Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Были проанализированы собственные и литературные данные о концентрациях главных ионов (HCO3-, SO42-, PO43-, Cl-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+) и микрокомпонентов (Fe, Mn, V, Mo, U, Sr, Ba, Al) в водах реки Селенга. На основе факторного анализа этих данных, реализованного в модели PMF, реконструированы профили источников природных загрязнителей. Помимо профилей источников получены величины вкладов источников в химический состав вод (в том числе в состав загрязнителей). В качестве источников идентифицированы: 1) воды глубокого подземного стока, 2) воды внутрипочвенного стока, 3) болотные воды, 4) воды стариц, 5) городские сточные воды, 6) поровые воды донных осадков, 7) воды поверхностного стока и атмосферных осадков. Установлено, что вклады упомянутых источников в состав вод составляют 13%, 15%, 14%, 16%, 16%, 12% и 13%, соответственно. Различия между источниками по макрокомпонентному составу минимальны. Они связаны с содержаниями SO42-, Cl-, Ca2+ и Na+. Воды с наивысшим содержанием Na+ и незначительным содержанием Ca2+, Mg2+ и K+ были идентифицированы как воды глубокого подземного (возможно, регионального) стока, поскольку такой состав не характерен для исследуемой территории и может быть обусловлен неполным совпадением наземного и подземного водосборов. Воды с высоким содержанием Na+ и заметным содержанием Cl- идентифицированы как поровые воды донных осадков, где Cl- и Na+ могут быть как естественного, так и антропогенного (противогололедные смеси, промышленные органохлориды и т. д.) происхождения. Высокие вклады Cl- (~65%) и Na+ (~43%) одного из выявленных источников в содержание соответствующих ионов в водах Селенги, позволили идентифицировать его как городские сточные воды. Сульфаты в заметных количествах (~10% от суммы растворенных веществ) присутствуют всего в двух источниках – водах внутрипочвенного стока и болотных. Значительное количество SO42- в водах почвенного стока может объясняется высоким содержанием сульфидов в почвах. Большая дисперсность почв по сравнению с породами обусловливает большую концентрацию SO42- в почвенных водах, по сравнению с глубокими подземными. Также оно может быть обусловлено неполным совпадением наземного и подземного водосборов. Значительное содержание SO42- в болотных водах можно объяснить тем, что болота формируются в бессточных понижениях и питаются, в том числе, водами почвенного стока. Двумя оставшимися источниками являются воды стариц, а также воды поверхностного стока и атмосферных осадков. Их макрокомпонентные составы практически одинаковы, а различия связаны с микрокомпонентным составом. По микрокомпонентному составу источники растворенного вещества делятся гораздо четче: налицо сразу шесть четких диагностических признаков: 1) содержание PO43-, 2) NO3- + NO2-, 3) Fe, 4) Mn, 5) Al, 6) V + Mo + U. Воды глубокого подземного стока, почвенного стока, воды стариц и болотные воды отличаются от вод остальных источников высоким содержанием Fe. Среди них максимальной концентрацией Fe характеризуются воды глубокого подземного стока, а минимальной – воды стариц и болотные. Воды болот, помимо высокого содержания Fe, характеризуются повышенным содержанием Mn: в кислой восстановительной среде болотных почв и торфяников марганец подвижен и легко переходит из твердой фазы в жидкую. Еще более высокая концентрация Mn характерна для поровых вод донных осадков. Другими признаками поровых вод являются высокие содержания PO43- и Al, а также высокий вклад суммы V, Mo и U в их содержание в воде. Определяющий вклад суммы V, Mo и U в их содержание в Селенгинских водах явился признаком городских сточных вод. При величине их вклада (16%) в сумму растворенных веществ вклад городских сточных вод в сумму V, Mo и U составляет 43%. Признаком вод поверхностного стока и атмосферных является высокое содержание NO3- + NO2- и высокая величина их вклада (90%) в азот вод Селенги. Предпринята попытка выявить диффузные источники нитратного и нитритного азота (N-NO2-NO3) и фосфатного фосфора (P-PO4) в бассейне реки Селенга, а также места их разгрузки в русло реки. Для выявления источников N-NO2-NO3 и P-PO4 были обобщены данные об их концентрациях в поверхностных водах, а также данные о водном стоке. Данные о концентрациях и величинах стока использовались для расчета величин экспорта нутриентов из водосбора в русло реки. Данные о местоположениях точек пробоотбора и измерений расходов воды использовались для картирования величин экспорта и идентификации мест разгрузки диффузных источников N и P. В качестве основы для карт была создана цифровая модель рельефа (ЦМР) бассейна Селенги. На основе ЦМР, с использованием данных о концентрациях нутриентов в водах и местоположениях точек пробоотбора, были созданы карты величин экспорта нутриентов. Участки водосбора с наивысшими показателями экспорта рассматривались в качестве диффузных источников загрязнения. Согласно полученным картам, значения экспорта N-NO2-NO3 на большей части бассейна Селенги варьировали в диапазоне 0-50 кг/км2/год, а величины экспорта P-PO4 варьировали в диапазоне 0-5 кг/км2/год. Наибольшими величинами экспорта N-NO2-NO3 характеризовался участок водосбора ниже г. Улан-Удэ (участок 1). Наибольшими величинами экспорта P-PO4 характеризовался участок в дельте Селенги (участок 2). Для выявления гидрологически-чувствительных территорий (hydrologically sensitive area – HSA), которые будучи загрязненными, являются местами разгрузки диффузных источников загрязнения, для участков 1 и 2 были созданы карты величин топографического индекса влажности (topographic wetness index – TWI) и суммарного стока (flow accumulation – FA). TWI отражает уровень грунтовых вод, влажность почв и их способность к формированию поверхностного стока: чем выше величина TWI, тем вероятнее возникновение поверхностного стока при выпадении атмосферных осадков. Величина FA представляет собой сумму ячеек, на которые разбит водосбор в ГИС, из которых осуществляется сток в каждую конкретную ячейку. Чем выше величина FA участка, тем вероятнее там формирование поверхностного стока. Таким образом, HSA – это участок водосбора, характеризующийся определенными значениями TWI и FA, то есть одновременно «подтапливающийся» грунтовыми водами и находящийся на пути поверхностного стока. Для удобства выбора мест, характеризующихся оптимальными для HSA величинами TWI и FA, для участков 1 и 2 была создана карта величин FA/TWI. Далее, для участков 1 и 2 были созданы карты землепользования: на карте участка 1 оказались городские и сельские поселения, а на карте участка 2 – пастбища и пахотные земли Наконец, для выявления мест разгрузки диффузных источников загрязнения (critical source areas - CSA) в русло Селенги, карты FA/TWI и землепользования были наложены друг на друга. Контура поселений, пахотных земель и пастбищ, ограниченные контурами величин FA/TWI, находящихся в пределах от 70 000 до 80 000, были идентифицированы как CSA.