Чем определяется цвет воды?

Лабораторными опытами в конце прошлого века было установлено, что дистиллированная вода обладает замечательно чистым и нежно голубым цветом. Это явление, связанное с избирательным поглощением водой световых лучей, носит название собственного цвета воды. В естественных условиях цвет воды обуславливается явлением поглощения и рассеяния в связи с наличием в воде растворенных и взвешенных частиц, переходя при этом через все оттенки цветов от чисто синего до коричневого. При почти полном отсутствии взвесей сильнее всего рассеиваются короткие лучи и вода имеет насыщенный синий цвет, соответствующий по шкале Фореля-Уле цветам I-III. Такой цвет воды в Иссык-Куле отмечается зимой при прозрачности воды 25-53 м. По наблюдениям В.П.Матвеева в 1928 г. синий цвет воды с номерами I-III отмечался в Иссык-Куле даже летом. В настоящее время наиболее характерными цветами воды летом являются цвета IV-VI, имеющие синие оттенки. В Тюпском заливе, где одноименная река выносит большое количество взвешенных наносов, а численность фитопланктона превышает таковую в открытом озере в 8-9 раз, вода имеет преобладающий зеленый цвет, соответствующий номерам VII-X по шкале Фореля-Уле. В некоторых затонах Тюпского залива (Курментинском, Рогатом) летом отмечается цвет воды зелено-коричневых оттенков с номерами ХI-XVI. В центральной части озера на большом удалении от берегов влияние на цвет воды оказывают только взвеси органического происхождения. Чем меньше планктона в верхних слоях озера, тем синее его цвет. Слова немецкого океанолога Г.Шотта: “синева это цвет морской пустыни” совершенно справедливы и для озера Иссык-Куль.

Что такое минеральное озеро?

Минеральное или соляное озеро это бессточное озеро, в воде которого содержание солей превышает 1 г/л.

Что такое соленость воды и как она выражается?

Содержание в воде всех растворенных веществ, а не только солей, называется соленостью. Этот термин обычно применяется к воде океанов, морей и минеральных озер. Для характеристики количества растворенных веществ в пресных водах чаще используется термин минерализация.
Содержание солей выражается в граммах солей на килограмм воды (г/кг), в граммах солей на литр воды (г/л) или промилле -(от латинского promille -на тысячу) одна тысячная доля какой-либо величины. При определении солености воды число промилле показывает сколько весовых частей солей приходится на 1000 весовых частей воды. Промилле обозначается %.

Каков химический состав воды Иссык-Куля?

Первые достаточно надежные данные о солевом составе воды озера были получены в 1928 г. В.П.Матвеевым (табл. 7).
Таблица 7
Средний химический состав воды Иссык-Куля.
Ионы г/кг мг/экв. % экв.
Cl- 1,585 44,70 24,1
SO2-4 2,115 44,03 23,8
HCO-3 0,240 3,93 2,1
Сумма анионов 3,940 92,66 50,0
Ca+ 0,114 5,69 3,1
Mg+ 0,294 24,18 13,0
K+ 0,068 1,74 0,9
Na+ 1,407 61,04 33,0
Сумма катионов 1,883 92,65 50,0
Сумма 5,823 185,31 100,0

Доминирующими ионами, определяющими химический облик воды Иссык-Куля, являются: из анионов Сl- (24,1%) и SO2-4 (23,8%), а из катионов Na+ (33%) и в меньшей мере Mg2+ (13%). Таким образом, иссык-кульская вода по своему ионному составу является хлоридно-сульфатно-натриевой.

Увеличивается ли концентрация солей в Иссык-Куле?

По определениям В.П.Матвеева, средняя из 34 определений величина солености воды Иссык-Куля в 1928 г. составила 5,823 г/кг. В 60-х годах, по определениям В.К.Кадырова, средняя величина солености увеличилась до 5,968 г/кг, а в середине 80-х, по определениям Кыргызского Агенства по гидрометеорологии, -до 6,01 г/кг.

С чем связано увеличение солености воды Иссык-Куля?

Увеличение солености воды в озере Иссык-Куль определяется тем, что приходная часть водного баланса значительно меньше расходной -испарения. Так как при испарении вынос солей незначителен, происходит накопление солей в озере, выражающееся в увеличении величины минерализации воды. Тенденция увеличения минерализации иссык-кульской воды свидетельствует о том, что падение уровня Иссык-Куля не может быть обусловлено подземным оттоком, так как в этом случае произошло бы распреснение воды озера, а не увеличение солености.

Какое количество веществ растворено в воде Иссык-Куля?

В 1 литре воды озера содержится 6 г различных веществ, или 6 кг/м3.В Иссык-Куле содержится 1730 млрд. м3 воды. Следовательно, общее количество растворенных в воде Иссык-Куля веществ составляет 10380 млн.тонн.

Каков баланс химических веществ озера Иссык-Куль?

Солевой баланс Иссык-Куля формируется солями, поступающими с речным стоком, атмосферными осадками, подземными водами и в результате выпадения солей в осадок.
Солевой баланс Иссык-Куля был определен Новочеркасским гидрохимическим институтом. По расчетам этого института основное количество солей поступает в озеро с подземными водами: ежегодно подземный приток выносит 959 тыс. т растворенных солей, что составляет 72% от их общего поступления в озеро. Ежегодное поступление главных ионов с речными водами составляет с учетом безвозвратных потерь воды на орошение 296 тыс. т или 22% от суммы прихода. Поступление солей из атмосферных осадков составляет 75 тыс. т в год или 6% от общей суммы прихода солей в озеро. Общее поступление солей за год оценивается величиной 1330 тыс. т. На пополнение солевого запаса озера идет половина поступающих солей (49,8%). Оставшаяся часть (50,2%) выпадает в осадок. Ежегодное пополнение солевого запаса в водной толще озера, расчитанное по соотношению приходной и расходной частей баланса, составляет 662 тыс. т, обеспечивая ежегодное увеличение минерализации озерной воды на 0,4 мг/л. Величина аккумуляции солей в озере, определенная по изменению запаса веществ за период 1928-1978 гг., равна 1110 тыс.т, что соответствует ежегодному приросту минерализации воды на 0,6 мг/л.

С чем связано выпадение в осадок карбоната кальция в озере Иссык-Куль?

По расчетам О.А.Алекина при существующем в озере Иссык-Куль содержании углекислоты, а также различных ионов, влияющих на растворимость, в воде может содержаться в растворенном состоянии около 0,0072 г/кг кальция. Фактически же содержание этого элемента составляет 0,114 г/кг, то есть значительно больше, чем допускает произведение растворимости. Следовательно, в воде Иссык-Куля карбонат кальция (СaСO3) находится в пересыщенном состоянии (если считать на СаСО3, то при допустимых 18 мг/л содержится 54 мг/л) и постепенно выпадает из раствора. Процесс выпадения в осадок карбоната ускоряется действием водорослей-макрофитов и сине-зеленых водорослей, потребляющих углекислый газ из растворенных в воде бикарбонатов в процессе фотосинтеза.

Как различаются озера по величине минерализации воды?

По степени минерализации различают озера пресные с минерализацией воды до 1 г/л, солоноватые, к которым относится озеро Иссык-Куль, с соленостью в пределах 1-24,7 г/л и соляные с соленостью более 24,7 г/л. Граница между пресными и солоноватыми озерами принята по пределу чувствительности человека на вкус.
Граница между солоноватыми и солеными озерами выбрана на том основании, что при минерализации морской воды 24,7 г/л температура замерзания и максимальной плотности равны между собой и составляют -1,3o. При меньшей минерализации температура замерзания, как и пресной воды, ниже, а при большей -выше температуры наибольшей плотности.

Как подразделяются озера в зависимости от солевого состава?

По преобладанию в воде тех или иных солей озера делятся на три основные группы: 1) карбонатные (или содовые), рапа которых отличается устойчивым накоплением в ней ионов НСО3, СО3 и Na; 2) сульфатные (горькосоленые) с устойчивым накоплением SO4 в составе анионов, в составе катионов при этом могут накапливаться как ионы Na, так и ионы Mg; они разделяются на 2 подтипа -сульфатно-натриевые и сульфатно-магниевые; 3) хлоридные с преобладанием ионов хлора и натрия.

Какой солевой состав воды озер характерен для различных географических зон?

В водах соленых озер зоны тундры преобладают ионы НСО-3, в зоне лесов -НСО-3 и Са2+, в зоне степей -SO2-4,Na+, иногда НСО-3, в зонах полупустынь и пустынь, где расположено озеро Иссык-Куль, -Cl- и Na+.

Каково значение хлорного коэффициента в иссык-кульской воде?

В.П.Матвеев определил значение хлорного коэффициента иссык-кульской воды (S/Cl) = 3,657. По своей величине хлорный коэффициент Иссык-Куля резко отличается от этого показателя для других водоемов. В океане он равен 1,807, в Черном море -1,656, Каспийском море -2,39, Балтийском море -1,84. Это отличие определяется относительно большим содержанием в воде озера сульфатных ионов по абсолютным весовым количествам, превосходящим содержание хлора. Исходя из факта постоянства соотношения между главными элементами в растворимых солях иссык-кульской воды, В.В.Романовским была получена эмпирическая зависимость между содержанием хлора и соленостью, имеющая вид: S = 3,450 Сl + 427 мг. Эта зависимость значительно упрощает работы по определению солености иссык-кульской воды.

Как изменяются химический состав и соленость воды по глубине и акватории озера Иссык-Куль?

Рассматривая концентрации отдельных химических веществ и солености в Иссык-Куле, можно отметить поразительную их однородность в различных частях открытого озера и на различных глубинах. Наименьшие значения солености наблюдаются у устьевых участков наиболее крупных рек -Джыргалана и Тюпа, где она понижается до 0,6 г/кг. С увеличением минерализации воды в прибрежной зоне концентрация SO4 , Cl и щелочных металлов резко растет. При этом наблюдается незначительный рост магния. Абсолютное же содержание HCO3, CO3, Ca с увеличением минерализации изменяется мало.

С чем связано однородное распределение солености в Иссык-Куле?

Однородное распределение солености воды по глубине и акватории свидетельствует о хорошем горизонтальном и вертикальном водообмене Иссык-Куля, обеспечивающем перемешиваемость всей водной толщи вплоть до максимальных глубин. Другой причиной, объясняющей однородность солености, является незначительность речного стока, годовая величина которого составляет лишь 1/530 часть объема воды в озере. При этом сток пресной речной воды не может вызвать существенное изменение солености даже в период половодья.

Каково содержание в иссык-кульской воде фтора?

Иссык-кульская вода отличается очень высоким до 15 мг/л содержанием фтора. Следует отметить, что кариес зубов широко распространен в районах, где содержание фтора в питьевой воде ниже 1 мг/л, а при его высокой концентрации наблюдаются повреждения зубной эмали в виде крапчатой эмали. Оптимальное для гигиены зубов содержание фтора в питьевой воде составляет около 1 мг/л. Иссык-кульская вода с высоким содержанием фтора может быть использована для приготовления зубной пасты и зубных эликсиров.

Что такое биогенные вещества?

Биогенными веществами называются вещества необходимые для роста автотрофных гидробионтов. Наряду с водородом и кислородом эти вещества в виде соединений азота, фосфора, кремния, углерода, кальция, магния, железа играют роль своеобразных “кирпичиков”, из которых строятся живые организмы. В озерной воде бигены находятся главным образом в составе фосфатов (PO3-4 ) и нитратов (NO3),которые превращаются озерными растениями в органические соединения и переходят в плоть животных. Отношение числа атомовуглерода к числу атомов азота и фосфора в большинстве водных растений и животных показывает, что фосфор, азот и углерод присутствуют в органическом веществе в пропорции 1:15:80, но концентрация фосфатов и нитратов в озерной воде значительно меньше концентрации бикарбонатов. Следовательно, именно азот и фосфор, а не углерод, лимитируют жизнеобеспечивающую систему в озере, то есть, когда азот и фосфор уже израсходуются, углерода остается еще много. Но, как отмечает Д.Хатчинсон, самое большое экологическое значение имеет все же фосфор. Это связано с тем, что из всех элементов, входящих в состав живых организмов, относительное содержание фосфора (по сравнению с содержанием в окружающей среде) имеет наибольшую величину. Лимнолог В.Оле вполне определенно указывает, что среди 10 основных биогенных веществ и некоторых микроэлементов главным регулятором жизненных процессов на озерах является фосфор.
Большое значение в жизни озера имеют растворимые силикаты, так как кремний составляет от 60 до 75% от сухого веса, преобладающих в фитопланктоне Иссык-Куля диатомовых водорослей.
В поверхностных слоях озера азот, фосфор и кремний извлекаются из воды мельчайшими водорослями -фитопланктоном. Остальные организмы используют эту первичную продукцию через сложную пищевую цепь. Будучи извлеченными из поверхностных вод живыми организмами, биогенные элементы в конце концов высвобождаются из органического вещества на больших глубинах в процессе его разложения -деструкции и могут снова попасть в биологический круговорот только в результате зимней вертикальной циркуляции вод или апвеллинга.

Какова концентрация биогенных веществ в воде Иссык-Куля?

По данным В.К.Кадырова содержание фосфора в иссык-кульской воде колеблется от 2,0 до 3,8 мг/м3. При этом минимальная его концентрация отмечается летом, в период активного развития водной растительности в виде водорослей-макрофитов, произрастающих в литоральной зоне, и фитопланктона, обитающего в верхнем слое воды. Осенью в процессе освобождения фосфора при разложении водорослей концентрация фосфора в воде увеличивается. Но значительная его часть отлагается в илах литорали, в зоне произрастания водорослей-макрофитов. З.И.Мельникова отмечает значительное увеличение концентрации фосфора осенью в прибрежной зоне шириной около 0,5 км. При этом максимальные его концентрации наблюдаются в придонных слоях, а в поверхностных слоях уменьшаются в 2-3 раза.
Практически все содержащиеся в биосфере соединения азота представляют собой результат фиксации атмосферного азота растительностью. Некоторые сине-зеленые водоросли являются важными азотфиксирующими организмами. В частности, к ним относятся представители рода Anabaena, вызывающие цветение воды. В Иссык-Куле содержание амонийного азота колеблется от 4,8 до 7,8 мг/м3, нитратов от 0,5 до 1,6 мг/м3. В заливах, где водообмен с открытым озером затруднен, концентрация нитратов достигает 38-220 мг/м3.
Содержание кремния, в водах рек питающих Иссык-Куль, составляет около 2,5 мг/л, а в подземных водах оно увеличивается до 5-6 мг/л. В течение зимы и весны содержание кремния в воде Иссык-Куля соответствует речному -2,5 мг/л, тогда как концентрация кремния в морской воде в 500 раз меньше, чем в речной.Максимальное развитие диатомовых водорослей в Иссык-Куле в период август-ноябрь вызывает понижение концентрации кремния до 2,0-2,1 мг/л. Повышенное содержание кремния в воде Тюпского залива до 4,3 мг/л отмечается в течение всего года.


Главная страница

Продолжение

Hosted by uCoz