Time variability of surface hydrochemical runoff in the Bolshoi Yegoryk River basin under anthropogenic influence and climate change
Authors: Сазонов А.Д. , Закруткин В.Е. , Решетняк О.С. 
Published: June 2022

В условиях недостаточного увлажнения территории роль водных ресурсов крайне важна в решении бытовых, сельскохозяйственных, рыбохозяйственных, энергетических и производственных задач. Изменчивость поверхностного гидрохимического стока рек служит индикатором процессов функционирования речного бассейна. Цель исследования. Целью работы являлось изучение временной изменчивости гидрохимического стока реки Большой Егорлык с учетом антропогенной составляющей и климатических изменений. Методы исследования. Для расчета объемов гидрохимического стока использована методика определения выноса (переноса) загрязняющих веществ с речным стоком, основанная на произведении объема стока воды и средней концентрации анализируемого вещества за определенный временной интервал. Результаты работы. Выполнен расчет стока главных ионов (по сумме ионов), органических веществ, биогенных элементов, тяжелых металлов за период 2003–2019 гг. Рассмотрены особенности многолетней изменчивости гидрохимического стока в бассейне реки Большой Егорлык. Особое внимание уделено влиянию климатических условий и региональных источников антропогенного воздействия на состояние водосбора и формирование химического стока реки. Анализ полученных результатов показал влияние региональных фактов на гидролого-гидрохимические процессы, происходящие в пределах речного бассейна. Показано, что ведущим фактором негативного воздействия в бассейне реки является интенсивная сельскохозяйственная деятельность и режим внесения удобрений, что вызвало возрастание стока азота нитритного и сокращение стока фосфора фосфатного. Влияние таких региональных фактов, как усиление процессов аридизации в пределах водосбора и снижение водности стало причиной значительного возрастания стока главных ионов и соединений железа. Влияние диффузного поступления отдельных компонентов в речную сеть проявилось в возрастающем тренде изменения стока соединений меди и цинка за счет истощения почвенного покрова в результате водной и ветровой эрозии. Динамика стока органических веществ и азота аммонийного не имеет четкой направленности. Наиболее выраженное превышение нормативного стока было характерно для главных ионов, азота нитритного, соединений железа и меди в бассейне реки Большой Егорлык.

Under conditions of insufficient moisture in the territory, the role of water resources is extremely important in solving domestic, agricultural, fisheries, energy, and production tasks. The variability of the surface hydrochemical flow of rivers serves as an indicator of the processes of river basin functioning. Aim.The purpose of the study was to investigate the temporal variability of hydrochemical flow of the Bolshoi Yegorlyk River, considering the anthropogenic component and climate change. Methods. To calculate the volume of hydrochemical runoff, a methodology was used to determine the removal (transport) of pollutants with river runoff, based on the product of the volume of water runoff and the average concentration of the analysed substance over a certain time interval. Results. The runoff of the main ions (on the sum of ions), organic substances, biogenic elements, and heavy metals for the period 2003-2019 was calculated. The peculiarities of long-term variability of hydrochemical runoff in the basin of the Bolshoi Yegorlyk River are considered. Particular attention is paid to the influence of climatic conditions and regional sources of anthropogenic impact on the state of the watershed and the formation of the chemical runoff of the river. The analysis of the obtained results has shown the influence of regional facts on hydrological-hydrochemical processes within the river basin. It was shown that the leading factor of negative impact in the river basin is intensive agricultural activities and fertilizer regime, which caused the increase of nitrite nitrogen flow and reduction of phosphorus phosphate flow. The impact of regional factors such as increasing aridisation processes within the catchment area and decreasing water availability caused a significant increase in the discharge of major ions and iron compounds. The influence of diffuse inflow of certain components into the river network was manifested in an increasing trend of changes in the runoff of copper and zinc compounds due to depletion of the soil cover because of water and wind erosion. The dynamics of organic substances and ammonium nitrogen runoff has no clear direction. The most pronounced exceeding of the normative flow was characteristic of the main ions, nitrite nitrogen, iron and copper compounds in the basin of the Bolshoi Yegorlyk River.