Чем определяется концентрация биогенных элементов?

Концентрация биогенных элементов в континентальных водоемах в значительной мере зависит от величины условного водообмена, определяемого отношением объема годового речного стока к объему водной массы водоема. Для Аральского моря показатель условного водообмена равен 5,3%, для Азовского моря -13%, для озера Балхаш 13,4%. Для озера Иссык-Куль это соотношение составляет лишь 0,002%, что свидетельствует о плохом снабжении озера биогенными элементами и, как следствие этого, о его низкой биологической продуктивности.

Как классифицируется Иссык-Куль по трофическому состоянию?

По величинам фосфорной нагрузки и относительной прозрачности воды, измеряемой диском Секки, можно судить о трофическом статусе водоемов. При средней фосфорной нагрузке менее 4,0 мг/м3, среднегодовой прозрачности воды более 12 м и минимальной прозрачности воды летом более 6 м озеро Иссык-Куль классифицируется как ультраолиго-трофный водоем, характеризуемый слабым развитием фитопланктона и равномерным распределением по глубине кислорода летом и зимой. Исключение составляет наиболее продуктивный Тюпский залив, открытая часть которого относится к олиготрофным, а закрытая -к мезотрофным водоемам.

Какова плотность иссык-кульской воды?

Плотность иссык-кульской воды была определена В.К.Кадыровым и Н.Г.Данилиной в 121 пробе. По их пикнометрическим определениям в открытой части озера удельный вес воды при температуре 20 в среднем равен 1,0052 г/мл, а в заливах он уменьшается до 1,0032-1,0040 г/мл.

Какое давление испытывают живые организмы на большой глубине?

Животные, обитающие на больших глубинах, испытывают давление вышележащих слоем воды, пропорциональное их толщине и плотности. Норвежский океанолог Бьеркнес давление столба воды, равное одной атмосфере, назвал баром. При плотности иссык-кульской воды 1,0040 г/мл, давление одного бара приблизительно будет на глубине 10 м. Таким образом, живые организмы обитающие в Иссык-Куле в районе максимальных глубин, испытывают давление более 60 бар или атмосфер. Несмотря на столь большое давление, жизнь в Иссык-Куле обнаруживается на всех глубинах. Озерные организмы приспособлены к большому давлению тем, что их тела пропитаны водой, препятствующей их сдавливанию.

Сжимаема ли вода в Иссык-Куле?

Иссык-кульская вода, как и морская, практически несжимаема (коэффициент сжимаемости составляет всего 0,000046 на 1 бар). Под действием давления молекулы воды несколько сближаются друг с другом, вследствие чего плотность ее несколько увеличивается и уменьшается удельный объем. При абсолютно несжимаемой воде уровень Иссык-Куля был бы приблизительно на 2 м выше.

Каково содержание в иссык-кульской воде растворенного кислорода?

В.М.Матвеев выделил в толще воды Иссык-Куля три вертикальные зоны насыщения кислородом. Первая зона, от 0 до 50 м, характеризуется быстрым увеличением кислорода с глубиной, вторая, от 50 до 300 м, -напротив, медленным уменьшением, а в третьей, от 300 до максимальных глубин, содержание кислорода почти не меняется.
Летом содержание кислорода в первой зоне колеблется от 5-6,8 мг/л на поверхности до 8,8-9,2 мг/л на глубине 50 м. В зоне максимальных глубин, на глубине 650 м, содержание кислорода летом составляет 8,5 мг/л, осенью за счет окислительных процессов оно уменьшается до 7,9 мг/л, а зимой, во время полной вертикальной циркуляции, увеличивается 8,9 мг/л. Процент насыщения воды кислородом в открытом озере летом колеблется в пределах 90-130% и даже в придонных слоях в зоне максимальных глубин ниже 65% не опускается. Наибольшее содержание кислорода летом отмечается в слое 25-50 м. Здесь насыщение воды кислородом иногда достигает 120-130%.
В распределении кислорода в горизонтальном направлении наблюдается увеличение абсолютных значений от берега к центру озера, при одновременном уменьшении его относительного количества в связи с понижением температуры воды от берегов к центру озера.

От чего зависит содержание в воде Иссык-Куля растворенного кислорода?

Кислород поступает в воду озера или в результате непосредственного соприкосновения с воздухом, при этом кислород в воде стремится к равновесию с кислородом воздуха, или же в результате фотосинтеза водорослей-макрофитов и фитопланктона. Расходуется кислород в атмосферу при избытке его в поверхностных слоях, а также на дыхание водных организмов и на разложение органических веществ.
В Иссык-Куле из-за бедности органического вещества содержание кислорода полностью зависит от температуры воды, поэтому осенью и зимой в воде озера наблюдается увеличение абсолютных величин кислорода, а весной и летом -уменьшение. Отсюда следует, что озеро весной и летом, до тех пор пока идет нагревание, отдает кислород атмосфере, и наоборот, когда осенью и зимой озеро охлаждается, оно поглащает кислород из атмосферы.
Повышенное относительное содержание кислорода в слое 10-50 м в период ярко выраженной температурной стратификации связано с приуроченностью этого слоя к положению термоклина, где изменения температуры происходят настолько резко, что содержание кислорода не успевает прийти в равновесие.
В изолированных от открытого озера богатых водной растительностью затонах Тюпского залива большое влияние на содержание растворенного кислорода оказывают процессы фотосинтеза и разложения органики. Здесь для верхних слоев характерна пересыщеность кислородом в результате фотосинтетической деятельности погруженных в воду водорослей-макрофитов. При этом количество кислорода в отдельных случаях достигает очень больших значений. Например, в в северной части Калганова затона В.П.Матвеевым наблюдалось 14,44 мг/л кислорода, что составило 269,4% насыщения. В то же время в придонных слоях на глубине 5,5 м кислород отсутствовал вообще и вода сильно пахла сероводородом.
Большое влияние на растворимость кислорода оказывает минерализация воды. Например, при 00 растворимость кислорода в воде с соленостью менее 1г/л (пресная вода) составляет 49 мл, а при солености 30 г/л (морская вода) только 15, то есть снижается более чем в три раза.

С чем связано появление сероводорода в затонах Тюпского залива?

Появление сероводорода в затонах имеет биохимические причины и может быть объяснено гниением органических остатков богатой водной растительности или восстановлением сульфатов анаэробными бактериями, как это наблюдается в Черном море и озере Танганьика.Резкий скачок в содержании кислорода (от почти 270% насыщения в поверхностных слоях до 0 в придонных) объясняется очень слабым вертикальным перемешиванием водной толщи в условиях летнего значительного температурного расслоения водной массы затонов.

Как влияет на водные организмы сероводород?

Сероводород губителен для большинства водных организмов. Для окисления сероводорода расходуется растворенный в воде кислород. В результате чего может возникнуть дефицит кислорода потребного для дыхания водных организмов. Продуцирующие сероводород бактерии очень живучи. Поэтому, если серные бактерии появляются в донных отложениях водоема богатого органическими веществами, то они могут интенсивно развиваться даже при хорошем перемешивании воды и обогащении ее кислородом.

Что такое раствореное органическое вещество (РОВ)?

Растворенные в воде продукты жизнедеятельности водных растений животных называются растворенным органическим веществом (РОВ). Главным образом оно состоит из углерода, кислорода и водорода. В состав РОВ входят в той или иной степени практически все соединения, синтезируемые обитателями озера. В воде озера в очень незначительных концентрациях содержатся многие аминокислоты, пептиды, различные моносахара и сахара, амины, фенолы и даже стимулирующие рост витамины.
Для характеристики количества находящегося в воде органического вещества принята величина, так называемой, окисляемости воды, то есть количество кислорода, необходимого на окисление органического вещества в 1 литре воды. Различают перманганатную окисляемость по окислителю перманганату калия (Kмп4) и бихроматную окисляемость по окислителю бихромату калия (К2Cr2O2).

Какова окисляемость иссык-кульской воды ?

В поверхностных горизонтах перманганатная окисляемость, по величине которой принято оценивать режим нестойкого органического вещества, изменяется в пределах от 0,4 мг О2/л в открытом озере до 4,3 мг О2/л у берегов. Окисляемость в поверхностных горизонтах в 3-5 раз ниже, чем в глубоких горизонтах близ дна. Так, например, в центральной части озера окисляемость на поверхности составляет 0,5 а на глубине 600 м у дна -2,0 мг О2/л. Повышенное значение окисляемости в прибрежной зоне и у дна связано с тем, в литорали озера произрастают водоросли - макрофиты, а в районе больших глубин растворенное органическое вещество поступает в раствор из донных отложений. В целом вода озера Иссык-Куль характеризуется малой и очень малой величиной окисляемости. Но в Джыргаланском, Рыбачинском и Чолпон-Атинском заливах по величине окисляемости воды предельно допустимые концентрации (ПДК) превышены в 4,5-5 раз.

Что такое биохимическое потребление кислорода (БПК)?

Показателем БПК характеризуется количество кислорода, потребляемого при биохимическом окислении находящихся в воде органических веществ, в присутствии кислорода (аэробных условиях). Полная биохимическая потребность в кислороде (БПКполн) определяется количеством кислорода, которое требуется для полного окисления углерода и водорода органических веществ до СO2 и H2O. В практике гидрохимических исследований наиболее часто определяют расход кислорода через 5 суток после взятия пробы воды (БПК5). Результаты определения выражаются в мгО2/л. БПК является одним из показателей загрязнения природных вод. Согласно санитарным нормам БПК5 воды для питьевого снабжения не должно превышать 3 мгО2/л.

Каково биохимическое потребление кислорода в воде Иссык-Куля?

В иссык-кульской воде средняя величина БПK5 в поверхностном слое составляет 0,79 мгО2/л, но может достигать 5,60 мглО2/л. Превышение предель-но допустимых концентраций (ПДК) отмечается иногда в прибрежной зоне озера летом и осенью при высоких концентрациях органического вещества.

Каков речной сток в озеро Иссык-Куль органических, биогенных и загрязняющих веществ?

Данные о поступлении и аккумуляции основных компонентов химического состава озера за период 1926-1978 гг. позволили сотрудникам Новочеркасского гидрохимического института рассчитать годовой сток органических, биогенных и специфических загрязняющих веществ, имеющий к 1990 году следующие значения: органическое вещество по бихроматной окисляемости -7300 т, органическое вещество по перманганатной окисляемости 4600 т, кремний -5400 т, фосфор -20 т, железо общее -90 т, нитраты -1820 т, медь -2 т, цинк -9 т, нефтепродукты - 470 т.

Что такое концентрация водородных ионов в воде?

Содержание водородных ионов в растворе, выраженное в грамм-ионах на литр раствора, называется концентрацией водородных ионов. Если в воде при температуре 22o содержится 10-7 г/л ионов водорода(Н+), то она будет обладать нейтральной реакцией; при меньшем содержании Н+ реакция будет щелочной, при большем -кислотной. Концентрацию водородных ионов принято выражать условно символом рН, обозначающим логарифм числа, ее характеризующего.
Таким образом, при рH = 7 реакция воды нейтральна, рH < 7 кислая, рH > 7 -щелочная.

Какова концентрация водородных ионов в озере Иссык-Куль?

Концентрация водородных ионов (рH) в Иссык-Куле в открытом озере колеблется в пределах 8,6- 8,9, а в глубинных слоях -около 8,5-8,7. В затонах Тюпского залива, где водообмен с открытым озером затруднен, наблюдаются отличающиеся от открытого озера величины рH. Здесь в поверхностных слоях рH доходит до 9,2 и, наоборот, в придонных, где присутствует сероводород, наблюдаются величины более низкие (до 8,1-8,2), чем в открытом озере.

С чем связаны аномальные концентрации водородных ионов в затонах Тюпского залива?

Максимальные значения рH (9,2) отмечаются в Курментинском, Калгановом затонах в местах обильного произрастания водорослей-макрофитов. При активном фотосинтезе водорослей, усваивающих СO2 из НСО3, возрастает содержание СО3 и ,соответственно, рН. Понижение рН в придонных слоях затонов до 8,1 объясняется увеличением у дна углекислоты, выделяющейся при гниении органических остатков в илах затонов, а так же, возможно, и в результате диссоциации сероводорода.

ДОННЫЕ ОСАДКИ И БЕРЕГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ.

Кем были исследованы донные отложения Иссык-Куля?

Первые достоверные материалы по донным отложениям озера были получены во время экспедиционных работ 1932 г. В.П.Матвеевым. Им давалась визуальная характеристика осадков по крупности зерна и цветности отложений. Помимо этого, отмечалось наличие водорослей, донной фауны, остатков раковин, присутствие сероводородного запаха. Исследования грунтов проводились на 75 станциях в различных частях акватории озера.
Во время проведения экспедиционных работ в 1947-1949 гг. под руководством Д.Г.Сапожникова донные осадки были изучены в 150 пробах, отобранных на разных глубинах. При камеральной обработке собранного материала производилось макро- и микроскопическое описание осадков, изучался механический состав тяжелой фракции, проводился анализ солянокислой вытяжки из донных осадков, определялось содержание в грунтах малых элементов.
Гранулометрический состав донных отложений прибрежной зоны Иссык-Куля был довольно подробно изучен Лабораторией гидродинамики береговых процессов Тянь-Шаньской высокогорной физико-географической станции.