Пространственно-временная изменчивость гидрохимических показателей Ириклинского водохранилища в современных условиях

Показаны изменения общей минерализации, содержания органического вещества и биогенных элементов в воде самого крупного на р. Урал Ириклинского водохранилища в 2010–2019 гг. на фоне современной климатической трансформации. Проведен анализ динамики приземной температуры воздуха и количества осадков на территории Оренбургской области. Рост зимних температур способствовал перераспределению внутригодового водного притока к искусственному водоему. За последнее десятилетие его доля в зимний период достоверно увеличилась почти в 2 раза (с 6 до 15%), а в паводок, наоборот, наблюдалась слабая тенденция к снижению. Изменения составляющих водного баланса привели к увеличению минерализации за счет повышения содержания сульфатов, гидрокарбонатов и суммы щелочных элементов. Сокращение количества осадков в регионе в начале XXI в. явилось вероятной причиной уменьшения объема весеннего половодья и, как следствие, снижения концентраций аллохтонного органического вещества, аммонийного азота и кремния. Динамика минерального азота в большей степени зависела от водности, а доминирующим источником в генезисе фосфатов являлись, очевидно, внутриводоемные процессы. Концентрация железа определялась величиной паводкового притока. Пространственная динамика ингредиентов обусловлена морфометрическими особенностями водоема. Наиболее высокие концентрации отмечены в верховье. Снижение содержания основных гидрохимических компонентов в глубоководных нижних плесах в результате внутриводоемных процессов свидетельствует о высокой самоочищающей способности водохранилища. Полученные результаты могут пополнить уже известные данные о функционировании водных экосистем разных географических зон в современных условиях изменения климата.

1. Балабанова З.М. Гидрохимическая характеристика Ириклинского водохранилища // Тр. Уральского отд. Сиб. науч.-исслед. ин-та рыбного хозяйства. 1971. Т. 8. С. 27–46.

2. ВасильевД.Ю.,ВодопьяновВ.В.,СеменовВ.А.,ЧибилевА.А. Оценка тенденций изменения засушливости для территории Южного Урала в период 1960–2019 гг. с использованием различных методов // ДАН. Науки о Земле. 2020. Т. 494. № 1. С. 91–96.

3. Вишневський В.І. Гідролого-гідрохімічний режим дніпровських водосховищ // Гідробіол. журн. 2020. № 2. С. 103–120.

4. Георгиевский В.Ю. Водные ресурсы Российской Федерации в условиях изменяющегося климата // Гидрометеорология и экология: Тр. II Всерос. конф. 2018. С. 169–171.

5. Джамалов Р.Г., Фролова Н.Л., Телегина Е.А. Изменение зимнего стока рек Европейской части России // Водные ресурсы. 2015. Т. 15. № 6. С. 581–588.

6. Дмитриева В.А., Нефедова Е.Г. Гидрологическая реакция на меняющиеся климатические условия и антропогенную деятельность в бассейне Верхнего Дона // Вопросы географии. 2018. № 145. С. 285–297.

7. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2019 год. М., 2020. 97 с.

8. Жежеря В.А., Жежеря Т.П., Линник П.М. Біогенні речовини у воді водосховищ Дніпровського каскаду після зарегулювання стоку Дніпра // Гідробіол. журн. 2021. № 6. С. 89–109.

9. Калинкина Н.М., Филатов Н.Н., Теканова Е.В., Балаганский А.Ф. Многолетняя динамика стока железа и фосфора в Онежское озеро с водами р. Шуя в условиях климатических изменений // Региональная экология. 2018. № 2. С. 65–73.

10. Камбалина М.Г., Скворцова Л.Н., Мазурова И.С., Гусева Н.В., Бакибаев А.А. Исследование форм нахождения кремния в природных водах с высоким содержанием растворенных органических веществ // Изв. Томск. политех. ун-та. Химия и химические технологии. 2014. Т. 325. № 3. С. 64–70.

11. Кирпичникова Н.В., Лапина Е.Е., Кудряшова В.В. Многолетняя динамика содержания азота и фосфора в грунтовых водах водосбора Иваньковского водохранилища // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 5. С. 536–545.

12. Корнева Л.Г., Лазарева В.И., Минеева Н.М., Сигарева Л.Е., Соколова Е.А., Тимофеева Н.А., Митропольская И.В., Соловьева В.В. Состояние и динамика биологических сообществ Рыбинского водохранилища в условиях изменения климата // Журн. Сиб. фед. ун-та. Серия: Биология. 2019. Т. 12. № 2. С. 160–179.

13. Лазарева В.И., Степанова И.Э., Цветков А.И., Пряничникова Е.Г., Перова С.Н. Кислородный режим водохранилищ Волги и Камы в период потепления климата: последствия для зоопланктона и зообентоса // Тр. Ин-та биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН. 2018. № 81 (84). С. 47–84.

14. Линник П.М. Клiматични змiни як важливий чинник формувания хiмiчного складу поверхневих вод у сучасних умовах (огляд) // Гiдробiол. журн. 2020. Т. 56. № 5. С. 87–106.

15. Мартынова М.В. Влияние химического состава донных отложений на внутреннюю фосфорную нагрузку // Водные ресурсы. 2008. № 3. С. 358–363.

16. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А., Хорошавин В.Ю. Прогноз влияния возможного потепления климата на химический состав вод суши // ДАН. 2011. Т. 441. № 5. С. 666–669.

17. Научно-прикладной справочник: Многолетние колебания и изменчивость водных ресурсов и основных характеристик стока рек Российской Федерации. СПб.: ООО “РИАЛ”, 2021. 190 с.

18. Научно-прикладной справочник: Многолетние характеристики притока воды в крупнейшие водохранилища РФ / кол. авт. под ред. В.Ю. Георгиевского. М.: ООО “РПЦ Офорт”, 2017. 132 с. http:// www.hydrology.ru/sites/default/files/Books/block_vodohranilishe-190717.pdf (дата обращения 13.01.2022).

19. О'Келли Дж. Фосфорное питание водорослей // Фосфор в окружающей среде. М.: Мир, 1977. С. 482–489.

20. Павлейчик В.М., Сивохип Ж.Т. Формирование качества поверхностных вод бассейна верхнего течения реки Урал в условиях техногенной трансформации природной среды // Водные ресурсы. 2013. Т. 40. № 5. С. 456–467.

21. Сабылина А.В., Лозовик П.А., Зобков М.Б. Химический состав воды Онежского озера и его притоков // Водные ресурсы. 2010. Т. 37. № 6. С. 717–729.

22. Сивохип Ж.Т., Павлейчик В.М., Чибилев А.А. Изменения водного режима рек бассейна реки Урал // ДАН. 2019. Т. 488. № 5. С. 545–549.

23. Скопинцев Б.А., Гончарова И.А. Использование значений отношений различных показателей органического вещества природных вод для его качественной оценки // Современные проблемы региональной и прикладной гидрохимии. Л.: Наука, 1987. С. 95–117.

24. Соловых Г.Н., Раимова Е.К., Осадчая Н.Д., Фабарисова Л.Г., Никитина Л.П. Гидробиологическая характеристика Ириклинского водохранилища. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 178 с.

25. Структура и функционирование экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. М.: РАН, 2018. 456 с.

26. Черенкова Е.А., Сидорова М.В. Оценка современных условий недостаточного увлажнения, влияющих на маловодность в бассейнах крупных рек Европейской части России // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 3. С. 260–269.

27. Чибилев А.А., Павлейчик В.М., Дамрин А.Г. Ириклинское водохранилище: геоэкология и природно-ресурсный потенциал. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 183 с.

28. Шашуловская Е.А., Мосияш С.А. Некоторые подходы к оценке экологического состояния разнотипных водохранилищ на основе взаимосвязи основных гидрохимических параметров // Поволж. экол. журн. 2019. № 3. С. 371–383.

29. Шашуловская Е.А., Мосияш С.А. Особенности минерального состава воды Ириклинского водохранилища и прилегающих участков р. Урал / Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы: Сб. материалов VII Всерос. конф. по водной экотоксикологии, посвященной памяти д.б.н., проф. Б. А. Флерова. Ярославль: Филигрань, 2020. С. 227–230.

30. Шашуловская Е.А., Мосияш С.А., Филимонова И.Г., Гришина Л.В., Кузина Е.Г. Формирование гидрохимического режима верхнего течения р. Урал в условиях техногенного регулирования стока // Поволж. экол. журн. 2017. № 4. С. 417–425.

31. Alimov A.F., Golubkov M.S. Lake eutrophication and community structure // Inland Wat. Biol. 2014. Vol. 7. № 3. P. 185–191.

32. Bastidas Navarro M.A., Modenutti B.E. Precipitation patterns, dissolved organic matter and changes in the plankton assemblage in Lake Escondido (Patagonia, Argentina) // Hydrobiologia. 2012. Vol. 691. P. 189–202. https://doi.org/10.1007/s10750-012-1073-5

33. Bjorneras C., Weyhenmeyer G.A., Evans C.D. et al. Widespread increases in iron concentration in European and North American freshwaters // Global Biogeochem. Cycles. 2017. Vol. 31. Is. 10. P. 1488–1500.

34. Boström B., Andersen J.M., Fleischer S., Jansson M. Exchange of phosphorus across the sediment-water interface // Hydrobiologia. 1988. Vol. 170. P. 229–244. https://doi.org/10.1007/BF00024907

35. Carvalho L., McDonald C., de Hoyos C. et al. Sustaining recreational quality of European lakes: minimizing the health risks from algal blooms through phosphorus control // J. of Appl. Ecol. 2013. Vol. 50. P. 315–323.

36. Chou Q., Nielsen A., Andersen T.K. et al. The impacts of extreme climate on summer-stratified temperate lakes: Lake Søholm, Denmark, as an example // Hydrobiologia. 2021. Vol. 848. P. 3521–3537. https://doi.org/10.1007/s10750-021-04607-9

37. Datsenko Y.S., Puklakov V.V. Model Assessment of the Mozhaisk Reservoir Impact on the Transformation of Organic Matter Flow // Russ. Meteorol. Hydrol. 2020. Vol. 45. P. 579–586. https://doi.org/10.3103/S1068373920080099

38. Doig L.E., North R.L., Hudson J.J., Hewlett C., Lindenschmidt K.-E., Liber K. Phosphorus release from sediments in a river-valley reservoir in the northern Great Plains of North America // Hydrobiologia. 2017. Vol. 787. P. 323–339. https://doi.org/10.1007/s10750-016-2977-2

39. Höök T.O., Foley C.J., Collingsworth P., Dorwor L., Fisher B., Hoverman J.T., LaRue E., Pyron M., Tank J. An assessment of the potential impacts of climate change on freshwater habitats and biota of Indiana, USA // Clim. Change. 2020. Vol. 163. Is. 4. P. 1897–1916.

40. Kokorite I., Klavins M., Rodinov V. et al. Trends of natural organic matter concentrations in river waters of Latvia // Environ. Monit. Assess. 2012. Vol. 184. P. 4999–5008. https://doi.org/10.1007/s10661-011-2315-0

41. Shashulovskaya E.A., Mosiyash S.A., Dalechina I.N. LongTerm Changes in the Main Indicators of the Trophic State of the Large Plain Reservoir under the Influence of Climatic Transformation and Successional Processes // Inland Wat. Biol. 2021. Vol. 14. № 6. P. 627–637. https://doi.org/10.1134/S1995082921060110

42. Søndergaard M., Jensen J.P., Jeppesen E. Internal phosphorus loading in shallow Danish lakes // Hydrobiologia. 1999. Vol. 408 (409). P. 145–152.

43. Veraart A.J., De Klein J.J., Scheffer M. Warming can boost denitrification disproportionately due to altered oxygen dynamics // PLoS One. 2011. Vol. 6. Is. 3. P. e18508.

44. Weyhenmeyer G.A., Müller R.A., Norman M. et al. Sensitivity of freshwaters to browning in response to future climate change // Clim. Change. 2016. Vol. 134. P. 225–239. https://doi.org/10.1007/s10584-015-1514-z