Гидрохимический режим рек

Гидрохимический режим рек области имеет много сходных черт. Основными факторами, определяющими гидрохимический режим рек, являются климатические условия, характер пород, в которых форми­руются подземные воды, участвующие в питании рек, особенности почв и растительного покрова. Значительное количество осадков обес­печивает в области промывной режим почв, в связи с чем легкораство­римые неорганические соединения (сульфаты и хлориды) из почвен­ной толщи оказались вымытыми. Это способствует формированию вод гидрокарбонатного характера малой и средней минерализации. Вода всех рек области относится к гидрокарбонатному классу кальциевой группы с минерализацией до 600 мг/л и характеризуется слабощелоч­ной реакцией.

Пространственные различия в минерализации вод, содержании отдельных компонентов обусловлены в пределах области чаще всего наличием в отдельных местах близкого залегания к поверхности корен­ных, обычно карбонатных, пород. Там, где реки, прорезая толщу чет­вертичных отложений, вскрывают разнообразные карбонатные породы, происходит увеличение содержания в воде ионов НСО^-₃, Са²⁺, Mg²⁺, по­вышается минерализация воды. Такие изменения в геохимическом режиме хорошо выражены на реках Днепр (в верхнем течении), Вих­ра, Каспля (в верхнем течении), Сож. Максимальной для рек области минерализацией и жесткостью воды в межень отличается река Вихра. В воде этой реки в отличие от большинства других рек в меженный период отсутствует агрессивный С02. Причина этого - значительная роль в питании реки в меженный период подземных вод, дренирующих меловые отложения.

Различия в минерализации, ионном составе рек, дренирующих лишь толщу четвертичных пород, обусловлены не только химическим составом самих пород, но и различиями в характере питания подзем­ными водами.

На гидрохимический режим рек влияет наличие на их водосборах торфяных болот. Болота обогащают воды органическими соединения­ми. Стекающие с них воды отличаются малой минерализацией, высо­кой окисляемостью и цветностью.

На общей минерализации воды и некоторых других гидрохимиче­ских характеристиках заметно сказывается наличие лесов. Поверхностные воды, стекающие с облесенных территорий в период половодья и вы­соких летних паводков, имеют низкую минерализацию и нередко повышенное содержание органических веществ. Увеличение содержания органических веществ связано с выщелачиванием из лесной подстил­ки и верхнего горизонта почвы продуктов разложения растительных и животных организмов. По этой причине реки с облесенными водосбо­рами имеют повышенную цветность воды, более низкие величины рН. относительно высокое содержание иона SО₄^2–. В меженный период вли­яние леса заметно ослабевает.

Резко увеличилось в последние десятилетия влияние на гидрохи­мический режим рек хозяйственной деятельности человека.

Химический состав вод существенно меняется в различные фазы водного режима рек. Весной, когда питание рек осуществляется почти полностью талыми снеговыми водами, минерализация речных вод ха­рактеризуется наименьшими значениями. Минимум ее отмечается в пик половодья. Сумма ионов в этот период колеблется от 40 до 100 мг/л. В анионном составе преобладают ионы НСО ^–₃ (25-60 мг/л), в составе ка­тионов – ионы Са²⁺ (8-17 мг/л). На спаде половодья минерализация увеличивается и отмечается более заметное преобладание аниона НСО ^–₃ над остальными основными анионами (SО₄^2–, Cl^-). Повышение относи­тельного содержания ионов SО₄^2– в период половодья можно наблюдать в воде рек, водосборы которых залесены и заболочены. Обусловлено это вымыванием сульфатов органического происхождения, образую­щихся при разложении растительных остатков. В воде некоторых рек (Вопь, Хмость) концентрация ионов SО₄^2– достигает 20 и даже 40 мг/л. Абсолютное количество ионов Сl ^– очень редко достигает 5-6 мг/л, а в большинстве случаев не выходит за пределы 1-3 мг/л.

В составе катионов в период половодья повсеместно доминируют ионы Са²⁺, содержание которых колеблется в основном в пределах 30-45 мг/л, достигая иногда в отдельных реках 60 мг/л.

В летнюю и зимнюю межени, когда реки питаются преимуществен­но грунтовыми водами, минерализация речных вод достигает максималь­ных значений. Наиболее высокое содержание солей наблюдается в зим­нюю межень перед началом снеготаяния. Количество растворенных солей в низкую летнюю межень изменяется от 117 мг/л (некоторые реки севе­ро-запада области) до 465 мг/л (р. Вихра), увеличиваясь в зимнюю ме­жень по этим же рекам соответственно от 190 мг/л до 532 мг/л. В межен­ные периоды велико содержание ионов НСО~3 (от 80 до 400 мг/л). Существенно увеличивается и содержание ионов Са²⁺ (от 20 до 90 мг/л).

Маломинерализованные воды (сумма ионов менее 200 мг/л) харак­терны для рек, водосборы которых сложены водно-ледниковыми песча­ными отложениями, бедными минеральными солями и в пределах ко­торых широко распространены верховые торфяники, имеющие низкую минерализацию вод. Исключение составляет река Каспля, на водосбо­ре которой местами близко к поверхности залегают девонские породы, способствующие обогащению подземных вод, питающих реку, мине­ральными солями.

Величина минерализации подземных вод существенно меняется по годам в зависимости от гидрометеорологических условий. Обычно они бывают наиболее минерализованными в годы, отличающиеся низ­ким половодьем и незначительным количеством осадков в летне-осен­ний период.

Жесткость воды в реках большей части области изменяется от 0,5 мг-экв/л в период пика половодья ло 4 - 5 мг-экв/л в период грунтового питания. В водах Сожа, Вихры колебания более значитель­ны – от 0,5 до 6,7 мг-экв/л.

Содержание в воде растворенного кислорода подвергается в течение года значительным изменениям. В период открытого русла его количе­ство близко к насыщению. С установлением ледостава содержание кис­лорода в отдельные годы может составлять всего лишь 25-30%, насыщения.

Для воды рек области и особенно ее восточной части характерна хорошо выраженная в весенний период углекислая агрессивность, при которой происходит разрушение бетона. В летний период в воде рек со­держание агрессивной СО₂ заметно уменьшается, а в бассейне Вихры и Сожа отмечается даже недостаток СО₂.

Повышенное содержание органических веществ характерно для рек, имеющих маломинерализованные воды. В основном это верховья рек, вытекающих с торфяников, или небольшие водотоки с залесенными во­досборами. Максимальное содержание органических веществ естествен­ного происхождения наблюдается в период летне-осенних поводков и на спаде весеннего половодья.

В воде рек, не отличающихся значительным антропогенным заг­рязнением, обычно не содержится значительное количество биогенных компонентов. Превышение ПДК по нитритному азоту может наблю­даться нередко весной в воде рек, водосборы которых покрыты лесом или имеют значительные площади осушенных болот. Содержание нит­ратов в воде рек при отсутствии антропогенного загрязнения не пре­вышает ПДК и редко достигает 3-5 мг/л. Максимум их содержания приходится обычно на зимний период.

Содержание минерального растворенного фосфора в воде рек зави­сит от интенсивности сельскохозяйственного освоения их водосборов. Заметное увеличение содержания этого компонента характерно для рек, на водосборах которых при выращивании сельскохозяйственных культур в течение длительного времени широко используют минераль­ные удобрения. Количество фосфатов в воде таких рек увеличивается иногда до 0,4-0,5 мгР/л.

Для многих рек области характерно повышенное содержание в воде железа: концентрация его изменяется чаще в пределах 0,3-1,5 мг/л. Наиболее высокое содержание железа характерно для рек, на водосборах которых распространены заболоченные и торфяно-болотные почвы.

Воды многих рек области отличаются значительным загрязнением, связанным с хозяйственной деятельностью. Наиболее интенсивно заг­рязнены реки Днепр (в районе гг. Смоленска, Дорогобужа), Вопь (воз­ле г. Ярцева), Вопец (у г. Сафонова), Вязьма (ниже г. Вязьмы), Гжать (у г. Гагарина) и некоторые другие водотоки.