CC BY
74
УДК 26.221.1:26.222.61 ББК 556.11:550.4
А. С. Мукашееа, Т. Я. Лопарееа
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОДНОРОДНОСТЬ ИОННО-СОЛЕВОГО СОСТАВА ВОДЫ БАЛХАШ-ИЛЕЙСКОГО И АРАЛО-СЫРДАРЬИНСКОГО БАССЕЙНОВ
A. S. Mukasheva, Т. Ya. Lopareva
GENETIC UNIFORMITY OF ION-SALT COMPOSITION OF WATER OF BALKHASH-ILE AND ARAL-SYR-DARYA BASINS
Малый Арал и оз. Балхаш относятся к крупнейшим водоемам Казахстана. Их водными артериями являются реки Сырдарья и Иле. К наиболее важным гидрохимическим параметрам естественных водоемов относится ионно-солевой режим. Особенностью состава воды оз. Балхаш и опресненной зоны Малого Арала, при минерализации от 2600-6000 мг/дм3, является преобладание среди анионов сульфатных ионов, в катионном составе происходит увеличение концентрации щелочных металлов. Ионный состав воды характеризуется индексом SnNa Дальнейший рост минерализации воды в пределах 5000-11700 мг/дм3 приводит к формированию воды смешанного состава, затем к доминированию сульфатных и хлоридных ионов. Состав воды приобретает индекс SnNa ^ SCInNa ^ CInNa
Ключевые слова: токсиканты, загрязнение, бентофаги, биокумуляция, биоресурсы, бионакопление.
The Small Aral and the Lake Balkhash are ones of the largest inland water bodies of Kazakhstan.
Their water ways are the Syrdariya and Ili rivers. The ion-salt regime i s considered as the most important parameter in water chemistry of natural water objects. The peculiarity of water composition of the Lake Balkhash and desalinated area of the Small Aral with mineralization 2100-6000 mg/dm3 is the dominance of sulfate ions among anions and in the cation composition an increase in the concentration of alkali metals is fixed. The ionic composition of the water is characterized by an index SnNa. Further growth of water mineralization within 5000-11700 mg/dm3 leads to the formation of mixed composition of water, then to the dominance of sulfate and chloride ions. The compositi on of water becomes an index SnNa ^ SCInNa^ CInNa.
Keywords: toxi cants, pollution, benthophages, biocumulation, bioresources, bioaccumulation.
Аральское море и оз. Балхаш относятся к крупнейшим материковым водоемам Казахстана. Главными водными артериями Малого Арала и оз. Балхаш являются реки Сырдарья и Иле, берущие начало за пределами Казахстана, в северо-западной части Центрального Тянь-Шаня. Сырдарья и Иле - трансграничные реки, поэтому формирование гидрохимического режима их водной среды происходит под воздействием природных и антропогенных факторов, обусловливающих их загрязнение как с территории Казахстана, так и с территории сопредельных государств.
Наиболее важным параметром в гидрохимии водоемов является солевой режим. В связи с этим основная цель исследований заключалась в анализе и регистрации антропогенной и генетической природы ионно-солевого состава воды в двух крупнейших водоемах республики. Изучение и анализ последствий антропогенного вмешательства, в результате которого нарушаются водный режим и солеобмен водоемов, являются актуальными на современном этапе.
Формирование гидрохимического режима и качественных показателей воды рек Иле и Сырдарьи, по мнению ряда исследователей [1, 2], происходит в основном в двух зонах. Зоной природного формирования стока считается верхнее течение рек, расположенное в незагрязненной, неорошаемой части бассейна. По результатам многолетних исследований [3, 4] и данным гидрометеорологических наблюдений [5] в верховьях обеих рек минерализация воды составляет 200500 мг/дм3, что позволяет отнести ее к категории слабоминерализованных вод. По соотношению ионов вода рек в этой зоне принадлежит к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе.
В зонах рассеивания и транзита стока, расположенных в среднем и нижнем течении рек, формирование солевого состава и минерализации определяется в основном антропогенными факторами - влиянием возвратных вод с полей орошения, различных промышленных и быто-
вых стоков, коллекторно-дренажных вод. Результатом антропогенного воздействия является повышение уровня минерализации воды на нижних участках рек. В приустьевой зоне, по данным [2], минерализация воды р. Сырдарьи колеблется в диапазоне 1200-2800 мг/дм3, по результатам исследований 2012 г. - в диапазоне 1095-2122 мг/дм3. Темп роста минерализации воды вниз по течению при впадении в Малый Арал увеличивается в 3,5-5,6 раза. В р. Сырдарье от истока до устья показатель анионного состава перемещается от гидрокарбонатного класса к сульфатному. В катионном составе вниз по течению увеличивается содержание щелочных металлов - примерно в 10 раз, магния - в 7,5 раза, а кальция - лишь в 2,0-2,5 раза.
В процессе транзита воды вниз по течению рост минерализации воды в р. Иле значительно ниже, чем в р. Сырдарье, т. к. она менее подвержена антропогенному загрязнению, и увеличивается по пути следования от 200-330 до 400-540 мг/дм3, т. е. в 1,6-2,0 раза. В приустьевых участках р. Иле и ее протоков Нарына, Жидели, Ийр минерализация, в зависимости от водности и сезона, составляет 600-1000 мг/дм3. По ионному составу вода р. Иле от истока до устья относится к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе, второму типу, что характерно для слабоминерализованных речных вод. В приустьевых участках рек вода классифицируется уже как сульфатно-натриевая.
Сезонные и межгодовые вариации основных компонентов минерализации обусловлены не только нестабильным проявлением антропогенных факторов, но и многолетней ритмикой уровенного режима. Наиболее низкие концентрации солей соответствуют многоводным гидрологическим циклам.
В таблице представлены значения минерализации и процент-эквивалентное содержание ионов в воде изучаемых объектов.
Соленость воды оз. Балхаш отличается большой неоднородностью по акватории. Минерализация воды Западного Балхаша меняется в интервале 680-2200 мг/дм3, в центральной части озера она составляет 2400-3100 мг/дм3, в последнем районе Восточного Балхаша соленость повышается до 4900-5600 мг/дм3. По сумме растворенных солей ниже 1 000 мг/дм3 вода в районе влияния р. Иле является пресной, в остальных районах Западного и Восточного Балхаша, с минерализацией больше 1 000 мг/дм3, вода классифицируется как солоноватая.
Минерализация и процент-эквивалентное содержание ионов воды исследуемых водоемов
Водоем Пионов/ мг/дм Процент-эквивалентное содержание главных ионов Индекс воды
НСОз 00< СІ Са м§ ^ + К
Река Иле 414 24,9 17,3 9,3 23, 8 10, 5 14,2 /-л Са Сц
Устье р. Иле 853 14,8 20,8 15,0 10,2 14, 3 24, 8 с N3 ап
Река Сырдарья 1 095 7,4 34,9 7,72 15,9 16,4 17, 6 с ТаМа ац
Устье р. Сырдарьи 2 122 3,31 32,1 14,5 9, 52 16, 8 24,0 с Та ац
Малый Арал Точка 1 Точка 2 Точка 3 Точка 4 Точка 5 6 307 1,3 24,2 24,5 8,22 15, 3 26,4 8СшТа
6 784 1,3 24,6 24,1 8,5 14,4 27,1 ЄСцЛ
9 068 1,04 24,5 24, 5 7,2 15, 5 27,4 8СшТа
9 781 1,0 23,7 25, 3 7,2 14, 8 28,0 СВпТа
10 396 1,1 23,8 25,1 7,5 13, 0 29, 5 СвпТа
Озеро Балхаш 1 район 2 район 3 район 4 район 5 район 6 район 7 район 8 район 892 14,5 20,8 15,05 8, 91 15,20 25,5 с Та ац
864 14,9 20,7 14, 9 8,06 16,4 25, 06 с Та ац
1 391 11,14 22,67 16,49 4,63 16, 80 28, 27 с Та ац
1 746 10,45 23,83 16, 86 4,41 16,30 28,11 с Та ац
2 735 8,81 23,39 18, 22 2,33 17,19 30,0 с Та ац
3 169 8,84 23,21 20,02 1,62 16,71 29,6 8СшТа
3 949 8,69 20,76 21,03 1,05 16,34 32,1 СВпТа
4 983 7,93 19,07 20, 87 1,59 15,61 34, 93 СВіЛ
Средняя соленость воды распресненной части Малого Арала в исследуемый весенний период составляла 5700 мг/дм3, осенью повысилась до 7400 мг/дм3. Максимальные значения минерализации (9000-11700 мг/дм3) характерны для центральной части и осолоненной воды залива Бутакова. Минимальные показатели (4000-6300 мг/дм3) наблюдались в приустьевой и в восточной части моря. По сумме растворенных солей вода относится к солоноватой.
Анализ полученных данных подтверждает факт метаморфизации ионно-солевого состава воды в экосистемах изучаемых водоемов. Расчеты коэффициентов сравнения в процент-
эквивалентом выражении (табл.) позволяют количественно оценить изменение соотношений ионов и судить о направлении процессов , приводящих к метаморфизации. Характер этих изменений и направленность процессов метаморфизации в водных системах наглядно отражают треугольники Фере (рис.).
По ионному составу вода рек Иле и Сырдарья в верхнем течении с минерализацией 200-400 мг/дм3 принадлежит к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе, второму типу. Гидрокарбонатные ионы составляют 24-32 процент-эквивалентов от суммы солей, ионы кальция - 20-25 процент-эквивалентов. Фигуративные точки данного состава воды отражены на треугольниках Фере. Точки анионного состава располагаются в верхнем гидрокарбонатном треугольнике, точки катионного состава - в верхнем кальциевом треугольнике.
Сї
20
зс
■ю
м«
НССи
50%
а
за.
Фигуративные точні тонно-омтевого оо става воды малого Арала. Фїгг^агЕївмьіс то’чщ нончр- ііиї вого со сі ¡»і воды аз Білими фигуративные точці нонно-солевого состава воды рек Иле и Сырдгрьд.
Метаморфизация ионно-солевого состава воды Балхаш-Илейского и Арало-Сырдарьинского бассейнов
В среднем и нижнем течении рек при росте минерализации с 400 до 1000 мг/дм3 содержание сульфатов возрастает с 18 до 24 процент-эквивалентов , щелочных металлов - с 10 до 17 процент-эквивалентов. Концентрация гидрокарбонатов снижается от 7 до 15 процент-эквивалентов. Показатели катионного состава перемещаются в сторону натриевого треугольника, а анионного состава - от гидрокарбонатного треугольника к сульфатному. В приустьевых участках при росте минерализации до 2100 мг/дм3 метаморфизация катионного состава воды происходит в направлении дальнейшего увеличения содержания щелочных металлов с 17 до 24 процент-эквивалентов , сульфатных ионов - с 23 до 32 процент-эквивалентов. Фигуративные точки данного состава воды располагаются в сульфатном треугольнике , катионного состава - в центральном треугольнике , занимая верхнюю левую часть.
Особенностью состава воды оз. Балхаш и опресненной зоны Малого Арала при минерализации от 2100 до 6000 мг/дм3 является преобладание среди анионов сульфатных ионов - от 21 до 26 процент-эквивалентов , о чем свидетельствуют фигуративные точки, компактно расположенные в сульфатном треугольнике. В катионном составе происходит увеличение концентрации щелочных металлов с 27 до 36 процент-эквивалентов , фигуративные точки располагаются в натриевом треугольнике.
При диапазоне минерализации от 5000 до 11700 мг/дм3 метаморфизация ионно-солевого состава характеризуется увеличением относительного содержания хлора и натрия. Процент-эквивалентное содержание хлора приближается к процент-эквивалентному содержанию суль-
фатов и характеризуется значениями 20-26, при процент-эквивалентном содержании сульфатов 21-24. Отметим, что одновременно происходит снижение концентрации кальция и гидрокарбонатов до 1,0 и 24,0 процент-эквивалентов соответственно. Фигуративные точки анионного состава воды Малого Арала перемещаются в правый нижний угол хлоридного треугольника, а фигуративные точки оз. Балхаш расположились на границе смешанного и хлоридного треугольников. Фигуративные точки катионного состава воды обоих водоемов располагаются в натриевом треугольнике.
Таким образом, многообразие природных и антропогенных факторов обусловливает глубокие изменения в ионном составе речных вод, что приводит к определенным процессам метаморфизации. Причиной роста и изменения минерализации вниз по течению рек является влияние в бассейнах орошаемого земледелия, при этом р. Сырдарья в большей степени подвержена антропогенному загрязнению. Возвратные воды с полей орошения способствуют трансформации ионного состава воды с гидрокарбонатно-кальциевого в сульфатно-натриевый класс. Индекс воды переходит от СпСа через СпСаТа к SnNa. Дальнейший рост минерализации воды в оз. Балхаш и Малом Арале направленно приводит к формированию воды смешанного анионного состава, затем к доминированию сульфатных и хлоридных ионов. В катионном составе происходит рост концентрации щелочных металлов, ионный состав воды приобретает индексы SnNa ^ SCInNa ^ CInNa.
Генетическая однородность состава вод оз. Балхаш и Малого Арала заключается в том, что вода обоих водоемов характеризуется резким преобладанием щелочных металлов, в анионном составе доминируют сульфатные и хлоридные ионы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Амиргалиев Н. А. Арало-Сырдарьинский бассейн: гидрохимия, проблемы водной токсикологии /
Н. А. Амиргалиев. Алматы, 2007. 224 с.
2. Амиргалиев Н. А. Режим гидрохимических показателей реки Сырдарьи в условиях антропогенных воздействий /Н. А. Амиргалиев, Л. А. Гоголь, Е. Жексенбай, С. Е. Саянов // Экология и гидрофауна водоемов трансграничных бассейнов Казахстана. Алматы, 2008. С. 82-91.
3. Шаухарбаева Д. С. Гидрохимические параметры реки Иле в среднем и нижнем течении / Д. С. Шаухарбаева, Т. Я. Лопарева // Экология и гидрофауна водоемов трансграничных бассейнов Казахстана. Алматы, 2008. С. 185-191.
4. Ревина С. К. Метаморфизация солевого состава аральской воды при ее концентрировании в природных условиях / С. К. Ревина // Химические ресурсы морей и океанов. М.: Наука, 1970. С. 12-17.
5. Кипшакбаев Н. К. Региональные проблемы водного хозяйства / Н. К. Кипшакбаев. Алматы: ТОО РПИК «Дэу1р», 2004. 466 с.
REFERENCES
1. Amirgaliev N. A. Aralo-Syrdar'inskii bassein: gidrokhimiia, problemy vodnoi toksikologii [Aral-Syrdaryanskiy basin: water chemistry, problems of water toxicology]. Almaty, 2007. 224 p.
2. Amirgaliev N. A., Gogol' L. A., Zheksenbai E., Saianov S. E. Rezhim gidrokhimicheskikh pokazatelei reki Syrdar'i v usloviiakh antropogennykh vozdeistvii [Mode of hydrochemical parameters of the Syrdarya river in conditions of human impacts]. Ekologiia i gidrofauna vodoemov transgranichnykh basseinov Kazakhstana. Almaty, 2008, pp. 82-91.
3. Shaukharbaeva D. S., Lopareva T. Ia. Gidrokhimicheskie parametry reki Ile v srednem i nizhnem te-chenii [Hydrochemical parameters of the Ile river in middle and low stream]. Ekologiia i gidrofauna vodoemov transgranichnykh basseinov Kazakhstana. Almaty, 2008, pp. 185-191
4. Revina S. K. Metamorfizatsiia solevogo sostava aral'skoi vody pri ee kontsentrirovanii v prirodnykh usloviiakh [Metamorphization of saline composition of Aral water at its concentration in natural conditions]. Khimicheskie resursy morei i okeanov. Moscow, Nauka Publ., 1970, pp. 12-17.
5. Kipshakbaev N. K. Regional'nye problemy vodnogo khoziaistva [Regional problems of water economy]. Almaty, TOO RPIK «Dsuir», 2004. 466 p.
Статья поступила в редакцию 2.03.2013
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Лопарева Тамара Яковлевна — Балхашский филиал Казахского научноисследовательского института рыбного хозяйства; канд. геогр. наук; старший научный сотрудник комплексной рыбохозяйственной лаборатории сектора гидрологии и гидрохимии; [email protected].
Lopareva Tamara Yakovlevna - Balkhash branch of Kazakh Research Institute of Fisher; Candidate of Geographic; Senior Scientific Researcher of the Integrated Fisheries Laboratory of Sector of Hydrology and Hydrochemistry; [email protected].
Мукашева Асель Сагатовна — Балхашский филиал Казахского научно-исследовательского института рыбного хозяйства; младший научный сотрудник; [email protected].
Mukhasheva Asel Sagatovna - Balkhash branch of Kazakh Research Institute of Fishery; Junior Researcher; [email protected].
