Онон-Торейская равнина – трансграничная территория Забайкальской России и Северо-Восточной Монголии, простирающаяся от Борщовочного хребта на северо-западе до Баян-Ула на юго-востоке [1]. На данной территории достаточно много соленых озер, из которых большинство имеют площадь 1–5 км2 и только немногие из них, как Хух-Нур и Торейские озера (Зун-Торей и Барун-Торей), имеют площадь более 50 км2 и 800 км2 (суммарная акватория) соответственно. Эти озера являются индикаторами изменения климатических условий и могут рассматриваться как модельные объекты научных исследований. Для большинства озер характерно уменьшение объема воды в засушливые годы. В то же время ряд озер исчезают в период засух и восстанавливаются в многоводные годы. К примеру, оз. Барун-Торей с 2011 г. по настоящее время высохшее. Тем не менее с северной стороны по дну озерной котловины за счет атмосферных осадков и разгрузки подземных вод остаются небольшие водоемы. В 2018 г. высохло и оз. Зун-Торей.
В условиях повышенной аридности и континентальности климата для рассматриваемой территории характерны внутривековые циклы продолжительностью 27–35 лет, которые контролируются ходом атмосферного увлажнения [1]. Таким образом, Торейские озёра имеют непостоянный водный режим, обусловленный в значительной мере особенностями климата [2]. Изменение водности озер приводит к трансформации гидрохимических и гидробиологических характеристик экосистемы [3, 4]. Озера степной территории Монголии и Забайкальского края испытывают не только климатическое воздействие, но и антропогенную нагрузку. Как правило, вокруг них расположены сельскохозяйственные угодья и животноводческие хозяйства. В связи с этим в годы с интенсивными атмосферными осадками увеличивается доля аллохтонного органического вещества в экосистеме водоемов, а значит, и накопление донных осадков.
Разовые исследования были проведены лабораторией водных экосистем ИПРЭК СО РАН в многоводные 1966 и 1993 гг. на озерах: Тэлийн Цаган Нур, Дуро Нур, Галутын Нур и Хух Нур [5]. Исследования в маловодный 2008 год проводились на озерах: Хух Нур, Шогой Цаган Нур, Бага Далай Нур, Их Далай Нур, Дэлгэр Нур, Хорин Цаган Нур, Хайчийн Цаган Нур, Давсан Цаган Нур. Озера отличаются разнообразием экологических условий, в том числе по общей минерализации и химическому составу, что определило различия в обилии и структуре биоты [6–8]. Озера Улдза-Торейского бессточного бассейна Забайкальского края являются мониторинговыми объектами исследований лаборатории водных экосистем ИПРЭК СО РАН [9, 10]. Цель настоящего исследования – анализ гидрохимического состояния озер приграничных районов Северо-Восточной Монголии и Забайкальского края в период засушливых климатических условий.
Материалы и методы исследования
В работе использованы материалы экспедиционных исследований, проведенных лабораторией водных экосистем ИПРЭК СО РАН с 12 по 21 июля 2011 г. по Северо-Восточной Монголии на участке от государственной границы России и Монголии до р. Керулен (Восточный – Дорнод аймак Монголии). В бассейнах рек Ульдза и Керулен (в пределах Монголии) были обследованы 16 озер, находящихся на высоте от 556 до 1024 м н.у.м. в степной Восточно-Монгольской равнине: Ангирт, Зээргиин, Хух нур, Галуут, Буус, Их Далай, Бага Далай, Дэлгэр, Хайчийн Цаган, Давсан Цаган, Сумийн нуур, Яхь нуур, Баруун Цайдам, Зуун Цайдам, Цайдам, Гурмийн нур и река Керулен. В Улдза-Торейском бессточном бассейне, в пределах Российской территории, обследованы 7 озер в июле 2011 и 2014: Барун-Торей, Зун-Торей, Нижний Мукэй, Булун-Цаган, Укшинда, Баин-Булак, Цаган-Нур, Баин-Цаган (рис. 1).
Карта расположения обследованных озер Северо-Восточной Монголии и Забайкальского края
Физико-химические параметры воды (рН, минерализация, температура, содержание кислорода) в местах отбора проб определяли с помощью портативного прибора «AQWA-метр» (Германия). Макрокомпонентный состав воды определен в лабораторно-исследовательском центре по изучению минерального сырья (ОАО «ЛИЦИМС», г. Чита) с помощью атомно-абсорбционного, фотометрического, титриметрического методов анализа.
Результаты исследования и их обсуждение
Исследованные в 2011 г. озера Северо-Восточной Монголии в засушливый период в основном маловодные, исключением является оз. Хух-нур (табл. 1).
Таблица 1
Физико-химические параметры исследованных озер Северо-Восточной Монголии
|
Озера |
Глубина, м |
рН |
О2, мг/л |
Т, °С |
М, г/дм3 |
|
Баг Далай |
1,5 |
9,36 |
5,99 |
22,1 |
5,2 |
|
Их Далай |
2,1 |
9,54 |
10,02 |
22,0 |
3,1 |
|
Дэлгэр |
0,5 |
9,28 |
17,47 |
26,1 |
14,9 |
|
Озера |
Глубина, м |
рН |
О2, мг/л |
Т, °С |
М, г/дм3 |
|
Хайчин Цагаан |
неглубокое* |
9,63 |
0 |
29,6 |
16,2 |
|
Буус нуур |
неглубокое |
9,41 |
3,68 |
23,2 |
14,7 |
|
Галуут нуур |
неглубокое |
9,71 |
6,23 |
27,6 |
14,6 |
|
Давсан Цагаан |
0,5 |
9,19 |
4,63 |
26,6 |
1,44 |
|
Хух-нур, центр |
10,2 |
9,25 |
7,96 (пов.) 1,18 (дно) |
20,8 |
3,2 |
|
Зээрэнгиин |
неглубокое |
9,80 |
4,49 |
28,0 |
21,4 |
|
Тээлин Цагаан |
неглубокое |
9,87 |
8,16 |
23,9 |
0,72 |
|
Сумийн-Нур |
неглубокое |
9,0 |
2,66 |
21,9 |
2,43 |
|
Яхь Нур |
неглубокое |
9,33 |
1,49 |
19,7 |
1,44 |
|
Зуун Цайдам |
0,1 |
9,79 |
6,43 |
30,9 |
21,3 |
|
Баруун Цайдам |
неглубокое |
9,28 |
2,29 |
35,2 |
7,8 |
|
Гурмийн Нуур |
3,8 |
9,34 |
5,36 (пов.) 1,74 (дно) |
27,6 |
4,3 |
Примечание. * – уровень вод очень низкий; М – минерализация.
В исследованных озерах щелочная среда. Содержание растворенного кислорода изменялось в очень широком диапазоне. При совместном воздействии климатической нагрузки и пресса сельскохозяйственных животных увеличивается количество органических веществ. При высоких летних температурах интенсивное разложение органических веществ в неглубоких озерах приводит к уменьшению содержания кислорода, вплоть до полного его исчезновения. В придонных слоях средних и глубоких озер также отмечается уменьшение количества кислорода (Гурмийн Нуур и Хух-нур). В озерах, расположенных в местах с меньшим влиянием пресса сельскохозяйственных животных и с подземным питанием, содержание кислорода соответствует показателям летнего меженного периода (Их Далай, Тээлин Цагаан).
По общей минерализации исследованные озера долины рек Ульдза и Керулена изменяются от пресных до сильносоленых. К пресным водоемам относится оз. Тээлин Цагаан, к слабопресным – залив оз. Давсан Цагаан, Яхь Нур, Сумийн Нур, к соленым: Хух-нур, Их Далай, Баг Далай, Баруун Цайдам, Гурмийн Нуур и к сильносоленым – Галуут нуур, Буус нуур, Дэлгэр нуур, Хайчин Цагаан, Зуун Цайдам, Зээрэнгийн.
По катионному составу вода озер северо-восточной Монголии с минерализацией до 10 г/л – магниево-натриевая, более соленых – натриевая. Анионный состав озерных вод более разнообразен с преобладанием гидрокарбонатов, исключая оз. Зуун-Цайдам, в котором доминирует хлор. Наиболее крупное и глубокое оз. Хух-Нур (10 м) голомиктическое с колебанием минерализации по глубине в пределах 3,11–3,24 г/л.
Показатели физико-химических характеристик обследованных озер Улдза-Торейского бессточного бассейна представлены в табл. 2.
Таблица 2
Физико-химические параметры озер Улдза-Торейского бессточного бассейна
|
Озеро |
Дата отбора |
Глубина, м |
Прозрач-ность, м |
рН |
О2, мг/л |
Т, °С |
М, г/дм3 |
|
Нижний Мукэй |
25.07.11 25.07.14 |
1,1* 0,6 |
0,3 0,2 |
9,6 10,1 |
4,3 15,1 |
24,6 31,5 |
70,26 81,36 |
|
Булун-Цаган |
26.07.11 25.07.14 |
0,6 0,4 |
до дна до дна |
9,4 10,3 |
9,9 10,8 |
24,3 31,6 |
18,08 53,67 |
|
Зун-Торей |
25.07.11 23.07.14 |
2,0 1,5 |
0,3 0,2 |
9,3 9,9 |
5,0-7,0 8,2-9,1 |
23,7 23,6 |
8,14 14,26 |
|
Барун-Торей |
с 2011 г., по настоящее время – высохшее |
||||||
|
25.07.14 |
0,3 |
до дна |
8,8 |
12,4 |
23,2 |
0,81 |
|
|
Цаган-Нур |
27.07.11 26.07.14 |
2,5 4,1 |
до дна 4,0 |
9,1 9,6 |
6,1 7,7 |
22,6 24,1 |
4,37 7,07 |
|
Баин-Цаган |
28.07.11 27.07.14 |
7,8 7,1 |
1,5 0,9 |
9,4 9,6 |
6,9 10,6 |
22,0 23,4 |
4,09 6,44 |
|
Укшинда |
27.07.11 29.07.14 |
4,5 3,7 |
0,7 0,7 |
9,3 9,6 |
4,8 8,1 |
22,5 24,3 |
4,78 7,76 |
|
Баин-Булак |
28.07.11 29.07.14 |
3,4 2,9 |
0,5 0,3 |
9,0 9,2 |
5,9 8,6 |
21,5 23,4 |
1,82 2,67 |
Примечание. * числитель – результаты 2011 г., знаменатель – результаты 2014 г.; М – минерализация.
Озера Улдза-Торейского бессточного бассейна неглубокие с различной степенью прозрачности воды. В момент отбора проб как в 2011, так и в 2014 г. значения рН находились в щелочной области. Абсолютные значения растворенного кислорода в озерах в 2011 г. изменялось от 4,3 до 9,9 мг/л, в 2014 г. – от 7,7 до 15,1 мг/л. Таким образом, в 2011 г. содержание кислорода снижается до границ ПДК для рыбохозяйственных водоемов. В озере Нижний Мукэй снижение концентрации кислорода происходит за счет потребления его на окислительные процессы при небольшой глубине водоёма. В оз. Укшинда уменьшение содержания кислорода в 2011 г. связано со снижением растворимости кислорода в условиях высоких температур. В 2014 г. увеличение кислорода в ряде озер связано с бурным ростом сине-зеленых водорослей. Состояние дефицита кислорода в Торейских озерах было отмечено в 1982 г. (пик засушливости), когда к концу зимы снижение содержания кислорода достигало до 3,79 мг/л [4]. В 2014 г. глубина мелких озер продолжала уменьшаться и, соответственно, увеличивалась минерализация их вод. Высокая минерализация отдельных озер также ограничивает интенсивность процессов насыщения воды кислородом из атмосферы.
В многоводный период (1999 г.) минерализация озер соответствовала: в оз. ЗунТорей – 2,20; Барун-Торей – 2,4; Цаган-нор – 2,60; Баин-Цаган – 2,11; Баин-Булак – 0,69 г/л [4]. В маловодный год (2011 г.) (табл. 2) по сравнению с 1999 г. минерализация озер увеличивается от 1,7 до 3,7 раз. По минеральному составу озера в засушливый период относятся к слабопресным (Баин-Булак), соленым (Зун-Торей, Цаган-Нур, Баин-Цаган, Укшинда) и сильносоленым (Умыкейское, Булун-Цаган).
Изучение катионно-анионного состава воды озер Онон-Торейской котловины показало, что доминирующим катионом является натрий, а анионом – гидрокарбонат-ионы (табл. 3).
Таблица 3
Гидрохимическая характеристика озер Онон-Торейской котловины, г/л
|
Озеро |
CO32- |
HCO3- |
Cl- |
SO42- |
Na+ |
K+ |
Ca2+ |
Mg2+ |
Тип воды |
|
Нижний Мукэй |
5,46 – |
20,19 – |
13,93 – |
6,97 – |
23,29 – |
0,259 – |
0,006 – |
0,142 – |
Гидрокарбонатно-натриевый |
|
Булун-Цаган |
1,68 17,70 |
9,03 11,59 |
0,99 4,20 |
0,81 3,11 |
5,20 20,45 |
0,260 0,935 |
0,008 0,016 |
0,089 0,078 |
Гидрокарбонатно-натриевый |
|
Зун-Торей |
0,37 1,20 |
3,04 3,05 |
1,28 2,03 |
0,99 1,45 |
2,45 3,74 |
0,038 0,055 |
0,006 0,096 |
0,084 0,046 |
Гидрокарбонатно-натриевый |
|
Барун-Торей |
с 2011 г., по настоящее время – высохшее |
||||||||
|
<0,01 |
0,61 |
0,009 |
0,006 |
0,070 |
0,009 |
0,048 |
0,051 |
Гидрокарбонатно-натриевый |
|
|
Цаган-Нор |
0,23 0,72 |
2,07 1,71 |
0,49 0,69 |
0,28 0,31 |
1,08 1,32 |
0,059 0,081 |
0,004 0,216 |
0,143 0,039 |
Гидрокарбонатно-натриевый |
|
Баин-Цаган |
0,16 0,36 |
1,67 1,71 |
0,90 1,03 |
0,13 0,12 |
1,20 1,35 |
0,049 0,068 |
0,012 0,020 |
0,043 0,046 |
Гидрокарбонатно-натриевый |
|
Укшинда |
0,16 0,44 |
1,83 1,76 |
1,09 1,42 |
0,20 0,24 |
1,35 1,61 |
0,039 0,054 |
0,008 0,048 |
0,092 0,078 |
Гидрокарбонатно-натриевый |
|
Баин-Булак |
0,05 0,18 |
0,95 0,95 |
0,15 0,31 |
0,06 0,06 |
0,40 0,47 |
0,018 0,025 |
0,016 0,020 |
0,069 0,085 |
Гидрокарбонатно-натриевый |
Примечание. «–» нет данных; в числителе – 2011 г., в знаменателе – 2014 г.
Наблюдается преобладание хлоридных ионов над сульфатными, тем самым воды исследованных озер характеризуются как содово-галитный подтип вод. Высокая щелочность среды приводит к уменьшению содержания кальция как макрокомпонента.
При условии широкого разнообразия условий абиотической среды, характерных для озер Онон-Торейской высокой равнины, в основном обитают широко распространенные виды гидробионтов и виды, характерные для степных озер юга Забайкалья [6–8]. Низкий уровень озер обуславливает бедность видового состава растительных сообществ. Сообщества воздушно-водных растений приурочены к опресненным участкам озер [9, 10].
Заключение
Второе десятилетие XXI в. характеризуется засушливостью климата и уменьшением речного стока. Колебания климата отражаются на изменении количества выпадающих осадков и средней температуры воды в озерах. И, как следствие, изменяется глубина, объем воды и площадь водного зеркала озер. Уменьшение объема воды приводит к увеличению концентрации солей в воде, кислорода и других гидрохимических показателей. Изменения абиотических показателей водной среды приводят к смене видового состава гидробионтов и к изменению потоков энергии в трофических цепях экосистемы.
Озера приграничных районов Северо-Восточной Монголии и Забайкальского края имеют непостоянный водный режим, периодичность их колебаний обусловлена в значительной мере климатом. Рассматриваемые в работе годы относятся к сухому периоду, начавшемуся с 1999 г. и продлившемуся вплоть до 2018 г. В 2018 г. высохло оз. Зун-Торей, начало процесса отмечено в 1940-х гг. Формирование химического состава вод в теплое время засушливых лет происходит за счет испарительного концентрирования солей. На исследуемой территории в связи с непостоянством водного режима наблюдается широкий диапазон показателей общей минерализации озер, характеризующих их от пресных до рассольных состояний. В маловодные годы, по сравнению с многоводными, минерализация вод в озерах увеличивается в 1,7–3,7 раза.
Работа выполнена по программе ФНИ (проект IX.137.1).