Анализ химического состава вод озер

Воды озер, как и другие природные воды, характеризуются различным химическим составом и разной степенью минерализации.

По составу солей (по преобладающему аниону) воды озер подразделяют на три класса: гидрокарбонатные и карбонатные, сульфатные, хлоридные. В каждом классе по преобладающему катиону выделяют три группы: кальциевая, магниевая и натриевая. В распределении озер по химическому составу прослеживается географическая зональность, обусловленная условиями увлажнения.

По степени минерализации озера подразделяются на пресные (S менее 1 ‰), солоноватые (1-24,7‰), соленые (24,7-47‰) и минеральные (более 47‰) (например, Байкал – 0,1‰, Каспийское – 12-13‰, Большое Соленое – 137-300‰, Мертвое море 260-270‰, в отдельные годы до 310‰). Степень минерализации озер может быть различной в разных частях: пониженной соленостью отличаются те части озера, в которые впадают реки. Так, в бессточном озере Балхаш, расположенном в аридной зоне, в западной части, куда впадает река Или, вода пресная, а в восточной части, которая соединяется с западной лишь узким ( 4 км ) неглубоким проливом, вода солоноватая. При перенасыщении озер из рассола – рапы соли начинают выпадать в осадок, происходит их кристаллизация. Такие минеральные озера называют самосадочными, часто они представляют собой емкости, уже почти заполненные кристаллической солью (например, Эльтон, Баскунчак). Минеральные озера, в которых откладываются пластичные тонкодисперсные илы, известны как грязевые (например, лечебные водоемы близ Евпатории и др.).

Существует зональная термическая классификация пресных озер, разработанная Ф. Форелем. В ней выделены три типа озер: полярные, умеренные и тропические – в зависимости от длительности периода с температурой выше или ниже +4 °С, что отражается на вертикальной циркуляции воды в озере. Впоследствии дополнительно были выделены еще два типа озер – субполярные и субтропические, а в тропическом типе намечены два подтипа: влажных и сухих тропиков.

Озера жаркого теплового пояса – тропические – характеризуются температурой поверхности 20-30 °С весь год, причем с глубиной она постепенно снижается. Такое распределение температуры по вертикали называется прямой термической стратификацией. Зимой в связи с понижением температуры воды на поверхности наблюдается сезонная циркуляция, более четкая в сухих тропиках, нежели во влажных. Озера холодного теплового пояса – полярные – весь год обладают температурой поверхности ниже +4 °С. Большую часть года они замерзшие, и температура с глубиной повышается. Такое распределение температуры по вертикали называется обратной термической стратификацией. Период циркуляции один – летом. Озера умеренного теплового пояса – умеренные – имеют температуру поверхности выше +4 °С летом, ниже +4 °С зимой. Они обладают переменной стратификацией по сезонам года: летом прямой, зимой обратной. Весной и осенью наступают такие моменты, когда температура по вертикали одинаковая – +4°С на разных глубинах. Явление постоянства температуры по вертикали называется гомотермией (весенней и осенней).

а. — изменение температуры пресных озер с глубиной по сезонам года;

б. — вертикальные термические зоны озер умеренного климатического пояса летом

Годовой термический цикл в озерах умеренного пояса разделяется на четыре периода: весеннее нагревание (от 0 до +4 °С) осуществляется благодаря конвективному перемешиванию; летнее нагревание (от +4 °С до максимальной температуры) – путем молекулярной теплопроводности; осеннее охлаждение (от максимальной температуры до +4 °С) – путем конвективного перемешивания; зимнее охлаждение (от +4 до 0°С) – вновь путем молекулярной теплопроводности. Таким образом, в умеренных озерах два периода циркуляции – весной и осенью.

В зимнем периоде замерзающих озер выделяются те же три фазы, что и у рек: замерзание, ледостав, вскрытие. Процесс образования и таяния льда у озер схож с реками. Небольшие мелкие озера замерзают раньше рек, большие глубокие – позже. Но и те и другие озера на 2-3 недели дольше покрыты льдом, чем реки региона, и вскрываются позже их. Термический режим соленых озер напоминает режим океанов и морей.

Озера, особенно крупные, оказывают смягчающее влияние на климат прилегающих территорий: зимой там теплее, летом прохладнее. Так, на береговых метеостанциях у озера Байкал температура зимой на 8-10°С выше, а летом на 6-8 °С ниже, чем на станциях, находящихся вне влияния этого озера. Влажность воздуха близ озера больше из-за повышенного испарения.

1. Любушкина С.Г. Общее землеведение : Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. «География» / С.Г. Любушкина, К.В. Пашканг, А.В. Чернов; Под ред. А.В. Чернова. — М.: Просвещение, 2004. — 288 с.

источник

Библиографическая ссылка на статью:
Кравченко И.Ю. Химический состав воды малых озер разнотипных ландшафтов Карелии // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/12/75837 (дата обращения: 25.03.2019).

Химический состав поверхностных вод зависит от геологического строения, состава горных пород верхней части земной коры, почвенных условий и растительного покрова водосборной территории. Озеро и его водосбор представляют собой единую природную систему. Ландшафтная структура водосбора, как его индивидуальная характеристика, в значительной степени определяет функционирование озерных экосистем. Следовательно, очень важным является исследование влияния водосбора на озеро как подсистему и накапливающий элемент ландшафта.

Целью работы было выявить особенности химического состава воды малых озер Карелии, расположенных в различных типах ландшафта.

Исследования проводились на водоемах, расположенных в среднетаежной зоне южной части Карелии: озера Вендюрской группы – оз. Голубая ламба, оз. Уросозеро, оз. Рапсудозеро, оз. Коверъярви и Заонежского полуострова – оз. Мягрозеро, оз. Леликозеро, оз. Гижозеро, ламба Корытово, оз. Кондозеро.

Озера Вендюрской группы расположены в северо-западной части Вохтозерской ледораздельной возвышенности. Водосбор представлен флювиогляциальными грядами и равнинами, моренными равнинами в сочетании с торфяниками на отмытых песчано-гравийных отложениях. В почвенном покрове выделяются подзолы иллювиально-железистые и торфяные болотные (верховые и переходные) почвы. Заболоченность территории изменяется в пределах 5-48 %, залесенность – 49-95 %, озерность – 0-5 %. 16 % водосборной территории озер Урос и Коверъярви было осушено. Водоемы имеют небольшую площадь водного зеркала (0.039-4.35 км 2 ), малый удельный водосбор (2.1-6.9) и коэффициент условного водообмена (0.43-0.89). Поверхностный приток в озера либо отсутствует, либо незначительный [1].

В ландшафтной структуре Заонежского полуострова преобладают урочища сельг (вытянутых гряд, сложенных плотными кристаллическими породами), равнины на валунных супесях и суглинках и безвалунных песках и суглинках, а также торфяники. В почвенном покрове района преобладают буроземы, развитые на морене и буроземы темноцветные, развитые на шунгитах и шунгитовой морене. Заболоченность территории составила 7-25 %, залесенность – 24-93 %, озерность – 0 %. Около 30 % территории полуострова использовалось в качестве огородов, пашен и сенокосов [2, 3]. Площадь водного зеркала исследованных озер находится в пределах 0.003-5 км 2 , удельный водосбор в основном незначительный (3.7-6.4) за исключением ламбы Корытово – 32. Водные объекты характеризуются слабым внешним водообменном, коэффициент условного водообмена находится в пределах 0.36-2.7 [4, 5]. Озера относятся к слабо приточным водоемам в силу незначительности или отсутствия поверхностных притоков.

Пробы воды на озерах отбирались с поверхностного и придонного горизонтов. Гидрохимические наблюдения включали определение следующих показателей: температура, электропроводность, pH, главные ионы (K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , SO₄ 2- , Cl — ), щелочность (Alk), биогенные элементы (Р_мин, Р_общ, NH₄ + , NO₂ — , NO₃ — , N_орг, N_общ), растворенные газы (О₂, СО₂), органическое вещество (цветность, ПО, ХПК, БПК₅), литофильные элементы (Fe_общ, Mn, Al, Si). Аналитическая работа проводилась в лаборатории гидрохимии и гидрогеологии ИВПС КарНЦ РАН, аккредитованной Госстандартом России (№ РОСС RU.0001.512673 от 20.07.2009 г.). Для химического анализа использованы аттестованные методики [6].

Для оценки состояния водных объектов применены методы геохимической классификации поверхностных вод гумидной зоны, предложенной П.А. Лозовиком [7]. Обработка исходной гидрохимической информации проведена с использованием автоматизированной информационной системы «Обработка гидрохимической информации и оценка состояния водных объектов (АИС «ОГХИ»)» [8, 9].

Гидрохимические исследования показали, что водные объекты Заонежья и Вендюрской группы озер отличаются по химическому составу. Несмотря на то, что водоемы в основном относятся к гидрокарбонатному классу группы кальция, за исключением озер Голубая ламба (сульфатный класс группы кальция, натрия) и Урос (сульфатно-гидрокарбонатный класс группы натрия, кальция), они имеют разную минерализацию и соотношение ионов. Минерализация озер Вендюрской группы низкая (3-14 мг/л). Преобладающими анионами в воде озер являются сульфаты, гидрокарбонаты, среди катионов — кальций, натрий (табл. 1).

Таблица 1 – Ионный состав, минерализация (мг/л) и рН воды исследованных озер

источник

Челябинскую область считают – озерным краем, ее украшают более трех тысяч озер общей площадью более двух тысяч квадратных километров.

Одно из них озеро Тургояк Озеро является памятником природы. Площадь поверхности озера 26,4 километра. Средняя глубина составляет 19,1 метра, максимальная — 32,5 метра. Оно расположено в котловине тектонического происхождения. Питание озера происходит за счет небольших речек, родников и почвенных вод. Тургояк окружен лесом, преимущественно хвойным. На берегах озера расположены базы отдыха, пансионаты и санатории. Каков же физический и химический состав воды озера? Везде ли он одинаков? Везде ли можно купаться и отдыхать? Эта проблема и определила цель нашего исследования.

Цель: исследование воды озера Тургояк по физическому и химическому составу.

Объект исследования: заборы воды в озере Тургояк.

Предмет исследования: физический и химический анализ воды озера Тургояк.

Гипотезой исследования явилось предположение о том, что физический и химический состав воды в озере везде одинаков.

Провести физический и химический анализ воды во всех частях озера Тургояк.

Объяснить причины наличия в воде тех или иных химических компонентов.

Выяснить причины превышения ПДК химических компонентов в воде.

Сравнить с химическим составом пресных вод Челябинской области.

Методы исследования: анализ литературных источников, физический и химический анализ воды и обработка полученных результатов.

Научная новизна и практическая значимость исследования заключается в получении данных физического и химического анализа воды во всех частях озера Тургояка, в систематизации интересной информации об озере Тургояк, которая может быть использована на классных часах и при изучении предметов естественнонаучного цикла.

Глава I . Общая характеристика озера Тургояк

(Физико-географические характеристики озера Тургояк)

Озеро Тургояк — одно из самых живописнейших озер Челябинской области. Это пресноводное озеро расположено недалеко от города Миасса. Оно является гидрологическим памятником природы (Постановление Правительства Челябинской области от 23.03.2007г. № 62-п). Вода в нем, настолько прозрачная, что дно просматривается даже на глубине 15 метров. Существует две популярные версии: по одной из них, озеро образовалось в результате тектонических смещений, по другой – на месте падения гигантского метеорита, которое произошло миллионы лет назад. Углубление, образовавшееся в горах, заполнили подземные ключи, горные ручьи и реки. Тургояк словно зажат в горах — с одной стороны Ильменским хребтом, с другой — Урал-Тау. Местоположение Тургояка выше относительно других озер области, что, вероятно, нашло отражение в его названии. Слово Тургояк происходит от «Тургай-Куль», что в переводе с башкирского означает «озеро на возвышенности» или «верхнее озеро».

С промежутком в несколько лет уровень воды в Тургояке меняется, колебания достигают перепада до 2,5 м. В последний раз максимальный подъем воды отмечали в 2007 году (до этого — в 1964), максимальный спад — в 1981. Природа колебаний уровня воды в озере пока неизвестна. Гидрографическая сеть бассейна Памятника природы представлена реками Липовка, Бобровка, Кулешовская, Пугачевка общей протяженностью 15,2 километра. Основную роль в питании озера играют грунтовые воды. Озеро Тургояк по площади небольшое, его поверхность не превышает 26,5 кв.м. У озера галечное дно, на пляжах присутствует кварцевый песок. Береговая полоса, которая тянется 40 км, радует глаз разнообразием – есть и поляны, и скалистые крутые берега, подступающий к воде сосновый лес.

В зависимости от уровня воды, на Тургояке можно насчитать до 10 островов. Самый известный остров Веры – место обнаружения мегалитов эпохи среднего палеолита.

По берегу проложены прогулочные тропы, следуя по ним можно выйти к обзорным площадкам. По озеру ходят на яхтах. На Тургояке расположены базы отдыха, пансионаты, детские лагеря, городской пляж. В последнее время в летний период по берегам озера наблюдается не только спонтанные палаточные стоянки отдыхающих, но и автомобильные кемпинги. Возникает вопрос, как это отразилось на качестве воды озера? Есть ли необходимость в ужесточении мер природоохранных организаций для сохранения памятника природы?

Глава II Исследование. Физический и химический анализ воды озера Тургояк

2.1. Определение физических свойств воды

Для исследования нами были взяты 6 точек забора воды на озере Тургояк: Форелевое хозяйство, Пугачевская поляна, Солнечный, Золотой пляж, Крутики, Городской пляж в период открытой воды (октябрь 2017) и закрытой воды (февраль 2018).

По физическим свойствам вода определялась по следующим параметрам: температура, цветность, мутность, вкус, запах. Характеристика физических свойств, нормативные показатели оценки интенсивности запаха и органолептические показатели питьевой воды даны в приложении 2. Полученные показатели приведены в таблицах 1 и 2.

Физические свойства воды период открытой воды (октябрь 2017)

Физические свойства воды закрытой воды (февраль 2018)

Полученные данные по физическому анализу воды соответствуют ПДК, в связи с этим мы можем сделать вывод, что характеристика физико-органолептических свойств воды озера Тургояк соответствует норме.

2.2. Определение химического состава воды

Физический анализ качества исследуемой воды оказался в норме. Возможно, при исследовании химического анализа воды станет ясно, каковы особенности химического состава воды и есть ли отрицательное влияние антропогенной деятельности на качество воды. Анализ воды проводился в химической лаборатории Ильменского государственного заповедника. Забор проб воды осуществляли в шести разных точках Тургояка (Форелевое хозяйство, Пугачевская поляна, Солнечный, Золотой пляж, Крутики, Городской пляж) в полуторалитровые бутылки (по 2 с каждой точки). В течение двух часов вода была доставлена в лабораторию Ильменского государственного заповедника для исследования. Полученные результаты занесены в таблицу 3. Мы видим, что химический состав в исследуемых точках оказался не одинаков. При работе с литературой мы находим, что это может зависеть от нескольких факторов:

1) физико-географические (рельеф, климат и т. п.);

2) геологические (тип горных пород, гидрогеологические условия и т. п.);

3) биологические (деятельность живых организмов);

4) антропогенные (состав сточных вод, состав твердых отходов и т. п.).

До сегодняшнего дня, ученые, связанные с изучением пресноводных водоемов, спорят по поводу составляющих химических элементов в воде, особенно на территории Челябинской области. Очень сложно разделить наличие некоторых компонентов, они могут быть связаны как с естественными условиями (горными породами, слагающие береговую линию и дно водоема), так и с антропогенными факторами, выбросами промышленных заводов, отработанных автомобилями выхлопных газов и потоками воздушных масс над исследуемой территорией.

В формировании водной массы озера Тургояк атмосферное питание озера значительно превышает питание грунтовое. В этих условиях состав и соотношение микроэлементов в воде озера находится в зависимости от лито-геохимических (химического состава горных пород) особенностей пород на водосборе, откуда осуществляется медленное выщелачивание микроэлементов. Некоторое содержание микроэлементов можно объяснить природным происхождением в водах озер, а многие из них требуют дополнительного исследования и изучения. Рассмотрим исследуемые компоненты в соответствии с ПДК _ВНИРО (предельно допустимой концентрации нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного назначения).

Марганец. В гидрокарбонатных водах озер Урала содержание марганца колеблется в пределах 0,001-0,050 мг/дм 3 . Марганец двухвалентный широкодоступен для водных растений и микроорганизмов, ПДК_ВНИРО марганца составляет 0,001 мг/дм 3 , и обнаруживается в водах озера Тургояк в пределах от 0,0018 мг/дм 3 до 0,0081 мг/дм 3 , что соответствует 8 ПДК_ВНИРО. В осенний сезон с хорошо прогретой водой, когда происходит растворение элемента из донных осадков, содержание микроэлемента значительно превышают ПДК_ВНИРО. Значительное количество поступает в процессе разложения остатков водных животных и растительных организмов.

Железо общее всегда присутствует в природных водах Южного Урала, т.к. оно повсеместно рассеяно в горных породах. ПДК_ВНИРО железа составляет 0,1 мг/дм 3 , и обнаруживается в водах озера Тургояк в пределах от 0,0074 мг/дм 3 до 0,208 мг/дм 3 ,что соответствует 0,8 ПДК_ВНИРО.

Кобальтобнаруживается в гидрокарбонатных уральских озерах крайне редко. Токсическое вещество третьего класса опасности, ПДК_ВНИРО 0,01 мг/дм 3 . В озере Тургояк кобальт обнаружен в пределах менее 0,005 мг/дм 3 , что соответствует0,5 ПДК_ВНИРО. Так как органического вещества в озере много, тогда кобальт представлен в основном в комплексных соединениях. Эти условия снижают токсичность кобальта.

Никель широко распространенный элемент в озерах Урала. Природное содержание в гидрокарбонатных водах колеблется от 0,001 до 0,16 мг/дм 3 , ПДК_ВНИРО никеля — 0,01 мг/дм 3 . Никель обнаруживается в водах озера в количестве менее 0,161 мг/дм 3 (превышение ПДК_ВНИРО). Присутствие никеля в природных водах обусловлено составом горных пород и почв, находящихся на площади водосбора.

Медь.В гидрокарбонатных водах Урала содержание меди колеблется от 0,001 до 0,09 мг/дм 3 , ПДК_ВНИРО -0,001 мг/дм 3 . Концентрация растворенной меди в оз. Тургояк — от 0,0010 (1,0 ПДК_ВНИРО) до 0,172 мг/дм 3 (172 ПДК_ВНИРО). Токсичность меди растет при сезонном повышении температуры воды. Столь значительное содержание меди в водах озера мы объясняем повышенным содержанием в горных породах. И, возможно, близким расположением Карабашского медеплавильного комбината. Воздействие вещества на акваторию озера происходит при атмосферном переносе.

Цинк. В природных водах уральских озер цинк встречается редко, ПДК_ВНИРО составляет 0,01 мг/дм 3 . Содержание в водах оз. Тургояк составляет от 0,0016 мг/дм 3 (0,2 ПДК_ВНИРО) до 1.79 мг/дм 3 (179 ПДК_ВНИРО). Цинк попадает в озерные воды в результате протекающих процессов разрушения и растворения горных пород и минералов, а также со сточными водами. Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие растительных организмов.Огромное количество вещества объясняется близким расположением Карабашского медеплавильного комбината. Воздействие вещества на акваторию озера происходит при атмосферном переносе.

Кадмий токсическое вещество второго класса опасности, ПДК _ВНИРО составляет 0,005 мг/дм 3 . Соединения кадмия ядовиты в любом состоянии, его токсичность в водах растет с сезонным увеличением температуры воды и с увеличением растворенного кислорода. Обнаруживается в водах оз. Тургояк в пределах от 0,000006 мг/дм 3 ( 3 (0,1 ПДК _ВНИРО); поступление его в озеро происходит в результате разложения водных организмов, способных его накапливать.

Свинецв природных водах встречается практически повсеместно. В типичных гидрокарбонатных водах содержание его изменяется от следов до 0,05 мг/дм 3 . Соединения свинца ядовиты в любом состоянии, его токсичность в водах растет с сезонным увеличением температуры воды и с увеличением растворенного кислорода. Свинец, токсическое вещество первого класса опасности, ПДК _ВНИРО 0,006 мг/дм 3 . В водах оз. Тургояк обнаруживается в пределах от 0,0001 мг/дм 3 (0,1 ПДК _ВНИРО) до 0,214 мг/дм 3 (? ПДК _ВНИРО).

Стронций. В гидрокарбонатных водах озер Урала стронций имеет повсеместное распространение и встречается в количестве от 0,0001 до 1,56 мг/дм 3 , ПДК_ВНИРО -10,0 мг/дм 3 . Стронций обнаруживается в водах оз. Тургояк в пределах 0,17 — 0,31мг/дм 3 (

Фото 1. Береговая линия оз. Тургояк

Фото 2. Заборы воды автором работы

2.3. ПДК тяжелых металлов в исследуемых точках

источник

Химический состав озерных вод зави­сит от физико-географических условий, от состава вод впадающих рек, биологических процессов, протекающих в самом озере. Решающим фактором, определяющим химический состав воды, яв­ляется климат, создающий общий фон, на котором протекает большинство процессов, влияющих на состав воды. В последнее время большую роль в формировании химического состава воды играют антропогенные факторы.

Как и в реках, содержащиеся в озерной воде вещества, определяющие ее химический состав, можно разделить на несколько групп: ионы, соли, микроэлементы, растворенные газы, биогенные и органические вещества.

Соли, растворяясь в воде, формируют ее минерализацию. Минерализация озер, в отличие от рек, меняется в очень широких пределах и может достигать 300–350 г/кг — образуются рассолы, соле­ность которых может во много раз превышать соленость морской воды. К основ­ным ионам, преобладающим в озерной воде, относятся HCO , CO , SO , Сl — , Са 2+ , Mg 2+ , Na + , K + . Микроэлементы содержатся в воде в ничтожных количествах. Распределение ионов подчи­няется географической зональности и связано с ионным составом речных и подземных вод. Так, в зоне тундры Северной Америки и Евразии преобладают ионы кремния, в лесной зоне северного полушария – HCO , Са 2+ , в степной зоне – SO , HCO , Na + , в зоне полупустынь и пус­тынь – С1 — , в тропической зоне Южной Америки, Африки, юга Азии, се­вера Австралии – Si, HCO . Большим разнообразием ионного состава воды отличаются горные озера.

Одним из важнейших факторов накопления солей в озерной воде явля­ется наличие или отсутствие стока из озера. В сильно проточных озерах накопление солей незначительно, но по мере уменьшения стока из озера их количество возрастает и достигает некоторой предельной величины при равновесии прихода и расхода солей. Поэтому наибольшая минерали­зация воды отмечена в бессточных озерах, в которых аккумулируются все приносимые в них соли. Поступление, расходование и аккумуляция солей определяются солевым балансом, который полностью зависит от водного.

По степени солености воды водоемов делятся на четыре группы:

1. Пресные, с минерализацией до 1 ‰ (предел вкусового ощущения).

2. Со­лоноватые – от 1,0 до 24,7 ‰ (точка совпадения температуры наиболь­шей плотности и температуры замерзания воды).

3. Соленые – от 24,7 до 47 ‰ (наибольшая соленость Мирового океана).

4. Соляные или минераль­ные – более 47 ‰.

Подавляющая часть озер по составу – гидрокарбонатно-кальциевые. К ним относятся: Ладожское, Онежское, Байкал, Мичиган, Гурон, Эри, Виктория. При возрастании минерализации озера переходят в класс суль­фатных и натриевых (Балхаш, Иссык-Куль, Большое Соленое, Тана). Так как минерализация во многом определяется интенсивностью водообмена, то в речных водохранилищах в зоне избыточного и достаточного увлажнения минерализация воды мало отличается от минерализации воды в реках. В зоне недостаточного увлажнения минерализация воды в водохранилище и в реках может раз­личаться.

Растворенные в воде газы делятся на аллохтонные и автохтонные. К аллохтонным относятся газы, поступающие в воду из атмосферы. Это пре­жде всего О₂, N₂, СО₂. К автохтонным относятся газы, образующиеся не­посредственно в водной массе или в донных отложениях. Это также О₂, СО₂, а в илах содер­жатся сероводород (H₂S), метан (СН₄), водород (Н₂), и др., образующиеся при разложении остатков организмов.

Наиболее важным газом в жизни озера является кислород, определяю­щий окислительные процессы в толще воды и донных отложениях. Так как большая часть кислорода попадает в озеро из воздуха, то наиболее обогащен­ными кислородом являются верхние слои воды, а потребле­ние его происходит во всей толще воды и особенно в донных отложениях. Поэтому обычно наблюдается уменьшение О₂ с глубиной. Обратная картина имеет место в распределении СО₂. Однако особенности строения котловины, величина внешнего водообмена, тол­щина и состав иловых отложений создают условия, при которых распределение О₂ по глубине отклоня­ется от нормального. Например, в больших и глубоких холодных озерах, где биологические процессы не интенсивны, количество и распре­деление О₂ зависит от температуры воды и вида стратификации. Поэтому наибольшее его содержание наблюдается зимой, наименьшее — летом; зимой содержание О₂ с глубиной уменьшается, летом — увеличивается. В неглубоких озерах с интенсивными биологическими процессами влияние температуры воды на количество и распределение кислорода резко снижа­ется и главным фактором становится интенсивность окис­лительных процессов. В этом случае наблюдается уменьшение кислорода ко дну. Содержание же СО₂ с глубиной увеличивается. Зимой при нали­чии ледяного покрова и, следовательно, отсутствии поступления О₂ из воздуха расход кислорода настолько велик, что часто наблюдается его по­лное отсутствие. Распределение по глубине кислорода и углекислого газа выравнивается весной и осенью из-за конвекции.

Распределение автохтонных газов также доста­точно сложно. Например, в озерах с большим содержанием кислорода по­явление СН₄, H₂S, как правило, не наблюдается. В озерах с интенсивными биологическими процессами, где кислород в глубинные слои проникает лишь в периоды весенней и осенней циркуляции, а в период стагнации отсутствует, создаются анаэробные условия, способ­ствующие появлению автохтонных газов, образовавшихся в илах тех же СН₄, H₂S, H₂ и др.

Таким образом, распределение растворенных в воде газов зависит от климата (погоды), особенностей строения котловин и сезона. С режимом растворенных газов связано углекислотное равновесие, или активная реакция воды (рН). Величина рН зависит от содержания СО₂ и изменяется от 1,5–2,0 до 10–11, от наиболее кислой до наиболее ще­лочной реакции. Величина рН изменяется по сезонам и в то же время на­блюдается определенная ее зональность.

Биогенные и органические вещества, как и газы, могут быть автохтон­ными и аллохтонными. Их количество и состав также определяются кли­матом, физико-географическими условиями, морфологическими особен­ностями котловин, которые в свою очередь определяют ионный состав воды, биологическую продуктивность, состав биогенных и органических веществ, вносимых в водоем притоками. К биогенным элементам относят­ся соединения азота (NH₄, NO₃, NO₂), фосфора (Р), содержащегося в виде растворенных соединений и в виде взвешенных частиц; соединения крем­ния, железа и др. Биогенным веществам принадлежит исключительная роль во всех биологических процессах, происходящих в водоемах. В процессе развития фитопланктона, высшей водной растительности, ихтиофауны, связанном с этими вещес­твами, происходит круговорот вещества, так как, отмирая, эти биологи­ческие виды вновь переходят в различные растворенные формы биогенов. Органические вещества состоят главным образом из аллохтонных гуминовых соединений, автохтонных образований при фотосинтетической деятельности. Все органические вещества, находящиеся в водоеме, также подвергаются разрушениям и минерализации, удаляются из него и оседа­ют на дне, где также подвергаются разнообразным превращениям.

Распределение биогенных и органических веществ в водоемах подчи­няется определенным закономерностям. В водоемах зоны избыточного увлажнения (тундра, лес), в условиях относительно низких температур, содержание органического вещества аллохтонного происхождения во много раз превосходит содержание автохтонного вещества. Вода прито­ков имеет слабую минерализацию, содержит большое количество гумусо­вых соединений и мало биогенных, так как их бассейны часто сильно забо­лочены. В самом водоеме планктон развит слабо из-за наличия гумуса и низких рН. Так же слаб фотосинтез. Все это приводит к невысокой продуктивности органического вещества в водоеме.

В условиях более высоких температур в водоемах лесной и лесостеп­ной зон значительно благоприятнее условия для образования планктона, притоки богаты биогенными и минеральными веществами и бедны гуму­сом. В таких озерах вода обогащена различными растворенными соедине­ниями органического происхождения. Озера, расположенные в горной местности, содержат мало растворен­ных органических веществ, биологические процессы здесь протекают не интенсивно. В условиях аридного климата преобладают бессточные или периоди­чески сточные минерализованные озера. Эти типы озер бедны раститель­ностью, а количество биогенных и органических веществ, поступающих с бассейнов, зависит от особенностей их расположения.

Дата добавления: 2014-11-13 ; просмотров: 133 ; Нарушение авторских прав

источник

Исследовательская работа «Анализ химического состава воды и почвенного грунта Большого Яшалтинского соленого озера»

Республиканская конференция юных исследователей окружающей среды

Номинация: «Экологический мониторинг».

Название работы: «Анализ химического состава воды и почвенного грунта Большого Яшалтинского соленого озера».

Сведения об авторе: Христафорова Елизавета

Ученица 9 класса МБОУ «Красномихайловская средняя

общеобразовательная школа имени Т. Т. Шерета».

Адрес учреждения: Республика Калмыкия, Яшалтинский район,

с. Красномихайловское, ул. Школьная, 7

Сведения о руководителе: Суховеева Людмила Юрьевна,

МБОУ «Красномихайловская средняя

общеобразовательная школа имени Т. Т. Шерета»,

Яшалтинский район, Республика Калмыкия.

Теоретическое изучение проблемы ………………………………. стр. 4

1.1. Характеристика района исследования ………………………. стр. 4

1.2. Гидрологический режим ……………………………………. стр. 4

1.3. Рекреационный режим ………………………………………. стр. 5

1.4.Описание береговой растительности………………………… стр. 5

Практическое подтверждение исследуемой проблемы ………… стр. 7

Объекты и методы исследований:

2.1. Определение рН среды ……………………………………… стр. 7

2.2. Определение хлорид-ионов ………………………………… стр. 8

2.3. Определение сульфат-ионов ……………………………….. стр. 8

2.4. Приготовление почвенной вытяжки ……………………….. стр. 8

2.5. Определение карбонатов ……………………………………. стр. 8

2.6. Определение цветности воды ………………………………. стр. 8

2.7. Определение прозрачности воды …………………………. стр. 9

Результаты исследований ………………………………………… стр. 9

Список литературы ………………………………………………. стр. 11

Существуют водоемы разных типов: реки, озера, моря, пруды. Все они чем-то похожи, а чем-то отличаются друг от друга. На территории республики Калмыкия находится большое количество озер. Самое крупное из них – озеро Маныч-Гудило, но есть и множество мелких озер. На территории Калмыкии с жарким климатом и малым количеством осадков озера могут пересыхать или очень сильно мелеть.

На территории нашего района находится Большое Яшалтинское озеро, в простонародье называемое Соленым, которое в летний период почти высыхает, а его берег покрывается белой коркой соли. Когда проезжаешь мимо, то в глаза бросается многокилометровая белая гладь. Дедушка мне рассказал, что в послевоенные годы здесь добывали соль для пищевых нужд.

Еще наше озеро славится своими целебными свойствами. Летом, проезжая мимо, можно увидеть, что на берегу находится много автомобилей с отдыхающими, которые обмазываются грязью. Если к озеру подойти ближе, то чувствуется неприятный специфический запах.

Соленое озеро является уникальным объектом нашего края, а сведений о нем мало, поэтому считаю тему своего исследования актуальной . А изучение воды, почвы, береговой растительности стало основой моей исследовательской работы.

Цель работы : исследование химического состава воды и почвенного грунта Большого Яшалтинского озера.

Изучить краеведческую и научную литературу;

Провести химический анализ по определению солей в воде и почвенном грунте;

Провести визуальное исследование прибрежной зоны озера и описать береговую растительность.

Методы исследования: наблюдение, химический эксперимент, визуальная оценка.

Объект исследования: вода и прибрежный грунт Соленого озера.

Теоретическое изучение проблемы

1 . 1 . Характеристика района исследования

Большое Яшалтинское озеро (также известно как Солёное озеро) — крупное солёное озеро в Яшалтинском районе Республики Калмыкия , расположенное между селами Березовское и Соленое . Площадь озера около 40 квадратных километров. Чаша озера достигает в длину до 8 км, а в ширину — до 5 км. Котловина озера представляет собой очень мелкую, почти плоскую, чашу. Озеро Большое Яшалтинское располагает достаточно большим запасом лечебных илово-сульфидных грязей . Подпитывается озеро путем вымывания дождевыми, талыми и грунтовыми водами морских грунтовых отложений. Озеро относится к Манычской группе водоемов реликтового /морского/ происхождения и привязано к широкой долине реки Западный Маныч (древний пропив между Каспием и Черным морем). Почвенный покров вокруг озера сложный: на севере, северо-востоке доминируют солонцы луговые, на востоке – солонцы каштановые в комплексе с каштановыми почвами, на юге, юго-западе – темнокаштановые карбонатные в комплексе с солонцами. Минерализация воды (по результатам проб) достигает 97,6 г/л (высокая). Жёсткость — 432 мг-экв/л. Класс воды хлоридный, группа натрий, тип второй.

Относится к Маныческой озерной группе, куда помимо Большого Яшалтинского входят озера Маныч-Гудило, Лопуховатое, Лебяжье, Малое Яшалтинское, Джама, Царык и др. Нестабильный гидрологический режим озера обусловливает значительные сезонные изменения минерализации и ионно-солевого состава озерной рапы . Минерализация колеблется от 72 г/дм3 в зимне-весенний период до 350—400 г/дм3 и более в летне-осенний. При этом ионный состав изменяется от сульфатно-хлоридного магниево-натриевого до хлоридного натриево-магниевого. Глубина озера варьирует в связи с различными погодными условиями: в весеннее время достигает 1,5-0,6 м, летом — 0,5-0,1 м, а к концу лета — начала осени часть озера пересыхает, покрываясь слоем самосадочной соли. Озеро подпитывается путем вымывания дождевыми, талыми и грунтовыми водами морских грунтовых отложений. Температура воды колеблется от 17°С весной до 36°С летом .

1.3. Рекреационный потенциал

Озеро по своим свойствам является уникальным. Озерная рапа и грязи озера имеют целебное значение. Согласно физико-химическому анализу грязи озера являются лечебными, слабосульфидными высокоминерализованными. На основании бальнеологического заключения Испытательного центра природных лечебных ресурсов Российского научного центра восстановительной медицины и курортологии лечебные грязи являются лечебными, иловыми, слабосульфитными, высокоминерализованными. Их бальнеологическая ценность обусловлена наличием сульфидов железа и большого количества водорастворимых солей, в том числе признанных терапевтически активными ( бишофит , бром и бор ), органические биостимуляторы ( липиды , витамины, ферменты, гормоны). Патогенная микрофлора отсутствует, загрязнение токсинами (тяжелыми металлами и радионуклидами) не наблюдается. Показаниями к наружному применению являются болезни нервной и костно-мышечной системы, болезни органов дыхания, болезни органов пищеварения, болезни мочеполовой системы и системы кровообращения.

1.4. Описание береговой растительности

Берега озер обильно покрыты растительностью. Наиболее распространен солерос ( лат. Salicornia ) семейство маревых. Это небольшое травянистое растение — типичный суккулент: стебли его толстые, сочные. Растение имеет своеобразный внешний вид и слегка напоминает хвощ. Главный стебель солероса прямостоячий, от него отходят попарно боковые ветви, которые дальше уже ветвятся слабо. Побеги солероса сочные, богатые водой. Если пожевать их, чувствуется, что они соленые на вкус. Развиваясь на сильно засоленной почве, растение вместе с почвенным раствором поглощает много солей, и они накапливаются в его тканях.

Солерос — один из самых типичных галофитов (солелюбов). Он представляет самое выносливое растение по отношению к соли: на сильных солончаках, покрытых густым слоем соли, солерос развивается обильно; никакое другое растение не может выдержать такой концентрации солей. Из золы солероса добывали соду. Местное названия солец-трава, солонец. Подобно многим другим обитателям солончаков, солерос развивается очень медленно. Весной солерос едва начинает свое развитие. Цветет он в самую жаркую пору — с июня до сентября. Растение не погибает до самой зимы, оставаясь все время сочным, свежим. Меняется только его окраска — с зеленой на ярко-красную. (Приложение 1. Фото 1)

Полынь горькая ( Artemisia absinthium ) — травянистое многолетнее растение из семейства сложноцветных с очень сильным ароматическим запахом.

Стебли достигают до 1 м длины, ребристые, кверху ветвистые. Стебель и листья шелковисто-серо-войлочные. Прикорневые и нижние стеблевые листья на не длинных слегка крылатых черешках, дважды раздельно-перистые с вторичными дольками, еще раз надрезанными. Верхние – менее разрезные, а ближе к цветкам только тройчатые и даже простые, линейные.

Цветочные корзинки мелкие (около 2 мм), поникшие, собраны в верхней части стебля развесистой метелкой, сидят в пазухах линейных верхушечных листьев. Все цветки очень мелкие, трубчатые; внутренние – обоеполые, а краевые – женские. Ложе соцветия волосистое между цветками. Цветет в июле-августе. (Приложение 1. Фото 2)

Типчак или овсяница валисская ( Festuca valesiaca ) – многолетнее травянистое пастбищно-кормовое растение семейства Злаки ( Poaceae )

Произрастает в умеренном климате Евразии от Центральной Европы на западе до Китая на востоке и от Польши на севере до Пакистана на юге. Растет в лесостепях, степях и полупустынях. В России растет повсеместно по степям.

Многолетний сизый от воскового налета злак высотой 10-50 см с большим количеством укороченных вегетативных побегов. Стебли тонкие, прямостоячие, гладкие или вверху слабошероховатые. Листья извилистые, нитевидные, заметно короче стебля, сильно шероховатые.

Соцветие — метёлка 2—5(8) см длиной, сжатая, во время цветения раскидистая с короткими веточками. Нижняя цветковая чешуя 2,8—4,7 мм длиной. В европейской части России цветёт в мае—июне. Колоски длиной 6—8 мм с прямой остью . Семена продолговатой формы, длиной 8—12 мм, соломенно-жёлтого цвета. В европейской части России плодоносит в июне—июле. (Приложение 1. Фото 3)

Тонконог сизый ( Kaorelia glauca ) – многолетнее травянистое растение семейства Злаковые ( Poaceae ). Многолетнее растение , короткокорневищное, плотнокустовое, серовато-зелёное, высотой до 50 см. Основание стебля луковицеобразно утолщённое благодаря большому числу влагалищ отмерших листьев. Стебель и влагалища листьев опушены короткими волосками. Корни имеют чехлики. Соцветие — плотная цилиндрическая метёлка . Колоски двух-трёхцветковые на коротких опушённых веточках. Колосковые и цветковые чешуи опушены короткими волосками, между жилками редко, по жилкам гуще. Колосковые чешуи туповатые, нижняя почти вдвое уже верхней. Плод — зерновка . Цветение в июне, плодоношение в июле. (Приложение 1. Фото 4)

Мятлик луковичный ( Poa bulbosa )- многолетнее растение семейства Злаки ( Poaceae ). Многолетнее травянистое растение высотой 10-50 см, серовато-зеленое, с тонкими неглубокими корнями, образующее небольшие густые дернины. Стебли голые, тонкие, гладкие, в нижней части луковицеобразно расширенные за счет утолщения прикорневых листьев. Листья узколинейные, заостренные, преимущественно прикорневые.

Соцветие – продолговатая метелка с короткими шершавыми веточками, из которых нижние распологаются по 2-3. колоски продолговато-яйцевидные, из 4-7 цветков, зеленоватые или фиолетовые. Вместо колосков часто образуются маленькие луковички.

Цветет в апреле – июне. Растет в степях, на сухих песчаных лугах и берегах рек, склонах, пастбищах. Обладает большой полиморфностью (существование особей с различными по строению формами) и высокой приспосабляемостью к условиям окружающей среды. Живородящее – размножается луковичками, которые образуются вместо колосков.

Ценное пастбищное растение. (Приложение 1. Фото 5)

Практическое подтверждение исследуемой проблемы

Объекты и методы исследований

Объектом исследования в данной работе является вода и почвенный грунт береговой зоны Солёного озёра Яшалтинского района. Было проведено визуальное обследование, дана оценка санитарного состояния береговой зоны, определены органолептические и химические показатели воды, получена почвенная вытяжка и определены соли.

рН воды и почвенной вытяжки определяется с помощью универсального индикатора. В воду опустили полоску индикатора. Через 2-3 минуты определили цвет на белом фоне. Сравнили со шкалой и определили рН. рН равна 7,2. (Приложение 2. Фото 1.)

2.2. Определение хлорид – ионов .

К 5мл воды добавили раствор нитрата серебра ( AgNO ₃ ). Появление белого осадка или творожистых хлопьев свидетельствует о наличии хлорид — ионов. Чем интенсивнее осадок, тем больше концентрация ионов хлора в воде. 5мл. почвенной вытяжки разбавить дистиллированной водой до 10мл. Добавить раствор нитрата серебра ( AgNO ₃ ), наблюдать образование белого осадка Ag + + CL — = Ag CL ↓ (Приложение 2. Фото 2., Фото 3. )

2.3. Определение сульфат – ионов .

К 5 мл воды добавили раствор Ва CL ₂ . Если образуется белый молочный осадок, то в воде присутствуют сульфат — ионы Ва 2+ + SO ₄ 2- = В aSO ₄ ↓ (Приложение 2. Фото 4 – 5.)

2.4. Приготовление почвенной вытяжки.

Для приготовления водной вытяжки достаточно 20 г воздушно – сухой просеянной почвы. Почву помещали в колбу на 100 мл, добавляли 50 мл дистиллированной воды и взбалтывали в течение 5–10 минут, а затем фильтровали. (Приложение 2. Фото 6.)

2.5. Определение карбонатов.

Поместить в фарфоровую чашку навеску массой 1г и добавить 2-3 капли соляной кислоты. Отметить интенсивность вскипания. (Приложение 2. Фото 7.)

2.6. Определение цветности воды.

Заполнить пробирку водой до высоты 10 – 12 см. Определить цветность воды, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении (дневном или искусственном). Отметить наиболее подходящий оттенок из таблицы. (Приложение 2. Фото 8)

2.7. Определение прозрачности воды.

При определении прозрачности пользуются высоким стеклянным цилиндром с прозрачным стеклянным дном. Цилиндр устанавливается дном на четкий печатный текст (размер шрифта 12-13) и в него наливается вода из водоема до тех пор, пока текст не перестанет быть читаемым. Измеряют величину водного столба (в см.) и считают его относительным показателем прозрачности воды. (Приложение 2. Фото 9.)

Результаты исследований представлены в таблице.

Из данных таблицы следует, что вода содержит взвешенные частицы ила, прозрачность слабая. Цвет воды сероватый, среда слабощелочная. В воде и почвенной вытяжке обнаружено большое количество растворенных солей: хлоридов, сульфатов и карбонатов.

Солёное озеро – уникальный природный объект Яшалтинского района Республики Калмыкия.

1. Проведенные исследования показали, что вода Солёного озера и донный грунт насыщен большим количеством поваренной соли и сульфатов. В настоящее время добыча поваренной соли для пищевых целей в районе не производится, но донный грунт можно использовать для приготовления лечебных грязей.

2.Соленое озеро очень мелкое (глубина не более 0,5 м), полностью пересыхает в засушливый период, не пригодно для купания, но все озера этой группы, без исключения, выполняют эстетические функции, служат местом отдыха туристов.

3.На основании собранного материала и проведенных исследований экологического состояния прибрежной зоны Большого Яшалтинского озера, можно сделать следующие выводы:

экологическое состояние удовлетворительное;

обследуемый водоём не испытывает сильных антропогенных нагрузок;

береговая растительность травянистая, характерны: солерос, полынь горькая, типчак, тонконог, мятлик.

Наблюдения за изменениями в состоянии водоёмов очень важны для всего общества и для каждого человека в отдельности. Осознание ограниченности природных ресурсов и необходимости грамотного, бережливого отношения к нашей планете должно стать основой мировоззрения будущего поколения жителей Земли.

Свою работу думаю продолжить, так как меня заинтересовало влияние грязей на организм человека, а еще за время моего исследования я обнаружила мелких ракообразных, что меня очень удивило. Но это уже тема для следующей исследовательской работы…

источник

Определяется химическим составом притоков и подземных вод, питающих озеро, биологическими процессами в нем, комплексом физико-географических условий водосборного бассейна.

Особое значение имеет наличие стока из озера. В бессточных озерах, расходующих воду на испарение, происходит постоянное накопление солей, и такие озера нередко становятся солеными.

Минерализация воды сточных озер не превышает 200-300 мг/литр. По данному показателю озера делятся на три типа:

пресные – до 1-й промилли солей;

солоноватые — от одного до 24,7 %;

соленые или минеральные – 24,7 – 47%;

рассолы – свыше 47% (47 г солей в одном кг воды). Особенно бедны солями воды горных озер.

Интенсивное поступление солей в озера может приводить к возникновению так называемых мерониктических озер (двухслойных). Для таких озер характерно расслоение водной массы на два практически не перемешивающихся слоя. Нижний слой, выступающий в роли жидкого дна, отличается повышенной плотностью, так как содержит большое количество минеральных веществ.

Обитателей вод можно разделить на три группы в зависимости от их перемещения в водной среде:

планктон – мельчайшие организмы, находящиеся во взвешенном состоянии и пассивно передвигающиеся вместе с водой;

нектон – активно передвигающиеся в воде организмы;

бентос – организмы, живущие на дне озер.

По питательности содержащихся в воде веществ различают три типа озер:

олиготрофные — озера с малым количеством питательных веществ с большими или средними глубинами, низкой температурой воды, большой прозрачностью, постепенным падением содержания кислорода ко дну;

евтрофные – озера с большим содержанием питательных веществ обычно неглубокие, с относительно высокой температурой воды (прогревается) и небольшой прозрачностью, дно устлано органическим илом, содержание кислорода резко падает ко дну;

дистрофные – озера заболоченных районов, бедные питательными веществами, мелководные, имеют малую прозрачность и желтый или бурый цвет воды, содержание кислорода ограничено из-за большого его расхода на окисление органических веществ.

Донные отложения в озерах формируются в результате поступления речных наносов и продуктов разрушения берегов (терригенные отложения); накопления продуктов химических реакций (хемогенные отложения); оседания отмирающих остатков живых организмов (биогенные отложения).

Компоненты озерных отложений, образующиеся в самом озере, называются автохтонными, а поступающие извне – аллохтонными.

Особую форму озерных отложений составляют сапропели – уплотнившиеся осадки преимущественно органического происхождения.

Основные закономерности распространения озер.

Морфологические характеристики озер.

Динамические явления в озерах.

Понятие о водном балансе озер.

Бессточные и сточные озера.

Химический состав озерной воды.

Биологические процессы в озерах.

ЛЕКЦИЯ 15. Гидрология водохранилищ

Современную географию материков и островов трудно представить без многочисленных хранилищ воды, созданных людьми. Среди них есть и искусственные моря длиной несколько десятков километров, по которым плавают крупные суда, и скромное украшение сельского пейзажа – крохотные пруды. Все они настолько привычны для человека и так органично вписались в окружающий ландшафт, что уже не воспринимаются как творение рук человеческих. А ведь большинство этих водоемов существуют всего несколько десятков лет, и только в редких случаях возраст некоторых из них превышает столетие.

Водохранилище — это крупный искусственный водоем, который обычно создается в долине реки путем устройства на ней плотины. Накопленную в водохранилищах воду используют для орошения и обводнения земель, водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий, санитарных промывок речных русел, улучшения судоходных условий ниже по течению в маловодный период года и т.д. С помощью водохранилищ регулируют речной сток для гидроэнергетики, с целью предотвращения наводнений. Водоемы используют также для рыбного хозяйства, водного транспорта, рекреации (отдыха людей), водного спорта. Гидрологический режим водохранилищ управляется человеком, который выбирает заранее нужные параметры водоема и технические приемы его эксплуатации. Многие черты гидрологического режима определяются хозяйственными потребностями и регулируются. Вместе с тем искусственно созданные водоемы начинают участвовать в круговороте воды в речных системах, оказываются под влиянием комплекса природных факторов и подчиняются закономерностям, свойственным водным объектам – рекам и особенно озерам. Скорость течения воды в водохранилище значительно меньше, чем в реке, на которой оно создано. Поэтому вода здесь отстаивается, а твердые наносы, содержащиеся в ней, оседают на дно. Много обломков поступает, когда волны размывают берега и дно, что особенно интенсивно в первые годы после затопления водохранилища. В теплое время года на поверхности водоемов бурно развивается водная растительность; когда она отмирает, ее остатки образуют ил. В результате водоем перестает выполнять свое назначение накопителя и регулятора воды.

источник

Формирование химического режима. Главнейшие ионы, содержащиеся в озерной воде.Химический состав озерной воды определяется составом воды притоков и питающих озеро подзем­ных вод, а также тесно связан с биологическими процессами, про­исходящими в озере, и с комплексом физико-географических усло­вий, характеризующих бассейн водосбора озера. Особое значение в процессах формирования химического состава озерной воды имеет наличие или отсутствие стока из озера. В бессточных озерах, расходующих воду на испарение, происходит систематическое на­копление поступающих солей и повышение их концентрации, по­этому они часто превращаются в соленые озера. Наоборот, в про­точных озерах соли могут свободно выноситься вытекающими из них потоками, поэтому в проточных озерах обычно не наблюдается высокой концентрации солей.

Минерализация озерных вод колеблется в широких пределах: от нескольких тысячных до 350 г на 1 кг раствора.

Минерализация воды озер, имеющих сток, обычно не превышает 200—300 мг/л. Минерализация таких озер, как Байкал, Ладож­ское, Онежское, не превышает 30—100 мг/л.

Особенно бедны растворенными солями воды горных озер, расположенных среди малорастворимых кристаллических пород и пи­тающихся слабоминерализованными талыми снеговыми и ледни­ковыми водами, а также воды озер, находящихся среди верховых сфагновых болот и питающихся почти исключительно атмосфер­ными осадками.

Наиболее богаты солями озера засушливых и полупустынных областей.

Особо интенсивное поступление минеральных солей в водоемы может приводить к воз­никновению так называемых меромиктических (двуслойных) озер. В частности, такие водоемы могут возникнуть в результате сброса в них промышленно-коммунальных стоков, особенно отходов содо­вой промышленности.

Указанные водоемы характеризуются расслоением водной массы на два, практически не перемешивающихся между собой слоя. Нижний слой с водой повышенной плотности выступает как бы в форме жидкого дна для поверхностного слоя. Различие плот­ностей верхнего и нижнего слоев определяется количеством содер­жащихся в них минеральных веществ.

В зависимости от условий формирования нижнего слоя меромиктические озера разделяют на эктогенные, креногенные и био­генные.

Эктогенными называют озера, в которых нижний более плотный слой сформировался в результате проникновения в озеро морской воды.

Креногенными называют озера, у которых повышенная плот­ность монимолимниона обусловлена, притоком подземных вод вы­сокой минерализации.

В биогенных озерах повышение плотности воды нижнего слоя происходит в результате постепенного накопления в придонном слое продуктов разложения органического вещества.

В качестве характеристик светового режима водоемов может служить прозрачность воды и ее цвет. Под прозрачностью, или глубиной видимости, условно понимается глубина, на которой бе­лый диск диаметром 30 см, погруженный в воду, перестает быть видимым для наблюдателя, глаз которого находится на расстоянии не более 2 м над поверхностью воды. В водах с большим количест­вом взвешенных частиц прозрачность может уменьшаться до 20— 25 см. В озерах с чистой водой прозрачность достигает нескольких метров, а наибольшая глубина видимости диска в оз. Байкал до­стигает 42 м.

Цвет воды озер отличается большим разнообразием: от синих, сине-зеленых тонов в глубоких озерах с чистой водой до желто-сине-зеленых оттенков в неглубоких и менее чистых водоемах и ко­ричневых в водоемах, получающих болотную воду.

Биологические процессы. Типы озер по питательности содержащихся в воде веществ. Развивающиеся в озерах биологиче­ские процессы непосредственно обусловлены химическим составом озерной воды, ее прозрачностью, размером озера и связанным с ним термическим режимом.

Обитателей вод можно разделить на три основные группы в зависимости от условий их перемещения и зон распро­странения в озере:

1) планктон — мельчайшие организмы, находящиеся во взве­шенном состоянии и пассивно передвигающиеся вместе с водой;

2) нектон — организмы, активно передвигающиеся в воде;

3) бентос — организмы, живущие на дне озера.

По питательности содержащихся в озере веществ различают три типа озер:

1) олиготрофные озера (с малым количеством питательных ве­ществ) характеризуются обычно большими или средними глуби­нами, значительной массой воды ниже слоя температурного скачка, большой прозрачностью, цветом воды от синего до зеленого, посте­пенным падением содержания кислорода ко дну, вблизи которого вода всегда содержит значительные количества О₂ (не менее 60— 70% содержания его на поверхности);

2) евтрофные озера (с большим содержанием питательных ве­ществ) обычно отличаются небольшой глубиной (слой ниже тем­пературного скачка очень невелик), они хорошо благодаря этому прогреваются, прозрачность воды в них невелика, цвет воды — от зеленого до бурого, дно устлано органическим илом. Содер­жание кислорода резко падает ко дну, где он часто исчезает совер­шенно;

3) дистрофные озера (бедные питательными веществами) встре­чаются в сильно заболоченных районах; вода отличается малой прозрачностью, желтым или бурым (от большого содержания гуминных веществ) цветом воды. Минерализация воды мала, содер­жание кислорода пониженное из-за расхода его на окисление орга­нических веществ.

Озерные отложения.Донные отложения в озерах форми­руются в результате:

поступления в озеро речных и эоловых наносов и продуктов абразии (разрушения берегов (терригенные разрушения);

накопления продуктов химических реакций (хемогенные от­ложения);

отложения остатков отмирающих живых организмов (био­генные отложения);

Биогенные отложения подразделяются на: 1) минеральные остатки отмерших организмов и 2) органические вещества.

Компоненты озерных отложений, поступающие в озеро извне, называют аллохтонными, а образующиеся в самом озере — авто­хтонными.

Особо важную форму озерных отложений представляют сапропели (гниющий ил), представляющие собой уплотнившиеся осадки преимущественно органического происхождения.

Местом образования сапропелей являются тихие и достаточно глубокие водоемы с застойной или малопроточной водой. В проточ­ной, богатой кислородом воде образование сапропелевых отложе­ний сильно затруднено, так как здесь в результате распада отмер­ших организмов от них не остается заметных следов. В мелковод­ных озерах образованию сапропеля не благоприятствует относительно большое содержание кислорода по всей глубине во­доема; развивающаяся в этом случае богатая растительность дает образование иному виду озерных отложений — торфу.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

источник

Исследование химического состава проб воды озера Байкал и реки Иркут современными химико-аналитическими методами. Соответствие данных по гидрохимии Байкала 2007 года результатам исследований 1961 и 1991 гг. Минерализация и качество воды р. Иркут.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРОБ ВОДЫ ОЗЕРА БАЙКАЛ И РЕКИ ИРКУТ В 2007 ГОДУ

Д.Ю. Нохрин, И.В. Грачева, Ю.Г. Грибовский

Для подготовки специалистов в области экологии важным представляется более глубокое знакомство с контрастными по геохимическим условиям и степени техногенного загрязнения водными объектами. Для водоемов Уральского региона с его разнообразными естественными биогеохимическими провинциями и высокой степенью антропогенной трансформации природных систем в качестве такого контраста можно рассматривать более химически однородные и менее загрязненные озеро Байкал и его речную систему.

Озеро Байкал, расположенное в южной части Восточной Сибири, является одним из крупнейших озер планеты и самым глубоким континентальным водоемом. Его площадь составляет 31,5 тыс. км 2 , длина — 636 км, средняя и наибольшая ширина — соответственно: 48 км и 79,4 км, средняя и наибольшая глубина — 730 м и 1642 м.

По разным данным в Байкал впадает от 336 до 400 и более рек и речек, формирующих 82-87 % приходной части водного баланса озера. Наиболее крупные из них: Селенга, Баргузин, Верхняя Ангара, Турка, Снежная. Водосборный бассейн занимает около 557 тыс. км 2 . Объем водной массы — 23,6 тыс. км 3 , что составляет около 20 % мировых запасов поверхностной пресной воды [3].

В питании самого Байкала и большинства его притоков значительную долю (1318 %) составляют атмосферные осадки, что определяет крайне низкую минерализацию его вод [8]. В последние десятилетия интенсивное развитие промышленности в Байкальском регионе привело к росту в речных водах концентраций загрязняющих компонентов и увеличению их стока. При этом наибольшее антропогенное влияние испытывают притоки и акватория южной части озера [11].

Река Иркут является левым притоком р. Ангары (Нижней Ангары) — единственной реки, вытекающей из озера Байкал и обеспечивающей его проточность. Река Иркут берет начало тремя истоками из оз. Ильчир в Восточном Саяне на высоте 1963 м над уровнем моря. Длина реки составляет 500 км или, если считать за начало р. Черный Иркут, — 488 км; площадь водосбора — 15 020 км 2 . Половина протяженности реки — 247 км — приходится на территорию Тункинского национального парка, расположенного в Тункинской котловине; далее она течет в Зырказунском ущелье. Река Иркут приближается к оз. Байкал на расстояние в 18 км, но далее уходит на север и впадает в р. Ангару в районе г. Иркутска, в 76 км от Байкала. Иркут относится к горным рекам; ее русло в верховье прямое, в среднем и нижнем течении — извилистое, с порогами.

Питание р. Иркут, как и всех ее притоков, идет за счет таяния высокогорных снегов и дождей. Замерзает она в конце октября — середине ноября, вскрывается в конце апреля — начале мая. На период с мая по октябрь приходится 80 % годового стока. Средний годовой расход воды у устья составляет 140 м 3 /с.

Целью настоящей работы является изучение химического состава вод оз. Байкал и р. Иркут современными химико-аналитическими методами и пополнение собственной базы данных факультета экологии Челябинского государственного университета.

Исследования в 2007 году поверхностных вод Байкальского региона явились продолжением учебной деятельности и способствовали реализации программы учебных дисциплин факультета экологии ЧелГУ. В ходе летней экспедиции студенты вели наблюдения за изменениями температуры воды в течение суток, цветностью, запахом, вкусовыми качествами и химическим составом.

Для изучения химического состава вод озера Байкал и реки Иркут были отобраны 4 пробы объемом 1,5 л. Места отбора: проба № 1 — западная часть озера Байкал в 6 км к северу от города Слюдянка из толщи воды в 30 м от берега (04.08.07); проба № 2 — верхнее течение р. Иркут у пос. Тибельти (06.08.07); проба № 3 — вблизи устья р. Б. Тибельти — место ее впадения в р. Иркут (06.08.07); проба № 4 в среднем течении реки в 1 км ниже по течению от пос. Введенщина (03.08.07). Для анализа пробы были переданы в лабораторию Уральского филиала ВНИИ ветеринарной санитарии, гигиены и экологии РАСХН (г. Челябинск).

Концентрация главных ионов (Cl — , SO₄ 2- , K+, Na+, Mg 2 +, Ca 2 +), соединений азота и фосфора (NH₄+, NO₂ — , NO₃ — , HPO₄ 2- ), а также ионов F — , Li+, Sr 2 + и Ba 2 + определялась методом капиллярного электрофореза. Его принцип заключается в разделении исследуемой пробы на компоненты в длинном кварцевом капилляре с электролитом. Под действием высокого напряжения в капилляре создается электроосмотический поток, в котором компоненты пробы, двигаясь с различной скоростью, разделяются и детектируются в виде узких пиков, площадь которых пропорциональна концентрации [10]. Анализ выполнен на системе «Капель 103-Р» (НПФ АП «Люмэкс», Россия) по методикам [5, 6]. Сбор данных, анализ полученных электрофореграмм и расчеты по калибровочным кривым выполнены в пакете для обработки хроматографических данных «МультиХром для Windows» (версия 1.52u, ЗАО «Амперсенд»). Для калибровок использовалась нелинейная зависимость площади пика иона S от его концентрации C вида: S = aC 2 + bC. Концентрацию гидрокарбонат-иона также определяли методом капиллярного электрофореза, но с калибровкой площадей пика по расчетному значению концентрации, полученному из разности эквивалентного содержания катионов и анионов.

Прозрачность воды определялась с помощью цилиндра для измерения прозрачности и текста со стандартным шрифтом [9], водородный показатель — потенциометрией на иономере И-135М, щелочность — титрометрией с метиловым оранжевым, минерализацию — расчетом по сумме ионов, окисляемость — перманганатным методом Кубеля [7]. Концентрация ионов CO₃ 2 расчитывалась по карбонатному равновесию при известных температуре и щелочности [1].

Подготовка проб воды для определения Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb проводилась согласно инструкции [2] методом сухой минерализации без предварительной фильтрации, анализ — на пламенном атомно-абсорбционном спектрофотометре «AAS-1» («Karl Zeiss Jena», Германия). Для построения калибровочных кривых использовалась нелинейная зависимость показаний спектрофотометра по шкале процентов поглощения Y от концентрации элемента C вида: Y = (100 +aC) / (1+ bC). Расчеты выполнены с использованием статистического пакета KyPlot (v.2.0 beta 15) и процессора электронных таблиц Calc (OpenOffice.org, v.2.2.0).

Байкал. Вода оз. Байкал ультрапресная (минерализация менее 200 мг/дм 3 ), мягкая (жесткость менее 4 мг-экв/дм 3 ) и имеет нейтральную реакцию (см. таблицу). Следует отметить, что величина водородного показателя измерена с высокой точностью, т. к. полученное значение pH = 6,85 практически совпадает с pH стандартного калибровочного фосфатного буферного раствора (pH = 6,86), однако она могла измениться за время, прошедшее с момента отбора проб до анализа.

Химический состав проб воды оз. Байкал и р. Иркут в 2007 г.

источник