Картографическое обеспечение идентификации природных и техногенных источников растворенного вещества в бассейне озера Байкал

DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-175-188

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Ю.М. Семенов

Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН,
Улан-Баторская, д. 1, 664033, Иркутск, Россия;
E-mail: yumsemenov@mail.ru

А.В. Силаев

Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН,
Улан-Баторская, д. 1, 664033, Иркутск, Россия;
E-mail: anton_s@bk.ru

М.Ю. Семенов

Лимнологический институт СО РАН,
Улан-Баторская, д. 3, 664033, Иркутск, Россия;
E-mail: smu@mail.ru

Аннотация

Разработана методика ГИС-картографирования для выявления и оценки вкладов источников вещества в состав поверхностных вод. Основой для создания базы данных ГИС послужили результаты изучения пространственного разнообразия химического состава поверхностных вод. Геоинформационный анализ включал создание цифровой основы для картографирования, векторизацию картографических источников и материалов дистанционного зондирования Земли, создание единой базы данных, объединяющих картографическую, статистическую информацию и материалы полевых наблюдений, морфометрический анализ рельефа на основе цифровой модели рельефа, создание ландшафтной основы для базовых карт, составление тематических карт, анализ изменения компонентов геосистем, создание электронных картографических слоев, позволяющих идентифицировать участие источников растворенного вещества в формировании состава вод. Анализ изменения компонентов базировался на результатах разновременных исследований состава вод и донных отложений. На базе сопоставления химического состава вод притоков Байкала с химическим и минералогическим составом пород разработан подход к выявлению источников растворенного вещества и оценке их вкладов в формирование макро- и микроэлементного составов поверхностных вод. Для решения задач исследования применялись методы статистического анализа данных, многокомпонентного смешения с использованием систем линейных уравнений, полевые методы сбора данных. Выявлены три основные категории источников растворенного вещества (силикатных, сульфидсодержащих силикатных, карбонатных пород) и рассчитаны их вклады в химический состав вод. На основе микроэлементных трассеров вклады силикатных пород были разделены на вклады первичных и вторичных силикатных пород, выделены рудосодержащие силикатные породы без сульфидов. Путем сопоставления соотношений концентраций микроэлементов в водах незагрязненных территорий и сточных водах предприятий выявлены трассеры, позволившие идентифицировать источники загрязнения поверхностных вод. Составлены карты территорий, обусловливающих определенный химический состав поверхностных вод, впервые классифицированный на основе соотношения величин вкладов дренируемых горных пород.

Ключ. слова

картографирование, ГИС, Байкал, поверхностные воды, растворенное вещество, источники

Список литературы

  1. Алекин О.А. Общая гидрохимия (Химия природных вод). Л.: Гидрометеоиздат, 1948. 208 с.
  2. Дуров С.А. Треугольная форма графического выражения результатов водных анализов и применение ее к классификации природных вод. Гидрохимические материалы, 1949. Т. 17. С. 54–61.
  3. Кузьмин М.И., Дриль С.И., Сандимиров И.В., Сандимирова Г.П., Гелетий В.Ф., Чуканова В.С., Калмычков Г.В., Бычинский В.А. Вариации изотопного состава Sr в осадочном разрезе оз. Байкал. Доклады Академии наук, 2007. Т. 412. № 4. С. 530–534. DOI: 10.1134/S1028334X07010308.
  4. Семенов М.Ю. Показатели условий формирования химического состава речных вод в бассейне озера Байкал. География и природные ресурсы, 2017. № 4. С. 170–179. DOI: 10.21782/GIPR0206-1619-2017-4(170-179).
  5. Семенов М.Ю., Сандимирова Г.П., Коровякова И.В., Троицкая Е.С., Храмцова Т.И., Донская Т.В. Сравнительная оценка скоростей внутрипочвенного выветривания в ландшафтах северного макросклона хребта Хамар-Дабан. Геология и геофизика, 2005. Т. 46. № 1. С. 50–59.
  6. Семенов М.Ю., Снытко В.А., Маринайте И.И. Исследование происхождения полициклических ароматических углеводородов в воде озера Байкал. Доклады Академии наук (Науки о Земле), 2017. Т. 474. № 6. С. 746–750. DOI: 10.7868/S0869565217180190.
  7. Семенов Ю.М. Ландшафтно-геохимический синтез и организация геосистем. Новосибирск: Наука, 1991. 144 с.
  8. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 320 с.
  9. Сочава В.Б., Михеев В.С., Ряшин В.А. Обзорное ландшафтное картографирование на основе интеграции элементарных геосистем. Доклады Института географии Сибири и Дальнего Востока. 1965. Вып. 10. С. 9–22.
  10. Borzenko S.V., Shvartsev S.L. Chemical composition of salt lakes in East Transbaikalia (Russia). Applied geochemistry, 2019. V. 103. P. 72–84. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2019.02.014.
  11. Bucher K., Zhou W., Stober I. Rocks control the chemical composition of surface water from the high Alpine Zermatt area (Swiss Alps). Swiss Journal of Geosciences, 2017. V. 110. P. 811–831. DOI: 10.1007/s00015-017-0279-y.
  12. Falkner K.K., Church M., Measures C.I., LeBaron G., Thouron D., Jeandel C., Stordal M.C., Gill G.A., Mortlock R., Froelich P., Chan L.H. Minor and trace element chemistry of Lake Baikal, its tributaries, and surrounding hot springs. Limnology and oceanography, 1997. V. 42. No. 2 P. 329–345. DOI: 10.4319/lo.1997.42.2.0329.
  13. Falkner K.K., Measures C.I., Herbelin S.E., Edmond J.M., Weiss R.F. The major and minor element geochemistry of Lake Baikal. Limnology and oceanography, 1991. V. 36. P. 413–423. DOI: 10.4319/LO.1991.36.3.0413.
  14. Hounslow A.W. Water Quality Data: Analysis and Interpretation. Boca Raton: CRC press LLC, Lewis Publishers, 1995. 416 p. DOI: 10.1201/9780203734117.
  15. Kasimov N., Shinkareva G., Lychagin M., Kosheleva N., Chalov S., Pashkina M., Thorslund J., Jarsjö J. River Water Quality of the Selenga-Baikal Basin: Part I—Spatio-Temporal Patterns of Dissolved and Suspended Metals. Water, 2020. V. 12. Issue 8: 2137. DOI: 10.3390/w12082137.
  16. Keene W.C., Pszenny A.A.P., Galloway J.N., Hawley M.E. Sea-salt corrections and interpretation of constituent ratios in marine precipitation. Journal of geophysical research, 1986. V. 91. Issue D6. Р. 6647–6658. DOI: 10.1029/JD091ID06P06647.
  17. Kemp P.H. Chemistry of Natural Waters. Part VI. Classification of Waters. Water research, 1971. V. 5. Issue 10. P. 943–956. DOI: 10.1016/0043-1354(71)90029-7.
  18. Lychagin M., Chalov S., Kasimov N., Shinkareva G., Jarsjo J., Thorslund J. Surface water pathways and fluxes of metals under changing environmental conditions and human interventions in the Selenga River system. Environmental earth science, 2017. V. 76. Issue 1. DOI: 10.1007/s12665-016-6304-z.
  19. Mayer B., Shanley J.B., Bailey S.W., Mitchell M.J. Identifying sources of stream water sulfate after a summer drought in the Sleepers River watershed (Vermont, USA) using hydrological, chemical, and isotopic techniques. Appllied geochemistry, 2010. V. 25. Issue 5. P. 747–754. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2010.02.007.
  20. Porowski A., Porowska D., Halas S. Identification of Sulfate Sources and Biogeochemical Processes in an Aquifer Affected by Peatland: Insights from Monitoring the Isotopic Composition of Groundwater Sulfate in Kampinos National Park, Poland. Water, 2019. V. 11. No. 7. P. 1388. DOI: 10.3390/w11071388.
  21. Solongo T, Fukushi K, Altansukh O, Takahashi Y, Akehi A, Baasansuren G, Ariuntungalag Y, Enkhjin O, Davaajargal B, Davaadorj D, Hasebe N. Distribution and Chemical Speciation of Molybdenum in River and Pond Sediments Affected by Mining Activity in Erdenet City, Mongolia. Minerals, 2018. V. 8. No. 7:288. DOI: 10.3390/min8070288.
  22. Strauch G., Schreck P., Nardin G., Gehre M. Origin and distribution of sulphate in surface waters of the Mansfeld mining district (Central Germany)—a sulphur isotope study. Isotopes in environmental health studies, 2001. V. 37. Issue 2. P. 101–112. DOI: 10.1080/10256010108033287.
  23. Stuyfzand P.J. A New Hydrochemical Classification of Water Types. Regional Characterization of Water Quality; IAHS Publication: Oxford, UK, 1989. V. 182. P. 89–98.
  24. Walter J., Chesnaux R., Cloutier V., Gaboury D. The influence of water/rock-water/clay interactions and mixing in the salinization processes of groundwater. Journal of hydrology and regional studies, 2017. V. 13. P. 168–188. DOI: 10.1016/j.ejrh.2017.07.004.

Для цитирования: Семенов Ю.М., Силаев А.В., Семенов М.Ю. Картографическое обеспечение идентификации природных и техногенных источников растворенного вещества в бассейне озера Байкал. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2022. Т. 28. Ч. 1. С. 175–188 DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-175-188

For citation: Semenov Y.M., Silayev A.V., Semenov M.Yu. Cartographic support of identification of natural and man-made sources of dissolved matter in lake Baikal basin. InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2022. V. 28. Part 1. P. 175–188. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-175-188 (in Russian)