Интенсификация экономического и промышленного развития Республики Саха (Якутия) предполагает возможное строительство Канкунской ГЭС на р. Тимптон в Южной Якутии, которое окажет существенное влияние на всю экосистему реки Тимптон.
В наибольшей степени будет изменено качественное состояние воды водохранилища. Необходимым этапом всех изыскательских работ является изучение состояния природной среды до начала строительства. В связи с этим были проведены исследования современного гидрологического, гидрохимического и гидробиологического состояния воды р. Тимптон и его притоков.
Гидрологические исследования
Длина р. Тимптон составляет 644 км, площадь водосбора – 44400 км2. Река берет начало с северных склонов хребта Становой, где наивысшие вершины достигают высоты 1599 и 1512 м над уровнем моря. По последней классификации рек СССР – классификации П.С. Кузина (1960) – река Тимптон относится большей частью к рекам лесной зоны с весенне-летним половодьем и паводками в теплое время года.
Весеннее половодье на реке обычно начинается со второй пентады мая и заканчивается в четвертой пентаде июня. Начало весеннего половодья в зависимости от сроков наступления весенних процессов колеблется в довольно широком диапазоне. Наиболее раннее начало весеннего половодья отмечено в середине пятой пентады апреля в 1975 г., а наиболее позднее начало наблюдалось в 1969 г. в середине мая. Наивысший годовой уровень, как правило, наблюдается в период весеннего половодья. В годы, когда наблюдаются высокие дождевые паводки, наивысшие уровни при паводках могут превышать наивысшие уровни весеннего половодья. Наивысший годовой уровень наблюдается в период дождевых паводков каждый третий год.
Годовая амплитуда колебания уровня воды обычно равняется 8,5 м, в наиболее многоводные годы может превысить 10 м. В маловодные годы амплитуда уровня не превышает 6,5 м.
После прохождения весеннего половодья наступает летне-осенняя межень, которая прерывается дождевыми паводками. Наиболее часто дождевые паводки наблюдаются в июне и в августе. После прохождения весеннего половодья до появления ледовых явлений на р. Тимптон наблюдается формирование до 10 дождевых паводков различной величины. Самое раннее начало наибольшего в году дождевого паводка отмечено в 1976 г. 15 июня, а самое позднее – первого сентября.
Гидрохимические исследования были проведены на р. Тимптон до створа Канкунской ГЭС и на его притоках Горбыллах, Чульман, Чульмакан, Оччугуй Мелемкен, Оюмрак, Хатыми, Кигомок, Атыр, Курунг-Хоонку, Анамдяк, Нельгюу .
В результате отбора проб воды и лабораторного определения их химического состава проведен анализ результатов и дана оценка современного гидрохимического состояния рек бассейна р. Тимптон.
В связи с тем, что р. Тимптон в настоящее время относится к категории рыбохозяйственных водоемов, для сравнительного анализа были использованы предельно-допустимые концентрации вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение (ПДКрх ).
Минерализация воды. Основным источником питания реки Тимптон являются воды, формирующиеся непосредственно на поверхности водосбора. В целом минерализация воды обследованных водотоков низкая и далека до предельно-допустимых норм (1000 мг/дм3).
Определено, что минерализация в большинстве случаев не превышает 100 мг/дм3, в среднем от 60 до 70 мг/дм3 при ПДКобщ, равном 1000–1500 мг/дм3 и ПДКрх – 1000 мг/дм3. Минерализация свыше 100 мг/дм3 отмечается лишь на некоторых ее притоках (устье ручья Атыр, сухой остаток 110 мг/дм3). Солевой состав воды в основном мало меняется на всех участках реки.
В ионном составе воды р. Тимптон преобладающим является гидрокарбонат-ион (до 32,9 мг/дм3) и только в районе верхнего подпора и выше устья р. Чульман преобладает сульфат-ион (до 17,2 мг/дм3) при ПДКрх, равном 100 мг/дм/м3. Сульфат-ион также доминирующим является в водах некоторых притоков (реки Хатыми, Атыр, Курунг-Хонку, Оччугуй Мелемкен), что, возможно, связано с разгрузкой подземных вод. Содержание хлоридов во всех пробах воды ниже 3 мг/дм3, при ПДКрх 300 мг/дм3. Содержание остальных солей (натрия, калия) также намного ниже предельно-допустимых значений. Содержание фторид-иона также находится значительно ниже ПДК (около 0,1–0,2 мг/м3 при ПДК = 1,5 и ПДКрх = 0,75).
По количеству взвешенных веществ вода во всех отобранных пробах превышает ПДК примерно в 12 раз. ПДКрх = 0,25 мг/дм3.
Вода реки Тимптон по [1] очень мягкая, жесткость не превышает 0,7 мг-экв/дм3, в единичных случаях коэффициенты жесткости составляют 1,5 мг-экв/дм3 (устье ручья Атыр) и 2,5 мг-экв/дм3 (устье ручья Оччугуй Мелемкен), которые соответствуют мягким водам. Вода реки нейтральная, рh в пределах 6,5–7,5, что соответствует ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения.
По газовому составу вода обследованных рек вполне отвечает требованиям, предъявляемых нормативами водоемов рыбохозяйственного назначения: кислородный режим водотока удовлетворительный, содержание двуокиси углерода (20–30 мг/дм3) и растворенного кислорода более 10 мг/дм3 во всех пробах ниже предела обнаружения определяемым методом и ниже его средних концентраций в воде рек и озер.
Биогенные вещества. Биологическая продуктивность водоема, как и качество вод, в значительной степени зависит от содержания биогенных и органических веществ, которое определяется жизнедеятельностью бактерий и фитопланктона. Их количество определяется речным и поверхностным стоками, а также внутриводоемными процессами. В воде обследованных водотоков влияние этих факторов на динамику биогенных веществ незначительно, что, возможно, объясняется слабым развитием фитопланктона.
Аммонийный азот. Повышенное (2,88 ПДКрх) содержание аммонийного азота отмечено в одной пробе, отобранной на верхнем подпоре р. Тимптон, что указывает на некоторое ухудшение санитарного состояния водотока на данном участке. Для всех других точек отбора реки и ее притоков, а также обследованных притоков р. Алдан (реки Малый Нимныр, Орто-Сала) показатели ниже ПДК водоемов рыбохозяйственного назначения, равного 0,5 мг/дм3.
Нитриты. По всем водотокам значения концентрации нитрит-иона при ПДКрх, равном 0,08 мг/дм3, незначительные (< 0,005 мг/дм3), что указывает на отсутствие свежего загрязнения. Исключением является проба, взятая на устье р. Хатыми, где было отмечена концентрация 1,35 ПДКрх (0,108 мг/дм3).
Нитраты. Содержание нитратов в водотоках во много раз ниже допустимых норм. При ПДК равном 40 мг/дм3, и ПДКрх равном 45 мг/дм3 концентрации во всех точках не превышают 3 мг/дм3.
Фосфор. Содержание фосфатов в воде обследованных водотоков находится практически на одном уровне, значительно ниже ПДК. В единственной пробе (устье р. Атыр) концентрация фосфатов приближена к нормативам для рыбохозяйственных водоемов и составляет 0,16 мг/дм3 (ПДК = 0,2).
Железо. ПДК железа для рыбохозяйственного водопользования – 0,1 мг/дм3. В воде реки Тимптон содержание ионов железа составляет 2 ПДКрх (0,22 мг/дм3). Повышенное содержание железа (от 1,5 до 3,3 ПДК, максимум до 4 ПДК (устье ручья Кигомок)) характерно для большинства ее притоков.
Содержание двуокиси кремния в большинстве отобранных образцов находится на уровне ниже 1 ПДК для водоемов хозяйственно-питьевого значения (10 мг/дм3).
Органические вещества. Оценка общего количества органического вещества (ХПК) произведена по результатам определения бихроматной окисляемости. Содержание органического кислорода в р. Тимптон превышает допустимую концентрацию во всех точках отбора и составляет от 1,1 до 1,7 ПДКрх (ПДКрх = 1,5), редко приближаясь к 2 ПДКрх. Максимальные показатели достигают в устьях притоков Анамдяк, Оюмрак, Кигомок (2,2–2,7 ПДКрх). Показатель в воде р. Кигомок – 33,6 мг/дм3.
БПК5. Величина БПК5 во всех точках отбора ниже ПДКрх, равной 3,0 мг О2/дм3. В целом, качество воды для рыбохозяйственного водопользования по этому показателю можно считать вполне удовлетворительным. Превышение до 1,5 ПДКобщ, равной 2 мг О2/дм3, выявлено почти во всех точках отбора бассейна р. Тимптон.
Нефтепродукты. Концентрация нефтепродуктов, относящихся к опасным загрязнителям в пробах значительно ниже ПДКрх (ПДКрх = 0,05 мг/дм3).
Фенолы. Фенолы в воде рек находятся в концентрациях в среднем 2,0–2,5 ПДКрх, в единичном случае 12,3 ПДКрх зафиксировано в устье р. Горбыллах (0,0123 мг/дм3).
Тяжелые металлы. Медь, по данным количественного анализа проб, отобранных в створах реки Тимптон, находится в концентрациях от 2,7 до 8,0 ПДКрх, в среднем до 5 ПДКрх (ПДКрх = 0,001). Максимальная концентрация в 8 ПДКрх установлена в точке 1 (верхний подпор) и равняется 0,008 мг/дм3. В притоках р. Тимптон содержание меди варьирует от 2 до 4 ПДК, достигая максимального значения в 5 ПДК в устье р. Чульман. В воде источников содержание меди составляет 0,003–0,0036 мг/дм3.
Содержание цинка в воде реки Тимптон в основном ниже нормативов, только в двух пробах превысило ПДКрх: 1,8 ПДКрх (ниже устья ручья Оччугуй Мелемкен), 2,2 ПДКрх (ниже устья ручья Оюмрак). Превышения ПДКрх в 3,8 до 4,3 раза установлены в устьях рек Оччугуй Мелемкен, Оюмрак, Анамдяк. Несколько повышенные содержания цинка фиксируются в воде источников, 0,044–0,048 мг/дм3. В воде притоков Алдана содержание цинка в основном не превышает ПДКрх, максимальные значения составляют 2,8 ПДКрх, исключением является проба воды р. Малый Нимныр с т. 41 (5,6 ПДКрх).
Концентрация марганца в воде обследованных водотоков не превышает 2 ПДК, в единичных случаях достигла значения 4,7 ПДКрх ниже устья рек Оччугуй Мелемкен, Анамдяк. Концентрация марганца в 9,2 ПДКрх фиксируется также в т. 41 (р. Малый Нимныр, район п. Ефимовка).
Содержание мышьяка – загрязнителя 1 класса опасности, находится намного ниже ПДКрх и ниже предела обнаружения определяемым методом.
Кадмий, являющийся опасным загрязняющим веществом, также находится ниже предела обнаружения – < 0,0001 мг/дм3.
Содержание ртути находится ниже предела обнаружения определяемым методом, а содержание свинца в отобранных образцах находится в пределах 0,3–0,5 ПДКрх и около 1 ПДК общ. во всех точках отбора при ПДКрх = 0,006 мг/дм3.
К специфическим загрязнителям относятся поверхностно-активные вещества (АПАВ). Загрязненность ими (до 5–7 ПДКрх, редко до 9 ПДКрх), характерна для притоков р. Тимптон (Хатами, Горбыллах, Чульман, Баралас). Также в концентрациях от 7 до 9,6 ПДКрх данные вещества содержатся в притоках р. Алдан: Малый Нимныр, Орто Сала, Орочен.
Таким образом, содержание большинства нормируемых ингредиентов в воде р. Тимптон на участке проектируемого гидросооружения и ее притоков ниже предельно-допустимых концентраций. Вместе с тем, в настоящее время превышены рыбохозяйственные нормативы по следующим ингредиентам: химическому потреблению кислорода, железу, фенолу, цинку, меди, марганцу и АПАВ.
Гидробиологические исследования
Для оценки состояния водных экосистем, испытывающих влияние антропогенных факторов, важное значение имеют исследования гидробиологического состояния воды как основы их биологической и рыбохозяйственной продуктивности.
Качество вод и состояние экологических систем характеризует состояние зообентоса, зоо- и фитопланктона, а наиболее четко и надежно изменения водной среды за длительные периоды времени характеризуют качественное и количественное состояния зообентоса или донной фауны [4–5].
В естественных условиях гидробиологические объекты обладают относительным постоянством видового состава и динамической устойчивостью. Любое изменение условий существования организмов отражается на видовом составе, количественных показателях, соотношениях отдельных таксономических групп и является высокочувствительным показателем степени загрязнения водоема.
Развитие донной фауны в основном русле реки Тимптон зависит от целого ряда факторов: характера грунтов, скорости течении, уровенного режима, температуры воды, характера обменных процессов с озерной системой, а также степени и направленности антропогенного пресса.
Различие скоростей течения обуславливает состав донных отложений на различных биотопах и участках. При замедленном течения откладываются илистые грунты, при ускоренном – галечные и каменистые грунты. Характер грунта определяет биотоп водоема. Наряду с перечисленными факторами на состав донных отложений водоемов оказывают большое влияние биоценологические группировки организмов.
Грунты в основном каменистые или песчано-галечные, редко с примесью иловых, суглинистых наносов, еще реже – в заливах – отложения детрита. Почти для всех станций характерны обрастания камней водорослями. Макрофиты отмечены лишь в озерах. На исследуемых участках нами отмечено 2 основных биоценоза, это – каменистые и смешанные грунты (каменисто-галечные, каменисто-песчаные).
Биоценоз каменистых грунтов характерен для русловой части реки и перекатов. Донная фауна представлена личинками ручейников, поденок, мошек и хирономид, а также моллюсками. Доминирующее положение по частоте встречаемости занимали личинки ручейников, на отдельных станциях на их долю приходилось более 85 %. Субдоминанты – личинки поденок и хирономид. Другие группы имеют второстепенное значение.
Биоценозы смешанных грунтов (каменисто-галечные, каменисто-песчаные) встречены на плесах и заводях. В составе донной фауны отмечены олигохеты, моллюски, личинки веснянок, поденок, ручейников. Доминирующее положение по частоте встречаемости занимают поденки и моллюски. Субдоминанты – личинки хирономид и веснянок. Представители других таксономических групп занимают второстепенное положение.
Изучение качественной характеристики донной фауны изучаемого участка реки Тимптон и ее притоков зоны затопления выявило ее реофильный характер. Современный состав бентофауны насчитывает 8 таксономических групп: нематоды, олигохеты, моллюски, личинки хирономид, поденок, ручейников, веснянок и мошки. Доминирующее положение по биомассе и по численности занимают организмы с широкой экологической валентностью – личинки ручейников и хирономид.
Ниже приводится краткая характеристика основных таксономических групп донной фауны в районе исследования.
Тип Кольчатые черви (Annelidae). На исследуемых участках нами отмечены представители двух классов – Нематоды (Nematodа) и Олигохеты (Oligochaeta), встреченные на грунтах с повышенным содержанием органических веществ, расположенных в литоральной зоне на мелководье. Тип Моллюски ( Mollusca). Нами встречены представители класса Двустворчатые (Bivalvia), обнаружены в единичном на плесах и заводях на песчаных грунтах. Тип Членистоногие (Arthiropoda). Обнаружены представители одного класса данного типа Насекомых (Insecta), представленного 5-ю отрядами. Отряд Веснянки (Plecoptera). На песчано-галечных грунтах найдены представители двух семейств. Отряд Поденки (Ephemeroptera). Личинки поденок занимали доминирующее положение и были найдены практически на всех исследуемых участках. Представители данного отряда относятся к наиболее распространенным гидробионтам и заселяют разные биотопы.
Отряд Ручейники (Trichoptera). Личинки ручейников, как и личинки поденок, составляют основу донного населения исследованных водоемов. Встречены на каменисто-галечных и песчано-галечных грунтах реки Тимпон и ее притоках. Отряд Двукрылые (Diptera) представлен 2 семействами –, Simulidae (мокрецы), Chironomidae (хирономиды). Представители этих семейств заселяют различные типы грунтов, от каменисто-галечных до песчано-илистых, и обнаружены на всех исследуемых участках.
Количественные параметры зообентоса водотоков реки Тимптон могут быть охарактеризованы как чрезвычайно низкие: предельные значения которых по биомассе за период исследования составляли 0–0,9 г/м2 при плотности 0–72 экз./м2. Средняя биомасса бентоса реки Тимптон составляла 0,0147 г/м2, плотность 16 экз/м2. На исследованном участке реки имеется множество притоков и ручьев – основных поставщиков донной фауны. Нами обследованы устьевые участки 9 притоков р. Тимптон. Зообентос малых водотоков представлен 1–6 таксономическими группами: нематоды, олигохеты, моллюски, ручейники, поденки и хирономиды. Доминирующими в донных сообществах малых водотоках, как по плотности, так и по биомассе являются личинки амфибиотических насекомых. Следует подчеркнуть, что их количественные показатели также невелики.
Таким образом, гидробиологическими исследованиями выявлено, что водоемы бассейна р. Тимптон в качественном и количественном отношении очень бедны и являются олиготрофными, что обусловлено суровыми условиями низкоминерализованных горных водоемов криолитозоны с коротким вегетационным периодом и слабым прогревом воды.
Рецензенты:
Журавская А.Н., д.б.н., главный научный сотрудник Института биологических проблем криолитозоны СО РАН, г. Якутск;
Гермогенов Н.И., д.б.н., зам. директора Института биологических проблем криолитозоны СО РАН, г. Якутск.
Работа поступила в редакцию 05.09.2014.