Гидрохимические исследования содово-соленых озер Забайкалья в зимний период

Байкальский регион представляет обширную зону распространения соленых озер, образующих целые комплексы связанных между собой водоемов. Это уникальные водные экосистемы, характерной особенностью которых является щелочные условия и высокая концентрация солей. До настоящего времени соленые озера остаются малоизученными, со спорными мнениями об их происхождении [1-2].

Целью работы являлось изучение гидрохимических характеристик некоторых соленых озер Бурятии: Нухэ-Нур, Алгинское и Белое (Оронгойское). Исследованные озера являются мелководными водоемами с относительно небольшой площадью. По значению минерализации озера Нухэ-Нур, Алгин-ское и Белое являются солеными, щелочными (содержание солей 1-35 г/дм3 [1]).

Озеро Нухэ-Нур (площадью около 2-2.5 км²) располагается в надпойменном понижении на степном участке Баргузинской долины, по правому берегу реки Баргузин (54°01'912" с.ш., 110°16'776" в.д.). Поверхностного стока не имеет. Средняя глубина озера составляет 0.6 м.

Озеро Алгинское расположено в нижнем бассейне р. Баргузин в 3 км к северу от с. Алга, у восточного склона горы Кладовой. (53˚37'48'' с.ш. 109˚57'18'' в.д.) с площадью 1,04 км², глубина – 1,3 м.

Озеро Белое (Оронгойское) расположено на левом берегу р. Оронгой, в 3 км от с. Оронгой Иволгинского района. Его котловина сложена отложениями третичного периода. Почва вокруг озера солончаковая, покрыта выцветами солей, солевой режим устойчивый.

Результаты исследований физико-химических параметров и гидрохимическая характеристика исследованных водоемов приведены в табл. 1-4.

Озеро Нухэ-Нур . Температура воды под толщей льда в 1.3 м равна -1,3˚С. Определена высокая минерализация и содержание кислорода. Среди катионов преобладают ионы натрия и калия, превышая содержание ионов магния и кальция. Среди анионов доминирующее место занимает гидрокарбо-нат-ион, также обнаружено большое доля карбонат-ионов, превышая содержание хлоридов и сульфатов. Определены, в достаточно большом количестве, ионы аммония, нитратов и нитритов. Также обнаружены в воде озера фосфаты и фториды, ионы кремния (табл. 2). Анализ микроэлементного состава показал наличие следующих элементов, значения которых превышало 0,1 мг/дм³: бор, алюминий, железо, стронций, вольфрам (табл. 3).

Озеро Алгинское . На момент отбора проб, температура воды имела значение равное -0,1˚С. Была зафиксирована высокая минерализация в сравнении с ранее исследованиями [2]. Кислорода зафиксировано меньше, чем в других озерах (табл. 1). По данным гидрохимического исследования видно, что доминирующее место среди катионов имеют ионы натрия и калия. Среди анионов доминирующее место занимают сульфаты больше, чем карбонаты, гидрокарбонаты и хлориды. Меньше, чем в других озерах ионов аммония, нитратов, нитритов, фосфатов (табл. 2). Микроэлементным анализом были обнаружены следующие элементы, значения которых превышало 0,1 мг/дм³: кремний, бор, алюминий, стронций (табл. 3).

Озеро Белое (Оронгойское). Температура воды на момент отбора проб была 0.4˚С. Показатель жесткости имеет самое высокое значение, что указывает на высокие концентрации ионов кальция и магния (табл. 1). Среди катионов, как и в других озерах, преобладают ионы натрия и калия.

И.Д. Ульзетуева, В.В. Хахинов. Гидрохимические исследования содово-соленых озер Забайкалья в зимний период

Доминирующее место среди анионов занимают хлориды, немного меньше содержание сульфатов, что в три раза больше гидрокарбонатов и на порядок – карбонатов. Обнаружено высокое содержание аммония, нитратов, нитритов и фосфатов (табл. 2). Элементный анализ показал содержание следующих микроэлементов, превышавших 0,1 мг/дм³: стронция , кремния, лития, бора (табл. 3).

Из результатов анализа физико-химических параметров (табл. 1) видно, что температура воды северных озер (Нухэ-Нур и Алгинское) в зимний период, достигают отрицательных значений, что связано с высокими показаниями минерализации. Значения рН показали, что воды озер Нухэ-Нур и Белого являются щелочными, вода Алгинского озера – слабощелочной. Значение содержания кислорода в Алгинском озере было ниже, чем в остальных озерах, это можно объяснить тем, что данное озеро, на момент отбора проб, было практически полностью промерзшим. Значения общей жесткости во всех озерах различаются, самой жесткой является вода озера Белое.

По данным ионного состава (табл. 2) видно, что во всех изучаемых озерах среди катионов преобладают ионы натрия, что характерно для высоко минерализованных вод. В отличие от катионов, в анионном составе доминирующие ионы во всех озерах отличаются друг от друга: в Нухэ-Нуре – гид-рокарбонат-ион; в Алгинском – сульфат-ион; в Белом – хлорид-ион. В Белом озере, в отличие от других, было зафиксировано большое содержание кальция и магния, что обуславливает высокие значения жесткости. Наибольшее количество нитритов, нитратов и кремниевой кислоты было обнаружено в озере Нухэ-Нур; фосфатов ионов аммония – в Белом озере.

Результаты элементного анализа (табл. 3) показали значительное содержание кремния, бора и стронция во всех изучаемых озерах. Большое содержание фосфора обнаружено в озере Нухэ-Нур и Алгинском озере. В озере Нухэ-Нур, по сравнению с другими озерами, обнаружено большое содержание урана, вольфрама, молибдена, циркония и астата; в Алгинском озере – железа и кремния; в белом озере – лития и стронция.

Таблица 1

Физико-химические параметры исследованных водоемов (отбор проб проводился в марте 2011 г.)

Озеро	Т˚С	pH	O 2 мг/дм3	Ж мг∙экв/дм3	M г/дм3
Нухэ-Нур	-1.3	9.84	7.05	6.5	24.206
Алгинское	-0.1	7.47	3.76	32.5	12.883
Белое (Оронгойское)	0.4	9.08	7.45	52.75	12.667

Таблица 2

Ионный состав соленых озер (мг/дм3)

Ионы	Нухэ-Нур	Алгинское	Белое
К++Na+	12251.43	986.31	1111.94
Mg2+	60.8	200.6	624.7
Ca 2+	30.06	330.66	27.55
Cl-	8695	3142	7146
SO4 2-	1922.2	9686.4	7053.8
HCO 3 -	14152	1769	2416
CO 3 2-	10860	2220	798
F-	10.3	5.5	1.9
NO 2 -	0.061	0.042	0.020
NO 3 -	84.20	7.78	12.51
NH 4 +	12.17	2.93	17.64
PO4 3-	5.07	0.74	10.41
SiO 4 4-	8.076	3.395	0.613

Таблица 3

Результаты элементного анализа (мкг/дм3)

Элемент	Нухэ-Нур	Алгинское	Белое
Li	6.7	10.9	298
B	497	160	351

Al	108	227	65
Si	1392	9112	1197
P	38953	43175	40
Ti	21	13	1.5
V	6.6	13.7	1.9
Mn	59	35	2.7
Fe	276	876	37
As	42,0	5.6	4.7
Rb	4.65	4.05	2.37
Sr	209	309	4648
Zr	40,0	0.57	0.47
Mo	27,0	1.9	3.3
W	108	27,0	0.3
U	95,0	0.6	3.9

На основании результатов катионно-анионного анализа вод изучаемых озер была проведена типизация данных вод в зимний период (табл. 4). Классификация соляных озер основана на химическом составе рапы. Как видно, для озера Нухэ-Нур характерен гидрокарбонатный натриевый тип воды, для Алгинского озера – сульфатный натриевый тип, для Белого озера – хлоридный натриевый тип воды. Отличительным свойством выделенных типов вод является то, что переход состава воды из одного химического типа в другой не может быть осуществлен не иначе, как путем взаимодействия с веществом окружающей среды. Метаморфизация в прямом направлении приводит к постепенной потери менее устойчивых в растворе компонентов и переходу химических типов в направлении от гидрокар-бонатного к сульфатному, затем к хлоридному. Метаморфизация в обратном направлении приводит к смене вод хлоридного типа водами сульфатными и гидрокарбонатными. Развитию прямой метаморфизации способствует увеличение аридности климота и возрастание подвижности иона кальция; обратному процессу помогает влажный климат, способствующий снижению степени минерализации и возрастанию гидрокарбонатности воды.

Типизация вод соленых озер

Таблица 4

Озеро	Формула Курлова	Название воды по ионному составу	Тип и подтип воды
Нухэ-Нур	HCO 3 - ( 40 ) CO 32 - ( 31 ) Cl - ( 25 ) E + + Na + ( 99 )	Хлориднокарбонатно-гидрокарбонатная натриевая	Гидрокарбонатная (содовая) натриевая
Алгинское	SO4 2 - ( 5 8 ) Cl - ( 19 ) E + + Na + ( 65 )	Хлоридносульфатная натриевая	Сульфатная натриевая
Белое	Cl - ( 41 ) SO4 2 - ( 40.5 ) E + + Na + ( 63 ) Mg 2 +( 35.4 )	Сульфатнохлоридная магнево-натриевая	Хлоридная (галитная) натриевая