Тяжелые и благородные металлы в водах ледниковой реки Черек

Лилия Жинжакова,
Высокогорный геофизический институт (Нальчик, Кабардино-Балкария)
«Природа» №6, 2020

Долина реки Черек Безенгийский. Кабардино-Балкария. Фото автора

Кабардино-Балкарский государственный высокогорный природный заповедник — красивейший уголок Кавказа. Эта уникальная территория, свободная от антропогенного загрязнения, идеально подходит для проведения наблюдений за распространением загрязняющих веществ. Заповедник расположен между 42°47′ и 43°20′ с. ш., 42°40′ и 43°35′ в. д. Здесь находится Безенгийское ущелье — единственное в своем роде по высоте замыкающих его вершин Большого Кавказа. Все эти гранитные великаны — Дых-Тау (5204), Коштан-Тау (5152), Шхара (5201), Кышкара (5068), пик Пушкина (5033), Джанги-Тау (5058), Гестола (4859) и Катын-Тау (4858,8) — превышают знаменитый Монблан. Безенгийская ледяная стена — классический район для альпинистов всех стран мира. Отсюда берут начало вскипающие, мощные, наполненные силой природы потоки р. Черека Безенгийского — левой составляющей р. Черека. Относится он к бассейну Терека — одной из крупнейших рек Кавказа [1].

Бассейн Черека Безенгийского располагается на северном склоне Центрального Кавказа и граничит на западе с бассейном р. Чегема, на востоке — с Череком Балкарским, а на юге — с Ингури. Протяженность Черека Безенгийского (до слияния с правым истоком — Череком Балкарским) составляет 51 км, площадь его водосбора 627 км² при среднем уклоне реки 60% и средней высоте водосбора 2480 м. В верхней части, где река пересекает Боковой хребет, ширина долины не превышает 1–2 км. Между Боковым и Скалистым хребтами она расширяется в Северной депрессии до 5–10 км. Прорезая Скалистый хребет, река протекает в узком каньонообразном Хуламском ущелье. Его глубина достигает 450 м, а ширина 50–200 м.

Ледник Безенги площадью 36,2 км² и наибольшей длиной 17,6 км (по восточному потоку от горы Башхааузбаши) — крупнейший ледник не только Кавказа, но и Европы. По морфологическому типу он сложный долинный, северо-восточной экспозиции [2].

Практически все ледники находятся в верховьях рек, а наибольшее их количество расположено в верховьях Черека Безенгийского. Это типично горная река с ледниково-снежным питанием. В ее бассейне встречаются обширные снеговые поля и ледники. В результате наших исследований установлено, что воды реки относятся к нейтральным или слабощелочным. Величина рН в летних образцах проб речной воды изменяется в пределах 6,80–7,80, а максимальная сумма растворенных ионов достигает 148,74 мг/л. Преобладающие анионы — гидрокарбонаты (до 44%), а катион — кальций (от 32 до 42%). Гидрологический режим Черека Безенгийского характеризуется зимней меженью, летними дождевыми паводками и ледниковым половодьем, которые напрямую зависят от высоты его протекания и метеорологических особенностей года. В результате взаимодействия с горными породами природные воды обогащаются различными микроэлементами. Их средние содержания в литосфере очень малы [3–4]. Предельно допустимые концентрации (ПДК) металлов в поверхностных водах приведены в таблице.

Таблица. Концентрации тяжелых металлов в воде Черека и их ПДК

Научными сотрудниками Высокогорного геофизического института осуществляется многолетний мониторинг рек Центрального Кавказа, берущих начало высоко в горах. В ранее опубликованных работах [5–6] приводятся факторы формирования химического состава речных вод, гидрохимические показатели в разные фазы гидрологического режима рек и результаты измерений концентраций тяжелых металлов в водах высокогорной зоны Безенгийского ущелья.

Картосхема отбора проб воды в р. Черек. 1 — Черек Безенгийский, 2 — Черек Балкарский, 3 — предгорная зона (74 км от истока), 4 — равнинная зона (110 км от истока)

Цель данной работы — определение уровня концентрации тяжелых (Zn, Mn, Ni, Cr, Pb, Cu, Cd) и благородных (Ag) металлов в высокогорном Череке в период летнего половодья. В это время значительно меняется соотношение источников питания и отмечается существенное изменение расхода воды, обусловленное интенсивным таянием ледников и снежников.

Отбор проб воды проводили по длине реки, от левого истока (Черека Безенгийского, ледника Уллу-Чиран) до выхода в устьевую зону. Измерения концентраций металлов осуществлялись методом атомно-абсорбционной спектрометрии с термической атомизацией МГА-915^*. Последние два створа были выбраны для сравнения определяемых металлов в водах высокогорной зоны с данными анализа в предгорной (74 км) и равнинной (110 км) территориях, чтобы проследить, как меняются концентрации тяжелых металлов от истока к устью.

В водах высокогорной зоны, в истоке Черека Безенгийского, среди представленных микроэлементов наиболее высокие концентрации у Zn и Mn, в водах же равнинной зоны они гораздо меньше. Далее, вниз по течению реки в устьевую зону, концентрации Zn и Mn убывали в пять-семь раз. На выходе реки в устье также уменьшались концентрации Ni, Cr и Cu (см. табл.).

По сравнению с другими микроэлементами выделялось поведение Ag и Cd. Концентрация Ag изменялась в небольшом интервале в верхнем течении и к замыкающему створу варьировала в пределах 0,021–0,032 мкг/дм³. Концентрация Cd в верхнем и нижнем течениях отличалась от Ag на порядок, а от содержания других микроэлементов — более чем на два (см. табл.). Схематично концентрации элементов можно расположить следующим образом: Zn > Mn > Cr > Pb > Cu > Ni > Ag > Cd.

Неоднозначно вел себя и Pb. Этот элемент имеет высокий геохимический фон, но, в отличие от других микроэлементов, его содержание периодически увеличивалось, что, возможно, связано с впадением правого истока (Черека Балкарского). Концентрация Pb сначала возрастала, а затем на равнине уменьшилась почти в два раза, как и концентрации других элементов.

Таким образом, в водах р. Черека в среднем течении (74 км) и в устье (110 км) концентрации микроэлементов значительно ниже, чем в верхнем течении. По экологическим классам качества поверхностных вод суши воды исследуемой реки квалифицируются как чистые и очень чистые [7], а по классификации А. М. Никанорова они относятся к I типу [8]. Загрязняющим элементом реки от истока до устья остается Zn, при этом в высокогорной зоне воды по нему считаются сильно загрязненными (6-й класс), а на равнине, где концентрация Zn составляет всего 6,0–7,0 мкг/дм³, — незначительно загрязненными (4-й класс).

Наши работы показали, что загрязнение речных вод тяжелыми металлами в верховье носит природный геохимический характер, связанный с вымыванием их из горообразующих пород. При выходе водотока на равнину концентрации микроэлементов уменьшаются и становятся значительно ниже ПДК.

Реки, берущие начало от ледников, питают равнинные реки республики. Они представляют собой важное и ценное «сырье». В третьем тысячелетии запасы чистой воды есть и будут в дальнейшем надежным капиталом в экономике нашего региона и страны в целом.

Литература
1. Ефремов Ю. В., Панов В. Д., Лурье П. М. и др. Орография, оледенение, климат Большого Кавказа: опыт комплексной характеристики и взаимосвязей. Краснодар, 2007.
2. Лурье П. М. Водные ресурсы и водный баланс Кавказа. СПб., 2002; 114–116.
3. Войткевич Г. В., Кокин А. В., Мирошников А. Е., Прохоров В. Г. Справочник по геохимии. М., 1990.
4. Разумов В. В., Курданов Х. А., Разумова Л. А. и др. Экосистемы гор Центрального Кавказа и здоровье человека. М.; Ставрополь, 2003.
5. Воробьева Т. И., Гущина Л. П., Жинжакова Л. З. и др. Формирование микроэлементного состава в речных водах Центрального Кавказа // Материалы научно-практической конференции «Современные фундаментальные проблемы гидрохимии и мониторинга качества поверхностных вод России». Азов. 8–10 июня 2009. Азов, 2009; 39–42.
6. Воробьева Т. И., Жинжакова Л. З., Чередник Е. А., Отарова А. С. Оценка фонового уровня содержания микропримесей в речных водах на территории Центрального Кавказа // Геолого-геофизические исследования глубинного строения Кавказа: Геология и геофизика Кавказа: современные вызовы и методы исследований. Коллективная монография. Владикавказ, 2017; 535–542.
7. Нежиховский Р. А. Гидролого-экологические основы водного хозяйства. Л., 1990.
8. Никаноров А. М. Гидрохимия. СПб., 2001; 154–162.

^* ПНД Ф 14.1:2.253-09 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовых концентраций Al, Ba, Be, V, Fe, Cd, Co, Li, Mn, Cu, Mo, As, Ni, Sn, Pb, Se, Sr, Ti, Cr, Zn в природных и сточных водах методом атомно-абсорбционной спектроскопии с использованием атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией «МГА-915». М., 2009.