Озеро Бекан образовалось при строительстве в 1940 году Бекан ГЭС мощностью 760 кВт с бассей­ном суточного регулирования как водохранилище, и в настоящее время занимает площадь до 65 га, используется также для рыборазведения. Озеро находится в пределах Северо-Осетинской наклонной равнины, в одном из красивейших угол­ков урочища Бекан, в междуречье рек Урсдон и Таргайдон.Урочище Бекан - это об­ласть разгрузки подземных грунтовых вод, имеющих здесь значительные запасы и водохранилище принимает сток многочисленных ручьев и родников. По данным Уп­равления природных ресур­сов и охраны окружающей среды МПР РФ по РСО - Алания за 2004 год, озеро Бекан питают почти 300 родников. Однако в настоящее время число их сократилось, исчез го с ним биоразнообразия для настоящего и будущих поколений людей. Учеными установлено, что качество природных вод в значительной степени зави­сит от окислительно-восста­новительных реакций, их ки­нетических характеристик и величины окислительно-вос­становительного потенциала, который соответствовал бы данной системе при установ­лении равновесия.

 Для озера Бекан установ­лено, что ре- = (-5) - (-7) т.е. 5 = от (-5) до (-7) Этот показатель класси­фицирует воду как болотную. Однако следует отметить, что в отсутствие катализато­ров разложение воды проте­кает очень медленно. Поэто­му вода может иметь теку­щие значения ре- более по­ложительные, чем окисли­тельный предел (как, напри­мер, при растворении хлора в воде), или более отрица­тельные, чем восстанови­тельный предел, описываю­щие равновесную ситуацию. В реальных природных во­дах окислительно-восстано­вительные процессы проте­кают при участии бактерий. В каждой из окислительно-восстановительных реакций участвует свой тип бактерий, сложные биохимические процессы (окислительно-восстановительные реакции) без участия кислорода. При этом редокс-уровень систе­мы снижается, что мы уста­новили при исследованиях озера Бекан. В этих условиях протекают наиболее важные, В весеннее- летний период в озере Бекан наблюдается рост биопродуктивности, I связанный с интенсивным поступлением питательных веществ. Величина ре- в этот период резко снижается и начинаются процессы суль­фат-редукции. В воде гиполи многие ручьи в связи со строительством осушительно-дренажных систем, рыбо­водных прудов и проведени­ем других технических работ. Непродуманное вмеша­тельство человека в природ­ную экосистему привело к тому, что окрестности озера Бекан постепенно превраща­ются в переувлажненную за­ болоченную            местность, сплошь заросшую тростником, камышом, осокой и дру­гой болотной раститель­ностью. Исчезают ценные виды рыб: форель, усач, са­зан, карп.

 Кроме этого, с прилегаю­щих сельскохозяйственных угодий, животноводческих ферм, предприятий пищевой и спиртоводочной промыш­ленности в питающие родни­ки и в само озеро поступают биогенные и токсические элементы, нарушая природ­ное равновесие водоема.

 В задачу наших исследо­ваний входило изучение фи­зико-химических процессов в озере Бекан с прогнозом развития экологической си­туации и разработка мер по устранению загрязнения природных вод и водоема с целью сохранения уникаль­ного памятника приро­ды и связанно-Редокс-реакции в при­родных водах имеют две особенности: во-первых, большинство наиболее важ­ных редокс-реакций катали­зируются микроорганизма­ми (окисление органическо­го вещества молекулярным кислородом, восстановле­ние железа и т.д.), во-вто­рых, инициирование про­цессов окисления, протека­ющих в природных водах, в большинстве случаев, нес­мотря на крайне низкие зна­чения концентраций, связа­но с присутствием в при­родных водах таких окисли­телей, как свободные ради­калы, пероксид водорода, озон и некоторых других сильных окислителей. Вели­чина окислительно-восста­новительного потенциала реакций, протекающих с участием ионов водорода или гидроксила, зависит от рН раствора.

 Природные воды обычно находятся в контакте с воз­духом, в котором парциаль­ные давления кислорода и водорода меньше 1 атм., по­этому их окислительно-вос­становительные потенциалы будут находиться в интерва­ле значений, определяемых уравнениями: ре- = 20,8-рН ре- = -рН и реакции протекают в строгой последовательности. Раньше протекают реакции, обеспечивающие бактериям наибольшую энергию, т.е. те реакции, для которых а данных условиях окислительно-восстановительный потенциал имеет наибольшее значение. Наряду с редокс – уровнем ре- природные воды харак­теризуются понятием редокс-буферности, или редокс-емкости, что аналогич­но понятию кислотно-основ­ной буферное™.

 Анализ зависимости вели­чины окислительно-восста­новительного потенциала от рН раствора и от парциаль­ного давления кислорода в равновесном воздухе (окис­лительная граница устойчи­вости воды) показывает, что редокс-уровень системы слабо зависит от содержания кислорода в воздухе. Пока в системе есть свободный кис­лород, величина ре- остает­ся высокой.

 Однако в нашем случае, на примере озера Бекан, кон­такт поверхности воды с воз­духом, содержащим кислород, нарушен из-за поступ­ления сточных вод, содержа­щих большое количество органики и химических соеди­нений, в том числе нефтепродуктов. Поверхность озера покрыта пленкой, что вызывает резкое изменение редокс-состояния воды. До-казано, что в случае отсутствия поступления кислорода при температуре 298К в воде может быть окислено не более 7,9мг/л органических веществ, если их молекулярную формулу принять как [СН2О]. При этом весь кислород будет израсходован. В такой системе происходят и реакции протекают в стро­гой последовательности. Раньше протекают реакции, обеспечивающие бактериям наибольшую энергию, т.е. те реакции, для которых в дан­ных условиях окислительно-восстановительный потенци­ал имеет наибольшее значение.

 Наряду с редокс-уровнем ре- природные воды харак­теризуются понятием редокс-буферности, или редокс-емкости, что аналогич­но понятию кислотно-основ­ной буферности.

 Анализ зависимости вели­чины окислительно-восста­новительного потенциала от рН раствора и от парциаль­ного давления кислорода в равновесном воздухе (окис­лительная граница устойчи­вости воды) показывает, что редокс-уровень системы слабо зависит от содержания кислорода в воздухе. Пока в системе есть свободный кис­лород, величина ре- остает­ся высокой.

 Однако в нашем случае, на примере озера Бекан, кон­такт поверхности воды с воз­духом, содержащим кисло­род, нарушен из-за поступ­ления сточных вод, содержа­щих большое количество ор­ганики и химических соеди­нений, в том числе неф­тепродуктов. Поверхность озера покрыта пленкой, что вызывает резкое изменение редокс-состояния воды. До­казано, что в случае отсут­ствия поступления кислорода при температуре 298К в воде может быть окислено не бо­лее 7,9мг/л органических ве­ществ, если их молекулярную формулу принять как (СН2О). При этом весь кислород будет израсходован. В такой системе происходят с точки зрения редокс-буферности, реакции: денитри-фикации, восстановления сульфатов (сульфат-редук­ция), ферментации.

 Восстановление сульфа­тов оказывает существенное влияние на состояние эко­системы водоема - флору и фауну. Превращение окси­дов железа в сульфиды выз­вало изменение цвета воды в озере Бекан от темно-зеле­ного до коричневого.

 Вещества, сорбированные ранее на гидроксиде железа (III) (ионы тяжелых металлов и фосфат - ионы), выделяют­ся в раствор. При этом мно­гие тяжелые металлы (Рь, Zn, Cu, Мо, Hg), которые в окис­ленных водах были предс­тавлены относительно раст­воримыми соединениями, образуют малорастворимые сульфиды, и выпадают в оса­док, формируя придонные отложения.

 Затем, в придонных отло­жениях, при участии прос­тейших и микроорганизмов, протекает процесс фермен­тации, происходит разруше­ние органических веществ и образуются новые, более простые соединения.

 Специфическая зависи­мость плотности воды от температуры приводит к воз­никновению ярко выражен­ной слоистой структуры озе­ра, что в свою очередь вызы­вает явление термической стратификации, имеющей сезонные особенности.

Когда в озере возникает стратификация, содержание кислорода в воде устойчиво снижается вследствие разло­жения органического вещества, что может вызвать осенний ли весенний замор рыбы и гибель озерной биоты, лимниона (массе голодной воды над данными отложени­ями) накапливается токсич­ный для живых организмов сероводород. В этот период рыбы находятся лишь в эпилимнионе и зоне термокли­на, в которых есть  серо-водород и другие токсичные соединения при водообмене перемешиваются со всем объемом воды и постепенно окисляются. Однако при дальнейшем образовании сероводорода и снижении скорости его разложения во всем водоеме содержание сероводорода может превы­сить допустимый уровень и вызвать ускоренный процесс эвтрофикации озера.

 Таким образом, изначаль­но олиготрофное озеро Бе­кан в результате антропоген­ного загрязнения становится эвтрофным, и этот процесс трудно сделать обратимым, даже если интенсивность поступления питательных ве­ществ будет уменьшена до первоначального значения. В связи с этим необходимо разработать и принять ряд мер по спасению уникально­го водоема Северной Осетии - озера Бекан, места послед­него пристанища и зимовки лебедей и журавлей на юге России и в его окрестностях, гнездовья многих видов ред­ких птиц - черных аистов, крякв, орланов-белохвостов и др., занесенных в Красную книгу России и РСО-Алания.

Постоянный URL: Вестник СКГМИ