АТМОСФЕРНЫЕ ВЫПАДЕНИЯ НСО₃^- В МЕЖДУРЕЧЬЕ РР. ПЕЧОРА И СЕВЕРНАЯ ДВИНА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РЕЧНОЙ СТОК

Копотева Т.Н., Федорова В.А.

Казанский (Приволжский) Федеральный Университет, г. Казань, [email protected]

Процессы, происходящие в атмосфере, как известно, оказывают существенное влияние на химический состав речных вод и сток растворенных веществ. Понимание механизма атмогеохимических преобразований позволяет выявить факторы, определяющие эколого-геохимическое состояние поверхностных вод.

Целью данной работы является оценка вклада атмосферных выпадений гидрокарбонат-ионов в процесс формирования речного стока данного компонента на севере Русской равнины за период 1962 – 2007 гг. В качестве исходных материалов принимались результаты многолетних наблюдений за химическим составом атмосферных осадков и поверхностных вод суши, полученные на 3 метеорологических станциях (МС) (Сура, Мудьюг, Ухта) и 9 постах гидрологической сети, расположенных в междуречье рр. Северная Двина и Печора.

Годовой квазицикл поверхностных вод традиционно подразделялся на зимнюю межень, весеннее половодье и летне-осенний период. Сток гидрокарбонатов по ним рассчитывался как средневзвешенный по водному стоку, что позволяет учесть изменения водности.

Анализ поступлений гидрокарбонат-ионов с осадками также проводился по указанным гидрологическим сезонам. Модуль выпадений осадков определялся для каждого месяца как произведение их количества по каждой МС на концентрацию ионов:

,

где – модуль выпадений, т/км²; – количество осадков по каждому посту, мм; – концентрация ионов, мг/л.

Наибольшее количество выпадений гидрокарбонатов наблюдается на МС Ухта, где годовые показатели в 7 и 30 раз превышают аналогичные значения, отмечающиеся на МС Мудьюг и Сура соответственно. Данный факт обусловлен высоким содержанием НСО₃^- в осадках на МС Ухта (11,8 – 37,8 мг/л) по сравнению с 2 другими метеостанциями, где концентрация данного аниона составляет 0,25 – 7,0 мг/л.

Принимая во внимание тот факт, что содержание НСО₃^- в осадках является индикатором уровня СО₂, указанные особенности пространственного распределения концентрации и выпадений гидрокарбонатов можно объяснить отсутствием развитой промышленности вблизи МС Сура. Основными источниками загрязнения воздушного бассейна в непосредственной близости от МС Ухта являются предприятия угледобывающей, газовой, нефтедобывающей, теплоэнергетической и других отраслей промышленности, располагающиеся в гг. Ухта и Сосногорск.

Анализ внутригодового распределения выпадений НСО₃^- показал, что на всех исследованных метеостанциях наибольшее количество гидрокарбонатов выпадает в течение летне-осеннего сезона, т.к. именно в этот период повсеместно наблюдаются максимальные на протяжении всего года значения концентрации указанного аниона.

В работе был определен вклад выпадений гидрокарбонат-ионов с атмосферными осадками в формирование речного стока данного ингредиента (табл.1).

Таблица 1

Среднемноголетние значения речного стока гидрокарбонат-ионов (т/км²) и вклад атмосферных осадков в его формирование

№ п/п	Гидролого-гидрохимический пост	Зимняя межень		Весенне половодье		Летне-осенний период
		Сток НСО3-, т/км2	Вклад осадков, %	Сток НСО3-, т/км2	Вклад осадков, %	Сток НСО3-, т/км2	Вклад осадков, %
1	р. Пинега – д.Согры	8,44	0,7	4,99	1,4	11,02	2,7
2	р. Пинега – с.Кулогоры	7,71	0,8	5,80	1,2	10,44	2,9
3	р. Мудьюга – д.Патракеевская	14,78	3,3	6,41	1,4	15,00	8,8
4	р. Золотица – д.Верхняя Золотица	7,56	6,6	3,06	3,0	8,42	15,8
5	р. Сояна – д.Сояна	15,16	3,2	8,76	1,0	17,08	7,7
6	р. Ижма – свх. Изваильский	18,63	20,1	11,82	8,4	24,56	35,8
7	р. Ижма – д.Картайоль	7,70	48,6	4,42	22,7	10,71	82,2
8	р. Седью – пос.Седью	5,67	66,0	4,98	20,1	11,19	78,7
9	р.Ухта – г. Ухта	10,54	35,5	6,83	14,6	17,50	50,3

В период зимней межени лидирующие позиции по показателям стока НСО₃^- занимают рр.Сояна, Мудьюга и р.Ижма (свх. Изваильский), воды которых за указанный сезон переносят 14,78 – 18,63 т/км² гидрокарбонат-ионов. Данный факт объясняется тем, что эти реки дренируют легко растворимые породы (известняки, доломиты и др.). Наименьшее значение стока НСО₃^- отмечается на р.Седью, что обусловлено сложением водосбора данной реки преимущественно сульфатными породами (гипсами, ангидритами и др.).

Следует отметить, что существенный вклад атмосферных осадков (20,1 – 66%) в процесс формирования зимнего стока гидрокарбонат-ионов фиксируется на постах, расположенных в бассейне р.Ижма. На реках же, расположенных в бассейне р. Пинега, атмосферные выпадения обуславливают лишь 0,7 – 0,8 % стока гидрокарбонат-ионов.

В период весеннего половодья на всех гидропостах показатели стока гидрокарбонат-ионов в 1,3-2,5 раза меньше по сравнению с зимним периодом, что объясняется активным участием в питании рек талых и дождевых вод, которые, как известно, характеризуются относительно невысокой минерализацией по сравнению с подземными водами, питающими водотоки во время зимней межени.

Доля гидрокарбонат-ионов атмосферного происхождения в речном стоке в период весеннего половодья по сравнению с зимней меженью снижается в 2,4 – 2,9 раза. Так, в бассейне р. Ижма данный показатель изменяется от 8,4 до 22,7%. Исключение составляет р. Пинега, где вклад атмосферных осадков на протяжении весеннего половодья в 1,5 – 2 раза превышает показатели зимней межени.

С наступлением летне-осеннего периода на всех реках происходит увеличение стока гидрокарбонатов до значений зимней межени или выше. В начале этого сезона в период паводков активное участие в питании рек принимают атмосферные осадки, концентрация гидрокарбонат-ионов в которых повышается к теплому сезону. Именно в летне-осенний период отмечается наиболее высокий вклад атмосферных осадков в процессы формирования речного стока гидрокарбонатов. Данный показатель в 1,2 – 6,0 раза превышает аналогичные значения других гидрологических сезонов.

Максимальный вклад атмосферных осадков в процесс формирования речного стока НСО₃^- на протяжении летне-осеннего периода составляет 78,7 – 82,2% и отмечается на р. Ижме (д.Картайоль) и р.Седью (пос.Седью).

Таким образом, доля атмосферных осадков, принимающих участие в формировании стока гидрокарбонатов, в различные гидрологические сезоны отличается. Так, максимальные значения приходятся на летне-осенний период, а минимальные преимущественно - на весеннее половодье.

В данной работе атмосферные осадки рассматриваются как один из факторов формирования ионного стока рек. Значение этого фактора изменяется в пространстве и во времени. Количество и мощность промышленных объектов – источников выбросов СО₂ определяют концентрацию НСО₃^- в осадках, с ростом которой увеличиваются выпадения иона на территорию водосбора и их доля в формировании речного стока гидрокарбонат-ионов.