Физико-химические параметры снежного покрова Большехецирского заповедника (Приамурье)

Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, ул. Дикопольцева 56, г. Хабаровск, 680000, e-mail: ,

Большехехцирский заповедник (БХЗ) находится в непосредственной близости от г. Хабаровска – крупного промышленного центра Приамурья – и границы с КНР.

Физико-химические параметры снежного покрова (СП) позволяют оценить состояние атмосферы за зимний сезон и качество поверхностных вод водотоков в весенний период в связи со снеготаянием.

Цель работы – исследование химического состава СП, выявление влияния климатических и антропогенных факторов на его формирование, интегральная оценка состояния атмосферы заповедника по химическому составу СП за зимний сезон 2023–2024 гг. и распределению минеральных и органических веществ в СП.

Отобрано 4 интегральных пробы СП (по 6–9 колонок каждая) в северной части БХЗ (Уссурийское участковое лесничество) 28 февраля 2024 г. в период максимального влагозапаса с помощью весового снегомера ВС-43 согласно ГОСТ Р 70282-

2022, РД 52.04.186-89 [5] на следующих станциях: пр. Амурская (N 48°17'00.42" E 134°45'22.32") (ст. 1), руч. Соснинский, устье (N 48°29.345´ E 135°04.602´) (ст. 2), р. Быкова, нижнее течение (N 48°17'44.58" E 134°48'29.33) (ст. 3), с. Бычиха, радиоточка N 48°17'30.31" E 134°49'44.26) (ст. 4) (рис.). Измерена высота (h) СП, рассчитаны плотность (d) и влагозапас (Р) (табл. 1).

После плавления образцов СП при комнатной температуре в закрытой стеклянной посуде пробы фильтровались под вакуумом через ядер-ные фильтры с размером пор 0,45 мкм и подвергались химическому анализу.

В отобранных пробах СП определены следующие гидрохимические показатели: величина рН, удельная электропроводность (УЭП), главные ионы (Ca2+, Mg2+, HCO3-, Cl-, SO42-), биогенные (NH4+, NO2-, NO3-, HPO42-, SiO2, Feр., Feобщ.) и органические легко окисляемые вещества (по перманганатной окисляемости – ПО) по стандартизованным методам [3, 5].

Рис. Схема отбора проб снежного покрова на территории БХЗ 28 февраля 2024 г.

Fig. Snow cover sampling scheme in the Bolshekhekhtsir State Nature Reserve on February 28, 2024

Рассчитаны суммарная концентрация ионов натрия и калия, средневзвешенные физико-химические (*) показатели, величина минерализации (М) как сумма всех определенных при анализе минеральных веществ (ГОСТ 17407-72), величина показателя относительной кислотности pH/ pNH4 СП [3]. Полученные показатели сравнивались с условно-фоновыми, предельно допустимыми концентрациями вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения (ПДКв.р.) [4], ПО – с ПДК для питьевых вод [6]. При определении типа химического состава СП использована классификация О.А. Алекина [1].

Зима 2023–2024 гг. была преимущественно снежной, на 33° холоднее нормы (Н – среднемноголетнее значение). Продолжительность зимнего сезона составила 147 дней (на 10 дней длиннее предыдущей и на 11 дней короче Н). Зима наступила 2 ноября (Н – 30 октября), закончилась 28 марта (Н – 2 апреля). Постоянный СП на рав- нине установился 7 ноября, на 5 дней раньше Н. Оттепелей было 11 дней, на 17 дней меньше, чем в прошлый зимний сезон. Количество штилей за сезон наблюдений было в 6,3 раз больше (27,1%) по сравнению с прошлым сезоном (4,3%). Интенсивное таяние СП началось в третьей декаде марта с повышением температуры, позже, чем в прошлом году (19 марта). В табл. 1 приведены климатические характеристики зимних сезонов.

Зимний период наблюдений сравнивался с зимой 2022–2023 гг. и со среднемноголетними данными (Н – Норма). В течение зимы 2023– 2024 гг. снег по месяцам выпадал неравномерно. В ноябре 2023 г. выпало максимальное количество осадков – 2,9 месячной Н, в остальные зимние месяцы, кроме декабря, сумма осадков была около или чуть ниже Н. Сумма выпавших осадков за зиму 2023–2024 гг. превысила Н в 1,6 раз (в 1,1 раз больше прошлогодней) (табл. 1).

За зимний сезон 2023–2024 гг. в направлении ветров (%) в среднем преобладали ветры следующих направлений: ЗЮЗ, З, ЮЗ до 24,9, 18,3, 11,7 соответственно, что на 1%, 1,8%, 6,2% ниже, чем за прошлый период.

В табл. 2, 3 приведены физико-химические показатели СП БХЗ.

Таблица 1

Температура и сумма осадков (помесячно) за зимние сезоны

Temperature and precipitation (monthly) in the winter seasons

Table 1

Месяц	2023–2024 гг.		2022–2023 гг .
	Температура/Н, °	Осадки/Н, мм	Температура/Н, °С	Осадки/Н, мм
ХI	-9,2/-8,0	75/26	-5,2/-8,0	45/26
XII	-21,0/-18,6	13/17	-16,6/-18,6	30/17
I	-22,1 /-22,0	15/13	-24,0/-22,0	2,4/13
II	-15,6/-17,8	16/11	-16,4/-17,8	5,4/11
III	-7,9/-8,2	17,2/17	-1,3/-8,2	42,7/17
Сумма	-75,8/-74,6	136,2/84	-63,5/-74,6	125,5/84

Таблица 2

Интегральные показатели химического состава снежного покрова БХЗ 28 февраля 2024 г., (n=4)

Integrated chemical composition indicators for the Bolshekhekhtsir

Reserve snow cover, February 28, 2024, (n=4)

Table 2

№ станции	рН	УЭП, мкСм/см	М, мг/дм3	ПО, мг О/дм3	h,см	d, г/см3	Р, мм	pH/ pNH4
1	6,41	31,1	25,5	3,6	15	0,42	64	1,5
2	6,32	25,2	25,0	2,4	35	0,28	98	1,4
3	5,94	19,37	21,1	6,2	15	0,39	58	1,3
4	5,85	11,02	19,7	3,4	50	0,23	115	1,2
*	6,02	19,04	22,3	3,5	36	0,29	96	1,3

Примечание : жирным шрифтом выделены значения больше ПДК

Таблица 3

Содержание главных ионов и биогенных веществ в снежном покрове ГПЗБХ (n=4), 28 февраля 2024 г., мг/дм3

Concentration of major ions and biogenic substances in the snow cover of the Bolshekhekhtsir Reserve (n=4), February 28, 2024, mg/dm³

Table 3

№ ст.	Na++K+	Ca2+	Mg2+	HCO3-	Cl-	NO3-	SO42-	NH4+	NO2-	HPO42-(Р)	SiO2	Fe р.	Feобщ.
1	3,9	2,3	0,4	4,4	1,2	1,17	10,9	0,89	0,040	0,053	0,19	0,019	0,065
2	4,3	1,1	1,1	3,4	0,9	2,00	11,3	0,58	0,011	0,068	0,17	0,022	0,061
3	4,0	1,7	0,2	3,3	0,9	1,11	9,2	0,47	0,008	0,024	0,16	0,031	0,063
4	4,6	1,0	0,2	3,5	0,8	0,69	8,4	0,31	0,005	0,041	0,18	0,022	0,028
*	4,3	1,3	0,5	3,6	0,9	1,23	9,7	0,49	0,012	0,049	0,18	0,022	0,047

Примечание: Fe_р. – железо (III) растворенное, Fe_общ. – железо (III) общее

Тип химического состава СП в основном – сульфатно-кальциевый второго типа (SIICa), кроме ст. 4 – сульфатно-магниевый второго типа (SIIMg), как и средний тип состава СП за прошлый зимний период.

Как и в прошлом году, минимальная величина рН СП отмечена для СП ст. 4 (табл. 3), максимальная – для ст. 1, причем все значения рН – выше величины 5,60, характерной для незагрязненных атмосферных осадков [2]. Величины рН СП ниже показателей прошлого зимнего сезона.

Максимальные величины УЭП, минерализации обнаружены для СП ст. 1, минимальные – ст. 4. Средние величины М и УЭП – ниже прошлогодних в 1,9 и 1,3 раза соответственно за счет бóльшего количества выпавших осадков и лучшего промывания атмосферы (табл. 3).

В СП БХЗ содержание растворимых мине- ральных веществ (по величине М) в среднем в 1,2 раза ниже по сравнению с прошлым зимним сезоном. Минерализация СП в среднем составила до 3,8 (по сравнению с прошлогодним – более 4 условно-фоновых единиц.

Для СП заповедника в половине случаев отмечено превышение ПДКв.р. по ионам аммония – в 2024 г. до 1,8 раз (ст. 1) и 1,2 раз (ст. 2), в 2023 г.– до 2,3 раз максимально [4]. В СП ст. 3 концентрация легко окисляемых органических веществ (по ПО) составила 1,2 ПДК [6]. По величине показателя относительной кислотности СП (pH/pNH4) (табл. 2) атмосферу БХЗ можно охарактеризовать в основном как слабо подверженную непосредственному влиянию хозяйственной деятельности [3], кроме станций 1, 2, находящихся в зоне влияния атмосферного переноса в соответствии с розой ветров со стороны КНР.

В СП отмечено понижение концентрации почти всех определяемых показателей (кроме ионов магния, орто-фосфат-, нитрит-ионов) по сравнению с прошлогодними данными: Ca2+– в 2,2, SiO2 – в 1,9, Cl- – в 1,8, Feобщ. – в 1,5, HCO3- – в 1,3, NH4+, NO3- – в 1,2, SO42- – в 1,1 раз (табл. 3).

Минеральные соединения азота в СП представлены NH4+, NO3-, NO2-. Вклад NH4+ в суммарное содержание минерального азота в СП составил 49–72%, NO3-– 27–51% и до 1,3% – NO2-. Среди станций наблюдений по максимальным концентрациям сульфат- и нитрат-ионов в СП выделялись ст. 2 , 1, находящиеся вблизи территории КНР.

На территорию ГПЗБХ за зимний сезон 2023–2024 гг. в среднем из атмосферы поступило 2,141 т/км2 растворимых минеральных веществ, в 1,1 раз меньше, чем за прошлый. Вклад сульфат-ионов составил 43,6%, нитрат-ионов – 5,4%, ионов аммония – 2,1% от общего поступления растворимых минеральных веществ, причем доля SO42-увеличилась в 1,1 раз, ионов аммония снизилась в 1,3 раз, а NO3- – уменьшилась незначительно по сравнению с прошлогодней зимой. Привнос растворимых минеральных веществ в СП заповедника в результате хозяйственной деятельности в среднем составил до 79% от общего количества солей (уровень прошлого года – 80%). Поступление органических веществ (по ПО) – в среднем 0,318 (на уровне прошлого года – 0,323) т/км2.

На формирование химического состава снежного покрова заповедника основное влияние оказали гидрометеорологические параметры (атмосферные осадки, температурный ветровой режим), близость сопредельной территории (КНР).

В снежном покрове отмечены более низкие концентрации компонентов по сравнению с зимой 2022–2023 гг. из-за бóльшего количества атмосферных осадков. В СП заповедника выявлено превышение по ПДКв.р. по концентрации ионов аммония максимально до 1,8 раз вблизи сопредельной территории (КНР) (ст. 1) и ПО (ст. 3) – в 1,2 раз. Не исключена вероятность поступления загрязняющих веществ в воды бассейна р. Амур в весенний период.

Автор выражает благодарность сотрудникам ФГБУ «Заповедное Приамурье». Работа выполнена в ФГБУН ХФИЦ ДВО РАН (ИВЭП ДВО РАН) по теме «Состояние природных и природно-хозяйственных систем умеренной зоны Западной Пацифики» (№ регистрации 126031118637-5) в Центре коллективного пользования «Центр исследования минерального сырья» ХФИЦ ДВО РАН, финансируемом Российской Федерацией в лице Минобрнауки России по cоглашению № 075-15-2025-621.