Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 52, № 5 (2025)
ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ ВО ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМАХ
Аннотация
Проведено исследование влияния горизонтального градиента давления во внутренних водоемах (озерах и водохранилищах) на процессы формирования концентраций растворенных газов. В качестве инструментов для проведения расчетов использовались трехмерная гидростатическая модель и одномерная модель, основанная на осреднении трехмерных уравнений по горизонтальному сечению водоема и дополненная параметризацией градиента давления для учета гравитационных колебаний (сейш). По результатам проведенных численных экспериментов можно заключить, что использование параметризации имеет принципиальное значение для описания формирования концентраций растворенных газов: выключение градиента давления в модели дает результаты, соответствующие постановке Като—Филиппса, и не позволяет корректно воспроизвести распределение газов в водоемах конечного размера. Параметризация влияния градиента давления и горизонтальной диффузии в одномерной модели LAKE позволяет с достаточной точностью воспроизводить биогеохимические процессы в соответствии с эталонными результатами, полученными с помощью полной трехмерной модели.
Водные ресурсы. 2025;52(5):3-13
3-13
ГИДРОХИМИЯ, ГИДРОБИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА, ФОСФОРА И КИСЛОРОДНОГО РЕЖИМА В ЭКОСИСТЕМЕ ТЕЛЕЦКОГО ОЗЕРА
Аннотация
Рассмотрены наиболее существенные особенности моделирования круговорота соединений биогенных элементов азота и фосфора и динамики растворенного кислорода в экосистеме Телецкого озера. Выполнена калибровка модели с учетом данных многолетних наблюдений за качеством воды 1985–2003 гг., а также сценарного варианта гидрологического режима 2016 г. Проведен анализ внутригодовой изменчивости переменных состояния, внешних и внутренних потоков соединений азота и фосфора в воде Телецкого озера. Рассчитана предварительная величина допустимой нагрузки азота и фосфора на озеро. Модельный анализ показал, что у озера ассимиляционный потенциал по отношению к соединениям фосфора – незначителен, практически отсутствует. По отношению к соединениям азота небольшой запас самоочищения пока имеется. Вода Телецкого озера – чистая по причине до сих пор низкой антропогенной нагрузки. Полученные модельные результаты свидетельствуют о неотложной необходимости приведения исследований на Телецком озере к современному уровню как по числу наблюдательных пунктов мониторинговой сети в характерных зонах, увеличению перечня контролируемых показателей и частоты контроля, так и по повышению качества инструментальной и методической базы.
Водные ресурсы. 2025;52(5):14-27
14-27
О РАЗРАБОТКЕ РЕГИОНАЛЬНОГО АЛГОРИТМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЭВФОТИЧЕСКОГО СЛОЯ ТЕЛЕЦКОГО ОЗЕРА ПО ДАННЫМ ИЗМЕРЕНИЙ ПРОФИЛЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В АВГУСТЕ 2023 ГОДА
Аннотация
Толщина эвфотического слоя Zeu — один из ключевых параметров водной экосистемы, в частности озера. В силу разных причин, а именно: изменчивости освещения в течение измерения одного профиля, влияния положения судна относительно падающего солнечного света и, наконец, измерения при низких высотах солнца, использование прямых измерений профиля фотосинтетически активной радиации ограничено. Поэтому развитие региональных алгоритмов для определения Zeu, свободных от перечисленных выше недостатков, является перспективным направлением. В данной работе анализируются различные варианты такого подхода, а именно: предложены и апробированы две методики восстановления нижней границы эвфотической зоны на основе измерений трех типов профилей (показателя ослабления света в длинноволновой области спектра, флуоресценции органического вещества и флуоресценции хлорофилла-а) во всем эвфотическом и верхнем к вазиоднородном слоях соответственно. При общей изменчивости толщины эвфотического слоя от 8 до 16 м обе методики дают приблизительно одинаковый результат его восстановления с относительной ошибкой 10–15% при использовании профилей показателя ослабления света и флуоресценции органического вещества (или их комбинации с другими профилями). Наихудший результат с относительной ошибкой 50–100% зафиксирован при использовании профилей флуоресценции хлорофилла-а.
Водные ресурсы. 2025;52(5):28-38
28-38
ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ВОД РЕКИ СОЧИ ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ РОССИИ В ПАВОДОК И МЕЖЕНЬ
Аннотация
Элементный состав вод р. Сочи подвержен резким изменениям при смене фаз водного режима. В период паводка он довольно богатый, в межень сравнительно бедный. В паводок воды реки относительно средних содержаний в речной воде континентов (кларков) обогащены 19 химическими элементами, а в период межени лишь 7. Суммарные содержания избыточных химических элементов в разные фазы водного режима, напротив, выше в межень за счет присутствия в водах реки в составе избыточных элементов Са и Mg, абсолютные содержания которых на два порядка выше, чем концентрации приоритетных паводковых макроэлементов (Fe и Al). Эта особенность отражается на общей минерализации вод. В межень общая минерализация речных вод в среднем для реки (109 мг/л) выше в 1.4 раза, чем в паводок (80 мг/л). В паводок воды реки существенно насыщаются редкоземельными элементами, а также Sn, Fe, Al, Mn, Zr, Cs, Pb, Th, Be, Ti, Co, Cu, Tl, V, Bi, As. Активное поступление перечисленных химических элементов в воды реки в паводок обусловлено обильным почвенным стоком и способностью этих элементов образовывать органические и неорганические комплексы, прочно связываться с коллоидами железа и сорбироваться на поверхности почвенных коллоидов. В более сухой период межени, когда питание подземными водами вносит больший вклад в формирование стока реки, содержания большинства элементов, в том числе редкоземельных элементов, снижаются. При контрастных геологических условиях изученной территории, при которых наблюдается неоднократная смена нейтральных артиллитов на щелочные мергели, большее влияние на состав вод в межень оказывают геохимически обедненные карбонатные породы. Сравнительный анализ состава вод в паводок и межень позволил выделить вторую группу элементов – Ba, Sb, B, S, Na, U, Mo, K, Sr, Ca, Mg, Li, Re, Rb, Si, Zn, поступление которых в воды реки связано с подземным питанием и, соответственно, спецификой горных пород. Изучение вариаций элементного состава вод р. Сочи в разные фазы водного режима позволило выявить группы элементов, повышенные содержания которых при определенной фазе режима будут связаны не с техногенной нагрузкой, а с фактором состава пород геологического основания (в межень) или обильного почвенного стока (в паводок).
Водные ресурсы. 2025;52(5):39-54
39-54
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА, ТРАНСФОРМАЦИЯ И КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА В ЭВТРОФНОМ ОЗЕРЕ КРОШНОЗЕРО (РЕСПУБЛИКА КАРЕЛИЯ)
Аннотация
Гидрохимические исследования, проведенные на оз. Крошнозеро в 1953–1954, 1986–1987, 2021–2023 гг. при разной интенсивности хозяйственной деятельности человека на территории водосбора и непосредственно на водоеме, позволили установить изменение химического состава воды и выделить основные лимнологические процессы, по которым можно судить о перестройке экосистемы озера за последние 70 лет. В начале 1950-х гг. оз. Крошнозеро уже было эвтрофным. Среднегодовая концентрация Pобщ в воде озера равнялась 32 мкг/л. Главная роль в поступлении биогенных элементов в озеро (в первую очередь фосфора) принадлежит речному стоку. По сравнению с 1950-ми гг. вынос Pобщ с водой рек за 70-летний период изменился от 5.17 до 8.45 т/год. Внешняя фосфорная нагрузка на водоем в настоящее время составляет 0.92 г/м2год, что в 2.2 раза выше, чем в 1950-х гг. В настоящее время в период летней температурной стратификации на глубоководных участках озера при остром дефиците Q2 создаются условия среды (Eh, t, pH) в придонных слоях воды, при которых P-PO4 начинает мобилизоваться из донных отложений. Дополнительная (внутренняя) фосфорная нагрузка способствует увеличению продукционных процессов в водоеме. Рассмотрены кинетические закономерности трансформации и круговорота веществ в воде озера. Установлено, что трансформация органических веществ, Nорг, Pобщ и Si протекает медленнее, чем круговорот минеральных форм азотистых соединений и фосфора.
Водные ресурсы. 2025;52(5):55-67
55-67
ДИБУТИЛФТАЛАТ В ВОДЕ КОНДОПОЖСКОЙ ГУБЫ И НЕКОТОРЫХ ПРИТОКОВ ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА
Аннотация
Проведена оценка загрязнения Кондопожской губы и малых притоков Онежского озера дибутилфталатом – самым распространенным и применяемым в промышленности эфиром фталевой кислоты. Пробы воды анализировались на содержание органического вещества, биогенных элементов, тяжелых металлов, лигносульфонатов и на ионный состав воды. Концентрацию дибутилфталата определяли методом газовой хроматографии и масс-спектрометрии. Отбор проб проводили в период ледостава в марте 2023 г. на акватории Кондопожской губы Онежского озера, подверженной влиянию сточных вод Кондопожского ЦБК, и ряде малых водотоков в окрестностях г. Петрозаводска, принимающих стоки с селитебных территорий и полигонов захоронения отходов. Выявлено, что на акватории Кондопожской губы содержание дибутилфталата в среднем составляет 6.7 мкг/л, а в малых притоках оно несколько выше – в среднем 11.9 мкг/л. Во всех проанализированных пробах наблюдается превышение ПДК по дибутилфталату для рыбохозяйственных водоемов (1 мкг/л). В то же время не выявлено статистически значимых связей содержания дибутилфталата с компонентами-маркерами сточных вод (лигносульфонатами, биогенными элементами). Выявлены статистически значимые связи концентрации дибутилфталата с содержанием лигофильных элементов (Fe, Mn, Si), а также органических веществ природного происхождения (по цветности, общему органическому углероду, растворенному органическому углероду, химическому потреблению кислорода), что указывает на их совместное поступление с водосборной территории. Установлено, что Кондопожский ЦБК не оказывает значимого влияния на содержание дибутилфталата в Кондопожской губе Онежского озера, а источники его поступления в озеро – преимущественно атмосферные осадки, поверхностный и речной сток. Повышенное содержание дибутилфталата в насыщенных органическим веществом речных водах бореальной зоны может отчасти иметь природное происхождение. Выявленное в процессе данного исследования загрязнение Онежского озера и его малых притоков дибутилфталатом соизмеримо с ранее исследованным загрязнением водных объектов России и других стран.
Водные ресурсы. 2025;52(5):68-82
68-82
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОД БОЛОТ ЮЖНО-ТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Аннотация
Определены макрокомпонентный состав, содержание тяжелых металлов и органических соединений в водах разных типов болот южно-таежной подзоны Западной Сибири в естественных условиях, под влиянием фонового переноса загрязняющих веществ и на этапе восстановления после пожара. Определение состава болотных вод проводили методами титриметрии, спектрофотометрии, пламенной фотометрии, вольт-амперометрии, ИК- и хроматомасс-спектрометрии. Показана тенденция к увеличению концентрации базовых ионов Ca2+, Mg2+, Na+, HCO3-, а также Feобщ от верховых болот к низинным, что согласуется со сменой источников водно-минерального питания. Химический состав вод выгоревшего болота отличается ростом pH, концентраций Ca2+, Mg2+, SO42- и биогенных элементов − Feобщ, NH4+, NO3-, тяжелых металлов Pb, Cu, Cd, низким содержанием органических соединений. Содержание тяжелых металлов в водах естественных болот свидетельствует об их фоновом поступлении от лесных пожаров и выхлопов автомобильного транспорта. Органические соединения представлены биогенными структурами, образующимися в результате вымывания из торфяных залежей, а в двух болотах — антропогенными включениями (поллютанты нефтяного генезиса). Биомолекулы вод представлены циклическими биологически активными стероидами, ди- и тритерпеноидами, а также ациклическим жирными кислотами и их эфирами, кетонами и высокомолекулярными дикетонами, альдегидами, спиртами, н-алканами и скваленом; доля н-алканов в составе ациклических структур болотных вод снижается в ряду верховые–переходное–низинные.
Водные ресурсы. 2025;52(5):83-95
83-95
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ
ДИНАМИКА ВОДОЗАБОРА НА ПОСТСОВЕТСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Аннотация
Рассмотрено изменение водозабора на территории бывшего СССР после его распада вплоть до 2020 г. Проанализирована динамика водозабора и структуры использования воды как в целом на постсоветском пространстве, так и по отдельным суверенным государствам. Выявлено резкое снижение водозабора, особенно значительное в 1990-е гг., для большинства государств, в том числе в самом крупном водопотребителе – Российской Федерации. Фактический водозабор на постсоветском пространстве оказался в разы меньше, чем прогнозировалось для этой территории в ряде публикаций в 1960–1980-х гг. При общей тенденции уменьшения водозабора практически на всем постсоветском пространстве этот процесс в каждом суверенном государстве происходит разными темпами, наиболее быстро — в прибалтийских республиках. Показаны изменения в структуре водопользования воды, которые выразились в снижении доли промышленности и росте доли воды, расходуемой на хозяйственно-бытовые и в меньшей степени — сельскохозяйственные нужды. Проведено сравнение динамики водозабора на постсоветском пространстве и в мире. Если на территории бывшего СССР он в целом снижался по сравнению с периодом до 1990 г., то в мире водозабор возрастал в основном за счет орошаемого земледелия при том, что в ряде развитых стран происходило его снижение в результате внедрения ряда водосберегающих технологий.
Водные ресурсы. 2025;52(5):96-102
96-102