Химический состав поверхностных вод зависит от геологического строения, состава горных пород верхней части земной коры, почвенных условий и растительного покрова водосборной территории. Озеро и его водосбор представляют собой единую природную систему. Ландшафтная структура водосбора, как его индивидуальная характеристика, в значительной степени определяет функционирование озерных экосистем. Следовательно, очень важным является исследование влияния водосбора на озеро как подсистему и накапливающий элемент ландшафта.

Целью работы было выявить особенности химического состава воды малых озер Карелии, расположенных в различных типах ландшафта.

Исследования проводились на водоемах, расположенных в среднетаежной зоне южной части Карелии: озера Вендюрской группы – оз. Голубая ламба, оз. Уросозеро, оз. Рапсудозеро, оз. Коверъярви  и Заонежского полуострова – оз. Мягрозеро, оз. Леликозеро, оз. Гижозеро, ламба Корытово, оз. Кондозеро.

Озера Вендюрской группы расположены в северо-западной части Вохтозерской ледораздельной возвышенности. Водосбор представлен флювиогляциальными грядами и равнинами, моренными равнинами в сочетании с торфяниками на отмытых песчано-гравийных отложениях. В почвенном покрове выделяются подзолы иллювиально-железистые и торфяные болотные (верховые и переходные) почвы. Заболоченность территории изменяется в пределах 5-48 %, залесенность – 49-95 %, озерность – 0-5 %. 16 % водосборной территории озер Урос и Коверъярви было осушено. Водоемы имеют небольшую площадь водного зеркала (0.039-4.35 км²), малый удельный водосбор (2.1-6.9) и коэффициент условного водообмена (0.43-0.89). Поверхностный приток в озера либо отсутствует, либо незначительный [1].

В ландшафтной структуре Заонежского полуострова преобладают урочища сельг (вытянутых гряд, сложенных плотными кристаллическими породами), равнины на валунных супесях и суглинках и безвалунных песках и суглинках, а также торфяники. В почвенном покрове района преобладают буроземы, развитые на морене и буроземы темноцветные, развитые на шунгитах и шунгитовой морене. Заболоченность территории составила 7-25 %, залесенность – 24-93 %, озерность – 0 %. Около 30 % территории полуострова использовалось в качестве огородов, пашен и сенокосов [2, 3]. Площадь водного зеркала исследованных озер находится в пределах 0.003-5 км², удельный водосбор в основном незначительный (3.7-6.4) за исключением ламбы Корытово – 32. Водные объекты характеризуются слабым внешним водообменном, коэффициент условного водообмена находится в пределах 0.36-2.7 [4, 5]. Озера относятся к слабо приточным водоемам в силу незначительности или отсутствия поверхностных притоков.

Пробы воды на озерах отбирались с поверхностного и придонного горизонтов. Гидрохимические наблюдения включали определение следующих показателей: температура, электропроводность, pH, главные ионы (K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2-, Cl^-), щелочность (Alk), биогенные элементы (Р_мин, Р_общ, NH₄⁺, NO₂^-, NO₃^-, N_орг, N_общ), растворенные газы (О₂, СО₂), органическое вещество (цветность, ПО, ХПК, БПК₅), литофильные элементы (Fe_общ, Mn, Al, Si). Аналитическая работа проводилась в лаборатории гидрохимии и гидрогеологии ИВПС КарНЦ РАН, аккредитованной Госстандартом России (№ РОСС RU.0001.512673 от 20.07.2009 г.). Для химического анализа использованы аттестованные методики [6].

Для оценки состояния водных объектов применены методы геохимической классификации поверхностных вод гумидной зоны, предложенной П.А. Лозовиком [7]. Обработка исходной гидрохимической информации проведена с использованием автоматизированной информационной системы «Обработка гидрохимической информации и оценка состояния водных объектов (АИС «ОГХИ»)» [8, 9].

Гидрохимические исследования показали, что водные объекты Заонежья и Вендюрской группы озер отличаются по химическому составу. Несмотря на то, что водоемы в основном относятся к гидрокарбонатному классу группы кальция, за исключением озер Голубая ламба (сульфатный класс группы кальция, натрия) и Урос (сульфатно-гидрокарбонатный класс группы натрия, кальция), они имеют разную минерализацию и соотношение ионов. Минерализация озер Вендюрской группы низкая (3-14 мг/л). Преобладающими анионами в воде озер являются сульфаты, гидрокарбонаты, среди катионов — кальций, натрий (табл. 1).

Таблица 1 – Ионный состав, минерализация (мг/л) и рН воды исследованных озер

Водоемы Заонежья имеют повышенную минерализацию 14-111 мг/л. Это связано с особенностями геологического строения полуострова, где широко распространены карбонатные породы, разнообразные сланцы, включая шунгитовые. Для этих вод характерно высокое содержание гидрокарбонатов кальция и магния. При увеличении суммы ионов растет доля кальция и гидрокарбонатов, а сульфатов, хлоридов и щелочных металлов падает (см. табл. 1).

Величина рН исследованных водоемов изменяется в широких пределах 4.91-7.34. По значению щелочности и рН водные объекты относятся к среднещелочностным нейтральным слабощелочным водам. Озеро Голубая ламба соответствует низкощелочностным кислым водам (Alk – 0.25 мгHCO₃^-/л, рН – 4.91), оз. Урос – слабощелочностным слабокислым (Alk – 2.2 мгHCO₃^-/л, рН – 6.33).

Концентрация кислорода в воде озер изменялась от 3.28 до 14.1 мг/л. Водоемы хорошо аэрированы, насыщение кислородом составило 108-74 %, уменьшаясь у дна до 33 %. В некоторых водоемах содержание кислорода в придонном горизонте было очень низкое. Такая тенденция отмечалась в оз. Леликозеро (2.34 мг/л – насыщение 20 %), оз. Урос (0.84 мг/л – насыщение 6.6 %), оз. Рапсуд (1.57 мг/л – насыщение 0 %), ламба Корытово (0.78 мг/л – насыщение 6 %). В водоемах Урос и Рапсуд дефицит кислорода в придонных слоях, вероятно можно объяснить поступлением подземных вод, на что указывает электропроводность и значительное увеличение концентрации кремния. В озерах Леликозеро и Корытово низкое содержание кислорода связано с процессами, происходящими в донных отложениях. Во всех этих водоемах обнаружены высокие концентрации углекислого газа, биогенных элементов (табл. 2), органического вещества и литофильных элементов (табл. 3) в придонном горизонте. Содержание СО₂ в исследованных водных объектах изменялось от 0.2 до 17.1 мг/л, максимальные концентрации составили 27.4 мг/л – оз. Леликозеро, 32.8 – оз. Урос, 64.6 – оз. Рапсуд, 77.2 мг/л – оз. Коверъярви. В целом, распределение растворенных газов в водоемах имеет типичную картину: закономерное уменьшение содержания кислорода и увеличение СО₂ от поверхности ко дну.

Исследованные водные объекты характеризуются небольшим содержанием биогенных элементов. Наименьшим из всех форм азота было содержание нитритов (< 1-2 мкгN/л), концентрация нитратов не превышала 0.02 мгN/л, низкими были и концентрации аммонийного азота (см. табл. 2). Среди соединений азота превалирует органический азот 0.44-0.52 мгN/л. Содержание минерального и общего фосфора изменялось в пределах Р_мин – 0.5-1.6 мкг/л, Р_общ – 6-21 мкг/л. Повышенные концентрации биогенных элементов в придонном слое обнаружены в озерах Урос и Рапсуд. Согласно содержанию общего фосфора все водоемы в Заонежъе, кроме оз. Кондозеро, имеют олиготрофный статус, озеро Кондозеро – мезотрофный. Среди озер Вендюрской группы оз. Голубая ламба имеет ацидотрофный статус, Урос – олиготрофный, а Рапсуд и Коверъярви – мезотрофный статус.

Таблица 2 – Содержание биогенных элементов в воде озер

Содержание органического вещества в исследованных озерах незначительное (см. табл. 3). Водоемы Заонежья, в основном, ультраолиго- (Оз. Леликозеро) и олигогумусные (оз. Мягрозеро, оз. Кондозеро, оз. Гижозеро) в связи с низкой заболоченностью территории 7-14 %. Доля автохтонного органического вещества в этих водоемах соответственно составила: Кондозеро – 62 %, Гижозеро – 90 %, Леликозеро – 66 %, Мягрозеро – 73 %.

Таблица 3 – Органическое вещество и литофильные элементы исследованных водоемов

Водные объекты Вендюрской группы по содержанию органического вещества соответствовали ультраолигогумусному (Голубая ламба, Урос) и олигогумусному типу вод (Рапсуд). Оз. Коверъярви классифицируется как мезополигумусное (заболоченность – 32 %). Повышенное содержание органического вещества (цветность – 92 град, ПО – 12.49 мгО/л, БПК – 1.10 мгО₂/л, ХПК – 28.7 мгО/л) обусловлено поступлением болотного гумуса (доля аллохтонного ОВ – 83 %) с водосборной территории, что связано с проведенной в 70-80 е годы мелиорацией. Несмотря на то, что заболоченность водосборной территории оз. Урос составила 48 %,  по химическим показателям (цветность – 10 град, ПО – 4.05 мгО/л, ХПК – 11.3 мгО/л, доля автохтонного ОВ – 62 %) водоем относится к олигогумусныму типу. Приток с водосбора в озеро незначительный, и нет прямого поступления болотных вод в водоем, как это происходит в оз. Коверъярви. Заболоченность водосборной территории оз. Рапсуд составила 33 %, но содержание органического вещества в озере невысокое (см. табл. 3), что возможно связано с типом торфяников (верховые и переходные) и распределением их по водосбору.

Особое место среди изученных водных объектов занимает оз. Корытово. В этом водоеме был отмечен широкий диапазон изменения химических показателей в поверхностном и придонном горизонтах в разные сезоны наблюдения. По значению щелочности (Alk – 3-30 мгHCO₃^-/л) и величине рН (6.02) озеро в целом можно отнести к слабощелочностному слабокислому типу. Косвенные показатели органического вещества имели высокие значения, что обусловлено как внутриводоемными процессами (доля автохтонного ОВ изменяется от 57 до 71 %), так и поступлением гумусовых веществ с водосборной (заболоченность – 25 %) и сопредельной с ней территории, о чем свидетельствует присутствие аллохтонного ОВ (92 %) в придонном горизонте в зимний период. Возможно, поверхностный водосбор не совпадает с подземным и присутствует подземный сток из торфяника, расположенного с западной стороны гряды (абсолютная отметка высот торфяника – 64.8 м, озера – 63.5 м, мощность торфа – 0.6 м). Оз. Корытово отличается высокими концентрациями биогенных элементов (см. табл. 2), что характеризует его как эвтрофное и высокоэвтрофное в поверхностном горизонте и гипертрофное в придонном. Повышенное содержание биогенных веществ в воде связано с высокой сельскохозяйственной освоенностью территории, как известно, более 90 % водосбора длительное время в прошлом использовалось под паши и сенокосы.

В заключение можно отметить, что исследованные водные объекты отличаются по химическому составу. Высокая минерализация (14-111 мг/л) водных объектов Заонежья обусловлена присутствием карбонатных пород. Для этих вод характерно высокое содержание гидрокарбонатов кальция и магния. Водосбор Вендюрской группы озер представлен  флювиогляциальными грядами, равнинами, моренными равнинами, в сочетании с болотными равнинами (торфяниками) на отмытых хорошо проницаемых песчано-гравийных отложениях, что определяет низкую минерализацию озер (3-14 мг/л).

Содержание органического вещества в исследованных озерах незначительное, водоемы в основном, ультраолиго- и олигогумусные, что связано как с низкой заболоченностью территории (5-14 %), так и с особенностями ландшафта в целом (оз. Урос, Рапсуд – заболоченность 33 %). Исключение составляет оз. Коверъярви, где повышенное содержание органического вещества обусловлено поступлением болотного гумуса (доля аллохтонного ОВ – 83 %) с водосборной территории, что связано с проведенной в 70-80 е годы мелиорацией.

Исследуемые водные объекты характеризуются небольшим содержанием биогенных элементов (Р_общ – 6-21 мкг/л) и в основном имеют олиготрофный, мезотрофный статус.

В озерах Урос и Рапсуд наблюдалась стратификация практически по всем компонентам, что возможно связано с поступлением подземных вод в придонный горизонт и с процессами в донных отложениях.

Водоем Корытово отличается по содержанию и распределению химических показателей в воде: отмечались высокие концентрации органического вещества и биогенных элементов особенно в придонном горизонте, что связано с внутриводоемными процессами и поступлением веществ с водосборной территории.

1. Закономерности изменения озерных экосистем в различных ландшафтах восточной Фенноскандии: озера Вендюрской группы и Заонежья. Отчет № гос. регистрации 01201155831 / Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН. Петрозаводск, 2013. 358 с.
2. Богданова М.С. Динамика сельскохозяйственного освоения ландшафтов Заонежья (Республика Карелия). Известия Русского географического общества. 2014, Т. 146. Вып. 6. С. 26-40.
3. Bogdanova M.S. Modern landscapes of Zaonezhye Рeninsula // Biogeography, landscapes, ecosystems and species of Zaonezhye Peninsula, in Lake Onega, Russian Karelia Finnish Environment Institute (SYKE), neuvonta. Helsinki, 2014. С. 81-102.
4. Литвиненко А.В., Богданова М.С. Гидрологическая сеть // Сельговые ландшафты Заонежского полуострова: природные особенности, история освоения и сохранение. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2013. С. 47-60.
5. Litvinenko A.V., Bogdanova M.S. Hydrological characteristics of Zaonezhye Peninsula // Biogeography, landscapes, ecosystems and species of Zaonezhye Peninsula, in Lake Onega, Russian Karelia Finnish Environment Institute (SYKE), neuvonta. Helsinki, 2014. С. 41-52.
6. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Часть 1 / под. ред. Л.В. Боевой. Ростов-на-Дону. «НОК», 2009. 1044 с.
7. Лозовик П.А., Шкиперова О.Ф., Зобков М.Б., Платонов А.В. Геохимические особенности поверхностных вод Карелии и их классификация по химически показателям // Труды Карельского научного центра РАН. Вып. 9. Петрозаводск, 2006. С. 130-143.
8. Автоматизированная информационная система «Обработка гидрохимической информации и оценка состояния водных объектов (АИС «ОГХИ»)»: свидетельство об офиц. регистрации программы для ЭВМ 2010612351 Российская Федерация / Зобков М.Б. опубл. 31.04.2010.  Бюл. RU ОБПБТ №2 (71). 563 с.
9. Зобков М.Б. Применение функций желательности для анализа качества воды // Водные ресурсы. Том 39. № 1. 2012. С. 63-70.

Все статьи автора «Кравченко Ирина Юрьевна»