Статья: Влияние сбросов Гусиноозерской ГРЭС на термический и гидрохимический режим озера Гусиное

Рис. 2. Температурные поля на основе данных ТІК.8/ЬапіІ8а1;-8 от 26.03.2017

Рис. 3. Температурные поля на основе данных регистраторов НОВО,

состояние на 04.04.2017

В день пролета спутника, 23 июня, наблюдалось безоблачное небо (см. табл. 1). На рисунке 4 представлена картосхема температурных полей поверхности воды на основе данных ТІЯ8/Ьапб8а1-8. В приповерхностном водном слое были заранее установлены регистраторы НОВО в 13 точках северной части акватории: дополнительно установлены 3 точки к тем же 10 точкам, что и в мартовском эксперименте (рис. 5, табл. 2).

Рис. 4. Температурные поля на основе данных TIRS/Landsat-8 от 23.06.2017

Рис. 5. Температурные поля на основе данных регистраторов НОВО, состояние на 23.06.2017

Таблица 2

Температура поверхности воды оз. Гусиное по данным тепловой спутниковой съемки TIRS/Landsat-8 и регистраторов HOBO, 23.06.2017

К сожалению, явных аномальных температурных полей от сбросов электростанции выявить не удалось ввиду очень высокой температуры окружающего воздуха (+35 °С) и, вследствие этого, «разбавления» сбросных вод в прогретой воде побережья. Опять же повторимся: общая закономерность в распространении тепловых полей на полученных картосхемах явно прослеживается.

Установлено, что значения температуры, рассчитанные по данным тепловой космической съемки, ниже данных прямых измерений температуры водной поверхности. Отличие температуры поверхностного слоя воды по данным регистраторов HOBO и спутниковой тепловой инфракрасной съемки достигает 3,8 °C, минимальное отличие равно 0,63 °С (см. табл. 2).

Вертикальный температурный профиль определен по данным трех регистраторов, размещенных на поверхности воды и глубинах 2,0 и 6,0 м в точке 8 с глубиной 6,39 м. Обратной стратификации не наблюдалось, ход температуры имеет классический характер прямой стратификации (рис. 6, 7).

Рис. 6. Вертикальный температурный профиль по данным регистраторов HOBO, 3-4 апреля 2017 г.

Рис. 7. Вертикальный температурный профиль по данным регистраторов HOBO, 23 июня 2017 г.

Резюмируя, можно сказать, что эмпирическая формула конвертации спутниковых данных в значения температуры подстилающей поверхности требует пересмотра поправочных коэффициентов для водной поверхности.

Гидрохимические исследования

Отбор проб воды на оз. Гусиное осуществлен в марте 2016 г. в ледовой фазе по четырем профилям, повторяющим промеры В. Б. Шостаковича [8]. На каждой станции были отобраны пробы воды с поверхности, глубины 10 м и придонного слоя, а на глубинах менее 10 м пробы были отобраны только с поверхности и придонного слоя. Всего отобраны 62 пробы.

Определение макрокомпонентного состава проб воды озера проведено с использованием общепринятых в гидрохимии методов. Содержание катионов и анионов в воде выявлено с помощью ионного хроматографа Dionex ICS 1600. Микроэлементный состав воды установлен с помощью современных спектральных методов, в частности с использованием атомно- эмиссионого спектрометра с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭ) Profile Plus производства США (Teledyne).

В пробах воды непосредственно на месте отбора проб определялись температура, минерализация, значения рН, концентрация растворенного кислорода. Минерализация по всей акватории отличается незначительно и составляет 380-400 мг/дм3, по щелочной реакции среды - воды слабощелочные, значения рН в пределах 6,6-8,3, содержание кислорода варьировало в пределах 8,7-9,9 мг/дм3, в зоне сброса термальных вод - 5,9-6,3 мг/дм3. Преобладающими ионами в макрокомпонентном составе вод являются гидрокарбонат-ион (198-214 мг/дм3), сульфат-ион (66-73 мг/дм3), ионы натрия (49-54 мг/дм3) и кальция (30-33 мг/дм3). Содержание биогенных веществ (соединений азота и фосфора) также является повышенным в местах выраженной антропогенной нагрузки, к которым относятся места сброса сточных вод ЖКХ г. Гусиноозерска и р. Тель. По всей акватории озера наблюдается повышенное содержание фторид-ионов в концентрациях выше ПДКР/Х.

Микроэлементный состав природных вод является важнейшим показателем степени загрязнения окружающей среды. Среди компонентов химического состава поверхностных вод соединения металлов занимают одно из важных положений. Это обстоятельство обусловлено их специфическими свойствами в водной среде: поливалентностью, высокой реакционной способностью, биологической активностью, благодаря которым металлы участвуют практически во всех физико-химических, химических и биологических процессах, протекающих в водных объектах. Количественно были определены 10 элементов: Бе, Си, 2п, РЬ, Сё, N1, Сг, Аб, Мо, Мп. Анализ микро- элементного состава воды показал, что содержания железа и марганца в целом по акватории озера не превышали значений ПДКР/Х и находились в пределах 0,019-0,049 и 0,001-0,015 мг/дм3 соответственно. Превышение ПДКР/Х в 10 раз по марганцу наблюдалось в районе сброса очистных сооружений г. Гусиноозерска. Содержание цинка и меди в акватории озера составило 0,002-0,134 и 0,0003-0,0026 мг/дм3 соответственно, в зоне влияния ГРЭС концентрация цинка достигала 13 ПДК, меди - 2,6 ПДК. По содержанию свинца превышения ПДК (до 1,6 ПДК) фиксировались в придонном слое воды в единичных случаях. Большее влияние на озеро по сумме элементов оказывают непосредственно ГРЭС и очистные сооружения г. Гусиноозерска (рис. 8).

Сброс очистных Сброс ЖКХ Сброс ГРЭС Сброс очистных г. Гусиноозерска г. Гусиноозерска п. Гусиное Озеро

Рис. 8. Химический состав вод, сбрасываемых промышленными предприятиями в оз. Гусиное

Химический состав воды на разных глубинах следующий: по концентрации растворенного кислорода более низкие значения у дна, по сумме элементов выведена следующая закономерность - максимальные концентрации элементов фиксировались в придонном слое (это связано с изменением окислительно-восстановительного потенциала, что в зимний период приводит к высвобождению элементов из донных осадков в воду), а высокие значения в поверхностном слое связаны с высаливанием веществ из льда (рис. 9). Таким образом, донные отложения являются депонирующей средой для токсичных микроэлементов, при изменении физико-химических условий в водоеме они могут стать источником их вторичного поступления сначала в поровые воды, а затем - и в поверхностные.

Рис. 9. Химический состав воды оз. Гусиное на глубинах

Также на качество воды особое влияние оказывают основные притоки озера, такие как р. Тель, которая подвержена большой антропогенной нагрузке (рис. 10).

Рис. 10. Вклад основных притоков оз. Гусиное на качество воды

Проведенные исследования показали, что воды озера по составу являются сульфатно-гидрокарбонатными кальциево-натриевого типа. Сравнение результатов гидрохимических исследований, проведенных до строительства Гусиноозерской ГРЭС и начала промышленной разработки Хольбольджин- ского угольного разреза в 1965 г., показало, что за 50 лет произошел рост минерализации воды с соответствующим увеличением содержания ионов в макрокомпонентном составе, в особенности сульфат-ионов и щелочных металлов. В зоне влияния ГРЭС в концентрациях выше ПДКР/Х были обнаружены ионы меди, цинка, свинца и марганца. Данное повышение обусловлено не только уменьшением проточности озера, но и непосредственным влиянием Гусиноозерской ГРЭС [4].

Заключение

Применение новых подходов анализа и обработки спутниковой термической информации позволило получить количественные характеристики аномальности температурных полей поверхности оз. Гусиное от сбросов теплых вод Гусиноозерской ГРЭС и выявить особенности ее пространственной изменчивости.

Установлено, что эмпирическая формула конвертации спутниковых данных в значения температур подстилающей поверхности требует пересмотра поправочных коэффициентов для водной поверхности.

Оценено негативное воздействие ГРЭС, жилищно-коммунальных объектов населенных пунктов и основных притоков оз. Гусиное на химический состав воды озера. Использование природного оз. Гусиное в качестве водоема-охладителя привело к развитию процессов эвтрофикации, и водоем будет не пригоден для хозяйственно-питьевого, рыбохозяйственного и рекреационного использования.

Увеличение техногенной нагрузки и мощности ГРЭС актуализирует вопрос об оценке современного состояния экосистемы водоема и прогноза возможностей дальнейшего использования воды оз. Гусиное для питьевого водоснабжения и применения подземных вод в качестве альтернативного варианта.

Список литературы

Батуева Э. М. Влияние техногенной нагрузки на качество воды озера Гусиное (Республика Бурятия) / Э. М. Батуева // Современные исследования в геологии : Всерос. науч.-практ. молодеж. конф. : сб. тез. (25-27 марта 2016 г., Санкт-Петербург). - СПб., 2016. - С. 93-94.

Борисенко И. М. Экология озера Гусиное / И. М. Борисенко, Н. М. Пронин, Б. Б. Шайбонов. - Улан-Удэ : Изд-во БНЦ СО РАН, 1994. - 199 с.

Гуржапов Б. О. Оценка распространения теплового загрязнения оз. Гусиное от сбросов Гусиноозерской ГРЭС / Б. О. Гуржапов, Б. З. Цыдыпов, Е. Ж. Гармаев // Проблемы устойчивого развития региона : материалы докл. VIII шк.-семинара молодых ученых России (23-27 июня 2016 г., Улан-Удэ). - Улан-Удэ : Изд-во БНЦ СО РАН, 2016. - С. 80-84.

Гусиное озеро как индикатор загрязнения акватории Байкала / И. Д. Ульзетуева, В. В. Хахинов, Б. Б. Намсараев, И. В. Звонцов // Экология и промышленность России. - 2001. - № 9. - С. 30-31.

Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения : приказ М-ва сел. хоз- ва РФ от 13 дек. 2016 г. № 552 // КонсультантПлюс [Электронный ресурс] : справочная правовая система.

Оценка влияния сброса теплых вод Гусиноозерской ГРЭС на динамику ледового режима озера Гусиного (Западное Забайкалье) / Н. С. Чебунина, З. З. Пахахинова, А. Н. Бешенцев, В. Б. Батоев // Политемат. сетев. электрон. науч. журн. Кубан. гос. аг- рар. ун-та. - 2016. - № 116. - С. 301-308.

Цибудеева Д. Ц. Геоэкологические условия водопользования в речных бассейнах Республики Бурятия : автореф. ... канд. геогр. наук / Д. Ц. Цибудеева. - Барнаул, 2014. - 29 с.

Шостакович В. Б. Отчет о поездке на Гусиное озеро / В. Б. Шостакович // Изв. Рус. геогр. о-ва. - СПб., 1916. - Вып. 6. - С. 459-492.

Impact of Discharges of Gusinoozerskaya Power Plant on Thermal and Hydrochemical Regime of Lake Gusinoe

References

Batueva E.M. Influence of anthropogenic impact on the water quality of Lake Gusinoye (Republic of Buryatia) Vserossiiskaya nauchno-prakticheskaya molodezhnaya kon- ferentsiya «Sovremennye issledovaniya v geologii» [Modern Research in Geology. All-Russian Research-to-Practice Youth Conference]. St. Petersburg, 2016, pp. 93-94 (in Russian).

Borisenko I.M., Pronin N.M., Shaybonov B.B. Ekologiya ozera Gusinoe [Ecology of Lake Gusinoye]. Ulan-Ude, 1994, 199 p.

Gurzhapov B.O., Tsydipov B.Z., Garmaev E.Zh. Assessment of the spread of thermal pollution of the lake Gusinoye from the discharges of the Gusinoozerskaya GRES. Problemy ustoichivogo razvitiya regiona: VIII shkola-seminar molodykh uchenykh Rossii [Problems of the Sustainable Development of the Region. VIII School-Seminar of Young Scientists of Russia]. Ulan-Ude, 2016, pp. 80-84 (in Russian).

Ulzetueva I.D., Khakhinov V.V., Namsaraev B.B., Zvotsov I.V. Lake Gusinoye as indicator of pollution of the Baikal water area. Ekologiya i promyshlennost' Rossii [Ecology and Industry of Russia], 2001, N 9, pp. 30-31 (in Russian).

Order of the Ministry of Agriculture of the Russian Federation of December 13, 2016 N 552 «About the approval of water quality standards for water bodies of fishery importance, including standards for maximum permissible in water bodies of fishery importance». KonsultantPlus [ConsultantPlus], reference legal system.

Chebunina N.S., Pakhakhinova Z.Z., Beshentsev A.N., Batoev V.B. Assessment of the impact of the warm water discharge at the Gusinoozerskaya GRES on the dynamics of the ice regime of Lake Gusinoy (Western Transbaikalia) [Otsenka vliyaniya sbrosa teplykh vod Gusinoozerskoi GRES na dinamiku ledovogo rezhima ozera Gusinogo (Zapadnoe Zabaikal'e)]. Polytematic network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University -- Politematicheskii setevoi elektronnyi nauchnyi zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrar- nogo universiteta. Krasnodar, 2016, N 116, pp. 301-308 (in Russian).

Tsibudeeva D.T. Geoecological conditions of water use in the river basins of the Republic of Buryatia. Extended abstract of candidate's thesis. Barnaul, 2014, 29 p. (in Russian).

Shostakovich V.B. Report on a trip to the Goose Lake. Izvestiya Russkogo geo- graficheskogo obshchestva [Izvestia of the Russian Geographical Society], 1916, N 6, pp. 459492 (in Russian).