Том 2

Гидрохимия рек

В распределении минерализации речной воды на территории страны существует общая тенденция к увеличению минерализации воды на большей части Европейской территории с севера на юг и с запада на восток, а на Азиатской территории — с севера на юг с максимальной минерализацией речной воды в южной части Западной Сибири и Южного Приуралья. Это связано с большей увлажненностью водосборов на севере, преобладанием там менее минерализующих воду почв (тундровых, болотных, лесных), наличием обширных районов вечной мерзлоты. К югу сухость климата возрастает, подзолистые почвы сменяются чернозёмными и каштановыми, что приводит к существенному росту минерализации речных вод.

Воды большинства рек принадлежат к гидрокарбонатному классу. По составу катионов они относятся почти исключительно к группе кальция. Из вод гидрокарбонатного класса наибольшее распространение имеют воды малой минерализации. Они занимают большую часть севера Европейской территории и большую часть Азиатской территории страны. Значительно меньшую площадь занимают воды средней минерализации, которые распространены в зонах лесов и лесостепей в средней полосе Европейской части России. Еще меньшая площадь занята бассейнами рек с водами повышенной минерализации. Они распространены преимущественно на юге Европейской части России в зонах лесостепей и степей. Реки дренируют типичные и тучные чернозёмы, залегающие на плотных карбонатных породах с многочисленными вкраплениями солодей. Гидрокарбонатные воды с минерализацией свыше 1000 мг/л в природе встречаются крайне редко.

Реки с водой, относящейся к сульфатному классу, сравнительно малочисленны, но превосходят по величине минерализации воды гидрокарбонатного класса. В них, как правило, преобладает кальций. Однако есть реки сульфатного класса, которые относятся к группе натрия.

Реки, воды которых относятся к хлоридному классу, встречаются почти также редко, как и реки, в водах которых преобладают сульфаты. Площадь, занимаемая бассейнами таких рек, составляет меньше 10 % от площади бассейнов всех рек и простирается от нижнего течения Волги до верховьев Оби. Воды хлоридного класса отличаются высокой минерализацией — от 500 до 1000 мг/л и более.

Природная зональность ионного состава речной воды связана не только с действием климатических условий настоящего времени, но и в значительной степени подготовлена климатом прошлого.

Масса растворенных веществ, выносимых мировым речным стоком, почти на порядок меньше стока взвешенных наносов (твердого стока) и определяется в 2,5–5,5 млрд т. Средний глобальный модуль ионного стока равен 20,7 т/км², что соответствует слою химической денудации в 0,008 мм. В аридных ландшафтах речные воды сильно минерализованы, но в силу слабого развития речного стока вынос ионов невелик. В гумидных ландшафтах, напротив, речные воды обильны, но слабо минерализованы. Поэтому зональные различия ионного стока относительно невелики. Для тундры, тайги и пустыни типичны близкие значения модуля ионного стока (как правило, не выше 10–15 т/км² в год). В зонах широколиственных лесов и лесостепи модуль ионного стока достигает 20–30 т/км² в год. Наиболее интенсивной химической денудации подвергаются горные карстовые ландшафты (в карстовых ландшафтах Большого Кавказа слой выноса достигает 0,2–0,3 мм).

На карте среднего годового ионного речного стока представлен вынос растворенных солей в ионной форме в течение года с единицы площади речных бассейнов за многолетний период. Расчет ионного стока выполнен прямым методом (делением ионного стока на площадь бассейна реки). Поэтому показатель ионного стока для замыкающего створа большой реки, пересекающей несколько географических зон, отражает условия, свойственные не отдельным зонам, а суммирует многообразие условий для всей водосборной площади.

Карта среднего годового речного стока органических веществ дает представление о закономерностях миграции органических веществ в различных ландшафтах, позволяет установить связи ее с другими геохимическими факторами. Наибольшее количество органических веществ выносится реками в северные и восточные моря из таежно-лесных и горно-таежных регионов.

В изменении химического состава и минерализации речных вод наблюдается определенная закономерность, отражающая последовательную смену ландшафтных зон с севера на юг. Наличие на севере страны почвенного покрова, представленного преимущественно почвами зон тундры, лесотундры и тайги, и грунтовых вод, относящихся к зоне пресных с небольшой минерализацией и существенной концентрацией органических веществ, обусловливает формирование маломинерализованных, в основном гидрокарбонатных, вод. Южнее, в соответствии с изменением климатических условий (усилением континентальности климата), состава и свойств грунтовых вод (от пресных и слабозасоленных до засоленных хлоридных) и почвенного покрова (от почв таежной лесной зоны к почвам лесостепной, степной зон и далее к наиболее засоленным почвам полупустынь и пустынь) происходит постепенное формирование более минерализованных поверхностных вод со сложным химическим составом.

В период наибольших расходов, когда химический состав воды в значительной степени определяется химическим составом воды почвенно-поверхностного происхождения, формируются воды менее минерализованные с преобладанием гидрокарбонатных ионов. В этот период количество рек с минимальной минерализацией значительно больше, чем в период наименьших расходов.

В период наименьших расходов, когда питание рек происходит в основном за счет вод грунтового происхождения, резко возрастает минерализация поверхностных вод; при этом увеличивается количество рек с водой сульфатного, хлоридного и смешанного классов.