CC BY
11
22. Mikhailov V.G., Kiseleva T.V., Mikhailova Ya.S. Development of a system to manage the environmental and economic security of a coal mining region // Ugol. 2021. No. 12 (1149). pp. 50-56.
23. Research of environmental and economic interactions of coke and by-product process / V. Mikhailov, T. Kiseleva, S. Bugrova, A. Muromtseva, Ya. Mikhailova // E3S Web of Conferences. 2017. Vol. 21 (02004).
УДК 626/627.556.547(575.3)
ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СОСТАВ ВОДЫ НУРЕКСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Ш.К. Обиджони
Исследуются закономерности гидрохимического режима рек, а также установление воздействия разновидных антропогенных влияний (сброса сточных вод, мелиорации водосбора, возведение гидротехнических сооружений) в естественный гидрохимический гидрорежим реки.
Ключевые слова: гидрохимический анализ, минерализация, отбор проб, антропогенные воздействия, концентрация, вторичное засоление, сезонные колебания.
В зоне формирования стока на територии Таджикистана почти нигде не встречается водный поток в чистом виде. Водоносные территории реки Вахш, соприкасаясь с горным массивом и грунтом, превращаются в раствор с определенным количеством содержащихся в них растворимых веществ. Концентрация минералов и состав растворенных элементов в речных водах зависят от ряда факторов: гетерогенность пород и почв, биологических явлений, климатических и многих других условий, то есть гидрохимия стока тесно связана с географическим расположением и меняется вместе с его изменением. Нурабадская гидроэлектростанция сосредоточена в зоне затопления Рогунского водохранилища, и на момент исследования эта станция считается основным пунктом мониторинга качества воды. Наблюдение за свойствами воды реки Вахш на станции Нурабад ведется с 1980 года (с перерывами в 1981 году, а также в промежутке 1994 -1997 гг.). Из-за отсутствия крупномасштабной сельскохозяйственной или промышленной деятельности, не густо заселенной и отсталой растительности в районе формирования стока реки Вахш вплоть до станции Нурабад геохимические природные явления и истощение агропочвенного покрова водосборного бассейна в основном влияют на биохимическую структуру воды [8]. Содержание сульфатного иона в воде реки Вахш настолько велико, что его практически относят к сульфатному классу, через некоторые промежутки времени он примушественно возвишается над другими анионами.
Как правило, большое количество кальция содержится в катионах воды сульфатного класса, а также в водах углеводородного класса.
Вода сульфатного класса различается более высокой концентрацией минералов по сравнению с гидрокарбонатным классом. Сульфатсодержа-щие воды малой и средней концентрации встречаются крайне редко [8].
Методы исследования. Для определения обоснованностей гидрохимического процесса рек и постижения воздействия разных антропогенных влияний (сброс сточных вод, мелиорации водосбора, построение гидротехнических сооружений) на природный гидрохимический режим были употреблены гидрохимические способы слежения за химическими свойствами воды [10].
Во избежание существенных изменений состава и структуры рассматриваемых компонентов, а также качества воды отбор проб исследуемого радиуса, подготовку, обработку и подачу экспериментальных проб проводили в соответствии с инструкциями и стандартами.
При анализе природных вод использовались следующие методы химического анализа: фотометрический, титриметрический, потенциомет-рический, калориметрический и метод сравнения цвета исследуемой воды со стандартами и другими нормативными документами.
Исследование рН в пробах воды проведено с использованием многофокального иономера ЭВ-74, что базируется в измерении электродвижущей силы цепей, состоящих из индикаторного электрода, а также электрода сравнения.
С целью установления основных макрокомпонентов поверхностных вод применяется метод титриметрического анализа.
Способ установления гидрокарбонатного иона (HCO3-) базируется в содействии бикарбонатов вместе с соляный кислотой (HCl) с применением индикатора метилоранжа. Значимость щелочности установлена согласно численности израсходованной кислоты в процессе титрования.
Для установления сущности ионов кальция, а также магния (жесткость) было использовано титрованием проб воды трилоном Б с применением индикаторов хромогена темного, а также флуорексона. При установлении совокупной величины жесткости пробные воды титровали раствором трилона Б с использованием индикатора хромогена темного вплоть до перехода красно-фиолетовой окраски исследуемой воды [9] в лазурную.
С целью изучения ионов кальция применялся индикатор флуорек-сон, а трансформация зеленовато-розовой флуоресцирующей расцветки титруемого раствора в розовый указывала на окончание титрования. Тит-рирование пробы выполняется веществом трилона Б. Присутствие магния в составе воды вычисляли арифметическим путем.
Установление нахождения ионов хлора (Q-) при рассмотрении ахроматических, также покрашенных вод проводилось аргентометриче-
ским способом с применением для титрования азотисто-кислого серебра согласно израсходованному объему, по каждому судили о содержании хлора.
Нитрит-ионы (КОз-) считаются одной из форм синтеза азота, важного для жизнедеятельности наземных, а также гидрофитных организмов. Методика базируется в установлении нитритов с применением реактива Грисса, что окрашивает исследуемую воду в розоватый цвет разнообразной яркости в зависимости от насыщенности (КОз-).
Массовое содержание нитритов находили по калибровочной кривой
[4 - 6, 8].
Технология фосфат-ионов (РО4.-3) основана на взаимодействии фосфатов с молибденом в кислой среде с образованием фосфорно-молибденовой гетерополикислоты Н7[Р(Мо207)6128Н20 регенерацией ее аскорбиновой кислоты в присутствии сурьмы калия до фосфорно-молибденового комплекса, окрашенного в лазурный цвет. Массовое содержание фосфатов было установлено в соответствии с графиком.
Нефелометрический метод определения сульфатов ^О4-) базируется на измерении насыщенности мутности растворов, включающих сульфатные ионы, в наличии разнородного реактива (смесь солей бария ВаСЬ, гликоля и этилового спирта), а также соляный кислоты, используемой с целью формирования прокислой среды и вытаскивания воздействия влияния гидрокарбонатов, а также карбонатов. Содержание сульфатов [9] определяли в соответствии с графиком калибровки.
Результаты исследования. С начала мониторинга качества воды в реке Вахш до 1994 года анализы проводились непосредственно в Нураба-де. И в последующий период для анализа воды пробы направляются в головной офис Агентства по гидрометеорологии Республики Таджикистан в Душанбе для анализа проб с 6 до 8 образцов в год. Вначале вследствие нехватки средств образцы транспортируются в простых пластиковых бутылках или контейнерах, при отсутствии контроля температуры. Определенные несоответствия замечены в данных как до, так и после прерывистого периода работы на объекте с 1994 по 1997 год. В этом случае результаты наблюдений должны быть детально проанализированы, в частности, параметры, связанные с кислородом (кислород и БПК больше не контролируются) [8].
Приведенные в табл. 1 характеристики с невысоким содержанием материалов питательного происхождения и ХПК были получены при исследовании свойства воды на станции Нурабад [7, 8].
Вода реки Вахш в Нурабаде имеет достаточно высокое содержание карбоната [НСОз-]=105мг/л, что характерно для большинства рек бассейна Амударьи. Содержание сульфатов и концентрация хлора часто превышают требования действующих нормативных документов Таджикистана и в совокупности указывают на коррозионную воду (табл. 2) [8].
Таблица 1
Качество воды в реках Вахш и А мударья [8]
Параметры Единица измерения Вахш, Нурабад, 1998 - 2010, средний показатель Амударья, Термез, 1996 - 2001, средний показатель Амударья, Саманбай, 1996 - 2001, средний показатель Требования Таджикистана для поверхностных вод
O2 мг/л 10,5 10,8 4,0 в зимний период, 6,0 в летний период
% 99,7 98,7
БПК мг / л - 0,8 1,4 3,0
ХПК мг/л 0,6 4,5 15,1
соленость мг/л 551,4 1170,0
pH 7,6 7,6 7,6
PO43- мг/л 0,06 0,75 0,60
Ш3- мг/л 1,6 0,6 0,5 40
HCOз2- мг/л 105,4 131,1 142,9
а- мг/л 85,4 73,3 213,9 300
SO42- мг/л 169,6 176,6 433,6 100
Температура °С 7,6 16,7 13,6
На станции Нурабад контролируются только хром (Сг VI) и свинец (РЬ), которые оба характеризуются как тяжелые металлы. В составе речной воды доля вышеперечисленных металлов, хотя и ниже нормы, но близка к предельным значениям.
Фактор значительного содержания обоих металлов, вернее всего, считается эффектом геохимических характеристик пород, обширного распространения в зонах водоносных горизонтов и интенсивности процесса эрозии на прилегающих территориях. Содержание свинца в речной воде за период наблюдений с 2007 по 2010 гг. показано в табл. 2.
Таблица 2
Концентрация хрома и свинца по реке Вахш в Нурабаде [8]
Станция Среднегодовая концентрация Максимальная годовая концентрация Директива ЕС 75/440/ЕЕС (Поверхностные воды, предназначенные для питьевой воды ) Требования Таджикистана для поверхностных вод
СгУ1 0,017 0,031 0,050 0,100
РЬ 0,025 0,030 0,050 0,100
Согласно сведениям Агентства по гидрометеорологии Республики Таджикистан за период с 2003 по 2005 год содержание свинца в речной воде было больше чем в 10 раз (среднее значение [РЬ] = 0,37 мг/л, что Агентство по гидрометеорологии Республики Таджикистан разъясняет как погрешность в докладе). Данный пример убеждает в том, что в отношении использования данных о качестве воды следует быть внимательными и объективными, в будущем для изучения качества воды необходимо соблюдать все нормы и правила использования надежных методов и измерительных приборов.
За счет поступления воды из временных или постоянных притоков, которая содержит много веществ, в основном засоленных, а также за счет основных ионов сульфата, хлора, натрия и калия качество воды в нижнем течении реки Амударьи в целом ухудшается.
Увеличение загрязняющих веществ с течением времени способно поглощать свободный кислород, это может быть признаком потери органического вещества с орошаемых земель, что наряду с засолением приводит к серьезной деградации земельных ресурсов вокруг реки Амударьи.
Доля канализационных сбросов в общем объёме загрязняемых источников незначительна, так как антропогенная плотность крайне мала и чрезвычайно ограничена. Учитывая способность реки Амударьи к самоочищению, даже при наличии источников регулярно загрязняемых сточных вод ее следует считать незначительной. По этой причине данный фактор не учитывался при проведении исследований [8].
Таким образом, базовым аспектом ослабления водопотребления в нижнем течении реки можно считать механизмы вторичного засоления, связанные с литологическим составом водоносного бассейна, которые происходят и повышаются за счет возвратных вод и мелиоративной деятельности.
Значимость такой проблемы может быть цитирована путем сопоставления среднегодового значения солености в Керки (625, 7 мг/л) и в Дарганате (1023, 7 мг/л) со среднегодовым значением, вычисленным для
станции вверху по течению, расположенной в месте воссоединения рек Пяндж и Вахш (500 мг/л). Эти сведения позволяют проанализировать прирост от 25 до 100 % после прохождения 350 и 800 км [8] соответственно.
Ключевые факторы, оказывающие большое влияние на образование сезонных перемен солености реки Амударья: незначимая густота природного дренажа водосбора, что ограничивает солевую массу, стимулированную естественными действиями стока, а также оттаивание снежного покрова и ледников в водоносной части бассейна, которые способствуют разбавлению растворенной соли в период весны и лета. Степень солености также меняется в зависимости от объема возвращаемой воды, которая используется для обводнения и орошения земли. Во время обзора ранее проводимых другими авторами исследований показано, что этот процесс применяется для орошения земель в низовьях по течению.
Выводы
1. За счет поступления воды из временных или постоянных притоков, которая содержит много веществ, в основном засоленных, а также из-за основных ионов сульфата, хлора, натрия и калия качество воды в нижнем течении реки Амударья в целом ухудшается.
2. Основным, таким образом, базовым аспектом ослабления водо-потребления в нижней части течения реки можно считать механизмы вторичного засоления, связанные с литологическим составом водоносного бассейна, которые происходят и повышаются за счет возвратных вод и мелиоративной деятельности [8].
Список литературы
1. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970.
444с.
2. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. М.: Недра, 1970. 488 с.
3. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод: учеб. пособие для вузов. М.: Химия, 1989. 376 с.
4. Строкач П.П., Кульский Л.А. Практикум по технологии очистки природных вод: учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1980. 316 с.
5. Алексеев Р.И., Коровин Ю.И. Руководство по вычислению и обработке результатов количественного анализа. М.: Атомиздат, 1972. 72 с.
6. Резников А.А., Соколов И.Ю. Полевая гидрохимическая лаборатория (для общего анализа воды). М., 1984. 43 с.
7. База данных: Агентство по гидрометеорологии Республики Таджикистан (Таджикгидромет).
8. Обиджони Ш.К. Оценка заиления Нурекского водохранилища и совершенствование методов его предотвращения: дис. ... канд. техн. наук. Душанбе, 2019. 101 с.
9. Ивашко Е.А. Пространственно-временная изменчивость гидрохимического состава воды реки Днепр в пределах Беларуси: реферат дипломной работы. Минск, 2021. С. 27-35.
10. Прочие наблюдения [Электронный ресурс]. http: //studopedia.net (дата обращения: 05.01.2017).
Обиджони Шахобиддини Куватзода, канд. техн. наук, проректор по науке, инновации и международным отношениям, obidjon.sh@,mail.ru, Таджикистан, Куша-ниян, Институт энергетики Таджикистан
HYDROCHEMICAL PROPERTIES AND COMPOSITION OF NUREK WATER
RESERVOIRS
Sh.K. Obidjoni
The article examines the regularities of the hydrochemical regime of rivers and the elucidation of the influence of various types of anthropogenic impacts (discharge of wastewater, amelioration of the catchment area, construction of hydraulic structures) on the natural hydrochemical regime of the Vakhsh River.
Key words: hydrochemical analysis, mineralization, sampling, anthropogenic impacts, concentration, secondary salinization, seasonal fluctuations.
Obidjoni Shakhobiddini Kuvatzoda, candidate of technical sciences, vice-rector for science, innovation and international relations, obidjon.sh@,mail.ru, Tajikistan, Kushanian, Institute of Energy of Tajikistan
Reference
1. Alekin O.A. Fundamentals of hydrochemistry. L.: Hydrometeoizdat, 1970. 444s.
2. Reznikov A.A., Mulikovskaya E.P., Sokolov I.Yu. Methods of analysis of natural waters. M.: Nedra, 1970. 488 p.
3. Lurie Yu.Yu. Unified methods of water analysis: textbook. handbook for Universities / Lurie Yu.Y. M: Chemistry, 1989. 376 p .
4. Strokach P.P., Kulsky L.A. Workshop on natural water purification technology: textbook. manual for Universities. Moscow: Higher School, 1980. 316 p
. 5. Alekseev R.I., Korovin Yu.I. Manual for calculating and processing the results of quantitative analysis. M.: Atomizdat, 1972. 72s.
6. Reznikov A.A., Sokolov I.Yu. Field hydrochemical laboratory (for general water analysis). Moscow: 1984. 43 p.
7. Database: Agency for Hydrometeorology of the Republic of Tajikistan (Tajikhydromet).
8. Obidzhoni Sh.K. Assessment of siltation of the Nurek reservoir and improvement of methods of its prevention: diss. ... Candidate of Technical Sciences. Dushanbe. 2019. 101 p
. 9. Ivashko E.A. Spatial and temporal variability of the hydrochemical composition of the Dnieper river water within Belarus: abstract of the thesis. Minsk, 2021. pp. 27-35.
10. Other observations [Electronic resource http://studopedia.net (accessed: 05.01.2017).
