Введение

В последние десятилетия в условиях климатических изменений и антропогенной нагрузки химический состав воды рек способен претерпевать значительные трансформации [1–3]. Этим может обуславливаться пространственная и временная неоднородность химического состава воды рек и, в частности, содержание в речной воде главных ионов [4].

Нижнее течение р. Дон находится в регионе с преобладанием засушливых условий с недостатком увлажнения [5–7]. В последние десятилетия наблюдалось увеличение среднегодовой температуры воздуха и сокращение суммы атмосферных осадков на территории Донского водосбора, что привело к увеличению темпов аридизации территории [2; 3]. Кроме того, бассейн Нижнего Дона испытывает высокую антропогенную нагрузку, которая может негативно воздействовать на водные объекты рассматриваемой территории [5; 6; 8].

Цель исследования – изучение содержания главных ионов в воде нижнего течения р. Дон в современный период (2000–2024 гг.).

Материалы и методы исследования

Материалами исследования послужили первичные гидрохимические данные государственной наблюдательной сети Росгидромета о минерализации воды нижнего течения р. Дон и содержании в ней главных ионов (сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов, кальция, ионов магния, суммы натрия и калия) по данным пунктов (створов) наблюдений: г. Константиновск, ст-ца Раздорская, г. Ростов-на-Дону и г. Азов (рис. 1).

В ходе исследования была оценена пространственная и временная изменчивость содержания главных ионов в воде реки. Статистическая обработка многолетних данных и построение графиков производилось с использованием программы Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам статистической обработки рядов многолетних гидрохимических данных была оценена пространственная изменчивость содержания главных ионов в воде нижнего течения р. Дон (рис. 2). Согласно полученным результатам, можно отметить, что в направлении вниз по течению реки за исследуемый период наблюдалось заметное пространственное увеличение содержания в воде сульфатов, хлоридов, кальция, натрия и калия (по сумме). Обращает на себя внимание отличие размахов среднегодовых значений: в пунктах наблюдений г. Константиновск и ст-ца Раздорская диапазон значений содержания в воде сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов, кальция и суммы натрия и калия был значительно выше, чем в пунктах наблюдений Ростов-на-Дону и Азов. Это может свидетельствовать о наличии факторов, приводящих к пространственной неоднородности содержания исследуемых веществ в воде нижнего течения р. Дон.

На участке расположения пунктов г. Константиновск и ст-ца Раздорская в р. Дон впадают притоки р. Северский Донец и Сал, которые могут оказывать воздействие на ионный состав воды р. Дон.

При этом между Ростовом-на-Дону и Азовом какие-либо крупные притоки отсутствуют. Этим можно объяснить более стабильный ионный состав воды на данном участке: на фоне отсутствия значимых источников поступления главных ионов в р. Дон наблюдается менее выраженный размах среднегодовых значений.

Как известно, объем водного стока может оказывать влияние на трансформацию химического состава вод, так как влияет на способность водных объектов к самоочищению. Повышенный водный сток создает условия для увеличения кратности разбавления веществ, пониженный – для их концентрирования [9; 10].

В табл. 1 представлена информация о содержании главных ионов (по сумме) в нижнем течении р. Дон в годы повышенного, пониженного и среднемноголетнего водного стока. В рамках рассматриваемого периода отмечались наибольшие концентрации в воде реки главных ионов (по сумме) в годы пониженного водного стока. В Константиновске в маловодные годы концентрация компонента была на 37 % выше, чем в годы среднемноголетнего стока, в Раздорской – на 38 %, в Ростове-на-Дону – на 10 %, в Азове – на 13 %. В самые многоводные и средние по объему стока годы содержание в воде суммы главных ионов было заметно ниже.

Рис. 1. Схема расположения пунктов (створов) гидрохимических наблюдений Источник: составлено автором

Рис. 2. Диаграммы размаха («ящики с усами») содержания главных ионов в воде нижнего течения р. Дон, мг/л Источник: составлено автором на основе используемых данных

Таблица 1

Среднемноголетние показатели минерализации воды (суммы главных ионов), осредненные по разным группам лет по величине водного стока р. Дон, мг/л

Примечание. Красным цветом выделено максимальное значение, зеленым – минимальное.

Источник: составлено автором на основе используемых данных.

При рассмотрении ионного состава воды важно уделить внимание хронологической изменчивости содержания главных ионов в воде реки. В ранее проведенных исследованиях отмечалось, что в связи с введением в эксплуатацию Цимлянского водохранилища в 1953 г. и созданием сети ирригационных каналов в левобережной части бассейна Нижнего Дона наблюдалось увеличение солевого загрязнения воды в нижнем течении р. Дон [11–13].

На рис. 3 представлен график, характеризующий содержание в воде нижнего течения р. Дон главных ионов (по сумме) по данным пунктов гидрохимических наблюдений за период с 2000 по 2024 г.

Рис. 3. Хронологическая изменчивость содержания главных ионов (по сумме) в нижнем течении р. Дон, мг/л Источник: составлено автором на основе используемых данных

Таблица 2

Классификация воды нижнего течения р. Дон по ионному составу по многолетним периодам

Источник: составлено автором с использованием классификации О.А. Алекина [14, с. 106].

Представленные результаты свидетельствуют о заметном увеличении содержания в воде реки главных ионов (по сумме). Стоит отметить, что наиболее интенсивный рост концентрации компонента отмечался в пунктах гидрохимических наблюдений г. Константиновск и ст-ца Раздорская. Начиная с 2016 г. в пункте наблюдений г. Константиновск отмечалось снижение содержания главных ионов (по сумме), что может свидетельствовать об ослаблении факторов, оказывающих воздействие на поступление компонента в реку.

В пунктах гидрохимических наблюдений г. Ростов-на-Дону и г. Азов также наблюдалось увеличение содержания в воде реки суммы главных ионов, но оно было менее выраженным, что, как и в случае с пространственной изменчивостью, может быть связано с отсутствием значимых факторов воздействия.

Согласно представленным выше результатам, за рассматриваемый период наблюдалась пространственная и временная изменчивость содержания в воде нижнего течения р. Дон главных ионов. В связи с этим целесообразно оценить масштабность происходящих изменений с применением классификации О.А. Алекина, с помощью которой можно определить трансформацию класса и группы вод [14, с. 106]. Особенно актуально использовать подобные классификации с целью наблюдения за многолетними изменениями [15]. Данные о трансформации ионного состава воды представлены в табл. 2.

Основываясь на полученных результатах, можно отметить, что за рассматриваемый период произошла хронологическая трансформация ионного состава воды. По данным пунктов наблюдений г. Константиновск и ст-ца Раздорская наблюдалась трансформация как класса, так и группы вод, что связано с увеличением преобладания в ионном составе сульфатных и хлоридных анионов, а также катионов натрия. В пункте наблюдений г. Ростов-на-Дону отмечалась трансформация класса вод, в пункте наблюдений г. Азов класс и группа вод не изменялись.

Выводы

Проведено исследование пространственно-временной изменчивости содержания главных ионов в воде нижнего течения р. Дон в современный период. По результатам исследования можно сделать следующие выводы.

1. Наблюдалось пространственное возрастание содержания главных ионов в направлении вниз по течению реки.

2. За период с 2000 по 2024 г. отмечалось хронологическое увеличение концентрации суммы главных ионов.

3. В маловодные годы содержание в воде реки суммы главных ионов было выше, чем в годы повышенного водного стока.

4. Отмечалась трансформация ионного состава (класса и группы) воды реки по классификации О.А. Алекина.