3. Измерение солености природных вод

3.1. Соленость вод Азовского моря

Первые сведения о солености Азовского моря относятся к первой половине XIX в. Ф.Гебель отобрал одну пробу в середине моря с глубины 11,7 м, остаток солей после выпаривания 1 кг оказался равным 12,062. Отдельные компоненты солевого состава в 1891 г. определил А.А.Лебединцев, отметив при этом значительное отличие соотношений общей солености и сульфат - иона (SO₄^2-) к хлорности (Сl^-): 1,884 и 0,4446 в Азовском море от аналогичных соотношений, полученных для вод океана, равных соответственно 1,8080 и 0,1402.

Наиболее полными были исследования Государственного океанографического института, проведенные под руководством А.П.Цуриковой, в результате которых были уточнены зависимости между хлорностью и соленостью для Таганрогского залива и открытых вод моря:

S = 0,263 + 1,664Cl + 0,0294Cl ² , (2)

S = 0,23 + 1,792Cl, (3)

где S – соленость;

Cl – концентрация ионов хлора, ‰.

В этих работах были исследованы воды от практически пресных в Таганрогском заливе с концентрацией хлора, равной 0,025 г/кг, до вод с максимальной наблюденной у дна в глубокой части моря хлорностью, равной 8,3 ‰.

В Таганрогском заливе встречаются два типа вод: морская хлоридно – натриевая с характерным соотношением ионов и речная гидрокарбонатно – кальциевая. Здесь последовательно происходит процесс трансформации ионного состава. При изменении минерализации в заливе от 10 до 0,4 г/кг хлорный коэффициент по этой величине изменяется от 1,86 до 8,04. Аналогичные закономерности при смешении вод отмечались при изучении солевых составов в других устьевых взморьях.

По данным А.П. Цуриковой, после зарегулирования Дона в течение 1953 - 1961 гг. соленость морских вод возросла в среднем на 0,86 ‰_. В дальнейшем, происходило изменение отдельных составляющих солевого баланса моря и увеличение солености моря. Все это не могло не отразиться на трансформации солевого состава вод Азовского моря и прежде всего выразилось в изменении соотношений концентраций солеобразующих ионов и других физико – химических свойств воды в современных условиях.

Изменение речного стока как в количественном, так и в качественном отношении при длительном воздействии не могло не сказаться на изменении солевого состава вод Азовского моря, особенно в районе Таганрогского залива. Значительный рост солености вод Азовского моря вызван уменьшением суммарного стока Дона и Кубани в течение 1976 – 1980 гг. на 28,5 , а также изменением соотношения концентраций солеобразующих ионов и увеличением минерализации вод этих рек. Это явление в значительной мере усугубляется малым объемом моря: для Азовского моря доля материкового стока относительно объема всего моря по сравнению с другими внутренними морями самая большая и уменьшилась в течение 1960 – 1980 гг. с 13,7 до 9,8 . Но за последние пять многоводных лет речной сток практически восстановился, а солевой сток в среднем увеличился на 20 , так как минерализация обеих рек продолжает расти.

Отношение суммарной концентрации солей к хлорности за последние 25 лет увеличилось с 1,8522 до 1,8808 при весьма близких значениях хлорности.

На графиках связи хлор – иона с другими ионами солевого состава обращают внимание зависимости, полученные для гидрокарбонатов, кальция, калия, магния (см.рис.2).

Для вод Азовского моря при расчете хлорности обычно используют две формулы, имеющиеся для вод с хлорностью ниже и выше 4‰. По методике Л.Б.Друмевой в ГОИН были проведены расчеты, которые позволили перейти от суммарной концентрации солей к солености и получить уравнения зависимости от хлорности вод для Азовского моря в диапазоне хлорности 0,5 – 6,9 ‰:

S = 0,2717 + 1,8812Cl - 0,0141Cl² (4)

3.3. Электропроводность вод Азовского моря.

В 1981 г. в ГОИН были рассчитаны уравнения связи хлорности с относительной электропроводностью для вод Азовского моря. Были получены два уравнения связи хлорности с относительной электропроводностью в диапазоне хлорности ниже 1,5 ‰ (S  4 ‰) и выше. Уравнения имеют высокие корреляционные связи, и средние квадратические отклонения не превышают 0,03 ‰. Таким образом, уравнение, рассчитанное для вод, соленость которых ниже 4 ‰, является достаточно корректным:

Cl = -0,1340 + 11,3053R + 29,2628R² (6)

для Cl = 0,10 – 1,50 ‰;

Cl = -0,3344 + 16,2941R + 5,2418R² (7)

для Cl = 1,51 – 7,00 ‰,

где R=1/χ.

Рис.2. Связь хлорности (Cl, ‰) с главными ионами солевого состава Азовского моря