Динамика содержания растворенных форм железа в водах притоков Телецкого озера и ее анализ в связи с показателями солнечной активности

Abstract

Актуальность исследования продиктована необходимостью расширять и углублять представления о влиянии показателей солнечного излучения на химические характеристики поверхностных вод, поскольку зависимость гидрохимических процессов от периодических изменений в солнечной активности до сих пор изучена крайне слабо. Кроме того, в настоящее время во всем мире уделяется особо пристальное внимание исследованию содержания железа в водах рек и озер, повышенные концентрации которого являются одной из причин «браунификации» поверхностных вод на значительной части Северного полушария. Цель: установить связь между содержанием и динамикой железа в водах притоков Телецкого озера с показателями солнечной активности (количеством солнечных пятен, F-индекса). Методы. Пробы воды отбирали в чистые новые полиэтиленовые бутылки в устьевой части рек, с глубины 0,5 м, в периоды весенне-летнего половодья и осенней межени с 2016 по 2020 гг. Содержание общего и растворенного Fe в водах определяли методом ISP-MS, а также методом AAS. В работе использованы данные Бельгийской обсерватории о показателях солнечной активности, находящиеся в свободном доступе. Результаты. Общее содержание Fe в реках бассейна Телецкого озера за период с 2016 по 2020 гг. изменяется от 5 до 340 мкг/л. Концентрации растворенного железа (4 до 200 мкг/л) не превышают российские нормативы и сопоставимы с концентрациями в водных объектах Западной Сибири, но часто выше среднемирового значения для речных вод, установленного за рубежом. Наиболее высокое содержание железа (общего и растворенного) в водах притоков и самого озера Телецкое, а также долевое содержание растворимых его форм отмечено в 2016 г., что, возможно, связано с наиболее высокими в то время показателями солнечной активности, которые вызывают определенные изменения в окружающей среде - повышение температуры воздуха, усиление испарения воды, уменьшение стока рек, что сопровождается ростом концентраций химических элементов в поверхностных водах. С 2016 г. отмечена устойчивая динамика уменьшения концентрации растворенного железа в поверхностных природных водах бассейна озера Телецкое, что, возможно, является следствием снижения в последние годы интенсивности солнечного излучения.

Relevance. The need to expand and deepen the understanding of the influence of solar radiation indicators on chemical characteristics of surface water, since the dependence of hydrochemical processes on periodic changes in solar activity has so far been studied extremely poorly. In addition, special attention is paid worldwide to the study of iron content in waters of rivers and lakes. Iron increased concentrations are one of the reasons for the "brownification" of surface waters in a significant part of the Northern Hemisphere. Aim. To establish relationship between iron content and dynamics in the waters of the tributaries of Lake Teletskoe with indicators of solar activity (sunspots number, F-index). Methods. Water samples from the tributaries of Lake Teletskoe were collected into clean new polyethylene bottles in the estuaries of the rivers, from a depth of 0.5 m during the spring-summer high water and autumn low water, in 2016-2020. Content of total and dissolved Fe in the waters was determined by the ICP-MS method and by the AAS method. We used the data on solar activity indicators from the Belgian Observatory, which are freely available. Results. The total Fe content in the rivers of Lake Teletskoe basin for the period from 2016 to 2020 changes from 5 to 340 µg/l. Concentrations of dissolved iron (from 4 to 200 µg/l) do not exceed Russian standards, but they are often noticeably higher than the global average for river waters established abroad. The highest iron content, as well as the proportion of its soluble forms in the tributaries of Lake Teletskoe and in lake waters, was noted in 2016. It is probably due to the highest rates of solar activity. They cause certain changes in the environment - such as an increase in air temperature and water evaporation, and decrease in river flow, which accompanied by growth in con centrations of chemical elements in surface waters. Since 2016, there has been a steady decrease in dissolved iron concentration in surface natural waters of Lake Teletskoe basin, which may be a consequence of a decrease in solar radiation intensity in recent years.