Формирование аквальных комплексов р. Волги от истока до Дубны

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 00 – 05 – 64 437).

О.А. Тихомиров,  доцент, к.г.н., заведующий кафедрой физической географии и региональной геоэкологии ТвГУ,

Л.К. Тихомирова, доцент кафедры физической географии и региональной геоэкологии ТвГУ, к.г.н.

    На участке Верхней Волги от истока до г. Дубны сформировались аквальные комплексы различных рангов, изучение которых позволило выявить некоторые различия в накоплении элементов и физико-химических характеристиках аквальных природных комплексов разных рангов.

Наиболее распространенными на исследуемом участке являются речные аквальные комплексы природного типа (в основном, литоральные псаммофильные). Водные массы этих водных комплексов характеризуются повышенными концентрациями кислорода, высокой прозрачностью, пониженными значениями содержания биогенных соединений и микроэлементов. Грунты этих аквальных комплексов практически не загрязнены. Увеличение уровней загрязнения воды и грунтов наблюдается лишь у крупных населенных пунктов.

На участке от г. Твери до г. Дубны (Иваньковское водохранилище) в особых условиях сформировались реокомплексы водохранилищного типа, самыми распространенными видами которых являются профундальные пелофильные. В этом заключается отличие антропогенных водохранилищных АК от речных природных (неизмененных) геоэкосистем, в структуре которых пелофильные комплексы представлены незначительно.

Водохранилищные реокомплексы характеризуются более высокими значениями концентраций химических элементов в грунтах вследствие заиления первоначальных песчаных отложений, и худшими показателями качества воды (по сравнению с природными реокомплексами) из-за больших глубин и, как следствие, менее благоприятных условий формирования химического состава водных масс.

Озерные аквальные комплексы занимают значительные площади исследуемого участка. Наиболее распространенным типом озерных аквакомплексов на данном участке является водохранилищный.

Озерные водохранилищные аквакомплексы сформировались в Верхневолжском (на участке от оз. Вселуг до пос. Пено) и Иваньковском (Иваньковский плес) водохранилищах. Лимнокомплексы природного типа размещаются на оз. Малый и Большой Верхиты, оз. Стерж.

По условиям накопления химических элементов в компонентах лимно-аквакомплексов природного и водохранилищного типа принципиальных различий не наблюдается. Однако внутри каждого типа аквальных комплексов существуют некоторые особенности формирования химического состава воды и аквальных грунтов. В условиях водохранилищ преимущественное развитие получают фито- и пелофильные виды озерных АК.

Фитофильные аквакомплексы являются, как правило, литоральными и занимают подавляющие площади мелководий плесов. Водные массы этих аквакомплексов характеризуются высокими показателями содержания органических и биогенных соединений, в профундали содержание кислорода пониженное, в литорали — повышенное (если сравнивать со средними величинами содержания кислорода в воде озерных АК). Значительны амплитуды колебаний величины рН, мутности.

Пелофильные аквакомплексы, формирующиеся на илах, занимают неосушаемые глубоководные участки. Поэтому их водные массы характеризуются низким содержанием кислорода в придонных горизонтах и высокой концентрацией ионов различных металлов. В грунтах накапливаются химические элементы, часто в количествах, превышающих предельные величины (соединения тяжелых металлов, в основном, Сu и Zn, фосфаты), что создает в отдельных случаях критические условия для обитания водных организмов. Так,  в присутствии токсикантов плохо растут и размножаются сапрофитные и нитрифицирующие бактерии из групп Nitrosomonas и Nitrobacter. Как следствие, процесс самоочищения воды аквакомплексов замедляется. Ослабление разложения органического вещества приводит к накоплению загрязнителей, которые отрицательно влияют на все компоненты аквальных комплексов.

Переходные, озерно-речные, аквальные комплексы занимают относительно небольшие участки Верхневолжского и Иваньковского водохранилищ. Физико-химические характеристики воды и грунтов переходных аквакомплексов сходны с озерными комплексами. Различия наблюдаются лишь в гидрологическом режиме водных масс.

Геохимическая оценка состояния аквальных комплексов разных рангов показала, что наиболее устойчивыми к все возрастающей антропогенной нагрузке являются речные и озерные аквакомплексы природного типа (на участке от истока до г. Твери, исключая озера Вселуг, Пено, Волго), экологическое состояние которых признано удовлетворительным.

Аквакомплексы, сформировавшиеся в Иваньковском водохранилище, испытывают значительный антропогенный пресс. Наименее устойчивыми являются пелофильные профундальные виды АК. Под действием техногенеза увеличивается концентрация загрязняющих веществ во всех компонентах аквакомплексов, в илах повышается накопление органического вещества, усиливаются восстановительные процессы, появляются потоки растворенных элементов из илов в водную толщу. Экологическое состояние фитофильных литоральных видов водохранилищных АК признано критическим, профундальные пелофильные водохранилищные аквакомплексы находятся в состоянии, приближающемся к кризисному (по показателям загрязнения воды и грунтов).

Для контроля и комплексной оценки состояния водных объектов необходимо дальнейшее изучение аквальных комплексов как взаимосвязанной системы природных компонентов, для чего требуется периодически повторяющееся полное их исследование с опробованием воды, донных отложений, живых организмов, а также более частых комплексных наблюдений на отдельных пунктах, характеризующих источники загрязнения, наиболее загрязненные участки и ключевые створы водоема.

Обсуждение доклада О.А. Тихомирова

А.И. Боровой: Рассматриваете ли Вы химический состав донных отложений?

Ответ: Да.

А.И. Боровой: С какого года ведутся наблюдения за изменением химического состава поверхностных вод, и в каком состоянии они находятся?

Ответ: Примерно с 80-го года. Состояние близкое к критическому, но это неплохо по сравнению с другими регионами.

А.И. Боровой: Загрязнение в поверхностных водоемах накапливается в грунтах или в водной толще?

Ответ: Аккумуляция загрязнителей донными отложениями, грунтами или почвами способствует самоочистке водоемов.

Н.П. Бакуров: Чем объяснить показатель кислотности равный 9,5, и существует ли зональность кислотности в водной толще?

Ответ: Эта величина больше всего зависит от процесса фотосинтеза. В придонном слое показатель кислотности увеличивается.

В.И. Косов: Влияют ли экзогенные факторы на кислотность воды, например, кислотные дожди с показателем кислотности равным 5, что должно делать более кислым верхний слой водной толщи?

Ответ: По нашим наблюдениям кислотность воды в водоеме определяет процесс фотосинтеза, наличие и характер придонных осадков и глубины водоема, особенно она возрастает на границе донных отложений и водной толщи.

В.И. Косов: Существует ли геохимическая стратификация донных отложений в Иваньковском водохранилище?

Ответ: Есть, но не четкая.

А.С. Тарантов: Назовите наиболее неблагоприятные участки р. Волги и ее притоков в черте города Твери от пос. Мигалово до пос. Эммаус.

Ответ: Реки Лазурь, Тьмака и Волга в районе городского пляжа. Но существует ежегодное изменение концентрации разных химических элементов то ниже, то выше ПДК.