Водные ресурсы, 2022, T. 49, № 6, стр. 708-712

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В июне 2015 г. сотрудником ИО РАН П.Н. Маккавеевым по просьбе авторов статьи были взяты пробы воды, местоположение станций отбора которых показано на рис. 1. В отфильтрованных пробах измеряли концентрацию растворенных фторидов методом прямой потенциометрии в присутствии ацетатного солевого буфера [12] с калибровкой фторидного ионоселективного электрода на искусственном растворе, имитирующем состав вод оз. Иссык-Куль. Также в фильтрате определяли содержание компонентов основного солевого состава (Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, ${\text{C}}{{{\text{l}}}^{ - }}$, ${\text{SO}}_{{\text{4}}}^{{{\text{2}} - }}$) методом капиллярного электрофореза [5] и величину общей щелочности ${\text{Alk}} \approx {\text{HCO}}_{{\text{3}}}^{ - }$ объемным ацидиметрическим методом [8]. Погрешность измерений концентрации фтора составила ±2%, содержания главных ионов – ±3%.

Рис. 1.

Расположение станций отбора проб воды в оз. Иссык-Куль в июне 2015 г.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Несмотря на достаточно хорошую гидрохимическую изученность оз. Иссык-Куль [1, 2], имеющаяся информация по содержанию микроэлементов, в том числе фтора, весьма ограничена. Приведенное в [4] единственное известное авторам статьи содержание фтора в воде озера – 2.2 ± ± 0.2 мкг/л – явно не соответствует действительности и, скорее всего, содержит ошибку в размерности: вероятно, следует читать не мкг/л, а мг/л. На это указывают два факта. Во-первых, концентрация фтора в притоках оз. Иссык-Куль находится в диапазоне 0.15–0.60 мг/л [3]. Во-вторых, в соленых озерах на южном берегу оз. Иссык-Куль, образовавшихся при снижении уровня воды и представляющих собой затопленные участки бывших заливов, концентрация фтора составляет 22.0–23.5 мг/л при минерализации всего на 34–40% выше таковой в самом озере [14].

Согласно результатам измерений, представленным в табл. 1, содержание фтора в водах оз. Иссык-Куль изменяется в пределах 1.79–2.75 мг/л, составляя в среднем 2.3 мг/л при стандартном отклонении 0.4 мг/л и равенстве среднеарифметического и среднегеометрического значений. Это согласуется с данными [4] после соответствующей корректировки размерности. Изменчивость концентрации фтора существенно превышает погрешность измерений и, по-видимому, является следствием химической неоднородности вод озера.

Предположение о присутствии в оз. Иссык-Куль различных по химическому составу и физическим свойствам водных масс подтверждается результатами детальных гидрофизических исследований П.О. Завьялова с коллегами [15], которые, в частности, установили связь максимума солености в промежуточных слоях водной толщи с опусканием по склону до изопикнического уровня формирующихся осенью холодных, плотных и более пресных вод восточного шельфа. Этот процесс объясняет наблюдавшийся на глубине 400 м на ст. 1 максимум солености и ее слабое уменьшение ко дну. Небольшое снижение концентрации фтора на ст. 2 в придонном слое (глубина 5 м), по-видимому, обусловлено разгрузкой менее минерализованных подземных вод вблизи устья р. Джергалан, возможность которой отмечалась в [2]. Поскольку изучение пространственно-временнóй изменчивости состава вод не входило в задачи настоящей работы, здесь лишь констатируется факт пространственной неоднородности распределения фтора в водной толще озера.

В морской воде при минерализации ∼35 г/л концентрация фтора составляет 1.3 мг/л [10], что указывает на значительно меньшее его содержание в солевом остатке (0.0037%) по сравнению с водами оз. Иссык-Куль (~0.04%). Обогащение фтором относительно морской воды отмечается также в сухом остатке вод морей-озер: Аральского (0.024% [9]) и Каспийского (0.024% [13]). В восточной части оз. Балхаш, где воды обладают наименьшей минерализацией, содержание фтора в сухом остатке достигает 0.097%, тогда как в более минерализованных водах западной части озера доля фтора снижается до 0.072% [7].

Нелинейная зависимость содержания фтора в солевом остатке от минерализации (рис. 2а) отражает общую закономерность накопления фтора в крупных водных объектах областей внутреннего стока: в процессе осолонения водоемов накопление фтора происходит медленнее увеличения общей минерализации. Аналогичная нелинейная связь наблюдается между минерализацией и соотношением концентраций фтора и хлоридов (рис. 2б). Это свидетельствует о более интенсивном переходе фтора из водной толщи в донные отложения по сравнению с компонентами основного солевого состава. С данным процессом, по-видимому, связано установленное А.Б. Роновым с соавторами [11] обогащение фтором осадочных пород, отлагавшихся в эпиконтинентальных морях прошлых геологических эпох в условиях аридного климата.

Рис. 2.

Зависимость соотношений ${{[{{{\text{F}}}^{ - }}]} \mathord{\left/ {\vphantom {{[{{{\text{F}}}^{ - }}]} M}} \right. \kern-0em} M}$ и ${{[{{{\text{F}}}^{ - }}]} \mathord{\left/ {\vphantom {{[{{{\text{F}}}^{ - }}]} {[{\text{C}}{{{\text{l}}}^{ - }}]}}} \right. \kern-0em} {[{\text{C}}{{{\text{l}}}^{ - }}]}}$ от минерализации М вод океана и крупных бессточных водоемов аридных территорий. 1 – Мировой океан; 2 – Аральское море; 3 – Каспийское море; 4 – оз. Иссык-Куль; 5 – оз. Балхаш, западная часть; 6 – то же, восточная часть.

ВЫВОДЫ

Концентрация фтора в водах оз. Иссык-Куль сравнима с его концентрацией в водах других крупных бессточных водоемов аридных территорий (Арал, Каспий, Балхаш) и составляет в среднем 2.3 мг/л при диапазоне значений 1.79–2.75 мг/л.

Подобно другим крупным водным объектам областей внутреннего стока, воды озера обогащены фтором относительно морской воды (на порядок величины по содержанию в сухом остатке).

Накопление фтора в водах бессточных водоемов происходит медленнее увеличения общей минерализации и концентрации хлоридов, что, по-видимому, связано с более интенсивным переходом фтора из водной толщи в донные отложения по сравнению с компонентами основного солевого состава.