р. Нижняя Тунгуска

Комплексная оценка качества поверхностных вод р. Нижняя Тунгуска по величине удельного комбина­торного индекса загрязненности воды УКИЗВ [4] при­ведена в таблице 4.8.

В соответствии с классификацией [4] по состоя­нию загрязнения вода р. Нижняя Тунгуска в районе пгт. Тура на протяжении последних лет характеризу­ется как «очень грязная» и относится к четвертому классу разряда «в», в районе фактории Большой По­рог как «грязная» и относится к четвертому классу разряда «а» [5].

Результаты экспертной оценки качества воды реки по отношению к ПДКприводят к заключению об изменении химического состава воды в результате антропогенного воздействия [5]. В условиях, когда ан­тропогенная нагрузка практически отсутствует, цели планируемых водоохранных мероприятий и требова­ния к их эффективности остаются весьма условными.

Представляется, что такая оценка является субъ­ективной и не учитывают региональных особенно­стей формирования химического состава природных вод. Принятая система оценки качества поверхност­ных вод [4] не принимает во внимание тот факт, что водные экосистемы в процессе эволюционного развития адаптируются к существованию в услови­ях конкретного водоема, среда которого становится оптимальной для естественного воспроизводства данных живых организмов.