АНАЛИЗ ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИМНОСИСТЕМ ШАТУРСКИХ ОЗЕР

Главная » Естественные науки » АНАЛИЗ ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИМНОСИСТЕМ ШАТУРСКИХ ОЗЕР
Естественные науки Комментариев нет

С геохимической точки зрения водоемы – это зоны устойчивой аккумуляции осадочного материала и конечные звенья превращений потоков химических веществ. Поэтому функцио — нирование лимнических систем напрямую зависит от характера техногенных геохимических нагрузок как на акваторию озер, так и на их водосборы. Восприимчивость лимносистем к воз — действию загрязняющих веществ, поступающих в озерные водосборы, определяется главным образом физико-химическими процессами, возникающими между озерными водами и отло — жениями, слагающими озерные котловины и территорию водосбора. Эти процессы контро — лируются геологическим строением озерных котловин и водосборов. Оценка гидрохимичес — кой устойчивости позволяет решать одну из основных задач геоэкологического мониторинга озер – строить долгосрочные прогнозы гидрохимического состояния водоемов. При анализе устойчивости современных озерных экосистем к техногенному загрязнению необходимо вы — деление не только краткосрочных, но и долгосрочных антропогенных эффектов. данная за — дача решается путем ретроспективных исследований гидрохимического состояния водоемов. наиболее полная информация об истории трансформации гидрохимического состояния озер

© Горбатов е. С., Рассказов А. А., Васильева е. Ю., 2011.

отражается в геологическом строении их кот — ловин, и в частности, в послойном строений и составе донных отложений. Это было проде — монстрировано различными авторами в ряде фундаментальных работ [3; 4]. донные отло — жения являются своеобразной геологической летописью важнейших физико-химических и продукционно-биологических процессов, ко — торые происходили на протяжении истории развития водоемов.

Шатурская озерная группа находится в восточном Подмосковье, на территории Цен — тральной Мещеры [1]. компактная группа Шатурских озер состоит из почти десятка природных водоемов, расположенных непос — редственно к северу и востоку от г. Шатура. наибольший из них – озеро Святое (площадь

11,6 км2), – является крупнейшим в Москов-

ской области (вторым по площади). его юж — ная часть отделена дамбой и используется как водозаборный водоем для Шатурской ГРЭС. Средняя глубина озера 1,1 м, максимальная

– 10 м (в местах выборки сапропеля). Озеро слабопроточное: с севера из него вытекает р. Ушма, русло которой сильно нарушено тор — форазработками. Шатурские озера, пред — ставляющие собой во многом единую систе — му гидрологических объектов, имеют важное хозяйственно-рекреационное значение. Се — годня они испытывают сильное антропоген — ное воздействие со стороны г. Шатуры. От- мечается загрязнение воды озер нитратами, цинком и медью, отчасти связанное с низким качеством очистных мероприятий на пред — приятиях города, в том числе на Шатурский ГРЭС. Вследствие сброса электростанцией отработанных теплых вод происходит тепло — вое загрязнение вод оз. Муромское. Шатурс — кие озера имеют типично водно-ледниковое происхождение, на что указывает приурочен — ность водоемов к зандровой равнине, их мел- ководность и групповое расположение. Их котловины занимают слабовогнутую озерно- ледниковую равнину, которая приурочена к западной части меридионально вытянутой Шатурской ложбины стока ледниковых вод, развитой на зандровой слабоволнистой рав — нине.

Район Шатурской ложбины стока вблизи котловины оз. Святое сложен четвертичны — ми, неогеновыми, нижнемеловыми и верхне — юрскими отложениями (рис. 1). Отложения верхней юры распространены на террито — рии повсеместно и представлены темноцвет — ными морскими глинами с включениями фосфоритов, пирита и гипса. Они являются региональным водоупором Мещерской низ- менности, способствуя высокой озерности данного региона. Отложения мелового пери — ода частично размыты и сохранились на тер — ритории в виде разобщенных полей песков и серых континентальных глин. Четвертичные отложения района представлены долинно-за — ндровыми песками и супесями. Территория была полностью покрыта Окским и днепров — ским оледенениями, однако моренные толщи этих эпох не сохранились: они были размыты талыми водами во время Московского оледе — нения [2]. В московское время (средний плей — стоцен) район Шатурских озер находился в приледниковой зоне (граница ледника про — ходила по р. клязьме), в пределах линейного понижения, по которому осуществлялся сток талых ледниковых вод. В результате нерав — номерного осаждения песчаного материала в зоне Шатурской ложбины постепенно сфор — мировалось замкнутое понижение – котлови — на, которая сразу заполнилась водой, а впос — ледствии стала самостоятельным озером. Представляется вероятным, что отдельные озера, составляющие теперь Шатурскую группу, сформировались только в голоцене, в результате заполнения котловины первично — го озера осадками и образования торфяных перемычек внутри этого водоема.

Во время Микулинского межледниковья (верхний плейстоцен) на образованной флю — виогляциальной равнине существовали сме — няющие друг друга озера и болота. В них на- капливались супеси, чередующиеся в разрезе с торфом. В период таяния Валдайского лед — ника (верхний плейстоцен) эти отложения были частично размыты и перекрыты водно — ледниковым материалом. Современные отло — жения района представлены озерными сап — ропелями и нарушенными торфоразработкой

Рис. 1. Геологическое строение района Шатурских озер в плане (а) и в разрезе (б)

1 – верхнеюрские отложения. Черные глины с фосфоритами, пиритом, гипсом, 20-40 м; 2 – нижнемеловые отложе — нии. Линзы ожелезненных песков, сероцветных и голубоватых глин, до 20-30 м; 3 – неогеновые отложения. Аллюви — альные и озерные пески с включением гальки, 10-30 м; 4 – средне-верхнечетвертичные флювиогляциальные пески,

5-20 м; 5 – верхнечетвертичные – современные аллювиальные пески 1 и 2 н/п террасы р. Поли; 6 – современные озерные отложения. Сапропели, до 10 м; 7 – современные болотные отложения. низинный торф, 2-5 м; 8 – существу — ющие и осушенные болота; 9 — населенные пункты.

толщами низинного торфа, приуроченными к днищу и западинам ложбины стока (рис. 1). При гумидизации климата в голоцене осадко — накопление в озерах стало преимущественно биогенным, т. е. их котловины начали запол — няться в основном растительными, а в мень — шей степени механическими осадками, сно — симыми с водосбора текучими водами. дно озер постепенно поднималось, озера мелели, а их берега заторфовывались и сближались. Процессы заболачивания привели к исчезно — вению менее крупных озер Шатурской лож — бины стока, о чем свидетельствует обилие в

этом районе древнеозерных понижений. Тен — денция заболачивания территории и обмеле — ния озер сохраняется и сегодня. Однако, не — смотря на это, уровень воды в озере Святом в голоцене вырос на 1,5-2 метра, что объяс — няется увеличением мощности окружающих озеро торфяников, которые тянули за собой грунтовые воды.

Шатурские озера имеют низкие (0,2-0,5 м

над урезом воды) и заболоченные берега, пок — рытые мелколиственными лесами – ольшани — ками. Берега сложены торфом мощностью 2-3 м, залегающим на песках. Западный берег оз.

Святое имеет участки с песчаными пляжами, шириной надводной части 5-7 м, подводной –

2-4 м. Установлено, что в надводном пляже пе — сок на глубине от 2 до 10 см имеет ритмичную окраску (чередование серо-сизых оттенков и белых прослоев). Отсутствие подобной окрас- ки песка в подводной зоне пляжа указывает на то, что серо-сизая окраска имеет характер новообразования, а ее ритмичность связана с переменным окислительно-восстановитель — ным режимом, обусловленным периодичес — ким затоплением надводного пляжа. В зоне пляжа отмечены выходы нижнемеловых глин в виде языков, выделяющихся по серо-сизому цвету, неровному и топкому характеру дна.

Изменения, происходящие в лимнических системах под влиянием антропогенных фак — торов, зависят от характера, интенсивности и продолжительности их воздействия – с од — ной стороны, с другой – от геоэкологических особенностей конкретного природного во — доема. Исходя из преобладания химическо — го загрязнения Шатурских озер над другими видами антропогенного воздействия, при оценке устойчивости их лимносистем в пер — вую очередь необходимо учесть следующие геоэкологические характеристики, связан — ные с особенностями геологического строе — ния котловин и водосбора этих озер:

– заполненность котловин Шатурских озер автохтонными биогенными осадками, обладающими высокой способностью к сорб — ции ионов тяжелых металлов (Cu, Zn, Pb, Cd) и крупномолекулярных органических соеди — нений (нефтепродуктов) и являющимися ис — точником вторичного загрязнения вод озер при смене геохимической обстановки;

– преобладание подземного питания озер

над поверхностным, что способствует задер — живанию в их области питания части загряз- няющих веществ (взвесей), мигрирующих в озера с участков водосбора;

– тесную геохимическую связь вод озер с грунтовыми водами окружающих их торфя — ников (присутствие гуминовых веществ, по — ниженные значения pH воды), которые обла — дают высокими буферными и сорбционными свойствами;

– снижение гидрогеохимической защи- щенности водосбора из-за уменьшения сор — бционной емкости торфа в связи с его гуми — фикацией (разложением до бесструктурной массы) во вскрытых при торфоразработках залежах;

– повышение нестабильности уровня озер,

обусловленное площадной выработкой тор — фяников вокруг озерной группы, снижением водопроницаемости и влажности торфа при его гумификации;

– ожидаемую в связи с этим активизацию

размыва береговой зоны озера, и как резуль — тат – ухудшение гидробиологических усло — вий, повышение содержания терригенной составляющей в биогенном осадке;

– различную устойчивость к размыву низ — ких торфяных и более высоких песчаных бе — регов;

– процессы термической эвтрофикации (рост продукции планктона) в озерах (оз. Муромское), связанные со сбросом электро- станцией отработанных подогретых вод.

– формирование из-за эвтрофикации вос — становительной бескислородной обстановки в воде и донных отложениях, способствую — щей перераспределению между ними хими — ческих веществ (Cu, Zn – накапливаются в донных отложениях, Fe, Mn – высвобожда — ются из них и поступают в воду озер).

Отмеченные особенности системы Шатур — ские озера – их водосбор определяют харак — тер значимых физико-химических процессов миграции и трансформации загрязняющих веществ (осаждения, растворения, сорбции, десорбции). Их количественный учет позво — ляет прогнозировать поведение лимносистем в условиях существующего техногенного воз — действия (химического загрязнения вод нит — ратами и ТМ).

Выводы:

1. При оценке гидрохимической устойчи — вости лимнических систем необходим ана — лиз наиболее значимых физико-химических процессов миграции, трансформации и акку — муляции загрязняющих веществ в озерах, во многом определяемых геологическим строе — нием их котловин и водосборов.

2. котловины Шатурских озер имеют вод — но-ледниковое происхождение. Они вложены в толщу (2-10 м) долинно-зандровых песков московского времени (fg II ms), залегающих на кровле юрских (J3) и меловых отложений (K1), выходы которых отмечены в береговой зоне озер. котловины заполнены современными минеральными и сапропелевыми осадками.

3. к основным факторами, способствую — щим гидрохимической устойчивости Шатур — ских озер относятся: повышенная способ — ность донных отложений к сорбции тяжелых металлов и нефтепродуктов; преобладание подземного типа питания озер над поверх- ностным; взаимодействие химического со — става озерных вод и грунтовых вод окружаю — щих торфяников (сходные pH и органические примеси).

4. к фактором, снижающим гидрохими-

ческую устойчивость Шатурских озер, отно — сятся: трансформация физико-химических (снижение сорбционной емкости) и гидроге — ологических свойств торфа при его техноген — ной гумификации на торфоразработках вок-

руг озер; повышение нестабильности уровня озер; формирование бескислородной вос- становительной обстановки в водной толще в связи с термической эвтрофикацией части озер.

5. Анализ гидрохимической устойчивости

Шатурских озер позволяет решать оценоч — ную и прогнозную задачу их геоэкологичес — кого мониторинга.

Материал взят из: Вестник МГОУ «Естественные ануки» — №5 — 2001

(Visited 5 times, 1 visits today)