Гидрохимические особенности формирования качества вод в бассейне Нижней Волги

DOI: 10.24411/9999-010A-2019-10016

К.В. БЕСПАЛОВА

Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти, Россия

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ВОД В БАССЕЙНЕ НИЖНЕЙ ВОЛГИ

Качество речных вод в бассейне Нижней Волги характеризуется значительной пространственной неоднородностью, а каждый водный объект имеет бассейновые природные особенности формирования качества воды, которые необходимо учитывать при нормировании и регулировании антропогенного воздействия на водные объекты (Беспалова, 2018).

Пространственная неоднородность качества воды обусловлена тем, что водные объекты Нижней Волги расположены в различных природных зонах и характеризуются разнообразными климатическими условиями. Наряду с этим, огромное влияние на формирование качества воды в конкретном речном бассейне оказывают местные условия: горные породы, почвы, растительность (Лепихин, Мирошниченко, 2002).

Для оценки пространственной неоднородности качества вод в бассейне Нижней Волги выделены водохозяйственные участки (ВХУ), которые характеризуют водохранилища Волги и их боковые притоки (рис.).

Рис. 1. Расположение ВХУ в бассейне Нижней Волги

© 2019 Беспалова Ксения Владимировна, kvbespalova@yandex.ru

ВХУ 001 - Волжский участок Куйбышевского водохранилища от г. Казань до пгт Камское Устье (без р. Кама), его площадь составляет 4000 км2. Место отбора проб воды выбрано на волжской ветке в створе с. Камское Устье.

ВХУ 002 - бассейн р. Шешмы от истока до устья. Площадь ВХУ составляет 6040 км2. Река имеет протяженность 259 км и впадает в Камский участок Куйбышевского водохранилища. Место отбора проб воды выбрано ниже впадения р. Кичуй.

ВХУ 003 - Камский участок Куйбышевского водохранилища (без р. Волги и р. Шешмы), его площадь составляет 12960 км2. Место отбора проб воды выбрано на Камской ветке в створе с. Камское Устье.

ВХУ 004 - бассейн р. Бол. Черемшан от истока до устья. Площадь ВХУ составляет 11500 км2. Река имеет протяженность 336 км и впадает в Куйбышевское водохранилище. Место отбора проб воды выбрано в районе г. Димитровграда.

ВХУ 005 - основная часть Куйбышевского водохранилища (без р. Бол. Черемшан), его площадь составляет 22 500 км2. Место отбора проб воды выбрано в районе Жигулевской плотины.

ВХУ 006 - бассейн р. Сок от истока до устья. Площадь ВХУ составляет 11700 км . Река имеет протяженность 363 км и впадает в Саратовское водохранилище. Место отбора проб воды выбрано в районе впадения р. Кондурча.

ВХУ 007 - бассейн р. Кутулук от истока до устья. Площадь ВХУ составляет 890 км2. Река имеет протяженность 144 км и впадает в р. Бол. Кинель. Место отбора проб воды выбрано в нижнем течении реки выше Кутулукского водохранилища.

ВХУ 008 - бассейн р. Бол. Кинель от истока до устья (без р. Кутулук до Кутулукского гидроузла). Площадь ВХУ составляет 14900 км2. Река имеет протяженность 422 км и впадает в р. Самара. Место отбора проб воды выбрано в нижнем течении р. Бол. Кинель после впадения р. Кутулук.

ВХУ 009 - это верхняя часть бассейна р. Самара от истока до Сорочинского гидроузла. Площадь ВХУ составляет 5700 км2. Общая длина р. Самара составляет 594 км, а в пределах данного участка 190 км. Место отбора проб воды выбрано в верхнем течении р. Самара в районе Сорочинской плотины.

ВХУ 010 - это средняя часть бассейна реки Самара от Сорочинского гидроузла до водомерного поста у с. Елшанка. Площадь ВХУ - 17100 км . Длина р. Самара в пределах этого участка составляет 193 км. Место отбора проб воды выбрано в среднем течении р. Самара в районе с. Елшанка.

ВХУ 011 - это нижняя часть бассейна р. Самары от с. Елшанка и до впадения в Саратовское водохранилище. Площадь водосбора - 46500 км2, площадь ВХУ составляет 8800 км2. Длина реки в пределах участка составляет 211 км. Место отбора проб воды выбрано в нижнем течении р. Самара после впадения притока Бол. Кинель.

ВХУ 012 охватывает бассейн р. Чапаевка от истока до устья. Площадь водосбора и ВХУ составляет 4310 км2. Река имеет протяженность 298 км и впадает в Саратовское водохранилище. Место отбора проб воды выбрано в нижнем течении р. Чапаевка в районе п. Чапаевский.

ВХУ 013 охватывает бассейн р. Сызранка истока до устья. Площадь бассейна и ВХУ составляет 4950 км2. Река имеет протяженность 178 км и впадает в Саратовское водохранилище. Место отбора проб воды выбрано в нижнем течении р. Сызранка в районе с. Уваровка.

ВХУ 014 охватывает бассейн р. Мал. Иргиз от истока до устья. Площадь бассейна и ВХУ составляет 3900 км2. Река имеет протяженность 235 км и впадает в Саратовское водохранилище. Место отбора проб воды выбрано в нижнем течении р. Мал. Иргиз в районе водомерного поста Росгидромета.

ВХУ 015 охватывает бассейн Саратовского водохранилища от Куйбышевского гидроузла до Саратовского гидроузла (без рек Сок, Чапаевка, Мал. Иргиз, Самара и

Сызранка), его площадь составляет 8640 км2. Место отбора проб воды выбрано на приплотинном плесе Саратовского водохранилища.

ВХУ 016 охватывает водосбор р. Бол. Иргиз от истока до Сулакского гидроузла. Площадь ВХУ составляет 20220 км2. Место отбора проб воды выбрано перед Сулаксим водохранилищем в районе с. Березово.

ВХУ 017 охватывает нижнюю часть бассейна р. Бол. Иргиз от Сулакского гидроузла до впадения реки в Волгоградское водохранилище. Площадь ВХУ составляет 3780 км2. Место отбора проб воды выбрано в нижнем течении р. Бол. Иргиз в районе с. Маянга.

ВХУ 018 охватывает бассейн р. Бол. Караман от истока до устья. Площадь ВХУ составляет 4260 км2. Река имеет протяженность 198 км и впадает в Волгоградское водохранилище. Место отбора проб воды выбрано в с. Осиновка.

ВХУ 019 охватывает бассейн р. Терешка от истока до устья. Площадь ВХУ составляет 9680 км2. Протяженность реки составляет 273 км, она впадает в Саратовское водохранилище. Место отбора проб воды выбрано в районе с. Медяников.

ВХУ 022 - это бассейн Волгоградского водохранилища (без бассейнов рек Бол. Иргиз, Бол. Караман, Терешка, Еруслан и Торгун), его площадь составляет 29100 км2. Данный ВХУ является самым крупным в бассейне Нижней Волги. В пределах участка длина водохранилища 524 км. Место отбора проб воды выбрано в приплотинном плесе Волгоградского водохранилища.

ВХУ 023 - это небольшой участок р. Волга, сразу после Волгоградского водохранилища. Место отбора проб воды выбрано в районе Волго-Донского канала.

ВХУ 024 охватывает бассейн р. Волги от водомерного поста пгт Светлый Яр до водомерного поста с. Верхнее Лебяжье, его площадь составляет 16300 км2. В пределах участка длина р. Волги 385 км. Место отбора проб воды выбрано в районе пгт Светлый Яр. На остальных ВХУ наблюдения не проводились.

Процессы формирования качества воды Волги (интегральный сток с огромных территорий) и её притоков (местный сток) существенно отличаются. Волжский бассейн - это сложная система, объединяющая бассейны многих средних и малых рек, которые отличаются гидрологическим режимом, составом пород и климатическими условиями, в силу чего химический состав вод р. Волги интегрирует совокупность свойств воды отдельных притоков (Селезнева, 2018). Учитывая значительную протяженность р. Волги, химический состав её воды совершенно не соответствует местным условиям формирования качества воды. Поэтому волжская вода является «чужой» для местных вод.

Диапазон концентрации веществ по водохозяйственным участкам Волги составляет: 258-305 мг/дм3 для сухого остатка (Ссухо); 56,3-68,8 мг/дм3 для сульфатов; 21,4-31,5 мг/дм3для хлоридов; 0,17-0,30 мг/дм3 для нитратов; 0,010-0,027 мг/дм3 для фосфатов; 21,3-28,6 мг/дм3 для ХПК; 2,70-5,53 мг/дм3 для БПК5; 0,001-0,005 мг/дм3 для меди; 0,007-0,017 мг/дм3 для цинка (табл.1).

Таблица 1. Качество воды по участкам водохранилищ в период летней межени

№ Показатели Обозначение Номера ВХУ

п\п 001 003 005 015 022 023 024

1 С ^сух.о мг/дм3 258 245 240 282 290 317 305

2 Сульфаты (8042") мг/дм3 58,4 60,0 56,3 60,9 65,0 65,7 68,8

3 Хлориды (СЬ") мг/дм3 21,4 30,2 21,7 27,6 23,5 29,9 31,5

4 Нитраты (М032") мгК/дм3 0,28 0,30 0,17 0,25 0,28 0,25 0,26

5 Фосфаты (Р043") мгР/дм3 0,010 0,011 0,024 0,027 0,013 0,020 0,016

6 бпк5 мгО/дм3 3,15 5,53 3,02 2,70 4,10 4,33 5,38

7 ХПК мгО/дм3 23,2 21,3 24,5 24,8 28,6 26,3 24,8

8 Медь (Си) мг/дм3 0,003 0,003 0,001 0,004 0,002 0,002 0,005

9 Цинк (2и) мг/дм3 0,008 0,017 0,016 0,014 0,009 0,007 0,012

Водохозяйственные участки: 002; 004; 006-019 характеризуют небольшие речные бассейны. Качество воды в них лучше отражает климатические условия местности и, следовательно, более полно передает зональность состава воды по территории. С уменьшением размера бассейна усиливается влияние местных условий, особенно со стороны состава пород и гидрогеологических условий. В результате возникает широкое разнообразие качества воды. Чтобы надежнее выявить природные особенности конкретного водного объекта, лучше всего мониторинг качества воды осуществлять в периоды летней или зимней межени, когда местные факторы формирования качества воды являются определяющими (Селезнев и др., 2013).

Диапазон концентраций веществ по ВХУ небольших рек составляет: 304-1278 мг/дм3 для сухого остатка; 71-284 мг/дм3 для сульфатов; 17-286 мг/дм3для хлоридов; 0,11-1,02 мг/дм3 для нитратов; 0,012-0,123 мг/дм3 для фосфатов; 3,0-8,8 мг/дм3 для БПК5; 14,5-36,6 мг/дм3 для ХПК; 0,002-0,005 мг/дм3для меди; 0,003-0,022 мг/дм3 для цинка (табл. 2). Сравнительный анализ полученных данных показывает, что Волга по качеству вод существенно отличается от местного стока, так как её формирование происходило в других природно-климатических условиях.

Таблица 2. Качество воды по речным участкам в период летней межени

Показатели Обозначение Номера ВХУ

002 004 006 007 008 009 010 011

С ^сух.о. мг/дм3 506 491 780 493 910 580 720 700

8042- мг/дм3 138 141 284 98 273 120 141 153

еь- мг/дм3 26 38 37,6 53,8 87,0 64,0 80,0 81,2

шэ2- мгК/дм3 0,65 0,32 0,38 0,3 1,02 0,73 0,68 0,78

РО43- мгР/дм3 0,025 0,06 0,02 0,04 0,028 0,012 0,025 0,03

бпк5 мгО/дм3 2,95 5,11 4,14 5,64 3,46 3,47 3,8 6,74

ХПК мгО/дм3 14,5 23,4 26,1 19,4 23,6 20,1 21,5 25,2

ей мг/дм3 0,002 0,003 0,005 0,003 0,003 0,002 0,003 0,003

ги мг/дм3 0,007 0,010 0,020 0,007 0,015 0,003 0,006 0,022

Номера ВХУ

Показатели Обозначение 012 013 014 016 017 018 019 -

С ^сух.о. мг/дм3 1278 304 873 764 784 950 476 -

8042- мг/дм3 243 71 135 106 142 165 131 -

еь- мг/дм3 286 17 215,4 208,4 225,4 248 26,1 -

ш32- мгК/дм3 0,35 0,11 0,45 0,45 0,34 0,39 0,68 -

Р043- мгР/дм3 0,053 0,053 0,057 0,123 0,107 0,077 0,05 -

бпк5 мгО/дм3 8,8 3,34 5,42 3,21 4,08 5,96 6,01 -

ХПК мгО/дм3 36,6 24,3 39,1 30,1 30,9 33,8 35,8 -

ей мг/дм3 0,0026 0,002 0,003 0,0034 0,0038 0,0046 0,0032 -

ги мг/дм3 0,015 0,0057 0,0055 0,0046 0,005 0,006 0,006 -

Таблица 3. Содержание веществ в воде водохранилищ и рек

Показатели Обозначение Водохранилища Реки

С ^тах С С / С ^тах ' ^тт С ^тах С С / С ^тах' ^тт

С ^сух.о. мг/дм3 350 240 1,5 1278 304 4,2

8042- мг/дм3 73,0 56,3 1,3 284 70,9 4,0

еь- мг/дм3 33,2 21,4 1,6 286 17 16,8

Ш32- мгК/дм3 0,30 0,17 1,8 1,02 0,11 9,3

Р043- мгР/дм3 0,027 0,010 2,7 0,123 0,02 6,2

бпк5 мгО/дм3 5,6 2,7 2,1 8,8 2,9 3,0

ХПК мгО/дм3 29,4 21,3 1,4 39,1 14,5 2,7

ей мг/дм3 0,005 0,002 2,5 0,005 0,002 2,5

ги мг/дм3 0,017 0,007 2,4 0,022 0,003 7,3

Сравнительный анализ максимальных (Стах) и минимальных (Стах) концентраций веществ в воде водных объектов Нижней Волги в период летней межени показывает,

что их величина изменяется в широких пределах, а соотношение (Стах/Ст;п) составляет от 1,3 до 16,8 раз (табл. 3). На ВХУ водохранилищ соотношение (Стах/Ст;п) существенно меньше (от 1,3 до 2,7), чем на речных ВХУ (от 2,7 до 16,8).

Это обусловлено существенным различием в процессах формирования качества вод на небольших реках и на крупных водохранилищах Волги. Чем меньше бассейн реки, тем больше проявляются индивидуальные особенности формирования качества воды местного стока.

Больше всего по бассейну Нижней Волги изменяется содержание хлоридов в 16,8 раз. Максимальное содержание (Стах) наблюдаются в бассейне р. Чапаевка (ВХУ 012), а минимальное (Ст;п) - в бассейне р. Сызранка (ВХУ 013). Содержание нитратов изменятся в 9,3 раза. Максимальное содержание наблюдается в бассейне р. Самара (ВХУ 009,010 и 011) ив бассейне р. Бол. Кинель (ВХУ 008), а минимальное - в бассейне р. Сызранка (ВХУ 013). Содержание фосфатов изменяется - в 6,2 раза. Максимальное содержание наблюдается в бассейне р. Бол. Иргиз (ВХУ 016 и 017), а минимальное - в Куйбышевском водохранилище (ВХУ 001 и 003).

Список литературы

Беспалова К.В. Анализ экологического состояния Саратовского и Куйбышевского водохранилищ // В сборнике: Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики. Материалы XV Международ. науч.-практич. конф. В 3-х тт. 2018. С. 150-158.

Лепихин, А.П., Мирошниченко С.А. Особенности задания «фоновой» концентрации в естественных водоемах // Водное хозяйство России: Проблемы, Технологии, Управление. Екатеринбург, 2002. Т. 3, № 3. С. 247-262.

Селезнева А.В., Беспалова К.В. Регулирование сброса в реки загрязняющих веществ в составе сточных вод // Вода Magazine. 2018. № 8 (132). С. 48-51.

Селезнев В.А., Беспалова К.В., Селезнева А.В. Формирование качества воды Волжских водохранилищ при аномальных погодных условиях // Водное хозяйство России. 2013. № 5. С. 4-14.