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.