CC BY
76
УДК 556.3:626.8
ЭКОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЗЕР АРИДНЫХ ЗОН АЗЕРБАЙДЖАНА
© 2009 Мамедов В.А.
Институт геологии НАН Азербайджана
Рассматриваются этапы и виды нарушения экологического равновесия озер аридных зон Азербайджана 2-ой половины XIX века. Развитие нефтехимической, обрабатывающей и других отраслей промышленности, отсутствие централизованной канализационной системы во многих населенных пунктах, остаточные и коллекторнодренажные воды сельхозугодий и т.д. в разной степени изменяют и загрязняют озерные экосистемы. В результате нарушено природное равновесие водоемов.
There are considered stages and species of disruption of the ecological balance of lakes of arid zones of Azerbaijan in XX century. The development of petrochemical, manufacturing and other industries and also utility, collector-drainage and residual waters of farmlands and etc. step-by-step and in various degree change and pollute the lacustrine ecosystems. Hydrobiochemical characteristics of lacustrine waters and bottom sediments has been transformed. There are given quantitative parameters of these changes.
Ключевые слова: аридные зоны, озера, экологическое равновесие, Апшерон.
Keywords: arid zones, lakes, ecological balance, Apsheron.
Аридные и семиаридные районы распространены главным образом в равнинно-предгорных (до 300-500 м высоты) участках (кроме Ленкоранской низменности, где доминирует климат влажных субтропиков) и занимают около 60% территории Азербайджана. Крупные города республики, основные отрасли добывающей и обрабатывающей промышленности и земледелие с ирригационно-мелиоративной сетью определяют современный ландшафт исследуемого региона. Здесь
сконцентрировано более 250 разномерных и разнорежимных озер. Основные места их скопления расположены на Апшеронском полуострове, а также в пределах палео и современных стариц рек Кура и Араз на низменности.
Начиная со 2-й половины XIX века с ростом количества населения и отраслей хозяйства увеличивается антропогенная нагрузка на окружающую среду и
динамику количественных и
качественных показателей озер.
Увеличение посевных площадей под хлопчатник, зерновые, бахчевые и другие культуры, регулирование и перераспределение стока рек не всегда сопровождалось рациональным
использованием ресурсов озерных вод низменностей. Они подвергались
частичному, иногда полному осушению, но, как богатые водоемы для рыболовства, всегда были в центре внимания ихтиологов.
Материалы и методы
исследования. Режимные наблюдения за колебанием уровней, температурой и химическим составом воды велись на озерах Сарысу (1941-45 гг.), Гаджигабул (1946-55 и 1979-84 гг.), Аггель (с 2003 года по настоящее), Агзыбирчала (19611996 гг.), Беюк Шор (1984-85 гг.) и базируются на данных гидрометсети. Продолжительность наблюдений для
многих озер составляет не более 15 лет, и в них имеются перерывы.
Нами с 1975 по 2008 гг. на комплексной основе изучались
экогеографические проблемы озер региона. Использование географогидрологических методов анализа (аналогия, статистические и балансовые расчеты, корреляция и трендовые зависимости, географическая
интерполяция и т.д.) позволило выявить изменения физических, химических и биологических особенностей озер во времени и пространстве.
Пробы вод и донных отложений проанализированы в соответствующих лабораториях Института геологии НАН Азербайджана. Количество
микроэлементов РЬ, Сг, Мп, N1, Ба, Мо, V, гг, Си, гп, Со, 8г, Сё, Бе, Т
определено атомно-абсорбционным и спектральными методами,
радиоактивность - на гамма-спектрометрической установке САРИ-2, органический углерод (Сорг) - по
методике Кнопа. Во многих образцах донных отложений определялись карбонатность, количество гумуса,
нефтепродуктов, пестицидов и СПАВ.
Результаты исследований озер
изучаемого региона показывают, что активное антропогенное вмешательство и нарушение равновесия лимнических экосистем Апшеронского полуострова начинается со времен активизации
нефтедобычи и их переработки, а на низменных территориях с регулирования речного стока водохранилищами и
гидроузлами.
Озера Апшеронского полуострова и их трансформация. Апшеронский полуостров является самой
урбанистической, загрязненной и насыщенной озерами зоной республики, где их суммарная площадь занимает 2,5% территории. Здесь сформировалось более 150 озер, причем большая их часть
- это эфемерные озерки с площадью водной поверхности <0,1 км2. Только 8 озер имеют площадь водной поверхности >1,0 км2, а два из них (Беюк Шор и Масазыр) >5 км2. Суммарная
2
площадь озер составляет >50 км (рис.
Рис. 1. Расположение изучаемых озер на территории Апшеронского полуострова (названия озер приведеныг в табл. 1)
Генетически котловины большинства озер Апшерона имеют материковое происхождение, а озера Зых, Г ырмызы и Дузлу являются бывшими заливами Каспийского моря. Дальнейшее
уменьшение уровня моря, испарение и метаморфизация морской воды превратили их в рапные озера [1]. Глубины большинства озер в естественном состоянии не превышали
0,5-1,0 м, но под влиянием сброса в них загрязненных вод площадь и глубина несколько раз выросли. Ныне самыми глубокими озерами Апшерона являются Ясамал-1 и Ясамал-2, которые образовались 50 лет тому назад на месте бывших каменных карьеров. Их наибольшая глубина превышает 12 м, берега обрывистые, литоральная зона отсутствует. Основные параметры озер Апшерона при естественном и нарушенном режиме приведены в таблице 1.
Аридность климата и литология подстилающей поверхности водосборов озер, усиливая процесс выветривания, способствуют накоплению донных осадков. В результате выравниваются шероховатости дна, формируются благоприятные условия для развития гидробионтов, особенно макрофитов. На сравнительно больших озерах толщина донных отложений составляет >3-б м, т.е. их котловины на 75-95% заполнены
отложениями и только их 10-25% объема
наполняются водами [4].
Таблица 1
Озера Апшеронского полуострова при естественном и нарушенном режимах
Озеро
В естественном состоянии
При антропогенном режиме
Про Пло Мак Мин Использо Состоя Площ Ма Мине Особенности
точ щад с. ера вание ние, адь кс рализ природы и
нос ь глуб лиз проточн пове гл ация, использование
ть пов ерх. , км2 ина, м аци я, г/л ость рх., км2 уб ин а, м г/л
Сианшор Бес сто ч 0,3 <1 30- 150 Нет Бессточ 0,6 1 200- 340 Сильно загрязнено, не используется
Дашагыль " <0.1 >2 60- Нет Активное антропогенное воздействие отсутствует
-мал. 90
Мирзалад " 3,7 <1 50- Доб. соли Бессточ 4 1-3 15- Сильно
и 250 130 загрязнено, не используется
Г ала-2 0,2 <1 30- 150 Доб. соли 0,6 2 0- 0 00 8 20 3 Сильно загрязнено, не используется
Ганлыгель 0,1 0,5 3-25 Нет 1-2 5-7 1-4 Загрязнено, не используется
Дузлу <0,1 2 10- 80 Нет <0,1 2 10-80 Не используется
Беюк Шор <10 1-2 30- 350 Доб. соли, медицина С переме нным стоком ~15 5-7 20-80 Сильно загрязнено, не используется
Масазыр 9,2 1-2 50- 360 Доб. соли, медицина Активное антропогенное воздействие отсутствует Добыча соли
Пиршаги 0,2 <1 50- 340 Доб. соли Бессточ 1,5 >1 15-80 Загрязнено
Забрат 0,2 <1 20- 100 Нет 1 6- 10 10-30 Сильно загрязнено, не используется
Бюльбюля 0,6 <1 5-35 Нет 2,5 3-4 2-8 Сильно загрязнено, не используется
Ходжагаса " 0,5 1 10- Нет С 2 5-8 1-10 Сильно
н 40 переме нным стоком загрязнено, не используется
Дашагыль 0,5 3-4 10- 180 Нет Активное антропогенное воздействие отсутствует Слабо загрязнено, не
используется
Гырмызы " 4 2 120- Нет Бессточ 4 2 120- Сильно
310
320
загрязнено, не используется
Основным
Апшерона
загрязнителем озер является нефтяная
промышленность и связанные с ней отрасли. Вынос из недр земли на поверхность разных химических
элементов, в том числе тяжелых металлов и радионуклидов, коренным образом изменил исторически сложившийся геохимический баланс среды [4]. В трансформации составов
вод главную роль играют элементы типоморфной (Си, РЬ, 7п, Сё, N1, Сг, V) группы, хотя ряд элементов (8г, Со, Мп, Ба, Бе) второстепенной группы в некоторых озерах количественно не уступает главной и включается в состав группы активно действующих типов загрязнителей. Специфика накопления тяжелых металлов в озерных системах разнообразна, в общих чертах соответствует механизму
осадконакопления мелководных
бассейнов, а порядок их накопления связан с геохимическими барьерами, часто носившими для каждого элемента индивидуальный характер. Количество органического углерода (Сорг) в донных отложениях составляет в среднем 1,01,5%, наибольшее их количество (>2,5%) было обнаружено в загрязненных нефтепродуктами озерах Беюк Шор -23,7%, Сианшор - 11,3%, Гала - 8,6%, Гырмызы - 2,5% и т.д. Нефтепродукты обнаружены в донных отложениях практически всех озер, но в разных концентрациях. Среди отобранных 34 проб их число варьировало в пределах 5,9-312,9 г/кг. В сильно загрязненных озерах содержание нефтепродуктов в отложениях достигает >100 г/кг, например, в озерах Беюк Шор - 312,9; Забрат - 212,7; Ганлыгель - 176,9; Гала -159,4; Гырмызы - 153,7; Бюлбюля -143,7; Гызылноур - 108,6 г/кг. Меньше нефтепродуктов оказалось в донных отложениях озер западного Апшерона, которые несколько далеки от промышленных объектов. Количество гумуса в донных отложениях мизерное (ввиду преобладания галотрофности озер) и составляет в среднем около 2,0, наибольшее >3,5 мг/100 гр.
Геохимические особенности и расчетные данные концентрации элементов показывают, что телескопирование и осаждение элементов определяются потенциалами ионизации и кислотнощелочной средой осаждения.
Если в естественном состоянии колебание уровней воды озер зависело от гидрометеорологических факторов и составляло около 0,5 м в год, то с усилением техногенеза оно возросло до
> 1,5 м. Необходимо отметить, что повышение уровня грунтовых вод (за 1955-2000 гг.) на полуострове от 1-3 до 13-15 метров усилило процесс увеличения площади озер [2]. Нефтяными и коммунально-бытовыми водами буквально залиты озера Беюк Шор, Сианшор, Гырмызы, Забрат, Пута, Рамана, Пиршаги, Кюрдахана, Бюлбюля, Гала и др. Это практически «мертвые» водоемы. Высокие уровни стали серьезной угрозой для населенных пунктов, сельхозугодий, коммуникаций и др., в связи с этим начался процесс переброски части воды в канализацию и другие озера. Например, если в озеро Беюк Шор ежесуточно поступало 2-3 тыс. м3 загрязненных вод, то к 70-80 годам их объем возрос до 30 тыс. м3. В результате площадь этого озера увеличилась с <10 км2 до 15 км2, оно потеряло эферменое состояние и солесадку, наибольшая минерализация уменьшилась с 350 до 30-70 г/кг, разновидность и количество
микроэлементов стало больше,
прозрачность воды уменьшилась до 0,1 м, нефтепродуктов в водной среде и донных отложениях стало в несколько сот раз больше ПДК. Существенное повышение уровня воды вынудило часть их перебрасывать (без очистки) в оз. Мирзалади. С повышением уровня воды в оз. Ходжагасан часть вод также стали спускать (без очистки) по каналу в озерную систему Гырмызы и далее в море. Переброска загрязненных вод с одного озера на другое, перекрывая сезонную цикличность естественных изменений концентрации химических веществ, еще более осложнила экологическое равновесие среды, а превращение озерных котловин в мусоросвалку дополнительно усугубило ситуацию (рис. 2).
Рис. 2. Разнохарактерным мусором загрязняются не только берега, но и донные отложения оз. Беюк Шор
В водной среде озер Апшерона особенно много радионуклидов обнаружено в сильно загрязненных нефтепродуктами озерах Беюк Шор, Гала и Забрат [і]. В донных отложениях озер радиоактивность выше, чем в водной среде.
Озера низменных зон и их трансформация. Большинство крупных озер республики (Сарысу, Аггель, Мехман, Г аджигабул, Агзыбирчала, Дуздаг, Аджиноур, Агчала, Махмудчала и др.) находится на низменностях, местоположения которых приведены на рис. 3.
Рис. 3. Расположение изучаемых озер в низменно-аридных зонах Азербайджана (названия озер приведены в табл. 2)
В низменно-предгорной зоне
находятся крупнейшие водохранилища,
каналы и коллекторно-дренажная сеть. Рост искусственно созданной
гидрографической сети привел к тому, что суммарная длина каналов и коллекторно-дренажной сети стала в несколько раз больше, чем суммарная длина рек региона, а площадь и объем воды водохранилищ в несколько сот раз больше площади озер. С ростом отраслей сельского хозяйства,
водопотребления, обрабатывающей промышленности и регулирования стока озера низменных районов подвержены существенному антропогенному
прессингу, который выразился в уменьшении: количества и площади
водной поверхности, объема воды, биоразнообразия, увеличении
минерализации и загрязнения озер. В Муганской низменности практически осушена цепочка озер (Чеил, Шинчала, Абилчала, Агчала, Махмудчала и другие с общей площадью около 800 км2), расположенных в русле ныне осушенной реки Новый Араз, также на месте самого крупного озера республики Агчала (Б>150 км2) образовался огромный солончак, подпитываемый сточными водами сельхозугодий.
В Ширванской степи осушена озерная
система Гарасу, которая питалась от р.
Куры и являлась приемником вод рек
Турианчай, Гейчай, Гирдиманчай, Ахсу
и др. Самым крупным озером этой
системы было озеро Шильян, длиной
около 13 км и шириной 4 км, затем озера
Наваджи, Бостанчала, Ахар, Гюльхана,
Суат и конечное озеро Гаджигабул,
являющиеся устьевым водоемом
системы. Ныне в Ширванской степи,
кроме озера Гаджигабул, площадь
которого после 1953 года сократилась с 22 17 км до <4 км , других озер
практически не осталось [5].
Существенно уменьшились озера (Сарысу Аггель, Мехман и др.) Мильско-Г арабагской низменности. Многие старицы, расположенные вдоль берегов рек Куры и Араза, сокращаясь, превратились в приемники загрязненных вод. В целом общая площадь озер низменностей уменьшилась с 1200 до 183 км2, а их объем - с 900 до 190 млн
м3. Сравнительные параметры основных | изменений даны в табл. 2.
Таблица 2
Озера низменных зон при естественном и нарушенном режимах
Озеро _____________В естественном состоянии_____________________При антропогенном режиме
Набран
(сахиль
)
Этого озера не было
Агзыби рчала Сточ. 25- 40 ~3 2-15 Рыбол ов.
Дуздаг Бессто ч. 2-4 1 0- 50 54 Доб. соли
Гырлыг ель <0,1 >2 60- 90 Нет
Махмуд чала Сточ. 30 ~3 1-2 Рыбол ов. охотхо з.
Гаджи- габул Бессто ч. 17 5 0,5-2 Рыбол ов.
Аджино ур " 6-9 ~1 30- 100 Нет
Сарысу С перем енным стоком 60- 90 4-5 0,6-4 Рыбол ов.
Аггель 30- 60 1-4 2-15 Рыбол ов.
Мехман Бессто ч. 30- 50 2-3 1-5 Рыбол ов.
Газанге ль ~2 0,5 0,5- 2,0 Нет
Джанда " 2-3 1-2 3-15 Нет
С
перемен
ным
стоком
С
перемен
ным
стоком
Активное
0,1
0,5
Активное
антропогенное
воздействие
отсутствует
Слабо
загрязнено,
не
используетс
я
Рыболовств
о,
охотхозяйст
во
антропогенное воздействие отсутствует
Активное антропогенное воздействие отсутствует
Бессточ. 1-5 <1 5-15 Загрязнено,
не
используетс
я
" 4 0,5 4 Не
0 используетс я
Активное антропогенное воздействие отсутствует
С
перемен
ным
стоком
30-50 1-3
20-30 1-2
5-35 Загрязнено, охотхозяйст во
10- Загрязнено, 120 заповедник
С уменьшением объема вод озер среднегодовая их температура по сравнению с естественным периодом увеличилась на 1,5-3,50С, а прозрачность воды уменьшилась до 0,5 м.
С лишением речной связи минерализация (0,5-3,0 г/л) озерных вод в несколько раз увеличилась и их тип в большинстве случаев перешел из
Находится в стадии высыхания
Активное антропогенное воздействие отсутствует
Сточ. 11 7 0,5-2 Ирригация,
рыболовств
о
сульфатного класса в хлоридный. Количество (8-10 мг/л) растворенного кислорода в водной среде в 2-3 раза уменьшилось, а в придонных слоях при анаэробных условиях сформировался сероводород. Многие озера превратились в приемники сточной и загрязненной воды. Концентрация отдельных элементов и загрязнителей
р
(СПАВ, пестициды, нефтепродукты, тяжелые металлы и др.) порой в десятки раз превышают ПДК. Тревожным становится то, что из года в год в водной среде и донных отложениях озер увеличивается концентрация солей тяжелых и редко рассеянных металлов. Например, меди больше ПДК 6-15 раз, цинка - 11-42, кадмия - 1-8, свинца - 29, ванадия - 3-80, хрома - 3-140, магния
- 7-34, кобальта - 1-9, никеля - 3-9 раз. Мутагенность и канцерогенность этих веществ представляет определенную угрозу для гидробионтов.
Радиоактивность озер в целом низкая, интенсивность гамма-излучения донных отложений колеблется в интервале 0,6-3,4 мкР/часов, что в 2-3 раза ниже фонового (6 мкР/ч) показателя [6].
Обогащение озер биогенным
материалом автохтонного характера приводит их к ускоренному старению (эвтрофикации). В эвтрофном озере вода плохого качества, а снижение
прозрачности воды придает ей мутный темно-зеленый цвет. Изобилие биомассы в конечном итоге приводит к существенному уменьшению количества растворенного кислорода, в результате аэробные процессы заменяются
анаэробными. Возрастание биомассы неизменно сопровождается снижением разнообразия видов и их качества. Это приводит к цветению водорослей, среди которых чаще всего доминируют синезеленые, и к изобилию водных растений. Видовой состав рыб изменяется по такому принципу: высококачественные виды постепенно уступают свое место менее значимым и более простым видам, уменьшается ихтиомасса озер. Нарушение экологического равновесия озер привело к следующему: если в
период естественного режима улов рыбы с 1 га водной поверхности составлял 150 кг, то в 1970-х годах эта цифра уменьшается до 20 кг/га, а к концу ХХ века запасы рыбы практически истощаются. В целом уменьшились биоразнообразие и биопродуктивность лимнических систем.
Выводы. Усиленная в ХХ веке антропогенная нагрузка на озера изменили их физические, химические и биологические параметры, деградируя систему «водосбор-водная среда -донные отложения», а также количественный и видовой состав обитающих там гидробионтов и их биотопов.
Концентрация нехарактерных,
чуждых для лимногенеза веществ приводит к угнетению, а часто и к исчезновению обитающих там организмов. Продолжение процесса загрязнения озер проявляется в широкоспекторных экотоксикологических аномалиях.
По сравнению с озерами низменных зон и общим фоном больше радионуклидов обнаружено в сильно загрязненных нефтепродуктами озерах Беюк Шор, Гала и Забрат. В донных отложениях озер радиоактивность выше, чем в водной среде. Вклад радионуклидов в общее гамма-излучение определяется количеством калия. Тренд изменений радиоактивности между дном и коренным берегом не всегда имеет направленный характер.
В целом, основным фактором в ухудшении природного равновесия озер аридных зон Азербайджана является хозяйственная деятельность человека, природный фактор проявляется слабее.
Примечания
1. Алиев Ч.С., Золотовицкая Т.А., Мамедов В.А. Процессы загрязнения озер низменнопредгорных зон Азербайджана, радиоактивность вод и донных отложений // Известия НАНА. Сер. Науки о Земле. 2002. №1. С. 81-89. 2. Изучение современного состояния формирования естественных водных систем Апшеронского полуострова и разработка ее концептуальной модели. Отчет о НИР. Баку: Фонд Института геологии НАНА, 2008. 88 с. (на азерб. яз.). 3. Мамедов В.А. Гранулометрические, минералогические и химические особенности донных отложений озер Апшерон-Гобустана // Известия НАНА Сер. Науки о Земле. 2003. №2. С. 58-68. 4. Мамедов В.А. Алиев Г.И. Микроэлементы в водной среде озер Апшеронского полуострова и их
роль в загрязнении окружающей среды // Известия НАНА. Сер. Наука о Земле. 2005. №2. С. 119-125. 5 Мамедов В.А. Экогеографические проблемы озер Куринской впадины и пути их решения // Известия НАНА. Сер. Науки о Земле. 2007. №1. С. 109-116 (на азерб. яз.). 6. Mammadov V.A. Radoactivity of lakes in the urbanized territories. NATO Science Series IV. Earth and Environmental Sciences. Vol. 41, Kluwer Academic Publishers, Netherlands, 2004. P. 97-102.
Статья поступила в редакцию 20.05.2009 г.
