Глава 7. Гидрохимический режим

7.1. Оптические характеристики озерных вод

Основными показателями природных вод являются прозрачность, освещенность и цвет.

Внешним выражением состоянием лимносистем служит прозрачность, которая характеризует степень загрязненности воды, глубину проникновения солнечных лучей, возможность распространения высшей водной растительности. Прозрачность определяется по белому диску (диск Секки), диаметром 30 см.

Оптические свойства воды служат важным показателем при классификации озер и оценке качества воды. Обычно величина прозрачности коррелирует с биомассой и продукцией планктона. В своей капитальной работе по озерам Швеции B.AbergиW.Rodhe(1942) по прозрачности, цветности и перманганатной окисляемости поделил озера Швеции на три группы:

Малопрозрачные (полигумозные) озера с прозрачность менее 3 м;

Среднепрозрачные (мезогумозные) переходные с прозрачностью 3 – 5 м;

Высокопрозрачные (олигогумозные) с прозрачностью более 5 м.

На основании исследования озер по прозрачности воды северо-запада Европы С.П. Китаевым (2007) было выделено следующие типы озер:

1. Очень малая прозрачность – менее 1 м;

2. Малая прозрачность – 1 – 2 м;

3. Средняя прозрачность – 2 – 4 м;

4. Высокая прозрачность – 4 – 8 м;

5. Очень высокая прозрачность – более 8 м.

На основании анализа соотношения величины прозрачности воды и средней глубины было установлено, что это соотношение изменяется в пределах от 0,02 до 4,40. По этому показателю озера были разбиты на пять групп, или классов. Первая группа включает очень мелководные озера (олигофотобатные), т.е. озера в которых данное соотношение составляет 0,25, т.е. прозрачность воды в 4 раза меньше средней глубины озера. Вторая группа включает оптически мелководные озера (олигомезофотобатные) озера (0,25-0,50). Третья группа – оптически среднеглубокие озера (мезофотобатные), (0,5-1,0). В этих озерах величина прозрачности в 1-2 раза больше средней глубины озера. Четвертая группа - оптически глубокие озера (мезополифотобатные), т.е. прозрачность их в 1-2 раза больше средней глубины озера. Пятая группа – оптически очень глубокие озера (полифотобатные), когда прозрачность воды больше, чем в 2 раза больше средней глубины озера.

Отношение величины прозрачности по белому диску к средней глубине озера можно назвать коэффициентом относительной прозрачности. Озера, имеющие отношение менее 0,25, будут иметь очень низкий коэффициент относительной прозрачности, 0,25-0,5 – низкий и 0,5 – 1,0 – средний, 1-2 – высокий и более 2 – очень высокий.

Среди озер Беларуси выделяются водоемы с повышенной (более 5 м), средней (5-2м) и низкой прозрачностью (менее 2 м). К числу первых относятся многие глубокие и среде глубокие озера, не испытывающие сильного антропогенного влияния. Большинство мелководных озер отличается низкой прозрачностью, особенно летом в результате массового развития фитопланктона. Наиболее высокие показатели прозрачности наблюдаются в зимний сезон; осенний и весенний минимумы связаны с увеличением поверхностного стока. Максимальная прозрачность отмечается в озере Нарочь – 7 м.

Наиболее прозрачными являются глубокие и среднеглубокие озера типа Долгое, Ричи, Нарочь. Последнее еще в 70-е годы имело прозрачность более 10 м. Наибольшая прозрачность наблюдается в зимнюю стагнацию благодаря отсутствию динамического перемешивания и слабым развитием водных организмов. Высокие показатели прозрачности являются признаками олиготрофных и мезотрофных озер.

В своих исследованиях Д. Хатчинсон, ссылаясь на исследования различных ученых, отмечает, что к величине прозрачности по диску Секки необходимо относится осторожно. В то же время, принимая во внимание исследования японских исследователей утверждает, что прозрачность по диску Секки может рассматриваться для озер, расположенных в одинаковых природных условиях. Диск Секки исчезает из виду на глубине, куда проникает всего 5 % общей солнечной радиации, достигающей поверхности воды.

Другой важный показатель – освещенность горизонтальной поверхности и снизу и ее ослабление с глубиной. Ослабление освещенности как интегрального показателя с глубиной в общем виде подчиняется закону Бугера-Ланберга и определяется по формуле

I_o–I_z=Io℮^€z,

где I_o– освещенность на поверхности озера,I_z– освещенность на глубине я, =Io℮^€z, € - коэффициент ослабления света. Для более точного определения освещенности учитываются показатели ослабления освещенности за счет растворенных окрашенных органических веществ, детрита и фитопланктона. В данном случае ослабление освещенности рассчитывают по формулам, которые учитывают коэффициенты ослабления за счет указанных факторов с использованием соответствующих формул.

Таблица 7.1.

Шкала цвета воды Фореля-Уле

Номер пробирки	% раствора
	синий	желтый	коричневый
I	100	0	0
II	98	2	0
III	95	3	0
YI	91	5	0
Y	86	9	0
YI	80	14	0
YII	73	20	0
YIII	65	27	0
IX	56	35	0
X	46	44	0
XI	35	54	0
XII	35	65	5
XIII	35	60	10
XIY	35	55	15
XY	35	50	20
XYI	35	45	25
XYII	35	40	30
XYIII	35	35	35
XIX	35	30	40
XX	35	25	45
XXI	35	20	50

Примечание: Синий раствор – полупроцентный раствор 1 г содержит сернокислой меди в 190 г воды с 9 г. Аммиака; желтый раствор – полупроцентный раствор 1 г нейтрального хромовокислого калия в 199 г воды; коричневый раствор – 0,5 г CaSO₄, 7H₂O в 70 см³ воды и 30 см³ 25% аммиака.

Цвет природных вод обусловлен избирательным рассеиванием и поглощением световых лучей. Вследствие очень большого разнообразия оттенков цвета воды для унификации при его определении были предложены шкалы цвета воды Фореля-Уле. Ф. Форелем была первоначально разработана шкала, которая учитывала только горные озера и содержала только 10 запаянных пробирок с образцами цвета от синего до желто-зеленого цвета. Позже Уле добавил к синему и желтому раствору и оттенки коричневого цвета и довел шкалу до 21 номера, которая официально действует по сей день (табл. 7.1).