Результаты электрометрических исследований водной среды реки Селенги, ее притоков и акватории озера Байкал
Автор: Башкуев Ю.Б., Хаптанов В.Б., Дембелов М.Г., Буянова Д.Г., Ангархаева Л.Х.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Радиофизические методы диагностики окружающей среды. Алгоритмы, инструменты и результаты
Статья в выпуске: 5 (51), 2013 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрены данные электрометрических исследований водной среды р. Селенга и акватории оз. Байкал. Установлена существенная изменчивость удельного электрического сопротивления (УЭС) в различных пунктах взятия проб воды из-за ее различной минерализации. Отмечено низкое УЭС грунтовых вод, взятых из колодцев, расположенных в районе дельты р. Селенга.
Электрометрия, удельное электрическое сопротивление
Короткий адрес: https://sciup.org/148177180
IDR: 148177180 | УДК: 621.371
Results of electrometric analysis of water samples of the river Selenga with its tributaries and the lake Baikal water area
The authors consider the data of electrometric analysis of water samples of the r. Selenga and Lake Baikal. Essential variability of specific electric resistance (SER) of different water sampling points due to its different mineralization was revealed, along with the observed low SER of ground waters from wells, located in the area of delta of the river Selenga.
Текст научной статьи Результаты электрометрических исследований водной среды реки Селенги, ее притоков и акватории озера Байкал
Данных об электропроводности воды реки Селенги и оз. Байкал в литературе немного [1–5]. Знание этих характеристик необходимо при решении ряда практических задач геофизической электродинамики и физической экологии. В работах [6–8] показана целесообразность широкого использования удельного электрического сопротивления УЭС (УЭС – величина, обратная удельной электропроводности воды, измеряется в Ом ⋅ м.) природных вод ρ при геофизических, геологических и гидрологических исследованиях. Цель
-
*Р абота подготовлена при финансовой поддержке Междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН №11 и грантов РФФИ № 12-02-98002, №12-02-98007, №12-05-98051, № 12-01-98010.
проведенного исследования – определение радиофизических индикаторов состояния экосистемы дельты р. Селенга. Экспериментальные исследования проводились методами электрометрии и лабораторного анализа проб воды и льда с использованием кондуктометра ММЗЧ-04 с датчиком УК-0.2/1, кондуктометра DIST WP3 фирмы Hanna Instruments и измерителя температуры и минерализации Primo-3.
УЭС проб воды, взятых в дельте р. Селенга, заливе Сор-Запорная губа и других местах Байкальского региона, приведены в табл. 1. Данные таблицы указывают на существенную изменчивость УЭС проб воды в различных точках их взятия как на р. Селенга, так и в других водоемах и грунтовых водах из-за различной минерализации воды. Установлено низкое УЭС грунтовых вод, взятых из колодцев, лежащих в районе дельты р. Селенга. Горные реки Хаим, Горная и некоторые другие имеют более высокие УЭС воды, чем байкальская вода. Сезонные вариации УЭС воды р. Селенга в районе г. Улан-Удэ представлены на рис. 1. Пробы брались ежемесячно, начиная с августа 1998 г. Максимальные значения УЭС наблюдаются в зимние месяцы, когда сток воды минимален. Минимальное УЭС имеет место в весенний период (конец марта – апрель – начало мая), когда происходит интенсивное таяние снега и сток загрязненных поверхностных вод в реку. Сезонный ход УЭС имеет устойчивый характер с годичным ритмом. Летние значения УЭС также достаточно стабильны от года к году. Изменение УЭС воды от лета к зиме находится в интервале от 80 до 170 Ом м, т. е. более двух раз в сторону увеличения. Следует отметить нелинейность зависимости р(t). Для всех проб воды проведена аппроксимация измеренных зависимостей p(t) полиномом 2-й степени: р(t) = р15[1 + а(t - t15) + в(t - t15)2] и определены коэффициенты а и в, характеризующие температурный коэффициент УЭС (табл. 1). Для девяти проб воды, взятых в заливе Сор-Запорная губа оз. Байкал, линейный член а изменяется в пределах - (2,3-2,8) ■ 10-2 град-1, а квадратичный член в в пределах (4,8-8,6) ■ 10-4 град-1. Некоторые температурные зависимости УЭС проб воды для р. Селенга и других водоемов, а также грунтовых вод, представлены на рис. 2. По данным изме- рений р. Селенга имеет более низкое УЭС, чем байкальская вода в глубоководных частях акватории. Так, по данным работ [3; 5], приведенное к 18 ºС УЭС в верхнем 100-метровом слое воды оз. Байкал изменяется от 83 до 105 Ом^м и в среднем составляет 91 Ом ■ м. Температура байкальской воды в слое 0–200 м изменяется в течение года от 0,1 до 15–23 ºС. На больших глубинах она постоянна в течение года и равна 3,2–3,8 ºС. Сезонные изменения температуры воды, достигающие 15–18 ºС, приводят к образованию градиентной геоэлектрической среды, обусловленной хорошо выраженной температурной слоистостью водной массы. При этом разница сопротивлений между слоями воды может достигать 35-40 Ом ■ м. Изучена миграция солевых включений в ледовом покрове оз. Байкал. Концентрация солей изменяется от 18 до 2,5 мг/л (при минерализации воды 120 мг/л). При невысоком снежном покрове лед озера сильно опресняется и в середине зимы при толщине льда около 1 м распределение концентрации солей по высоте имеет минимум 2,5 мг/л в центральной и нижней части керна. Верхний слой 0–4 см имеет концентрацию 18 мг/л (для сравнения дистиллированная вода имеет 10 мг/л). УЭС воды из керна льда при температуре 2 ºС изменяется от 1 670 до 8 640 Ом ■ м в слое 40-50 см (верхний предел значительно выше УЭС бидистиллиро-ванной воды).
Данные кондуктометрических исследований водной среды р. Селенга и акватории оз. Байкал показывают существенную изменчивость УЭС в различных пунктах взятия проб воды из-за различной ее минерализации. Установлено низкое УЭС грунтовых вод, взятых из колодцев, расположенных в районе дельты р. Селенга.
В результате ежемесячных измерений УЭС проб воды в р. Селенга в районе г. Улан-Удэ получен сезонный ход УЭС воды с годичным ритмом. Изменение УЭС воды, приведенное к одной температуре (4 ° С), от лета к зиме составляет 20-25 % в сторону увеличения. Абсолютные значения естественного хода УЭС воды от лета к зиме составляют 80–170 Ом · м, т. е. увеличиваются более чем в 2 раза.
Рис. 1. Сезонные вариации УЭС воды р. Селенга в районе г. Улан-Удэ (дебаркадер Речного порта)
Рис. 2. Температурные зависимости УЭС проб воды, взятых в дельте р. Селенга и других водоемах Байкальского региона
УЭЗ проб воды
|
№ пробы |
Место взятия пробы воды |
Р 15 , Ом - м |
а 10 2, град 1 |
в 10-4, град 1 |
|
1 |
Байкал, р-он с. Истомино, залив Сор-Запорная губа, проба 1, 52 ° 08‘33"N, 106 17′28″E, 29.08.01 |
81 |
–2,8 |
5,1 |
|
2 |
Байкал, р-он с. Истомино, залив Сор-Запорная губа, проба 2, 52 ° 08‘55"N, 106 17′08″E, 29.08.01 |
82,3 |
–2,6 |
5,5 |
|
3 |
Байкал, р-он с. Истомино, залив Сор-Запорная губа, проба 3, 52 ° 09‘12"N, 106 16′50″E, 29.08.01 |
78,5 |
–2,7 |
5,1 |
|
4 |
Байкал, р-он с. Истомино, залив Сор-Запорная губа, проба 4, 52 ° 09‘43"N, 106 16′01″E, 29.08.01 |
84,2 |
–2,7 |
4,8 |
|
5 |
Байкал, р-он с. Истомино, залив Сор-Запорная губа, проба 5, 52 ° 10‘15"N, 106 15′34″E, 29.08.01 |
74,4 |
–2,4 |
8,3 |
|
6 |
Байкал, р-он с. Истомино, залив Сор-Запорная губа, проба 6, 52 ° 10‘30"N, 106 15′07″E, 29.08.01 |
84,4 |
–2,6 |
6,3 |
|
7 |
Байкал, р-он с. Истомино, залив Сор-Запорная губа, проба 8, 52 ° 09‘16"N, 106 17′41″E, 29.08.01 |
82,6 |
–2,4 |
8,6 |
|
8 |
Байкал, р-он с. Истомино, залив Сор-Запорная губа, проба 9, 52 ° 09‘34"N, 106 18′33″E, 29.08.01 |
84,1 |
–2,3 |
8,3 |
|
9 |
Байкал, р-он с. Истомино, залив Сор-Запорная губа, проба 10, 52 ° 07‘57"N, 106 17′19″E, 29.08.01 |
73,6 |
–2,4 |
8,2 |
|
10 |
р. Селенга, г. Улан-Удэ, 25.08.01 |
90,3 |
–2,6 |
6,9 |
|
11 |
р. Селенга, р-он с. М.Колесово, 30.08.01 |
82,1 |
–2,6 |
5,9 |
|
12 |
р. Селенга, р-он с. Ранжурово, 29.08.01 |
84,9 |
–2,2 |
9,4 |
|
13 |
р. Селенга, с. Фофаново |
70,8 |
–2,1 |
10,2 |
|
14 |
р. Селенга, с. Красный Яр |
67,9 |
–1,4 |
18,3 |
|
15 |
р. Селенга, протока Лобаниха |
77,2 |
–2,8 |
2,6 |
|
16 |
р. Горная, р-он с. Мостовка, 30.08.01 |
207,7 |
–2,6 |
7,3 |
|
17 |
р. Турка, 25.08.02 |
175 |
–2,1 |
14,5 |
|
18 |
р. Хаим, 25.08.02 |
256 |
–1,7 |
6,8 |
|
19 |
Байкал, пирс в с. Истомино, 52 ° 09‘12"N, 106 ° 19'25"E |
67,9 |
–2,3 |
9,4 |
|
20 |
Байкал, р-он п. Горячинск, 25.08.02 |
106,7 |
–3,9 |
7,0 |
|
21 |
Колодец в с. Истомино, h = 6 м (база ЛДЗ), 28.08.01 |
29,9 |
–2,5 |
8,2 |
|
22 |
Колодец в с. Истомино, h = 6 м, 28.08.01 |
19,1 |
–2,4 |
9,4 |
|
23 |
Колодец в с. Ранжурово, 52 ° 10‘41"N, 106 ° 25‘30"E, 30.08.01 |
16,4 |
–2,2 |
6,5 |
|
24 |
Колодец с. Оймур, 52 ° 19‘14"N, 106 ° 48‘41"E, 17.03.02 |
49 |
2,4 |
3,8 |
|
25 |
Озеро у радиостанции РВ-63 вблизи п. Селенгинск, 27.08.01 |
98,2 |
–2,1 |
13,6 |
