Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ЛИМНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОЗЕРА КИЛЯНКИ ЧУРАПЧИНСКОГО УЛУСА РС(Я)

Жирков И.И. 1 Трофимова Т.П. 1 Тастыгина С.К. 1 Жирков К.И. 1
1 ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»
В статье рассматривается современное лимноэкологическое состояние термокарстового провального озера Килянки с. Кытанах Чурапчинского улуса. Исследования проводились с целью получения новых лимнологических параметров для научно обоснованной оценки функционирования озёрной экосистемы в оптимальных для природы и хозяйства режимах. Используемые методические основания проведения научно-исследовательских работ. Лаборатории озероведения традиционно базируются на геоэкологических, геолого-геоморфологических и лимнологических методах и подходах к изучению озерных экосистем России и организации их мониторинга, разработанных и применяемых в специализированных академических институтах РФ, выполняющих научные исследования больших озёр и водохранилищ. Выявлено, что водный баланс исследуемого озера характерен для термокарстовых озёр Лено-Амгинского междуречья, когда питание озёр происходит за счет атмосферных осадков, а также за счет поступления вод СТС. Установлено, что площадь зеркала воды озера за 20 с лишним лет увеличилась почти в 2 раза при незначительной средней глубине озера (до 1 м). Проведены полевые и стационарные химические анализы воды, в ходе которых определены качественные и количественные показатели воды. Вода озера не насыщена металлами, фенолом, нефтепродуктами и АПАВ, но при этом загрязнена фульвокислотами. По качественному распределению ионного состава озеро можно отнести к малосодовым озёрам, которые широко распространены на территории Лено-Амгинского междуречья. Донные отложения озера представлены маломощным сапропелем с запахом сероводорода. Выявлено, что по геохимическим и агрохимическим показателям озёрные отложения озера существенно не отличаются от озёрных отложений равнинной криолитозоны Центральной Якутии. Установлены весьма высокие показатели гумуса, что указывает на накопление органических веществ в водоеме.
озеро
генезис
уровень воды
площадь зеркала воды
объем и глубина воды
химический состав
донные отложения
1. Жирков И.И. Схема лимногенетической классификации озер Северо-Востока России // Учёные записки РГГМУ. 2014. № 34. С. 18–26.
Zhirkov I.I. Scheme of limnogenetical classification of lakes of the North-Eastern in Russia // Scientific notes of the RSGMU. 2014. № 34. P. 18–26 (in Russian).
2. Догановский А.М., Балаценко М.И. Водный баланс и внешний водообмен озёр Якутии // Ученые записки РРГМУ. 2015. № 40. С. 15–29.
Doganovsky A.M., Balatsenko M.I. Water balance and external water exchange of the lakes of Yakutia // Scientific notes of the RSGMU. 2015. № 40. Р. 15–29 (in Russian).
3. Ксенофонтова М.И. Формирование химического состава вод термокарстовых вод Центральной Якутии под влиянием естественных и антропогенных факторов // Биоразнообразие: глобальные и региональные процессы. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2013. С. 137–138.
Ksenofontova M.I. Formation of the chemical composition of waters of thermokarst waters of the Central Yakutia under the influence of natural and anthropogenic factors // Biodiversity: global and regional processes. Ulan-Ude: Izd-vo BNS SO RAS, 2013. P. 137–138 (in Russian).
4. Трофимова Т.П. Гидрохимическое разнообразие озер Лено-Амгинского междуречья // Эколого-географические проблемы регионов России: материалы II Всероссийской научно-практической конференции. Самара: ПГСГА, 2011. С. 60–64.
Trofimova T.P. Hydrochemical variety of lakes of Leno-Amginsky region // Eсology-geografical problems of regions of Russia: materials II of the Russian scientific and practical conference. Samara: PGSGA, 2011. P. 60–64 (in Russian).
5. Десяткин Р.В. Почвообразование в термокарстовых котловинах-аласах криолитозоны. Новосибирск: Наука, 2008. 324 с.
Desyatkin R.V. Soil formation in thermokarst hollows-alasakh of a kriolitozona. Novosibirsk: Science, 2008. 324 p. (in Russian).
6. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М.: Стандартинформ, 2006. 12 с.

Последнее десятилетие природа Центральной Якутии характеризуется многоводностью, приводящей к повышению уровня воды в водных объектах. В равнинной Центральной Якутии в сельских населенных пунктах жилые дома традиционно строились в малых и больших аласных понижениях, которые в настоящее время подвергаются подтоплению.

Цель статьи: оценка современных лимнологических показателей типичного равнинного термокарстового озера, расположенного в центре населенного пункта. Научно-техническая ориентация выполненных исследований заключалась в выявлении возможностей и разработке рекомендаций в целях стабилизации естественного функционирования озёрной экосистемы в оптимальных для природы и хозяйства режимах. Озеро Килянки Кытанахского наслега Чурапчинского улуса расположено в пределах одноименной аласной котловины населенного пункта. По данным спутниковых снимков озера Килянки с 1999 по 2017 г. можно констатировать прогрессирующее увеличение площади зеркала воды, соответственно, и длины береговой линии во временных отрезках. По опросным данным известно, что даже в жаркие, засушливые годы 1980-х гг. озеро не усыхало полностью, что характерно для молодых термокарстовых развивающихся озёр в первой половине аласной стадии. Этот факт позволяет также предположить существование подозёрного талика. Во времена совхозов воду из озера Килянки выкачивали СНП в реку Южная Наммара. В 1980-х гг. века озеро высыхало и промерзало до дна и в эти годы прибрежные осушки озера в аласе были застроены частными домами. В настоящее время воду из озера пытаются выкачивать маломощным бытовым электронасосом, но безрезультатно. Вода озера Килянки в настоящее время используется для круглогодичного сельскохозяйственного (водопоя крупного рогатого скота и лошадей) и технического водоснабжения.

Гидролого-морфометрические исследования

В гидрологическом, гидрографическом, ледово-термическом и гидрохимическом отношении оз. Килянки впервые исследовано в октябре 2017 г. лимнологической экспедицией лаборатории озероведения холодных регионов ИЕН СВФУ. Озеро расположено в средней части Чурапчинского улуса в пределах Лено-Амгинского плато Центрально-Якутской низменности на высоте 205 м над уровнем моря. Озеро Килянки является бессточным и расположено в верховьях бассейна реки Южная Наммара левого притока реки Татта.

Озеро Килянки имеет неправильную треугольную, слабо изрезанную форму, ориентированную длинной стороной с юго-востока на северо-запад. По ландшафтно-лимногенетической классификации озёр Якутии И.И. Жиркова [1] озеро относится к термокарстовым провальным озёрам, к подтипу реликтовых в стадии усыхания на легкосуглинистых древнеаллювиальных отложениях. По данным батиметрической съемки средняя глубина воды на озере составила 0,62 м, а объём воды – 46,314 тыс. м3 (табл. 1). Озеро Килянки является из инструментально обследованных озёрных водоёмов Центральной Якутии характерным водным балансом, с коэффициентом водообмена < 0,1 [2]. Питание таких озёр происходит за счет атмосферных осадков, поступления подземных вод СТС и циклического вытаивания повторно-жильных льдов.

Таблица 1

Морфометрические показатели озера Килянки

п/п

Морфометрические характеристики

Показатели

1

Площадь поверхности озера, км2 (га)

0,1 км2 (9,74 га)

2

Длина, км (м)

0,451 км (451 м)

3

Ширина макс., км (м)

0,315 км (315 м)

4

Ширина средняя, км

0,061

5

Глубина макс., м

1,75

6

Глубина средняя, м

1,0

7

Высота над уровнем моря, м БС

205

8

Прозрачность воды, м

До дна

9

Длина береговой линии по урезу воды, км

1,298

10

Объем воды, тыс. м3

97,400

К озеру непосредственно подступает селитебная зона одноименного села Килянки, а непосредственно над урезом воды с севера и юга на берегу озера расположены жилые кварталы, на которые оказываются негативные процессы подтопления и заболачивания, особенно в период таяния снежного покрова, а также во время выпадения интенсивных атмосферных осадков в теплое время года. Прилегающая местность – возвышенная равнина, высотой над уровнем моря 220–240 м. Отдельные, удаленные от озера, повышения имеют абсолютную высоту 249 м. В понижениях местности находятся множество озер, берега которых в большинстве случаев заболочены. Берега озера низкие и пологие, высотой 0,1–0,5 м, поросли травянистой растительностью, в западной и восточной части – низкие и заболоченные, зарастает вдоль берегов, характерным является наличие вала, состоящего из торфа, покрытого растениями, образованного под действием сильных волнений. Зимой береговая отмель шириной 10–20 м промерзает до дна. Северные берега, прилегающие к озеру, более крутые, высотой до 0,8 м, сложены глинистыми и суглинистыми грунтами, задернованы, устойчивые.

Подводный рельеф озера ровный, углублённые его части (с глубиной более 0,5 м) располагаются в центральной части акватории озера. Максимальная глубина более 0,75 м находится в центре озера, примерно в 160 м от берега. Мелководна вся прибрежная часть озера от берегов на расстоянии от 80 до 120 м (менее 0,5 м). Мелководья озера с глубинами ниже 0,5 м находятся преимущественно на окраинах озера вблизи от берега.

Режим уровня озёр данной территории определяется, прежде всего, весенне-летним подъемом уровня воды, который хорошо выражен на бессточном оз. Килянки. Подъем уровня начинается во второй декаде мая. Высота весеннего подъема уровня на большинстве озер региона составляет 0,2–0,6 м, а на оз. Килянки – до 0,1–0,2 м. Продолжительность стояния высоких уровней на озере составляет 5–10 дней. В летний период на озерах наблюдается падение уровня, обусловленное потерями воды на испарение. Подъемы воды в это время редки и обычно выражены значительно слабее весенних. На бессточном озере они имеют место в августе-сентябре. Исключением является 2009 г., когда подъем воды отмечался до ледостава. Низкие уровни в период открытой воды на озерах данного региона чаще приходятся на сентябрь-октябрь. Зимой происходит плавное изменение уровня воды. К этому сезону в большинстве случаев приурочены и наинизшие уровни за год. Весной, с нарастанием средних суточных температур воздуха, начинается нагревание поверхности озер. В первые дни при наличии льда оно происходит сравнительно медленно, но после освобождения водоема от ледового покрова температура воды поднимается очень быстро.

Зондирование рельефа дна и донных отложений озера Килянки, проведенное Лабораторией озероведения СВФУ, показало, что по всей акватории озера донные отложения представлены маломощным (до 50 см) сапропелем темно-серого цвета с черными прослойками с однородной маслянистой консистенцией и с незначительным запахом сероводорода, с растительными остатками.

Анализ космических снимков за период с 1984 по 2017 г. показал, что площадь зеркала воды озера Килянки увеличилась от 0,05 (4,61 га) до 0,1 км2 (9,74 га), т.е. примерно в 2 раза (табл. 2).

Таблица 2

Запасы воды снежного покрова и площади зеркала воды озера

Годы

Общие запасы воды

снежного покрова, мм

Площади зеркала воды озера, км2/га

2000

1343

0,04 / 3,61

2005

2343

0,02 / 2,26

2007

2308

0,06 / 5,57

2010

1039

0,06 / 6,41

Анализ водных запасов снежного покрова и изменений его высот по годам позволяет предположить существование и отражение в этих характеристиках 11-летнего цикла солнечной активности. С другой стороны, могут быть катастрофические обводнения и наводнения, связанные с антропогенными нарушениями покрышки повторно-жильных льдов, еще сохраняющихся в ненарушенных ландшафтах высоких уровней.

Гидрохимические исследования

Физико-органолептические свойства воды озера характеризуются как неблагоприятные. Так, отмечено превышение нормативов по мутности, цветности и запаху. Высокая цветность воды на уровне 3,0–4,5 ПДК указывает на накопление легкоокисляемых органических веществ и коррелируется высокой перманганатной окисляемостью. Водородный показатель щелочной по всей толще воды и с незначительным увеличением величины рН ко дну. Газовый состав озера в момент исследования также неблагоприятный. Зафиксировано обогащение толщ воды большим количеством углекислого газа, при насыщении растворенным кислородом всего на 25,61 %. При этом не отмечено насыщение воды сероводородом. Вода озера не насыщена биогенными элементами (ионами аммония, нитритов, нитратов, ортофосфатов и железа), их концентрации находятся в пределах нормативов. Более высокие концентрации 0,2–0,3 мг/л зафиксированы по железу (III). Невысокие показатели содержания биогенных элементов свидетельствуют о достаточно интенсивной биологической продуктивности водоёма, утилизирующей поступающие из водосбора биогены.

Содержания растворённых металлов (Mn, Cr, Cu, Zn, Cd, Pb) незначительны и соответствуют нормативам. Также зафиксированы малые количества, ниже ПДК, загрязняющих веществ – нефтепродуктов, фенолов, АПАВ и бенз(а)пирена (табл. 3).

Таблица 3

Концентрация загрязняющих веществ и металлов в водной толще

Ингредиенты

Норматив

Станция

Нефтепродукты, суммарно, мг/л

0,1

< 0,025

Поверхностно-активные вещества, анионные (AПАВ), мг/л

< 0,054

Фенолы

0,001

< 0,001

Бенз(а)пирен, мг/л

< 0,000001

0,0000005

Хром (Cr 6+), мг/л

< 0,05

0,009

Марганец (Mn), мг/л

< 0,1

0,045

Медь (Cu), мг/л

< 1,0

0,0043

Цинк (Zn), мг/л

< 1,0

0,13

Кадмий (Cd), мг/л

0,001

< 0,0001

Свинец (Pb), мг/л

0,01

0,001

По ионному составу вода озера гидрокарбонатно-натриевая. Концентрации всех макрокомпонентов (анионов и катионов) соответствуют нормативам. При этом высокие концентрации отмечены для гидрокарбонатных ионов (до 1200 мг/л), которые не имеют нормативных показателей. В озере отмечены высокие показатели общей жесткости в количестве 15,4 ммоль/л равномерно по всему вертикалу от поверхности ко дну, что определяет воду как «очень жесткую», имеет магниевый характер. Такая картина характерна для термокарстовых озёр данного региона и подтверждается исследованиями М.И. Ксенофонтовой [3, с. 138].

В исследуемом озере отмечены высокие величины перманганатной окисляемости, превышающие ПДК в 2,4 раза при нормативе 5,0 мгО/л. Можно предположить, что органические вещества имеют автохтонное происхождение и образуются в результате биохимического разложения фито-, зоопланктонных организмов, а также макрозоо- бентоса в условиях дефицита кислорода. Это подтверждается расчётами индексов сапробного загрязнения (3,095 и 0,83) и классифицируется как «природное органическое вещество».

Общая минерализация воды озера не имеет четкой вертикальной стратификации и колеблется в пределах 2097–2117 мг/л, что превышает норматив в 2 раза. Высокие показатели минерализации определяются величинами гидрокарбонатных ионов, источниками поступления которых в озеро являются слагающие породы водосбора.

Таким образом, вода озера Килянки (Эбя) не насыщена металлами, но при этом загрязнена легкоокисляемыми органическими веществами. По качественному распределению ионного состава озеро можно отнести к малосодовым озёрам, которые широко распространены на территории Лено-Амгинского междуречья [4].

Геохимические исследования

Донные осадки исследованного озера представлены сапропелевыми маслянистыми отложениями темно-серого цвета, с растительными и органическими остатками и с запахом сероводорода. Мощность донных отложений небольшая и колеблется в пределах 0,3–0,5 м по всей акватории озера.

Сравнение результатов солевой вытяжки донной пробы с фоновыми данными аласных палевых осолоделых почв [5] показало многократное превышение по всем рассмотренным показателям (табл. 4). Причиной более высокого, по сравнению с почвами, содержания их в донных отложениях могут являться протекающие в озёрах процессы, например сорбция на частицах донных отложений, биоаккумуляция и образование малорастворимых соединений.

Таблица 4

Солевой состав водной вытяжки из пробы донных отложений

рН

Гумус

Катионы

Анионы

Ca2+

Mg2+

Na+

NH4+

НСО3-

Cl-

SO42-

NO3-

%

ммоль/100 г

мг/кг

ммоль/100 г

мг/кг

9,1

8,62

17,65

8,4

12,8

18,06

17,55

13,1

8,2

22,0

Естественный фон содержания химических элементов для палевых осолоделых почв [5, с. 109]

8,48

0,70

0,63

0,47

0,54

0,9

0,48

0,63

Для оценки экологического состояния оз. Килянки (Эбя) определены также содержания в донных отложениях кадмия, свинца, цинка, марганца и меди. Исследования показали разноуровневые концентрации металлов в донных отложениях озера. Выявлено, что в донных отложениях концентрации изученных металлов не превышают ПДК и находятся в многократно более низких концентрациях.

В целом геохимические определения донных отложений озера позволяют сделать следующие выводы: донные осадки озера представлены органо-минеральным сапропелем малой мощности; водородный показатель (рН) водной вытяжки смещен в щелочную сторону (сильнощелочная среда). Анализ солевого состава водных вытяжек пробы показал их многократные повышенные значения изученных солей по сравнению с фоновыми содержаниями палевых осолоделых почв Лено-Амгинского междуречья. Определения содержания микроэлементов в пробе донных отложений и их сопоставления с ПДК согласно ГН 2.1.7.2041-06 [6] показали их практическое соответствие по изученным металлам. Величина гумуса донных проб намного превышает фоновые естественные значения гумуса палевых почв Лено-Амгинского междуречья, т.е. донные отложения больше насыщены органическими кислотами. Установлено, что ведущие значения в накоплении химических элементов в донных отложениях имеют физико-химические барьеры щелочного класса.

Заключение

Проведенные рекогносцировочные и лимносъёмочные обследования оз. Килянки Чурапчинского улуса позволяют выдвинуть для мониторинга озёр выводы и рекомендации:

1. Озеро по ландшафтно-лимногенетической классификации И.И. Жиркова относится к термокарстовым провальным, реликтовым в стадии усыхания озёрам, на легкосуглинистых древнеаллювиальных отложениях.

2. Вода озера гидрокарбонатно-натриевая с пресной минерализацией, которую можно отнести к малосодовым, не насыщена металлами, но при этом загрязнена органическими веществами автохтонного происхождения.

3. Донные осадки озера представлены органо-минеральным сапропелем малой мощности, имеют сильнощелочную среду, обогащены органическими веществами и не загрязнены тяжелыми металлами.

Для снижения уровня воды и площади зеркала воды оз. Килянки разработаны научно-технические рекомендации, содержащие следующие мероприятия:

– для снижения уровня воды в озере необходимо использовать передвижную насосную станцию СНП-50/80 с двигателем ЯМЗ-236 Г мощностью 150 л/с с трубопроводной арматурой и быстроразборными алюминиевыми трубами длиной 6 м. Длина рекомендуемого трубопровода до вершины распадка составляет 156 м, перепад высоты составляет 7 м;

– от речки Южная Наммара в сторону южной оконечности озера до вершины распадка по старому стоку необходимо прорыть канал длиной 477 м, шириной 3 м и с глубиной 2,5 м;

– в период высокого уровня воды – весной (в начале мая) объем воды озера составляет 91 900 м3 и снижается до 74 700 м3 в осеннее время. Расчет объемов воды озера показал, что необходимо откачивать воду в мае при угрожающих уровнях в размере 17–18 тыс. м3. При этом уровень речки Южная Наммара ниже уровня зеркала воды оз Килянки на 1,2 м;

– для повышения высоты берега по береговой линии озера необходимо построить дамбу-плотину с высотой 1,5 м. Объем грунтовой отсыпки примерно составляет 17–18 тыс. м3.


Библиографическая ссылка

Жирков И.И., Трофимова Т.П., Тастыгина С.К., Жирков К.И. ЛИМНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОЗЕРА КИЛЯНКИ ЧУРАПЧИНСКОГО УЛУСА РС(Я) // Успехи современного естествознания. – 2019. – № 6. – С. 57-61;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37139 (дата обращения: 23.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074