Речовинний склад та особливості донних відкладів озера Охнич (Волинське Полісся)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Речовинний склад та особливості донних відкладів озера Охнич (Волинське Полісся)

Михайло Пасічник, Ольга Ільїна Оксана Громик

Наведено результати досліджень біотичного та хімічного складу донних відкладів озера Охнич (Волинське Полісся). Значну увагу приділено з'ясування морфогенетичних та лімнічних особливостей нагромадження донних відкладів. Деталізовано основні хімічні індикатори золи сапропелю (Fe ₂0₃, CaO, P2O5, S₃ar., Naar., K₂O). Розглянуто склад та вміст окремих хімічних елементів на різних генетичних горизонтах покладів. З'ясовано, що зоогеновий сапропель озера Охнич має типові для донних відкладів водойм Волинського Полісся набір якісних показників. Отримані результати слід розглядати як базові при формуванні багатоцільового кадастру озер. Широкий діапазон хімічного складу та фізичних властивостей донних відкладів озер, значні запаси та поширеність у Волинському Поліссі, а також відносна простота видобутку дадуть змогу розглядати їх як важливий ресурс для застосування у сільському господарстві, промисловості та рекреації.

Ключові слова: озеро, донні відклади, сапропель, біотичний склад, геохімічний склад, Волинське Полісся.

Пасичник Михаил, Ильина Ольга, Громик Оксана. Вещественный состав и особенности донных отложений озера Охнич (Волынское Полесье)

В работе приведены результаты исследований биотического и химического состава донных отложений озера Охнич (Волынское Полесье). Значительное внимание уделено выяснению морфогенетических и лимнических особенностей накопления донных отложений. Детализировано основные химические индикаторы золы сапропеля (Fe₂O₃, CaO, P₂O₅, S^., К,_бщ., K₂O). Рассмотрены состав и содержание отдельных химических элементов на разных генетических горизонтах отложений. Установлено, что зоогеновый сапропель озера Охнич имеет типичные для донных отложений водоемов Волынского Полесья набор качественных показателей. Полученные результаты следует рассматривать как базовые при формировании многоцелевого кадастра озер. Широкий диапазон химического состава и физических свойств донных отложений озер, значительные запасы и распространенность в Волынском Полесье, а также относительная простота добычи позволяют рассматривать их как важный ресурс для применения в сельском хозяйстве, промышленности и рекреации.

Ключевые слова: озеро, донные отложения, сапропель, биотический состав, геохимический состав, Волынское Полесье.

Pasichnyk Mykhailo, Ilyina Olga, Gromyk Oksana. Сomposition and Features of the Lake Okhnych Sediments (Volyn Polissya)

The results of studies of biotic and chemical composition of bottom sediments of the Lake Okhnych (Volyn Polissya) are presented in the paper. A lot of attention has been paid to elucidating the morphogenetic and limnological peculiarities of sediment accumulation. The main chemical indicators of sapropel ash (Fe₂O₃, CaO, P₂O₅, S, N, K₂O) are detailed. The composition and content of individual chemical elements at different genetic horizons of deposits are considered. It has been studied out that the zoogenic sapropel of the Lake Okhnych has a set of qualitative indicators typical for the bottom sediments of the reservoirs of Volyn Polissya. The received results should be taken into consideration as basis in the formation of the multi-purpose cadastre of lakes. The wide range of chemical composition and physical attributes of bottom sediments, the large stocks and prevalence in Volyn Polissya, as well as the relative ease of extraction make it an important resource for use in agriculture, industry and recreation.

Key words: lake, sediments, sapropel, biotic composition, geochemical composition, Volyn Polissya.

Постановка наукової проблеми та її значення

Седиментаційно-діагенетичні процеси формування донних відкладів озер, їх склад, властивості та поширення відображають загальний зміст природних процесів у межах досліджуваного регіону з властивими йому місцевими особливостями. Важливі чинники, що контролюють озерне нагромадження відкладів, - геопросторове положення озера, глибина розчленування рельєфу, літооснова покривних порід водозбору, інтенсивність сучасних процесів рельєфоутворення, тектонічний режим та біологічні процеси, що проходять у водоймі. Вивчення особливостей нагромадження, речовинного складу та властивостей донних відкладів (сапропелів) у озерах Волинського Полісся із урахуванням лімнічних характеристик дає змогу визначити шляхи їх практичного застосування.

Аналіз останніх досліджень цієї проблеми

Питаннями просторово-географічного вивчення акумуляції та хімічного складу речовини донних відкладів озер займалися вітчизняні [3, 8-10, 12] та зарубіжні дослідники [1-2, 11]. Окремі лімнолого-геохімічні аспекти розглянув Л. В. Ільїн [4-6], зокрема, він узагальнив показники концентрації та диференціації мікроелементів, розробив методику ландшафтно-геохімічної оцінки донних відкладів. Геохімічним дослідженням озер присвячені праці білоруських дослідників А. Л. Жуховицької та В. А. Генералової [2]. Проте питання геохімії донних відкладів і досі залишається недостатньо вивченим.

Мета та завдання статті - здійснити комплексний аналіз складу донних відкладів озера Охнич (Волинське Полісся) шляхом з'ясування основних компонентів біотичного складу та індикаційних показників золи сапропелю.

Виклад основного матеріалу й обґрунтування отриманих результатів дослідження

Озеро Охнич (51°28'26'' пн. ш., 25°31'44'' сх. д.) знаходиться в оточенні лісового масиву на схід від села Замостя Маневицького району Волинської області в північно-східній частині Поворсько- Маневицького кінцево-моренного геоморфологічного району на флювіогляціальній полого- хвилястій поверхні дніпровського зледеніння. Площа озера - 0,42 км², довжина - 1,12 км, максимальна ширина - 0,45 км, середня - 0,36 км, довжина берегової лінії - 2,96 км. Середня глибина озера становить 1,5 м, максимальна - 2,5 м. Водозбір озера незначний і становить 6,84 км², з яких 3,22 км² перебуває під лісовими насадженнями, 2,99 км² - це землі сільськогосподарського призначення, 0,21 км² - болота. Прилегла до водойми територія складена дерновими слабо - і середньопідзолистими ґрунтами. Озеро має складну витягнуту із заходу на схід форму й нетипове звуження у центральній частині з обох берегів у вигляді мисів, що пов'язано зі симетрично розташованими частинами улоговини (рис. 1). Південно -східний і східний берег підвищується на 1,5--2,0 м над рівнем води. Західний берег озера низький, покритий вищою водною рослинністю й заболочений.

Розподіл донних відкладів по акваторії озера характеризується нерівномірністю, обумовленою морфометричними особливостями водойми. Вся площа улоговини покрита озерними відкладами, окрім вузької піщаної смуги східного берега. Дно озера складене глиною, суглинками та пісками, зрідка зустрічається крейда. Потужність донних відкладів у західній частині водойми різниться від східної. У західній частині улоговини їх товщина сягає 4,0-6,0 м, в східній збільшується до 11,0-14,0 м (рис. 1). На східному березі сапропель виходить за межі водного дзеркала на 20-50 м і перекривається шаром торфу (до 2,0 м). Заболоченість берегів і вихід сапропелевих відкладень за межі водного дзеркала свідчить, що з моменту виникнення озеро було більше за площею на 15-25 %. Рівень води коливається в незначних межах, збільшуючись під час весняного танення снігу на 0,15-0,2 м.

Рис. 1. Поздовжній профіль (А-Б) улоговини озера Охнич

Глибина улоговини сягає 14,0 м, її схили в літоральній зоні не перевищують 1-3°, збільшуючись у субліторалі до 9°. Ступінь заповненості улоговини відкладами (53,0 %) свідчить про мезотрофний тип водойми (перехідний від оліготрофного до ефтрофного). Озерні відклади представлені переважно зоогеновим видом сапропелю, який в окремих частинах водойми чергується з органо- глинистим, торф'янистим і водоростевим видом.

Сапропель (грец. sapros - гнилий і pelos - мул) - органо-мінеральні колоїдні донні відклади озер із вмістом органічної речовини не менше 15 %, а також неорганічних компонентів біогенного, хемогенного й теригенного характеру [7]. Основний склад органічної речовини формується із залишків рослин і тварин, що населяють водойму й надходять ззовні та органічними домішками приносного характеру. Кількість та склад мінеральних компонентів сапропелю залежить від хімічного складу води, що надходить із водозбору та ерозійних процесів [12].

Фахівцями Київської геологорозвідувальної експедиції в озері Охнич розвідано 333,0 тис. т (або тис. м³) балансових запасів низькозольного сапропелю зоогенового виду. При цьому, запаси в межах дзеркала води становлять 304,0 тис. т. Колір зоогенового сапропелю озера Охнич змінюється від сірувато-коричневого до бурого з оливковою відтінком. Він має дрібнозернисту структуру. У його біотичному складі переважають залишки тваринного походження (15-40 %), аморфний детрит (20-25 %) та синьо-зелені водорості (5-40 %). Зустрічаються залишки діатомових (5-10 %) та протококових водоростей (одинично). Спори й пилок не перевищують 5 %. На рис. 2 відображено біотичний склад сапропелю у контрольних точках західної (І II11/ПК2) та східної (ПП6/ПК3) частини улоговин.

Головними компонентами мінеральної частини відкладів є сполуки SiO ₂, Fe₂O₃, CaO, P₂O₅, S^., К_заг., K₂O та ін. Аналіз розподілу основних геохімічних показників донних відкладів озера Охнич засвідчує, що зольність відкладів змінюється в межах від 15,0 % до 43,0 %, при цьому середня становить 27,0 %. Вологість із глибиною зменшується від 97,2 % до 93,02 %. Водневий показник змінюється в діапазоні 5,25-6,42 рН.

Рис. 2. Профілі біотичного складу сапропелю, у %

донний відклад озеро

У золі сапропелю оксид кальцію (СаО) варіює в незначних межах від 1,07 % (на глибині 11,0 м) до 2,24 % (на глибині 7,0 м). Усереднене значення становить 1,35 %. Рівномірний розподіл кальцію може свідчити про відносну стабільність водного режиму озера й ландшафтно-геологічних умов його водозбору. Сполуки заліза надходять у донні відклади у вигляді кластогенного матеріалу, різних колоїдних структур й органічних комплексів. Оксид заліза ^е ₂0₃) однорідний по всій глибині залягання відкладів і змінюється в незначних межах (1,32-2,34 %). Залізо добре абсорбується гуміновими сполуками, тому органічні види сапропелю мають дещо більші концентрації оксиду заліза. Усереднене значення становить 1,72 % (рис. 3).

Геохімічні властивості фосфору, як важливого біогенного елемента, зумовлені його здатністю контролювати встановлену під час седиментації речовини динамічну рівновагу між водною фазою та відкладами, стан екосистеми й процеси евтрофікації водойми [2]. Оксид фосфору (Р₂0₅) міститься в незначних концентраціях і в середньому становить 0,172 %. Глибоководні ділянки з порівняно сповільненим гідродинамічним режимом придонного шару сприятливі для накопичення сполук фосфору. Техногенне надходження фосфору переважно відбувається за рахунок застосування звичайних суперфосфатних добрив при агротехнічній діяльності та ортофосфатів у побуті. Розподіл сірки у відкладах закономірно пов'язаний із вмістом органічної речовини. Накопичення її у відкладах відбувається внаслідок поглинання сульфат-іонів планктоном [1]. Згодом у ході інералізації органічної речовини сірка переходить у мінеральні форми. Концентрації загальної сірки (^заг.) рівномірно розподілені на всіх генетичних горизонтах відкладів (рис. 2). Усереднене значення становить 1,02 %.

Рис. 3. Усереднені профілі розподілу вологості, зольності та окремих хімічних компонентів у золі донних відкладах озера Охнич, %о

Сапропель зоогенового виду, зазвичай, має підвищений вміст загального азоту (N_3ar.)- Організми планктону й бентосу, які багаті на білки, зумовлюють утворення сапропелів із підвищеним умістом азоту. Білкові сполуки є основою формування азотистих речовин сапропелів - переважно гумінових кислот [2]. Концентрації загального азоту (N^.) з глибиною зменшуються від 3,5 % до 2,47 %, однак на глибинах від 11,5 до 14 м спостерігається різке збільшення його змісту до 4,57 %. Азотисті сполуки надходять у відкладення в результаті осідання детриту збагаченого азотом. Надходження калію та його сполук у водойми, а також його седиментація в донних відкладеннях визначається обсягом теригенного матеріалу. У відкладеннях озера Охнич оксид калію (K₂O) міститься в незначних кількостях (рис. 3). Середнє значення - 0,22 %.

За даними [11], зоогеновий сапропель із такими характеристиками придатний для застосування в різних сферах економічної діяльності. Зокрема, у сільському господарстві як органічне добриво й у вигляді вітамінної добавки для тварин. Також зоогеновий сапропель придатний для застосування в грязелікуванні та косметології.

Висновки та перспективи подальших досліджень

Виконане дослідження свідчить, що донні відклади озера Охнич заповнюють дві карстових воронкоподібних западини, які формують улоговину озера. Вони формуються в умовах невеликої водозбірної площі - 6,84 км² і без значного антропогенного навантаження. Структура біотичного складу має характерні для зоогенового виду сапропелю показники (переважають залишки тваринного походження та аморфний детрит). Концентрації хімічних елементів пребувають у межах кларкових показників для озер Волинського Полісся й коливаються в межах: CaO - 1,07-2,24 %, Fe₂O₃ - 1,32-2,34 %, P₂O₅ - 0,05-0,283 %, S^. - 0,73-1,39 %, Nw. - 2,37-4,57 %, K₂O - 0,13-0,46 %. Перспективи подальших досліджень озера полягають у розробці рекомендацій щодо охорони й раціонального використання органо - мінеральних відкладів водойми.

Джерела та література

1. Даувальтер В. А. Геоэкология донных отложений озер / В. А. Даувальтер. - Мурманск: Изд-во МГТУ, 2012. - 242 с.

2. Жуховицкая А. Л. Геохимия озер Белоруссии / А. Л. Жуховицкая, В. А. Генералова. - Минск: Навука и тэхшка, 1991. - 204 с.

3. Ильина О. В. Лимнолого-геохимические особенности донных отложений озера Охнич, Украинское Полесье / О. В. Ильина, М. П. Пасичник, Н. В. Пасичник // Актуальные научно-технические и экологические проблемы сохранения среды обитания: научн. статьи Международн. науч.-практ. конф., (Брест, 6-8 апр. 2016 г.). - Брест: УО БГТУ, 2016. - Ч. 1. - С. 183-187.

4. Ільїн Л. В. Лімнокомплекси Українського Полісся. У 2-х т. Т. 1: Природничо-географічні основи дослідження та регіональні закономірності / Л. В. Ільїн. - Луцьк: РВВ «Вежа» Волин. нац. ун-ту ім. Лесі Українки, 2008. - 316 с.

5. Ільїн Л. В. Лімнокомплекси Українського Полісся. У 2 -х т. Т. 2: Регіональні особливості та оптимізація / Л. В. Ільїн. - Луцьк: РВВ «Вежа» Волин. нац. ун-ту ім. Лесі Українки, 2008. - 400 с.

6. Ільїн Л. В. Ландшафтно-геохімічні дослідження лімносистем / Л. В. Ільїн // Вісн. Львів. ун-ту. Серія географічна. - 2006. - Вип. 33. - С. 130-136.

7. Ільїн Л. В. Озерознавство: укр.-рос сл. Поняття і терміни / Л. В. Ільїн. - Луцьк: РВВ «Вежа» Волин. нац. ун-ту ім. Лесі Українки, 2001. - 112 с.

8. Пасічник М. П. Озерний сапропель Рівненської області: особливості поширення та ресурси / М. П. Пасічник // Наук. вісн. Херсон. держ. ун-ту. Геогр. науки. - 2018. - Вип. 9. - С. 163-168.

9. Пасічник М. П. Озеро Велика Близна: лімнолого-географічний аналіз / М. П. Пасічник, О. В. Ільїна // Наук. вісн. Східноєвроп. нац. ун-ту ім. Лесі Українки. Серія: Геогр. науки. - 2017. - Вип. 8. - С. 26-33.

10. Шевчук М. Й. Сапропелі України: запаси якість та перспективи використання / М. Й. Шевчук. - Луцьк: Надстир'я, 1996. - 383 с.

11. Штин С. М. Озерные сапропели и их комплексное освоение / С. М. Штин. - М.: Изд-во Моск. гос. горного ун-та, 2005. - 373 с.

12. Ilyin Leonid. Geochemical peculiarities of bottom sediments in polytypic lakes of Ukrainian Polissya / Leonid Ilyin // Limnological Review. - 2002. - Vol. 2. - P. 155-163.

References

1. Dauvalter V. A. Heoеkolohyia donnykh otlozhenyi ozer / V. A. Dauvalter. - Murmansk: Yzd-vo MHTU, 2012. - 242 s.

2. Zhukhovytskaia A. L. Heokhymyia ozer Belorussyy / A. L. Zhukhovytskaia, V. A. Heneralova. - Mynsk: Navuka y tеkhnika, 1991. - 204 s.

3. Ylyna O. V. Lymnoloho-heokhymycheskye osobennosty donnykh otlozhenyi ozera Okhnych, Ukraynskoe Polese / O. V. Ylyna, M. P. Pasychnyk, N. V. Pasychnyk // Aktualnye nauchno-tekhnycheskye y еkolohycheskye problemy sokhranenyia sredy obytanyia: nauchnye staty Mezhdunarodn. nauch.-prakt. konf., (Brest, 6-8 apr. 2016 h.). - Brest: UO BHTU, 2016. - Ch. 1. - S. 183-187.

4. Ilin L. V. Limnokompleksy Ukrainskoho Polissia. U 2-kh t. T. 1: Pryrodnycho-heohrafichni osnovy doslidzhennia ta rehionalni zakonomirnosti / L. V. Ilin. - Lutsk: RVV «Vezha» Volyn. nats. un -tu im. Lesi Ukrainky, 2008. - 316 s.

5. Ilin L. V. Limnokompleksy Ukrainskoho Polissia. U 2-kh t. T. 2: Rehionalni osoblyvosti ta optymizatsiia / L. V. Ilin. - Lutsk: RVV «Vezha» Volyn. nats. un -tu im. Lesi Ukrainky, 2008. - 400 s.

6. Ilin L. V. Landshaftno-heokhimichni doslidzhennia limnosystem / L. V. Ilin // Visn. Lviv. un-tu. Seriia heohrafichna. - 2006. - Vyp. 33. - S. 130-136.

7. Ilin L. V. Ozeroznavstvo: ukr.-ros sl. Poniattia i terminy / L. V. Ilin. - Lutsk: RVV «Vezha» Volyn. nats. un-tu im. Lesi Ukrainky, 2001. - 112 s.

8. Pasichnyk M. P. Ozernyi sapropel Rivnenskoi oblasti: osoblyvosti poshyrennia ta resursy / M. P. Pasichnyk // Nauk. visn. Kherson. derzh. un-tu. Heohr. nauky. - 2018. - Vyp. 9. - S. 163-168.

9. Pasichnyk M. P. Ozero Velyka Blyzna: limnoloho-heohrafichnyi analiz / M. P. Pasichnyk, O. V. Ilina // Nauk. visn. Skhidnoievrop. nats. un-tu im. Lesi Ukrainky. Seriia: Heohr. nauky. - 2017. - Vyp. 8. - S. 26-33.

10. Shevchuk M. Y. Sapropeli Ukrainy: zapasy yakist ta perspektyvy vykorystannia / M. Y. Shevchuk. - Lutsk: Nadstyria, 1996. - 383 s.

11. Shtyn S. M. Ozernye sapropely y ykh kompleksnoe osvoenye / S. M. Shtyn. - M.: Yzd-vo Mosk. hos. hornoho un-ta, 2005. - 373 s.

12. Ilyin Leonid. Geochemical peculiarities of bottom sediments in polytypic lakes of Ukrainian Polissya / Leonid Ilyin // Limnological Review. - 2002. - Vol. 2. - P. 155-163.

Размещено на Allbest.ru