Файл: Богословский, Б. Б. Основы гидрологии суши. Реки, озера, водохранилища.pdf

как растворов, заключенных во льду, так и воды подо льдом. Из морской воды и близких к ней растворов раньше всего выпада­ ет (при температуре, близкой к температуре замерзания) кар­ бонат кальция, затем при температуре ниже —8°С сульфат нат­ рия и, наконец, при температуре ниже —23°С — хлориды. Этим вызвано вертикальное расслоение льда минеральных озер по солевому соста/ву и минерализации. Карбонаты и сульфаты, вы­ падающие при сравнительно высоких температурах, концентри­ руются в верхнем слое льда, раствор хлоридов стекает в нижние слои и частью в воду. При низких температурах поверхностный рассол вымерзает, превращаясь в криогидрат — смесь кристал­ лов льда и солей, часто образующую на поверхности льда не­ большие белоснежные кустики-—«ледяные цветы», которые, раз­ рушаясь, превращаются в соляную пыль, легко выносимую вет­ ром на значительные расстояния.

В результате отекания рассола и вытеснения части солей на поверхность лед к концу зимы раслресняется. Например, соле­ ность льда оз. Талыми (ДВК) уменьшилась зимой 1934—1935 г. с 3,82°'/оо 22/XII до 1,38%о 23/П. Концентрация солей в воде подо льдом возрастает за счет отекания рассола. Увеличение плотно­ сти подледного слоя воды вызывает медленную зимнюю цирку­ ляцию.

Известны попытки повысить концентрацию рассолов естест­ венным вымораживанием с целью добычи солей.

6. Гидрохимические особенности озер

Минерализация и химический состав вод озер отличается наибольшим среди водных объектов разнообразием. Различия в химизме озерных .вод прослеживаются и по территории, и в вод­ ной массе отдельных водоемов, где состав и соленость варьиру­ ют как по глубине и акватории, так и во времени. Гидрохимиче­ ская неоднородность озерных вод связана, ;в первую очередь, с замедленным водообменом, благодаря которому на фоне геогра­ фической зональности сильно оказывается влияние местных факторов и происходящих в самих озерах .процессов.

Географическая зональность' проявляется в увеличении ми­ нерализации и изменении ионного состава при переходе от из­ быточно и достаточно увлажненных территорий к засушливым. Минерализация крупных пресных озер лесной зоны не превыша­ ет нескольких десятков миллиграммов на литр (Онежское 30, Телецкое около 70 мт/л). В соляных озерах аридных районов она превышает 200—300 г/кг (Эльтон 256, Гюсгундак в Малой Азии 374 г/кг). Ионный состав вод меняется от гидрокарбонатно-каль- циевого в зоне тундры .и лесов до хлоридно-натриевото в полу* пустынях и пустынях. По данным Г. А. Максимовича, в водах

озер тундры преобладают ионы Si”^ и НСОу, лесной зоны —

159

HCOg и Ca", зоны степей — SO4, Na", иногда (в содовых озе­ рах) НСО3, полупустынь и пустынь — С1/ и Na'.

Растворенные в воде озер вещества делятся на несколько ос­ новных групп. Первую группу составляют минеральные вещества, среди которых выделяются макрокомпоненты и микрокомпонен­ ты. М а кр о к о'мп о н е н т ы, или о с н о в н ы е ио ны (анионы

HCOg, CO", SO4, СГ; катионы Ca", Mg" , Na’ , К ’), содержат­

ся обычно в сравнительно больших количествах и определяют минерализацию и солевой состав вод. М и к р о к о м п о н е н т ы содержатся в весьма малых количествах, но многие из них ока­ зывают огромное влияние на жизнь в водоемах. Особенно велика

(NH4), водород (Н), из которых наибольшее значение имеют

О2 и СОгТретью группу составляют о р г а н и ч е с к и е в е щ е с т в а

как аллохтонного, так и автохтонного происхождения.

Сочетание этих групп элементов и определяет гидрохимиче­ ский облик озера. —.

По минерализации вод озера делятся на пресные (до 1%о), солоноватые (1—24,7%о), соляные пли минеральные (24,7— 47%о) и рассолы (больше 47%о).

В сточных озерах, особенно отличающихся большим водо­ обменом, накопление веществ, растворенных в воде, идет мед­ ленно и обычно существует равновесие между их приходом и выносом из озера. В бессточных озерах аккумулируются все при­ носимые соли, часть которых может в дальнейшем расходовать­ ся путем выпадения в осадок или ветрового выноса с поверхно­

Солевой баланс теоно Связан с .водным балансом озер. В со­ левом балансе пресных озер основную роль играют поступление

160

солей с .притоком и вынос их стоком. Так, из 2931 тыс. т солей, ежегодно поступающих в Ладожское озеро, 2823 тыс. т (96%) дает речной приток, а потери осуществляются практически толь­ ко за счет стока р. Невы.

В солевом балансе .минеральных озер значительна роль под­ земных .вод. Кроме того, помимо выпадения солей .в осадок, в самих озерах значительные потери происходят при садке солей благодаря сильному испарению в мелких прибрежных зали­ вах—«сорах». Например, из 5,73 млн. т солей, составляющих при­ ходную часть солевого 'баланса озера Балхаш, речной приток дает 71, подземный—'24%. Садка 'карбонатов в самом озере со­ ставляет-55% расходной части баланса, потери в отшнуровывающихся заливах и вынос подземными вода'ми —36% •

Минорализания воды озер увлажненной зоны находится в обратной зависимости от интенсивности их (водообмена, так как при малом водообмене в озере задерживаются воды половодий, снижающие среднюю минерализацию его вод.

Ионный состав озерных ,вод изменяется с изменением их со­ лености. С ростом минерализации воды происходит относитель­ ное увеличение содержания .в ней ионов в такой последователь­

ности: анионы: HCOg -» SO4 -» СК, катионы: Ca-,-»M g" -* Na.

Гидрокарбонатные ионы преобладают при S = 500—1000 мт/л. При S > 1 .г/кг доминируют большей частью сульфатные, а при S > 3 —5 г/иг хлоридные или сульфатные ионы (в зависимости от состава горных пород и вод водосбора) .'При минерализации

более 1—2 г/кг кальций уступает .первое место (среди катионов ■натрию.

Из растворенных в воде газов наибольшее значение в режи­ ме озер и жизни в них имеют кислород, свободная углекислота, а в некоторых случаях и сероводород.

Кислород поступает в воду из атмосферы и в результате фо­ тосинтеза водными растениями (главным образом, фитопланк­ тоном в верхнем освещенном слое озера). Расходуется он при окислительных процессах — дыхании водных организмов, разло­ жении органических веществ, окислении минеральных соедине­ ний, а также .выделяется в атмосферу при избытке его в верхнем слое воды. Свободная углекислота образуется при дыхании вод­ ных организмов и окислении органических веществ. Продуциро­ вание СОг .происходит во всей массе воды, но более интенсивно у дна. Расходуется СОг главным образом в процессе фотосинте­ за. Сероводород образуется в придонных (слоях некоторых озер при разложении белковых веществ и восстановительных процес­ сах .в анаэробной среде (без доступа кислорода). Неоднород­ ность газового режима по вертикали и по районам озера обуслов­ лена термическим или солевым расслоением вод, биологическими процессами и степенью обмена и перемешивания вод, зависящих от водообмена и морфометрии водоемов.

Органическое вещество продуцируется в самих озерах при фотосинтезе и хемосинтезе или поступает с водосборов в процес­ се стока. Часть органических .веществ подвергается распаду, в основном под (воздействием бактерий, другая —в виде органиче­ ских остатков опускается на дно, пополняя илы, третья—выно­ сится из (водоема со стоком.

Главную роль в гидрохимическом режиме пресных озер играют биохимические процессы. Наибольшим изменениям и ко­ лебаниям в них подвергаются биогенные элементы и газы и лишь

некоторые ионы (НСОд, Са",отчасти Mg")- По мере.роста мине­

рализации значение биохимических процессов снижается, а химических растет и изменению подвергается большее число ионов.

Ионный состав воды пресных озер при однородности соста­ ва .вод, поступающих с водосбора, остается неизменным, сезон­ ные изменения минерализации зависят в первую очередь от водо­ обмена.' В озерах с. малым водообменом, особенно крупных, колебания минерализации невелики. Так, крайние пределы коле­ баний минерализации вод центральной части Ладожского озера 49—61, обычные 50—58 мг/л, (воды гидрокарбонатно-кальциевые. Минерализация вод аз. Неро (Ярославская область), имеющего водообмен около 4, колеблется в значительно больших преде­ лах—tOT 470—590 мг/л в конце зимы до 170—230 мт/л весной. Различия в минерализации п содержании отдельных ионов по вертикали обычно невелики. Они могут быть существенны в озе­ рах со значительным подземным питанием. Например, в о(з. Ко-

майском (БССР) содержание НСОд в поверхностном слое воды

27/Ш 1966 г. было 46, а на глубине 10 м —384 мг/л. Влияние притоков на минерализацию и ионный состав сказывается тем сильнее, чем больше водообмен. В Ладожском озере 22—25/VII 1962 г. содержание НСО'3 у устья Волхова достигало 59,6, а СГ—12,1 мг/л при концентрации их в открытой части озера 29— 30 и 4,5—5 мг/л соответственно. В. оз. Илымень с водообменом 3,6 для средних по водности и многоводных лет характерно пре­ обладание гидрокарбонатных вод с минерализацией 120— 250 мг/л, для маловодных—преобладание хлоридных вод с ми­ нерализацией 200—650 мг/л, поступающих из Ловати и Шелони.

Распределение кислорода и углекислоты по (вертикали свя­ зано с развитием жизни, (содержанием органического вещества, термической стратификацией, прозрачностью (воды. В глубоких озерах со слабым развитием жизни, прозрачной, относительно холодной водой кислорода достаточно на всех глубинах, насы­ щение им даже у дна не бывает менее 70%. Кислород распреде­ лен равномерно. Некоторое уменьшение его содержания в по­

верхностном слое связано с меньшим растворением при .высоких температурах воды.

Углекислота распределяется также равномерно с некоторым

162