Химический состав рек Пермского края

Как говорилось ранее, химический состав воды рек не остается постоянным, он изменяется в зависимости от разнообразия физико-химических условий, от пород, слагающих водосбор, и от процессов смешения воды магистральных рек с водами их притоков. Впадение резко различных по химическому составу левых и правых притоков создает весьма пеструю картину химизма р. Камы (Таусон,1947). Так, например, правые притоки р. Камы Обва и Иньва имеют воды гидрокарбонатно-кальциево-кремнеземных гидрохимических фаций, а левые притоки - Яйва и Вишера, характерезуются гидрокарбонатно-кремнеземными гидрохимическими фациями. После создания водохранилищ на р. Каме появился целый ряд дополнительных факторов, влияющих на химический состав воды, это прежде всего режим уровня, проточность и малые скорости течения, переработка берегов (Матарзин, Печеркин,1959). Особо следует отметить влияние на химический состав хозяйственной деятельности человека, что обуславливает в ряде районов аномальный гидрохимический состав воды. Перечисленные выше особенности оказывают влияние и на содержание металлов в р. Каме. Наиболее полно характеристика пространственно-временного изменения содержания металлов в р. Каме занимались А.П.Лепихин (1990) и С.А.Мирошниченко (1998). Их исследования показали, что среднегодовые значения железа (общего) по длине р. Камы в пределах Пермской области (рис. 3.1) изменяются с 1,75 мг/л для района Верхней Камы до 0,3 мг/л в замыкающем створе р. Кама - г. Чайковский.

Рис. 3.1 Среднегодовое распределение концентрации (С, мг/л) железо (общего) по длине р. Камы (Мирошниченко…)

Река Кама в верховье течет по лесистой, сильно заболоченной, низменно-равнинной местности. Вода имеет высокую цветность, создаваемую растворенными органическими веществами. Именно эта часть Камы, согласно впервые отметившего это А.А. Варова (1928г.), является источником поступления железа, так как дальше по течению притоки Камы понижают концентрацию железа. Для района Верхней Камы концентрация железа в течение года практически не претерпевает существенных сезонных колебаний.

Река Вишера является левым притоком р. Камы. Она берет свое начало на западных склонах и протекает по предгорьям Урала. Содержание металлов в ее водах несколько ниже, чем в Верхней Каме. Для бассейна р. Вишера характерны сезонные колебания металлов (рис. 3.2), что обусловлено изменением в течение года роли различных видов питания реки, в соответствии с которыми меняются как условия, так и процессы формирования микроэлементов.

Рис. 3.2 Изменение расхода реки (Q, м/с) и относительной концентрации железа (общего) и меди (С/ПДК р/х) со временем в створе р. Колва- г. Чердынь (Мирошниченко, 1998).

Для р. Колва, где основным источником формирования железа являются геохимические процессы на водосборе, наиболее высокие концентрации будут отмечаться в период повышенной водности вследствие их интенсивного поступления с поверхностным стоком во время весенних половодий (рис. 3.2) и дождевых паводков. И, наоборот, в межпаводковые периоды (зимняя и летняя межень) наблюдаются наименьшие его значения. Такой режим наиболее характерен для условий, когда вещества поступают в водный объект в результате интенсивной эрозионной деятельности на водосборах.

После слияния рек Вишеры и Камы происходит снижение концентрации железа (р.Кама - р.п.Тюлькино) до 0,8 мг/л в меженный период и 1,2 мг/л в половодье.(Мирошниченко,1998). Соликамско-Березниковский промузел вносит существенный вклад в увеличение содержания в Камском водохранилище не только хлоридов, но и металлов. Особенно сильно это проявляется в период половодья (рис. 3.3), когда происходит резкое увеличение поступления металлов за счет поверхностного смыва. В этот период содержание железа (общего) может достигать 5 мг/л (значение 10% обеспеченности), что является максимальным значением на рассматриваемом участке. Проведенные балансовые расчеты показали, что по среднегодовым данным привнес Березниковско-Соликамского промузла составляет по железу 20 000 т/год, меди 17 т/год, марганцу 330 т/год.

После г. Березники происходит постепенное снижение концентрации железа до 0,5 мг/л в створе р. Кама - г. Пермь, в. бьеф. КамГЭС.

Рис. 3.3 Сезонные колебания концентрации железо (общего) (С, мг/л) по длине р.Кама: 1) 4-5 месяц; 2) 6-10 месяц; 3) 12-3 месяц (Мирошниченко, 1998).

Обилие притоков (табл. 3.1) на Камском водохранилище и наличие большого количества предприятий, сбрасывающих сточные воды как непосредственно в водохранилище, так и в его притоки, обуславливает наличие колебания содержания металлов по длине р. Камы. Так, наибольшие концентрации при 90 % уровне обеспеченности приходятся на створ, расположенный ниже впадения р. Косьва - Камское вдхр.- д. Усть-Кемаль, где в период половодья отмечается концентрация железа (общего) до 1,2 мг/л.

Р.р. Косьва, Яйва остаются одними из самых загрязненных рек Пермской области. Здесь Пермским ЦГМС отмечались самые высокие концентрации железа (общего) вплоть до 100 мг/л. Столь высокие экстремальные значения могут быть связаны с внутриводоемными процессами (описан глава 4).

Таблица 3.1

Среднегодовое содержание металлов (мг/л) в устьях основных притоках р. Камы

Створ	Железо (общее)	Медь	Цинк	Марганец
р. Вишера- р.п. Рябинино	0,785	0,002	0,006	0,12
р. Иньва-с. Слудка	0,73	0,003	0,006	0,09
р. Яйва-с. Усть Игум	0,74	0,002	0,006	0,14
р. Косьва- с. Перемское	1,96	0,002	0,0075	0,14
р. Обва- с. Рождественское	0,42	0,002	0,004	0,1
р. Чусовая- г. Чусовой, н.г.	0,66	0,003	0,007	0,11

Большое количество металлов, которое транспортируются с западного склона Урала, аккумулируется именно в Камском водохранилище. Так, по расчетным данным среднегодовая удельная интенсивность аккумуляции железа в Камском водохранилище составляет приблизительно 46,7 г/(м² -год), что в 27 раз больше чем, например, в Иваньковском водохранилище (Московской области).

В пределах Пермско - Краснокамского промышленного района концентрация железа (общего) в р. Каме незначительно увеличивается с 0,5 до 0,6 мг/л. Повышение концентрации железа отмечается ниже г. Краснокамска, где сбрасывается большое количество отходов целлюлозно-бумажной и химической промышленности.

Концентрация железа на протяжении Воткинского водохранилища по среднегодовым данным уменьшается с 0,6 мг/л до 0,3 мг/л в целом, содержание железа (общего) в Воткинском водохранилище колеблется значительно меньше, чем в Камском. Наибольшие концентрации железа, как и в Камском водохранилище, отмечаются в период половодья. В этот период в створе р. Кама - г. Чайковский, н.г. концентрация железа может достигать 0,5 мг/л (рис. 3.1).

Содержание меди по всей длине р. Камы в пределах Пермского края колеблется в пределах 0,0025 мг/л (рис. 3.4). Несколько большее значение концентрации, по сравнению с Камским, отмечается в Воткинском водохранилище. Сезонные колебания концентрации меди здесь незначительны. Самая высокая концентрация отмечается в весенний период в створе Камское вдхр. - г. Пермь, в. бьеф КамГЭС (рис. 3.5), которая достигает по многолетним данным 0,0045 мг/л, а значение 10 % обеспеченности составляет 0,017 мг/л. Такое резкое изменение концентрации меди на небольшом расстоянии связано с впадением р. Чусовой и сбросом сточных вод АО "Камкабель".

Рис. 3.4 Среднегодовое распределение концентрации меди (С, мг/л) по длине р. Камы

Рис. 3.5 Сезонные колебания концентрации меди (С, мг/л)по длине р.Кама:

1) 4-5 месяц; 2) 6-10 месяц; 3) 12-3 месяц.

Содержание цинка в речных водах вследствие его высокой миграционной способности значительно выше по сравнению с медью. Диапазон варьирования концентрации цинка по длине р. Камы в пределах Пермской области составляет от 0,005 до 0,009 мг/л (рис. 3.6). По длине р. Камы цинк распространен крайне неравномерно (рис. 3.7).

На Верхней Каме высокое содержание цинка 0,007 мг/л, можно объяснить присутствием в воде органических веществ, оказывающих большое влияние на его миграционную способность.

Рис. 3.6 Среднегодовое распределение концентрации цинка (С, мг/л)по длине р.Камы ((Мирошниченко, 1998).

После слияния р. Камы с р. Вишера в зимний период отмечается резкое уменьшение концентрации цинка - до 0,005 мг/л.

Совершенно по другому выглядит картина на участке р. Кама - э.п. Гайны и р. Кама - р.п. Тюлькино в период половодья. В этот период концентрация цинка не уменьшается, а наоборот увеличивается с 0,005 до 0,007 мг/л. Вероятно, данный процесс связан с увеличением поступления цинка с водами р. Вишера.

Существенное влияние на увеличение содержания цинка в Камском водохранилище оказывают воды р. Косьва. Так, например, в период половодья происходит увеличение содержания цинка на участке Камское вдхр. -д. Усть-Пожва - Камское вдхр. - д. Усть-Кемаль с 0,007 мг/л до 0,014 мг/л. Влияние р. Косьва прослеживается даже до створа Камское вдхр. - г. Добрянка, где в этот период отмечается концентрация 0,012 мг/л. Повышение концентрации цинка после впадения р. Косьва наблюдается во все рассматриваемые временные периоды. Через р. Косьва в Камское водохранилище (по многолетним данным) поступает цинка 26,8 т/год, меди 8,9 т/год и марганца 557, 8 т/год.

Рис. 3.7 Сезонные колебания концентрации цинка (С, мг/л) по длине р. Кама: 1) 4-5 месяц; 2) 6-10 месяц; 3) 12-3 месяц ((Мирошниченко, 1998).

После г. Краснокамска концентрация цинка в Воткинском водохранилище сильно не изменяется и остается практически на одном уровне 0,006 мг/л.

Содержание марганца по длине р.Кама в пределах Пермской области, также как и цинка, крайне неоднородно (рис. 3.8). В течении летнего периода на всем рассматриваемом участке oh практически не изменяется и имеет минимальное значение порядка 0,06 мг/л, за исключением створа р. Кама -р.п. Гайны.

В этом створе содержание марганца в течение года остается постоянным - 0,12 мг/л и его содержание, прежде всего, связано с органическими веществами (Коновалов,1965). В период ледостава и весеннего половодья просматривается явная пространственная неоднородность распространения марганца на всем рассматриваемом участке (рис. 3.9).

Рис. 3.8 Среднегодовое распределение концентрации марганца (С, мг/л) по длине р. Камы ((Лепихин,1990)

Рис. 3.9 Сезонные колебания концентрации марганца (С, мг/л) по целине р. Кама: 1) 4-5 месяц; 2) 6-10 месяц; 3) 12-3 месяц ((Лепихин,1990)

Повышенное содержание марганца в зимний период по сравнению с летними месяцами может быть связано с тем, что с грунтовыми водами его поступает несколько больше, чем с поверхностно - почвенными. Так, например концентрация марганца в зимний период возрастает в створе р. Кама - р.п. Тюлькино на 0,12 мг/л по сравнению с летними месяцами (рис. 3.9) (Мирошниченко,1998).

В период ледостава на рассматриваемом участке р. Камы наибольшая концентрация марганца отмечается в створе Камское вдхр. - д. Усть-Кемаль - 0,3 мг/л. В период половодья существенное поступление марганца просматривается после крупных промышленных центров.

Для Верхней Камы в общих чертах можно отметить наличие связи между физико-географическими условиями и содержанием рассматриваемых микроэлементов. Распространение торфяных болот на этой территории определяет повышенное содержание железа и марганца, причем содержание их в течение года остается практически постоянным.

В р. Вишера, по сравнению с Верхней Камой, отмечается меньшее содержание железа, однако в период половодья его содержание резко увеличивается. Это хорошо подтверждается и результатами собственных исследований, полученными во время экспедиций по среднему течению р. Вишера.

В среднем течении р. Кама концентрация рассматриваемых микроэлементов значительно колеблется под влиянием многоводных притоков, а также в связи с загрязнением воды предприятиями г.г. Соликамск, Березники, Пермь, Краснокамск. Особенно значительное влияние на содержание металлов в Камском водохранилище оказывают воды р. Косьва.

Самыми высокими (10 % обеспеченности) значениями характеризуются створы, расположенные после крупных городов. Для створов менее подверженных техногенному загрязнению значения 10 и 90 % обеспеченности располагаются относительно симметрично по отношению к медиане, за исключением марганца.

По длине рассматриваемого участка р. Камы можно отметить, в целом, снижение концентрации железа (общего) и цинка. Необходимо отметить, что концентрации железа (общего) и меди на всем рассматриваемом участке значительно превышают установленные нормативы для водных объектов рыбохозяйственного значения (табл.2.2).

Повышенное естественное содержание металлов в реках бассейна Камского водохранилища, а также значительный объем сброса сточных вод, обуславливают весьма высокую интенсивность аккумуляции металлов в водохранилище. Данные процессы представляют весьма серьезную опасность не только для гидробионотов водохранилища, но и в целом для водоснабжения крупного региона.

Концентрация химических элементов изменяется во времени и пространстве, анализ этих изменений может быть дан на основании статистических материалов.

Дата добавления: 2015-07-14