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
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 |
