Мониторинг физико-химических показателей воды озера Гусиное

Изучение пресных озер имеет большое значение для понимания воздействия природных факторов и человеческой деятельности на экосистемные структуры и функции. Мониторинг химического состава вод, продукционно-деструкционных, гидробиологических характеристик важен для оценки трофического статуса водоемов и определения качества воды.

Озеро Гусиное — крупнейший пресноводный водоем Республики Бурятия, который расположен на территории Селенгинского среднегорья. Площадь озера составляет 164 км², водосборная площадь бассейна равна 924 км². Озеро относится к малопроточным водоемам с замедленным водообменом. В озеро впадает 9 рек, и вытекает одна — Баин-Гол [1]. Озеро Гусиное используется для хозяйственнопитьевого водоснабжения. Сохранение крупного источника питьевой воды является важнейшей экологической проблемой. Озеро Гусиное также имеет рыбохозяйственное и рекреационное значение. Озеро подвержено значительному антропогенному воздействию и используется как естественный водоем-охладитель Гусиноозерской ГРЭС, подвергается значительному антропогенному воздействию со стороны ГРЭС и населенных пунктов вокруг него (теплые воды, поступающие после охлаждения агрегатов ГРЭС, атмосферные выбросы ГРЭС, коммунальнобытовые сточные воды города Гусиноозерска и села Гусиное озеро).

На современном этапе изучается гидрохимическое состояние озера Гусиное как источника питьевой воды и объекта антропогенного воздействия [2-5]. Кроме того, актуальным является мониторинг экологического состояния озера как места обитания различных гидробионтов.

Цель работы — оценить физико-химические показатели озера Гусиное и провести кластеризацию образцов по этим показателям.

Объекты и методы

Образцы воды в озере Гусиное отбирались на 11 станциях, подверженных антропогенному прессу, из которых 6 станций находятся в зоне теплового влияния в северной части озера, 2 станции в центральной части озера (одна из них в качестве контроля) и 3 станции — в южной части озера (рис. 1).

◄ Рис. 1. Озеро Гусиное: расположение станций отбора образцов: 1 — водозабор, 2 — сброс теплых вод, 3 — сбросной канал, 4 — вход в озеро, 5 — около ж/д станции Бараты, 6 — центр озера (контроль), 7 — устье реки Тэли, 8 — устье реки Загустай, 9 — Хальбоджинский угольный разрез, 10 — устье реки Цаган-Гол, 11 — исток реки Баин-Гол.

Температуру и величину рН измеряли портативным прибором «РН-200» (HM Digital, Китай), окислительно-восстановительный потенциал (Eh) — прибором «ORP-169B» (Kelilong, Китай). Содержание растворенного кислорода определяли по методу Винклера [6]. Концентрации анионов и катионов, общая щелочность, величина сухого остатка были определены методами, общепринятыми в гидрохимии водоемов.

Результаты и обсуждение

Значения физико-химических показателей в большинстве показателей мало различались по акватории озера, за исключением повышения температуры в сбросном канале теплых вод и отсутствия кислорода в точке 10 в 2018 г. (табл. 1).

Таблица 1

Физико-химические показатели воды озера Гусиное в 2015–2018 гг.

Станция	Т, °C	pH	Eh, мВ	Mинерализация, мг/дм3	O 2 , мг/дм3
Гус 1	6,2-18,2 10,2±5,6	7,5-8,8 8,2±0,5	107-188 178±67	216 -408 298±86	4,8-17,9 10,7±5,0
Гус2	11,2-23,1 16,7 ±5,2	8,2-8,8 8,6±0,2	156-242 184±49	219-403 272±88	8,9-12,2 9,7±1,6
Гус 3	10,4-24,8 16,4 ±6,4	8,1-9,0 8,4±0,5	69-219 144±106	221-404 289±100	7,4-10,2 8,4±1,5
Гус4	5,1-24,8 12,7±10,6	8,4-8,8 8,6±0,2	131-198 166±33	223-413 277±90	8,4-10,5 9,5±1,0
Гус 5	0,1-22,0 10,7±11,2	8,1-8,6 8,4±0,2	167-173 169±3	222-422 284±92	8-13,4 10,3±2,7
Гус 6	0,1-24,1 7,5±11,2	8,1-8,6 8,4±0,1	135-205 176±36	133-425 255±112	7,68-12,8 10,3±2,0
Гус 7	5,1-25,2 12,0±9,8	8,3-8,8 8,5±0,2	165-227 183±33	221-410 278±88	8,6-10,8 9,4±1,2
Гус 8	7,7-25,6 14,6±9,6	8,5-9,1 8,8±0,2	131-209 166±39	228-413 282±87	8,9-13,6 11,3±2,3
Гус 9	2,0-22,7 12,4±14,6	8,5-8,7 8,6±0,1	124-173 155±27	223-433 328±148	11,0-16,0 13,2±2,3
Гус 10	0,1-23,8 7,8±10,9	7,2-8,7 8,1±0,7	- 139 -191 78±187	152-416 266±134	0 -10,8 7,1±5,0
Гус 11	0,1-23,6 9,1±9,9	7,6-8,7 8,2±0,5	70-170 120±70	39-449 249±205	12,6-14,7 13,6±1,4

В числителе — наименьшее и наибольшее значение, в знаменателе — среднее значение. Жирным шрифтом выделены значения, отличающиеся от таковых в других станциях.

Температура в месте сброса теплых вод и незамерзающем сбросном канале в марте, во время ледового режима значительно превышала температуру вод в озере. К выходу из сбросного канала в озеро температура незначительно снижалась.

Воды озера были слабощелочные (рН 7,2-9,1), с максимумом в точке сброса теплых вод и в устье р. Загустай. Общая минерализация в среднем составляла 280 мг/дм3. В марте 2017 г. было зафиксировано повышение минерализации — до 449 мг/дм3. Это повышение согласуется с определенными в 2016 г. значениями [5] и демонстрируют увеличение количества содержащихся в воде растворённых веществ (с 233 до 400 мг/дм3) с соответствующим увеличением содержания ионов в макрокомпонентном составе, в особенности сульфат-ионов и щелочных металлов, по сравнению с исследованиями, проведенными до строительства Гусиноозерской ГРЭС и начала промышленной разработки Хальбоджинского угольного разреза [1]. Увеличение концентраций сульфата, натрия, биогенных и органических веществ на участках, подверженных техногенному воздействию, отмечено также в работе [4]. Содержание растворенного кислорода было высоким (до 17,9 мг/дм3), значения Eh до 242 мВ. На станции Гус 10, в устье р. Цаган-Гол, в марте 2018 г. была отобрана проба, резко отличающаяся от остальных восстановленными условиями (Еh = -139 мВ), отсутствием растворенного кислорода. По органолептическим показателям проба также отличалась — вода была окрашена, с резким запахом сероводорода.

Была проведена кластеризация исследуемых образцов на основе измеренных физико-химических параметров (рис. 2).

РС23

A 10.18.М

• ²-                      ♦ 9.16.И

  1.16.А

  3.16.А»                                                  ♦ 10.16.И ♦ 11.16.И

  

  • 6.17.М

  
  

  -3

Рис. 2. Распределение образцов в зависимости от физико-химических показателей

Выявлено, что температура, рН и окислительно-восстановительные условия среды, в большей степени, определяли распределение образцов в пространстве главных компонент. Так, июньские пробы 2016 г., значения показателей которых находятся в правой верхней части графика, характеризовались повышенными температурами и более щелочными значениями рН. Высокие значения рН могут быть обусловлены действием цианобактериального пула, который активно развивается именно в летний период [7]. Крайне обособленное положение пробы из устья р. Цаган-Гол (левая верхняя часть графика, точка 10.18.М) связано с восстановленными условиями среды и отсутствием растворенного кислорода.

По типу вода озера определена как сульфатно-гидрокарбонатно-натриевая. Максимальная концентрация гидрокарбонатов составляла 235 мг/дм3, натрия — 69 мг/дм3, кальция — 33 мг/дм3, магния — 25 мг/дм3. Обнаружено высокое содержание сульфатов — до 77 мг/дм3. Максимальное количество сухого остатка, характеризующего общее содержание органических и минеральных соединений, составляло 332 мг/дм3. По этому показателю (допустимый максимум 1000 мг/дм3), воду озера можно охарактеризовать как «пригодную для хозяйственнопитьевых целей». По показателю общей жесткости вода озера относится к «мягкой», согласно СанПиН 2.1.4.1074-01. По показателям жесткости и сухого остатка вода была пригодна для питьевых целей.

В устье реки Цаган–Гол в 2018 г. обнаружен локальный экотоп, резко отличавшийся по физико-химическим характеристикам от других станций. Вода характеризовалась отсутствием кислорода, повышением минерализации, обогащением сульфатами и хлоридами осадка в этой точке, что, возможно, свидетельствует о проявлениях вулканической деятельности на дне озера Гусиное [8].

Таким образом, оценены значения физико-химические показателей в различных участках акватории озера Гусиное. Наиболее изменяемыми показателями были температура, рН и окислительно-восстановительный потенциал. По результатам кластеризации образцов были выявлены участки озера со сходными экологическими параметрами и обнаружены участки с отличающимися от обычных условиями, что позволяет отнести их к экологическим нишам с потенциальным развитием нехарактерных для озера групп гидробионтов.

Работа выполнена в рамках реализации базового проекта ФАНО «Микробные сообщества экстремальных природных систем: биологическое и функциональное разнообразие, биотехнологический потенциал» № АААА-А17-117011810034-9 и при поддержке гранта РФФИ № 18-44-030028.