Многолетняя динамика содержания нитратов в воде таежных рек пирогенно-измененных водосборов

В Хабаровском крае лесные пожары возникают почти ежегодно весной и осенью. Катастрофическими были в 1954, 1976 и 1998 гг., самый крупный – в 1998 г., когда возникло 1378 очагов на площади более 2,0 млн. га.

Как стихийное бедствие лесные пожары оказывают большое влияние на состояние атмосферы, увеличивая в ней количество окислов азота. Поэтому с осадками, выпадающими при задымлении воздуха, в реки поступает большое количество нитратов. Выносятся эти вещества и из обугленной древесины и золы при их выщелачивании дождевыми и талыми снеговыми водами.

Исследования проводили в период открытого русла на реках бассейна р. Гобилли (правый приток р. Анюй), где в 1998 г. от огня пострадали 187 тыс. га леса, на трех участках: I – «фоновый», который не был охвачен огнем; II – пройден верховыми и III – валежными пожарами. Пробы речных вод в 1999–2014 гг. отбирали 4–6 раз в год, в 2020–2023 гг. – 1 раз в год. Содержание нитратного азота определяли по [2] в ЦКП при ИВЭП ДВО РАН, г. Хабаровск.

Основная масса продуктов горения, образовавшихся в результате пожаров, поступила в воды рек с дождевым стоком осенью 1998 г. и с талыми снеговыми водами весной 1999 г. за счет вымывания из золы. Снежный покров в районе лесных пожаров обычно содержит больше нитратов, чем осадки [1]. В октябре 2004 г. пожары в ЕАО и Амурской области обусловили повышенное содержание нитратного азота до 1,16 мг N/л в снежном покрове юга Хабаровского края [6].

Атмосферным переносом обусловлено повышенное содержание нитратов в воде исследованных рек в период мониторинга – в 4 раза выше, чем в воде рек восточного склона Сихотэ-Алиня [3], и в 1,7 раза в 2004–2005 гг., чем в 1999–2000 гг. В 2020–2023 гг. содержание отмечалось в пределах 0,25–0,45 мг N/л, в среднем составило 0,35 мг N/л.

После пожаров в химическом составе воды рек, дренирующих гари, происходят изменения, вызванные появлением золы и обугленной древесины. Известно [4], что при верховом пожаре сгорает хвоя, листья и др., стволы деревьев обуг-

ливаются, а при валежном пожаре растительность сгорает до подстилающих пород.

В воде рек II участка, по сравнению с фоновым участком, в первые пять постпожарных лет содержание солей было выше за счет небольшого увеличения концентраций нитратного азота.

Верховые пожары вызывают увеличение содержания нитратов в воде таежных рек. Максимальное за мониторинг содержание (1,8 мг N/л) было в ноябре 2003 г. Среднегодовая его концентрация в 2003 г. также была наибольшей, в 1,5 раза более высокой, чем в первый год наблюдений.

Существует несколько источников поступления нитратов в воды рек после пожаров. В основном это NO2, который с атмосферными осадками в виде азотной кислоты поступает на поверхность водосбора, где нейтрализуется золой. Поэтому содержание нитратов в воде исследуемых рек выше, чем в воде рек «фонового» участка. Об атмосферном переносе свидетельствует их динамика в воде р. Куптурку, где в 1999–2002 гг. среднегодовое содержание нитратов было ниже 0,53 мг N/л, а то после интенсивных пожаров 2003 г. возросло в 1,7 раза.

Наименьшие концентрации нитратов и сглаживание различий в содержании между участками отмечались в 2009–2011 гг., которые характеризовались повышенным увлажнением водосборов.

В 2020–2023 гг. содержание нитратного азота варьировало в широком диапазоне (0,13– 0,34 мг N/л), в среднем составляло 0,22 мг N/л.

Кривые сезонного распределения содержания нитратов в воде рек имеют схожий характер. В многолетнем аспекте выделяется первый постпожарный год. Ход кривых сезонного распределения концентраций нитратов в 1999 г. во всех водотоках был одинаков – максимальная концентрация (до 1,3 мг N/л) была в сентябре, наименьшая – перед ледоставом [5]. В последующие годы ход кривой изменился – наибольшие значения стали отмечаться в мае.

Концентрация нитратов в воде рек III участка в течение мониторинга, кроме 2000 г., была ниже, чем в реках II участка. Значительные различия содержания между участками отмечались в 2002–2005 и 2013–2014 гг. при высоких концентрациях нитратов в воде рек II участка, что могло быть вызвано ландшафтными особенностями водосборов.

Многолетняя динамика содержания нитратного азота в воде рек III участка характеризуется максимальной (до 1,3 мг N/л) концентрацией в первый постпожарный год, последующим снижением до 0,53 мг N/л в 2000 и 2002 гг. и повышением из-за лесных пожаров в 2003 г. В течение 2004–2012 гг. содержание нитратов постепенно снижалось. В 2020–2023 гг. его содержание изменялось в узких пределах (0,29–0,34 мг N/л), в среднем составляло 0,32 мг N/л.

Проведенные исследования свидетельствуют о длительном выносе нитратного азота с гарей, большом влиянии атмосферного переноса из других охваченных пожарами районов Приамурья на химический состав вод таежных рек. Максимальные концентрации нитратного азота отмечаются в воде рек, дренирующих пирогенно измененные верховыми пожарами водосборы.