Гидрохимия Байкала // Галазий Г. И. «Байкал в вопросах и ответах» (1989)

Материал воспроизводит главу из книги академика Галазия Г. И. "Байкал в вопросах и ответах" (1989). Сквозная нумерация вопросов по книге сохранена.

370. Каков химический состав воды Байкала?

Средний ионный состав воды Байкала по Г. Ю. Ве­рещагину, К. К. Вотинцеву составляет: гидрокарбонаты (НСО₃-) - 66,5; сульфаты (SО₄²-) -5,2; хлор (Сl^-) -0,6; кальций (Са²⁺) — 15,2; магний (Mg²⁺) — 3,1; натрий (Na⁺) — 3,8; калий (К⁺) — 2,0; нитраты (NO_{3_}) —0,3-0,5; фосфаты (РО₄^3-) — 0,02-0,06; карбонаты (СО₃^2-) — 0,6-0,06; силикаты и кремниевая кислота (SiO₂) — 1,6-5,5; алюминий (А1³⁺) — следы; железо (Fe)—0,02-0,03; кислород (О₂) — 9,6—14,4; азот (N₂) — 16,8-22,4; свободная углекислота (СО₂) — 0,44-5,28; марганец   (Мn) — 0,0012-0,0023;     жесткость — 1,039 мг-экв.; сумма ионов — 96,7 мг/л.

371.  Какова общая минерализация воды в Байкале?

Общая минерализация воды в Байкале составляет 120 мг/л, суммарное содержание ионов в воде озера 96,7 мг/л. Для сравнения заметим, что среднее содержа­ние ионов по всем притокам Байкала 107,9, а общая минерализация 128,2 мг/л, то есть различия сравни­тельно невелики.

372. Какое количество веществ растворено в Байкале?

В 1 л воды содержится 120 мг различных веществ, или 120 г/м³. В Байкале 23000 млрд. м³ воды, следова­тельно, общее количество растворенных веществ состав­ляет 2,76 млрд. т.

373. Каковы физико-химические свойства воды?

1. Вода — это прозрачная жидкость без запаха, вкуса, а в малом объеме без цвета. Молекулярная масса воды 18,0160, химическая формула — Н₂О. Максималь­ная плотность дистиллированной воды 1,0000 г/см³ при температуре 3,982°С и нормальном давлении 1 атм.
2. Вода — единственное известное нам вещество, ко­торое встречается в естественных условиях на поверхности Земли в твердом, жидком и газообразном состо­яния. 
3. Вода — уникальный  растворитель.   Она  растворяет больше солей и прочих веществ, чем любое другое вещество.
4. Воду  очень  трудно  окислить,  сжечь  или разло­жить на составные части. Вода — химически стойкое ве­щество.
5. Вода окисляет почти все металлы и разрушает да­же самые твердые горные породы.
6. Вода имеет редкую  способность  при замерзании расширяться, вследствие чего лед плавает на воде, ос­тающейся в жидкой фазе.    Только немногие вещества (висмут, галлий, германий и др.) имеют такую же ано­малию, при которой твердая фаза легче жидкой.
7. Вода имеет большое сродство к самой себе, самое большое из всех жидкостей. Именно поэтому вода су­ществует   в   форме   сферических   капель — ведь   сфера имеет наименьшую поверхность при заданном объеме. Поверхностное натяжение  (на границе с воздухом при 20°С равное 72,75 дин/см) является необходимым усло­вием капиллярных процессов, столь важных для жизне­деятельности  растений  и  животных.
8. Пресная вода замерзает не при температуре наи­большей плотности (+4°С), а при 0°С.
9. Вода  обладает  способностью   поглощать  большое количество теплоты и сравнительно мало при этом нагреваться. У воды очень высокая скрытая теплота пла­вления льда   (79 кал/г)   и испарения   (539 кал/г при 100°С), то есть она поглощает значительное количество дополнительной  теплоты при  неизменности  температу­ры в процессе замерзания и при кипении.
10. Дистиллированная   вода   очень   плохо   проводит электрический ток, но даже весьма малые добавки со­лей превращают ее в хороший проводник.
11. Удельная теплоемкость воды выше, чем у боль­шинства веществ   (кроме   водорода   и   аммиака)   при 100°С = 0,487 кал/г-град, а при 15°С = 1,000 кал/г -град. Плавление льда сопровождается увеличением его удель­ной теплоемкости почти вдвое. С повышением темпера­туры теплоемкость воды уменьшается и только после 40°С начинает увеличиваться.
12. Температура  замерзания  воды понижается  при увеличении   давления   примерно   на 1°С   на   каждые 130 атм. и достигает минимума (—22°С) при давлении 2200 атм. При дальнейшем увеличении давления тем­пература замерзания увеличивается и может стать вы­ше 0°  (при очень большом давлении).
13. Температура   кипения   воды равна  +100°С при нормальном давлении 1 атм., но учитывая, что водород кипит при —253°С, а кислород при —180°С, вода долж­на кипеть в пределах от —100°С до —150°С.
14. Диэлектрическая проницаемость воды  (Е в еди­ницах СГСЭ) 81,0 при 20°С  (это объясняет наличие у воды особых свойств, в частности способность раство­рять многие вещества). У большинства других тел она находится в пределах 2—3, за исключением ряда кислот  (муравьиная — 58, ацетон — 21) и цианистого водо­рода, у которого диэлектрическая проницаемость  107.
15. Коэффициент    преломления    света    в воде при 20°С = 1,3330, в то время как по волновой теории света (n = √Е)  он должен быть равен 9.
16. Вода   способна   к   полимеризации — соединению большого числа молекул обычной воды. Такая поливода имеет ряд совершенно новых физических свойств, в ча­стности, она кипит при температуре в 4—5 раз более высокой, чем обычная.
17. Скорость звука в пресной воде около 1450 м/с, в  морской при 25 — 1496 м/с.
18. Вязкость при 20°С = 1,005    саyтипуаз    (спз), (1 спз = 1/100пуаза= 1/100*г/см.с). При 0°С вязкость чистой воды 1,789 спз, а при 100°С только 0,282, то есть в 6 раз меньше. Вязкость водяного пара при 15°С всего 0,006 спз, то есть значительно меньше, чем у во­ды при той же температуре.
19. рН  дистиллированной  воды  при  20°С = 7. При нагревании   рН уменьшается   и при 100°С, например, рН = 6.
20. При давлении 1 атм и температуре 100°С из 1 л воды образуется 1600 л пара.

У воды есть и ряд других свойств, которые уже из­вестны,  и которые  еще  предстоит узнать.

374. Почему в Байкале вода пресная?

Байкал как водоем заполнялся поверхностными во­дами. Реки не успевают насытиться солями, так как кристаллические породы их лож труднорастворимы, по­этому они несут в Байкал воду слабой минерализации, которая соответствует стандартам па самую высокока­чественную питьевую воду. Благодаря тому, что водный баланс в Байкале нулевой, то есть приходная и расход­ная части одинаковы, минерализация воды в озере по­стоянная. Лишь в последние десятилетия из-за антро­погенных влияний она получила тенденцию к повыше­нию.                                                                                                                                                                                                                                                                                          

375. Как классифицируется вода в Байкале?

Вода в Байкале относится к слабоминерализованным мягким водам гидрокарбонатного класса, группы каль­ция первого типа (по классификации О. А. Алекина). В среднем па долю гидрокарбонатов кальция и магний приходится 84%, хлоридов и сульфатов — 7% и щелоч­ных металлов — 9 % эквивалент ионов. Вода озера при­надлежит к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной (НСО_з-—Са²⁺—So₄²⁺) гидрохимической фации, хотя вода большинства притоков (170 из 250 обследованных) относится к гидрофации гидрокарбонатно-кальциово-кремниевой (НСО_з-—Са²⁺—SiO₂). Изменение фации притоков в озере свидетельствует о специфике процессов формирования байкальских вод. Поступающие в озеро воды претерпевают при метаморфизации глубокие изме­нения в своем химическом составе, приводя к измене­нию гидрохимической фации. Одним из процессов, веду­щих к этому, является процесс биогенного извлечения кремния диатомовыми водорослями.

376. Почему химический состав воды в Байкале сравнительно однороден?

Потому что вся водная толща интенсивно перемеши­вается как ветровыми течениями, так и постоянной цир­куляцией.

377. Как изменяется химический состав воды в Байкале по сезонам?

Изменение химического состава воды происходит, главным образом, в содержании соединений фосфора, кремния и азота. Изменения содержания кремния в верхних слоях воды зависит от развития диатомовых водо­рослей. Максимальные его концентрации отмечаются зи­мой, в период депрессии в развитии водорослей, мини­мальные — весной, в период весеннего цветения. Мине­ральные и органические соединения азота и фосфора имеют два максимума концентрации (зимой — в янва­ре—феврале и летом — в июле), а также два минимума (весной — в мае—июне и летом—в августе). Эти коле­бания целиком зависят от сезонного развития фитопланк­тона.

378. Как изменяется состав воды Байкала по акватории?

Средний химический состав вод в разных частях бай­кальской котловины различается незначительно.

Больше изменений на тех участках, которые примы­кают к крупным притокам, а также на тех, где интенсив­но развиваются водоросли. В этих районах может значи­тельно изменяться количество растворенного кремния, вплоть до полной его утилизации, а также солей фосфо­ра (фосфатов) и азота (нитратов). Вода притоков не­сколько отличается от байкальской. Однако в зависимос­ти от объема стока происходит постепенное изменение химического состава воды притоков и превращение ее в воду байкальскую.

379. Как изменяется состав воды Байкала с глубиной?

Содержание минеральных соединений, биогенных эле­ментов увеличивается, органических, напротив, снижает­ся.

380. Сколько химических элементов содержится в воде Байкала?

Точного подсчета пока не проведено. С помощью нейтронно-активационного метода индентифицированно бо­лее 40 элементов. Однако это далеко не все. Вероятно, в байкальской воде присутствуют почти все элементы пе­риодической системы Д. И. Менделеева, только многие из них в очень малых количествах.

381. Каких химических элементов больше всего в воде Байкала?

Кальция, углерода, кислорода, магния, натрия, калия, кремния, серы, хлора, азота, железа, фосфора.

382. Можно ли приготовить искусственно байкальскую воду?

До настоящего времени никто пока подобных экспе­риментов не проводил. По химическому набору элемен­тов, может быть, и можно сделать раствор, похожий на байкальскую воду. Что же касается ее молекулярной структуры и изотопного состава, то, вероятно, невоз­можно.

383. Сколько содержится микроэлементов в воде Байкала?

Сотые и тысячные доли миллиграмма в 1 л. Роль ми­кроэлементов в воде Байкала изучена недостаточно, хо­тя многие из них необходимы для нормальной жизнедея­тельности водных организмов. Микроэлементы, например, влияют на обмен в растительных организмах, на синтез и действие витаминов, входят в состав ферментов, а так­же в состав элементов крови позвоночных и т. д.

384. Какое наименьшее количество растворенных твердых веществ в воде Байкала можно измерить обычными стандартными лабораторными методами?

Современные нейтронно-активационные приборы по­зволяют измерять чрезвычайно малые количества эле­ментов, содержащихся в воде в растворенном виде — мил­лиардные доли процента. В Байкале были проведены такие исследования для оценки содержания в воде микро­элементов. Точность измерений позволила уловить их со­держание в количестве 10^-10—10^-12. В зарубежных ла­бораториях с помощью анодной пленочной вольтометрии с использованием тонкопленочных ртутно-графитовых электродов проф. Дайтон Керрит из Массачузетского тех­нологического института измерил методом прямого ана­лиза проб морской воды миллиардные доли процента содержания в воде таких металлов, как цинк, медь, свинец и кадмий.            

385. Изменяется ли химический состав воды в Байкале при замерзании?       

С понижением температуры воды растворимость мно­гих веществ снижается. При замерзании воды в морях и соленых озерах происходит ее опреснение - высалива­ние льда. То же происходит и при замерзании воды в Байкале. Но так как минерализация байкальской воды очень мала, то изменение ее химического состава незна­чительно. Более заметно изменение минерализации воды при замерзании в мелководных заливах. Может быть, интенсивное подледное развитие фитопланктона связано с обогащением биогенными элементами верхних слоев воды при замерзании озера.

336. Сколько солей уносит Ангара за год из Байкала?

В течение года в Ангару при среднем стоке около 60 км³ воды и минерализации 96,7 мг/л уносится 5,6 млн. т минеральных и 0,15 млн. т органических веществ.

387. Сколько солей откладывается в донных отложениях?

В донные отложения Байкала в течение года посту­пает 1,72 млн. т минеральных и 0,45 млн. т органических веществ, в том числе 29 тыс. т железа и др.

388. Увеличивается ли содержание солей в Байкале?

Соленость (минерализация) воды в Байкале возрас­тает из-за возросшего количества солей, приносимых при­токами. В Байкале ежегодно остается только из основ­ных ионов 545 тыс. т гидрокарбонатов (НСО_3-); 118 тыс. т сульфатов (SO₄^2-); 22,7 тыс. т хлора (С1^-); 10 тыс. т азота (NO_3-); 2,37 тыс. т фосфатов (РО₄^3-); 118 тыс. т кальция (Са₂₊); 60 тыс. т магния (Mg₂₊); 30 тыс. т на­трия и калия (Na⁺+K⁺); 460 тыс. т органических ве­ществ; 28,9 тыс. т железа (Fe — общ.); 495 тыс. ,т, кремния SiO₂). Общее количествj ионов, остающихся в Бай­кале, 1890 тыс. т, что составляет около 24% от общего количества солей, поступающих в озеро.

389. Какой диапазон изменения химического состава воды Байкала?

По основному ионному составу вода открытых частей Байкала довольно стабильна и почти не претерпевает из­менений. По отдельным же компонентам, как, например, биогенные элементы, изменения довольно значительны. Так, в период интенсивного развития водорослей из воды в поверхностных слоях, где они обитают, могут почти полностью исчезать (до аналитического нуля) минераль­ные соединения кремния, фосфора, азота, уменьшается содержание углекислоты, железа и ряда микроэлемен­тов. Однако содержание этих веществ после прекраще­ния развития фитопланктона и усиленного ветрового пе­ремешивания ежегодно восстанавливается. Соединений солей азота и фосфора, а также железа и марганца в Байкале почти всегда достаточно, и в следующем году круговорот этот повторяется снова. Изменение же мине­рализации, вызванное антропогенным влиянием, одно­значно — она возрастает.

390. Как пополняется в Байкале запас питательных веществ?

Для поддержания жизни водных организмов необхо­димо постоянное снабжение их питательными вещества­ми. Основным источником их пополнения в Байкале яв­ляются притоки озера. Значительную долю составляют вещества, поступающие в повторное использование за счет их регенерации из отмерших организмов, а также за счет выноса их к поверхности с глубинными водами при ветровом перемешивании воды. Заметную часть пи­тательных веществ приносят промышленные и бытовые стоки.

391. Почему в воде Байкала мало силикатов?

Ежегодно реки, впадающие в Байкал, приносят более 600 тыс. т кремния, а содержание его в воде очень мало и не возрастает. Кремиекислоту потребляют для построения панциря (наружного скелета) самая многочислен­ная по видовому составу и самая большая по биомассе группа диатомовых водорослей, а также губки и неко­торые моллюски. Кроме того, с водами Ангары выносит­ся свыше 100 тыс. т кремния и около 500 тыс. т в год увлекается в донные отложения озера в виде панцирей отмирающих диатомовых водорослей, спикул губок и створок некоторых моллюсков.

392. Какие газы растворены в воде Байкала?

Практически все те газы, которые существуют в атмо­сфере, а также газы подземного происхождения, выде­ляющиеся со дна озера. Но пропорции газов значитель­но отличаются, потому что неодинакова их растворимость в воде и не все они участвуют в биологическом и био­химическом круговороте. Так, в воде озера больше всего растворено азота, в значительном количестве содержится кислород, углекислый газ. Аргон, гелий, неон, криптон присутствуют в весьма малых концентрациях.

393. Каков состав растворенных газов в воде на разных глубинах?

В водной толще Байкала из газов в растворенном состоянии содержатся кислород, двуокись, углерода, азот, а  также аргон, гелий, неон, криптон и др. Количество газов зависит от температуры и давления, при которых они растворяются (за исключением кислорода, количест­во которого зависит от жизнедеятельности потребляющих его организмов, а также количества органического веще­ства, на окисление которого расходуется кислород). В ка­кой форме инертные газы связаны с молекулой воды, пока нет достоверных сведений.

394. Каким образом кислород попадает в водную толщу?

В зоне проникновения света, необходимого для жизне­деятельности водорослей, вода насыщается кислородом, выделяемым растениями в процессе фотосинтеза. В са­мом поверхностном слое воды кислород частично посту­пает из воздуха. На большие глубины кислород попадает при перемешивании воды ветром, при турбулентных и циркуляционных течениях и т.д.

395. Сколько кислорода выделяют в воду Байкала водоросли в процессе фотосинтеза?

В процессе фотосинтеза водоросли на каждый грамм углерода в синтезированном органическом веществе вы­деляют в воду в 2,5—2,8 раза больше кислорода. За год в озере под 1 м² синтезируется до 127 г органического углерода, следовательно, при этом выделяется до 320— 330 г кислорода; для всего Байкала это составит около 10—10,2 млн. т.

396. Какое количество кислорода может быть растворено в воде Байкала?

Основным источником кислорода, обогащающим воды Байкала, является кислород, выделяемый в водную тол­щу водорослями фитопланктона в процессе фотосинтеза. На его долю приходится до 99,5% всего поступающего в воды Байкала кислорода. Роль донных макрофитов и, вероятно, микрофитов в общем кислородном балансе со­ставляет около 0,5% от его количества. С повышением температуры воды количество растворенного кислорода уменьшается.

При повышении минерализации воды растворимость газа падает: например, при 0°С растворимость кислорода в 1 л воды с минерализацией менее 1 г/л (пресная вода) составляет 49 мл, а при минерализации 30 г/л (морская вода) — только 15, то есть снижается более чем в три раза. Биологи утверждают, что при повышении темпера­туры воды на 10°С потребление кислорода рыбами уд­ваивается и что обилие рыбы и других водных живот­ных может привести к снижению кислорода в воде. Осо­бенно это заметно в малых водоемах. Таким образом, максимальное содержание кислорода в открытой воде Байкала может достигать 14 мг/л.

В зимний и особенно весенний период, когда Байкал еще покрыт льдом и происходит, так называемое подлед­ное цветение воды, то есть интенсивное развитие фито­планктона, который в процессе фотосинтеза выделяет кис­лород, его содержание повышается до 16—18 мг/л. В Забайкалье, в Ивано-Арахлейских озерах, в отдельные годы в малоснежные зимы, когда лед не покрыт снегом, в период подлёдного цветения фитопланктона и фитобентоса, содержание его повышается до 20—22 мг/л. Из во­ды в свежей проруби кислород иногда выделяется в ат­мосферу в виде пузырьков.

397. На что расходуется растворенный в воде кислород?

Основными потребителями кислорода являются фито- и зоопланктон, аэробные бактерии, зообентос, рыбы и др. водные организмы. Значительнее количество кисло­рода расходуется на окисление органических веществ как в водной толще, так и в донных отложениях. Насы­щенность воды кислородом во всей толще способствует развитию жизни на всех глубинах.

398. Есть ли кислород в придонных слоях воды?

Есть, его содержание составляет от 70% до 80% нор­мального для данных условий насыщения. Так, если в поверхностных слоях воды (в ее деятельном слое) озе­ра содержится кислорода в среднем 11,7—11,9 мг/л, то на глубине 1400 м — 9,9—10,6 мг/л, а на максимальной глу­бине около 1600 м — 9,5 мг/л. В слое, непосредственно прилежащем к донным отложениям, содержание кислоро­да заметно снижается. Толщина этого слоя воды, обеднен­ного кислородом, до 1 м.

399. Какие особенности газового режима и химизма связаны с гомотермией в Байкале?

В период гомотермии в Байкале происходит выравни­вание химического состава воды, обогащение глубинных ее слоев кислородом, а поверхностных — биогенными элементами за счет поступления к поверхности обога­щенных ими глубинных вод при ветровом перемеши­вании. Такой механизм поступления кислорода в глуби­ны озера обеспечивает существование животных в Бай­кале даже на самых больших глубинах. В водоемах, где такой механизм отсутствует (оз. Танганьика, Черное мо­ре), в глубинных слоях со 150—200 м сероводородная зона.

400. Что служит источником углекислого газа в воде?

Углекислый газ в воде, необходимый для фотосинте­за растений, образуется при дыхании водных животных, окислении органических веществ, при сдвиге карбонат­ного равновесия, а также поступает непосредственно из атмосферы.

401. Как растворяется в воде угарный газ?

Исследования содержания угарного газа в воде Бай­кала не проводились. По наблюдениям в морях выявле­но, что этот газ выделяется некоторыми морскими рас­тениями и животными. Эверест Дуглас из Скрипсовского океанографического института установил, что окись угле­рода растворяется в морской воде хуже, чем кислород, но лучше, чем водород или азот. На основании этого можно считать, что содержание угарного газа довольно значительно в тех местах, где его много поступает в во­ду. А это обычно бывает в поверхностных слоях, куда направлен выхлоп газов судов с двигателями внутрен­него сгорания.

402. Почему на дне Байкала редко встречаются кости рыб и млекопитающих?

Вода в Байкале обладает агрессивностью и высокой растворяющей способностью, которая с глубиной возрастает. Поэтому все твердые остатки животных — млекопи­тающих, рыб, моллюсков и др. — долго на дне не сохраняются. Для инженерных бетонных конструкций при­меняются специальные марки бетона.

403. Почему на волнах образуется пена?

Пена  состоит из  пузырьков   воздуха,   разделенных пленкой воды. В пресной воде пузырьки, сближаясь друг с другом, сливаются, а в соленой воде отталкиваются. Большая их часть в морях и океанах образуется при вет­ре, но они могут возникать и при дожде и даже снеге. Пузырьки, образующиеся вблизи берега, очень мелкие, обычно менее 0,5 мм в диаметре. Поднимаясь на поверх­ность, они лопаются и выбрасывают в воздух брызги на высоту, в тысячу раз превосходящую их диаметр. Пола­гают, что этим объясняется наличие частиц соли в атмо­сфере морских и океанских побережий. Образованию пе­ны на волнах в значительной степени способствует посто­янно присутствующая на поверхности тончайшая пленка из органических веществ (белков и углеводородов).

404. Почему у дна глубоких водоемов скапливается сероводород?

Скопление сероводорода наблюдается в тех глубоких водоемах, где отсутствует или слабое вертикальное пере­мешивание воды. Поэтому кислород в глубинные придонные слои не поступает совсем, или его слишком мало. В таких условиях развиваются анаэробные (бескислород­ные), процессы, при которых серобактерии продуцируют сероводород за счет восстановления содержащихся в во­де сульфатов. Такое явление происходит в Черном море, в оз. Танганьика и др. водоемах. При избыточном поступ­лении органических веществ, даже при наличии слабого перемешивания и, следовательно, поступлении некоторо­го, но недостаточного количества кислорода, на дне во­доемов может накапливаться сероводород постоянно или периодически, как это происходит, например, в Балтий­ском море, в некоторых озерах Польской Народной Рес­публики  (Мазурские озера), в некоторых из Великих озер Северной Америки.

405. Какое воздействие на водные организмы оказывает сероводород?

Сероводород смертелен для большинства водных ор­ганизмов. Появление большого количества сероводорода и чистой воде вредно еще и потому, что для его окисле­ния потребляется кислород и тем самым создается его, дефицит для дыхания организмов. Между тем серобак­терии очень живучи. Если однажды они поселяются в донных отложениях водоема, где много органических ве­ществ, то свою способность интенсивно развиваться со­храняют даже при перемешивании воды и обогащения ее кислородом. Признаки сероводорода появились в Бай­кале в районе, где сбрасываются промстоки Байкальско­го целлюлозно-бумажного комбината и на дне накапли­ваются органические вещества от этого предприятия.

406. Какая реакция воды в Байкале (кислая или щелочная)?

Вода в Байкале имеет слабощелочную реакцию из-за наличия в ней щелочных элементов: натрия, кальция, магния и калия и низкого содержания свободной угле­кислоты. Концентрация водородных ионов (рН) нахо­дится в пределах 7,0—8,5 ед. С глубиной рН снижается. Понижается концентрация водородных ионов и зимой в подледный период.

407. Как изменяется реакция воды в Байкале по сезонам?

Реакция воды в Байкале в летнее время несколько изменяется в сторону щелочности и рН возрастает до 8 —8,5. В зимнее время происходит сдвиг в сторону ней­тральной реакции и рН становится близким к 7.

408. Каковы величины Eh донных отложений Байкала?

В поверхностных слоях донных отложений Байкала до глубины- 5—20 см идут окислительные процессы, и Eh здесь колеблется от +50 до +300 милливольт. Глуб­же идут восстановительные процессы, и значения Eh имеют отрицательный знак. Их величины колеблются от 50 до 230 милливольт. Абсолютная величина показателя Eh может свидетельствовать об интенсивности окислительных или восстановительных процессов. В окислительном слое гидроокислы железа типа Fе(ОНз) и гидрогетит, в восстановительном — сульфаты железа (гидротроилит, пирротин, пирит, марказит), а также его силикаты (лептохлориты).

409. Какова величина рН денных отложений Байкала?

В донных отложениях величина рН зависит от того, какие процессы в них протекают: окислительные, восста­новительные или нейтральные. В окислительной зоне меньше водородных ионов и его величина близка к ней­тральной (рН≥7) или слабокислой (рН7. В песчаных донных отложениях, где отсутствуют органические вещества или их поступле­ние ничтожно, величина рН обычно близка к тем его значениям, которые имеет вода Байкала, то есть к ней­тральной или слабощелочной (рН = 7,2—7,5).

410. Сколько взвешенных веществ в Байкале?

В среднем около 1,5 мг/л, а во всем озере 34,5 млп. т. Но распределение взвешенных веществ крайне неравно­мерно как по акватории, так и по сезонам. Больше всего их в приустьевых участках крупных рек, меньше все­го — в открытых районах Байкала. С глубиной их коли­чество также снижается, особенно ниже зоны сезонного перемешивания воды.

411. Что понижается под соленостью воды?

Содержание всех растворенных веществ, а не только солей. Термин соленость применяется обычно к морской воде минеральных источников, а иногда и соленых высокоминерализованных вод озер.

Для характеристики количества растворенных ве­ществ в пресных водах широко используется термин ми­нерализации, и он, вероятно, предпочтительнее.

412. Как измеряют содержание солей в воде Байкала?

Обычно анализами отобранных проб воды. В последнее время относительные изменения минерализации оце­нивают по изменению электропроводности воды.

413. Какова электропроводность воды в Байкале?

Электропроводность воды Байкала, измеряемая микросименсами на сантиметр (единица, равная Ому^-1), зависит от температуры воды и имеет следующие зна­чения:

Температура, 0С	Электропроводность, мкСм/см	Температурный коэффициент
1,0	63	0,0228
5,0	73	0,0224
10,0	84	0,0231
15,0	96	0,0227
18,0	103	-
20,0	107,5	0,0219

414. Можно ли добывать йод из Байкала?

Йод относится к микроэлементам, потребности орга­низмов в нем невелики, но оп, хотя и в малых количест­вах, совершенно необходим для нормальной жизнедея­тельности любого животного организма. В воде Байкала дефицит йода. Для компенсации недостающего количест­ва йода его добавляют к пищевой поваренной соли. Соль в Сибири йодируют.

415.  Как изменяется химический состав воды его притоков?

В течение года изменение по основному ионному со­ставу от максимальных до минимальных величин не пре­вышает для разных притоков 1,5—2,5-кратной величины. Однако химический состав воды притоков меняется бо­лее значительно. В некоторых притоках вода в течение сезона может изменить свою принадлежность к той или иной классификационной категории: например, реки, принадлежащие к гидрокарбонатно-кремниево-кальциевой гидрофиции, в  период повышения минерализации зимой или в межень могут перейти к гидрокарбонатно-кальциево-кремниевой гидрофации и т. п. За период открытой воды в Байкале в среднем поступает 88% годового количества   ионов   и 84% двуокиси кремния.   Зимний сток составляет соответственно 12 и 16% от годовой величины.

Содержание главных ионов в озере близко в среднем их содержанию в водах питающих его притоков. Сумма ионов в воде Байкала 96,7 мг/л, а средний химическим состав воды притоков Байкала — 128,2 мг/л. В содержании соединений биогенных элементов, органического вещества и растворенных газов различий значительно больше.

416. Сколько солей приносят притоки Байкала за год?

Основные притоки Байкала в течение года приносят 6013 тыс. т в год. По основным ионам эти же 18 наиболее крупных притоков распределяются следу­ющим образом (в тыс. т/год): карбонаты и гидрокарбо­наты (СО₃^2-+НСО₃) — 3539; сульфаты (SO₄^2-) — 277; хлор (С1^-) — 42,2; нитраты (NO_3-) — 19,2; фосфаты (РО₄^3-) - 1,68; кальций (Са²⁺) - 859; магний (Mg²⁺⁾ — 165; натрий +калий (Na⁺+K⁺) —204; органическое вещество — 412; железо общее (Fe общ.) — 27,7; кремнекислота  (SiO₂) — 466.

417. Какое количество растворенных твердых веществ ежегодно приносят притоки Байкала?

В течение года все его притоки приносят 7809 тыс. т растворенных  веществ.  Кроме того, около  1200  тыс.  различных веществ в год поступает в Байкал с атмо­сферными осадками и воздушным переносом.

По последним данным, суммарный ионный сток рек, впадающих в Байкал, составляет за год 6569 тыс. т, сток органического вещества— 292 тыс. т в пересчете на ор­ганический углерод.

418. Как классифицируют притоки Байкала?

По гидрохимическому режиму они подразделяются на пять типов.

Сибирский — характеризуется резким  снижением минерализации воды  при весеннем паводке, и в течение всего теплого времени года (pp. Сарма, Шагнапда, Утулик).

Казахстанский — у рек этого типа годовой ми­нимум минерализации наблюдается весной, она повышается в период летней межени, понижается во время летне-осенних паводков и вновь плавно повышается в последующее осенне-зимнее время (pp. Селенга, Турка).

Восточно-европейский — в этих реках мине­рализация сохраняется высокой и относительно стабильной и лишь кратковременно снижается в период весен­них паводков (pp. Крестовка, Харгино).   

Байкальский - для него характерно резкое сни­жение минерализации весной в период паводка с по­следующим постепенным возрастанием в течение всего летне-осеннего периода (pp. Голоустная, Снежная, Боль­шая Половинная, Тыя, Томпуда, Баргузин).

Конденсационный — у этих рек значительное плавное снижение минерализации с начала весны до сентября, а затем ее постепенное повышение до весны.

Малые притоки Байкала могут менять свой гидро­химический тип в зависимости от водного режима.

419. Увеличивается ли содержание солей в притоках Байкала?

Современные исследования показывают, что ряд гид­рохимических компонентов поступает в Байкал в зна­чительно больших количествах, чем расходуется при выносе из озера. В Байкале ежегодно остается 32% суль­фатов, 47% хлоридов, 30% магния, свыше 70% органи­ческих веществ и кремния, а также почти все железо, поступающее в озеро, с водами притоков. Новейшие данные по балансу минеральных и органических форм азота и фосфора в Байкале показали, что в течение го­да в озеро поступает 36,1 тыс. т азота и 5,5 тыс. т фос­фора, выносится с водами Ангары 17,9 тыс. т азота и 2,3 тыс. т фосфора, остается в озере 18,2 тыс. т азота и 2,2 тыс. т фосфора. В целом за год в Байкале накапливается до 1890 тыс. т минеральных и органических веществ. Поэтому можно сказать, что соленость прито­ков (лучше минерализация) возрастает. Оценка избы­точного количества поступающих в озеро компонентов показывает, что их концентрация в воде озера довольно быстро бы сравнялась с концентрацией их в питающих водах. Следовательно, нарушение баланса компонентов ионного состава воды Байкала не могло явиться ре­зультатом длительного их накопления в геологических масштабах времени. При анализе видно, что избыточное количество ионов поступает в озеро с бассейнов pp. Се­ленги и Баргузина. Заметим, что самая активная хозяй­ственная деятельность сосредоточена именно в бассей­нах этих рек (вырубка лесов, развитие земледелия и скотоводства, горнорудной промышленности и пр.). А отсюда можно сделать вывод, что сформировавшийся за длительный период существования гидрохимический облик озера оказался нарушенным и нарушение вызва­но усилением хозяйственной деятельности в бассейне Байкала.

420. Есть ли минеральные и органические вещества в дождевой воде?

В среднем в атмосферных осадках, выпадающих на Байкале, содержится 9,1 мг/л ионов различных солей и около 1 мг/л органических веществ: гидрокарбонат­ные ионы (НСО_3-) — 5,8 мг/л; сульфатные (SO₄^2-) — 0,9 мг/л; ионы хлора (С1^-) — 0,3 мг/л; кальция (Са²⁺) — 1,9  мг/л;   магния   (Mg²⁺)—0,1  мг/л;  натрия + калия

(Na⁺+K⁺) -0,1 мг/л.

421. Сколько твердых и растворенных веществ поступает в Байкал из атмосферы?

Из атмосферы с осадками, выпадающими над Байка­лом, ежегодно поступает в озеро около 120 тыс. т раз­личных веществ, в том числе: гидрокарбонатных ионов (НСО_3-) —53; сульфатных (SO₄^2-) — 9; ионов хлора (Сl^-) — 0,9; нитратного азота (NO_3-) — 5,5; фосфатно­го фосфора (РО₄^3-) - 0,40; кальция (Са²⁺) - 18,0; магния (Mg²⁺) — 1,0; натрия+калия (Na⁺+K⁺) — 4,0; органических веществ —24,0; окислов кремния (SiO₂) — 4,0, сумма ионов — 92,0; остальные около 28 тыс. т —пылеватые минеральные частицы. Доля веществ, прино­симых с атмосферными осадками, в сравнении с веще­ствами, поступающими с водами притоков, до недавнего времени составляла 1,5%. За последние годы она замет­но возросла и составляет 2,5%.

422. Что такое закон относительной пропорциональности (закон Диттмара)?

Проанализировав 77 проб морской воды, собранных во    время    кругосветного    плавания    «Челленджера», В.   Диттмар вывел закономерность о постоянстве соот­ношения между основными компонентами растворенных в воде веществ. Такое постоянство позволяет для опре­деления солености морской воды измерять лишь одну основную компоненту раствора, а остальные рассчиты­вать. Этот закон был открыт в 1884 г. Пресная вода яв­ляется таким же природным раствором, как и морская, поэтому правило Диттмара должно выполняться по ионному составу и в сформировавшихся  водах  крупных озер. Но этот вопрос еще требует изучения. На Байкале эти работы проводятся, и их решение во многом облегчит труд гидрохимиков, обеспечит более быстрое получение результатов исследований.

Другие главы из книги Г.И. Галазия "Байкал в вопросах и ответах"

1. Байкал: любопытные факты
2. Вода Байкала: все, что нужно знать
3. Байкал: волны, течения, водообмен
4. Рельеф дна и глубина Байкала
5. Байкал. Геология
6. Климат Байкала
7. Геоморфология Байкала
8. Гидробиология Байкала
9. Гидрофизика Байкала
10. Жизнь на дне Байкала
11. Промысловые организмы Байкала
12. Железная дорога на Байкале
13. Байкал. Растительный мир
14. Навигация и судоходство на Байкале
15. Байкал: промысел и разведение рыб
16. Байкал: человек под водой
17. Байкал: памятники природы и истории науки
18. Температурный режим на Байкале
19. Легенды и гипотезы Байкала
20. Уровень Байкала
21. Крупнейшие озера мира
22. Ледовый режим Байкала
23. Гидрохимия Байкала
24. Научные методы исследования Байкала
25. Байкал: волны, течения, водообмен
28. Байкал: жизнь в толще вод
29. Байкал: памятники природы и истории науки
30. Человек на Байкале
31. Чем человек вреден для Байкала
32. Ангара