Влияние биогеохимической обстановки водосборного бассейна озера Телецкое (Северо-Восточный Алтай) на содержание главных ионов и Fe в водах его притоков

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью расширять и углублять представления о формировании и функционировании крупных пресноводных объектов, химический состав которых тесно связан с особенностями биогеохимических процессов и почвенного покрова водосборной площади и с характером антропогенной нагрузки на окружающую среду водосборных бассейнов. Однако механизмы этих взаимодействий в условиях горных территорий пока еще недостаточно полно изучены. Цель: установить связь содержания главных компонентов солевого состава вод притоков Телецкого озера и особенностей их химической денудации с биогеохимической обстановкой водосборных бассейнов. Методы. Пробы воды из притоков озера Телецкое отбирали в чистую полиэтиленовую посуду в устьевой части рек, в периоды весенне-летнего половодья и осенней межени. Определение ионного состава поверхностных вод (HCO3 -, Cl-, SO4 2-, Ca2+, Mg2+ Na+ и K+ ) проводили по стандартным методикам, c титриметрическим или спектрофотометрическим окончанием. Na+ и K+ в 2018 и 2019 гг. определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии на приборе IRIS Advantage Thermo Jarrell Ash corp. (1999). Содержание Fe в водах и водных вытяжках из почв определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием электротермической атомизации на приборе SOLAAR M-6. Результаты. Установлено, что воды притоков озера Телецкое отличаются невысоким уровнем общей минерализации, от 18 до 159 мг/л. Показано, что сезонная динамика главных ионов определяется биогеохимическими процессами, происходящими на водосборе. Выявлено, что воды восточных и западных притоков, дренирующие различные по геологической и ландшафтной структуре, а также по степени рекреационной нагрузки берега, отличаются как по содержанию, так и по соотношению главных ионов. Так, в ионный состав вод восточных притоков, берущих свое начало на гранитном хребте Корбу, больший вклад вносят Cl- и SO4 2-, K+ и Na+, тогда как в водах западных притоков, дренирующих большей частью осадочные отложения, выражено доминирование гидрокарбонатов и кальция. Показано влияние биогеохимической обстановки водосборных бассейнов на содержание и соотношение железа в воде и водной вытяжке почв. Установлено, что большинство притоков озера Телецкое несут воды гидрокарбонатно-магниево-кальциевого типа. Рассчитаны показатели ионного стока трех различных по величине притоков озера, оценена химическая денудация в их водосборных бассейнах. За один год с водами самого крупного притока - рекой Чулышман - в озеро поступает 364 тыс. т основных растворимых солей. С 1 км2 водосборного бассейна р. Чулышман выносится 21 т солей (это меньше, чем с водосборов более мелких притоков), из них 12,8 т - гидрокарбонатов, 1,4 т - хлоридов, 1,6 т - сульфатов, 4,5 т - кальция, 0,4 т - магния.

The relevance of the research is caused by the necessity to expand and deepen knowledge about the formation and functioning of large freshwater objects, the chemical composition of which is closely related to the peculiarities of biogeochemical processes and soil cover of the catchment, with type of the anthropogenic environmental impact of catchment basins. However, the mechanisms of these interactions in the mountainous territories have not been fully studied yet. The main aim of the research is to establish the relationship between the content of the major components in the tributaries waters of Lake Teletskoe and the features of their chemical denudation with the biogeochemical situation on the catchments. Methods. Water samples from the tributaries of Lake Teletskoe were collected in clean polyethylene dishes in the estuary of the rivers, during the spring-summer high water and autumn low water. Determination of the ionic composition of surface waters (HCO3 -, Cl-, SO4 2-, Ca2+, Mg2+ Na+ and K+) was carried out according to standard methods, with titrimetric or spectrophotometric completion. Na+ and K+ in 2018 and 2019 were determined by atomic emission spectrometry on the IRIS Advantage Thermo Jarrell Ash Corp. instrument. (1999). Fe content in waters and water extracts from soils was determined by atomic absorption spectrometry using electrothermal atomization on the SOLAAR M-6 device. Results. It is established that the waters of the Lake Teletskoe tributaries are characterized by a low total mineralization (TDS), from 18 to 159 mg/L. It is shown that the seasonal dynamics of the major ions is determined by the biogeochemical processes in the catchment. It is revealed that the waters of the eastern and western tributaries, draining different geological and landscape structures, as well as the degree of recreational load of the coast, differ both in content and in the ratio of the major ions. Thus, Cl- and SO4 2-, K+ and Na+ make a greater contribution to the ionic composition of the waters of the eastern tributaries originating on the Korbu granite ridge, whereas in the waters of the western tributaries, draining sedimentary deposits for the most part, bicarbonates and calcium dominate. The influence of biogeochemical conditions of catchment on the content and ratio of iron in water and water extraction of soils is shown. It is revealed that most of the tributaries carry bicarbonate-magnesium-calcium type waters. The indicators of ion runoff of three tributaries of the lake of different sizes are calculated, chemical denudation in their catchment basins is estimated. In one year, 364 thousand tons of soluble salts enter the lake with the waters of the largest tributary - the Chulyshman River. 21 tons of salts are removed from 1 km2 of the Chulyshman River catchment (this is less than from the catchments of smaller tributaries), of which 12,8 tons are hydrocarbonates, 1,4 tons are chlorides, 1,6 tons are sulfates, 4,5 tons are calcium, 0,4 tons are magnesium.