CC BY
31DOI: 10.24411/2619-0761-2021-10021 УДК 349.412.2
ИОННО-СОЛЕВОИ СОСТАВ БИОТОПОВ МАЛОГО АРАЛЬСКОГО МОРЯ
Самбаев Н.С.*
ТОО «Научно-производственный центр рыбного хозяйства» Аральский филиал, г. Кызылорда, Казахстан
*Е-таИ: [email protected]
Аннотация. Малое Аральское море после сохранения определенной акватории площадью 3300 км2, разделена на три биотопа с характерным ионно-солевым составом воды. В данной статье проанализирован ионно-солевой состав биотопов Малого Аральского моря в соотношении с гидрологическим режимом.
Ключевые слова: ионы, галоклин, хемоклин, пиноклин, термоклин, сток.
Введение.
ральское море - уникальный водоем земного шара. Уникальность его заключается в особенности химического состава вод, флоры и фауны. По данным многолетних исследований качество воды на Малом море после сооружения Кокараль-ской плотины нормализовалось до состояния 1965 г., где показатели солености в те годы, когда море было полным, равнялись значениям 10...12 промилле.
Сооружение Кокаральской плотины в проливе Берга позволило поднять уровень воды Северного Аральского моря (САМ) до отметки 42 м, в результате образовался водоем площадью 330 тыс. га и средней глубиной 4,5...5,0 м. Кроме этого, реконструкция и ремонт гидросооружений на р. Сырдария, позволило улучшить водопропускную способность р. Сырдария, повысить продуктивность сенокосных и пастбищных угодий, улучшить водный режим ряда рыбопромысловых озерных систем в низовьях реки. Таким образом, в результате осуществления проекта северной части Аральского моря образовалось 330 тыс. га солоноватоводных водоемов площадью и 63 тыс. га пресноводных водоемов озерных систем, пригодных для развития рыбного хозяйства. Повышение уровня Малого моря шло интенсивно в результате больших зимних попусков по реке и в середине апреля 2006 г. он достиг отметки 42,0 м БС. При данной отметке уровня воды Малое море
характеризуется следующими параметрами: объем - 27,07 км3, площадь моря - 3288,0
км
максимальная глубина - 15,5
м,
средняя глубина - 8,2 м. Значительно увеличились площади опресненной зоны, и расширился ареал аборигенных
промысловых видов рыб. Ихтиофауна осваивает для нереста и нагула почти всю акваторию Малого Аральского моря за исключением залива Бутакова, где еще сохраняется наибольшая соленость воды [1].
Впервые детальное исследование концентрации и соотношений важнейших параметров солевого состава аральской воды выполнено Л.К. Блиновым [2]. С огласно классификации О.А. Алекина вода Аральского моря относится к III типу натриевой группы хлоридного класса вод. В условиях естественного режима моря среди анионов преобладали ионы хлора и сульфатов - в среднем 35 и 32 % соответственно, из катионов - ионы натрия - около 20 % и магния -7 %. Содержание кальция -около 4 %, а гидрокарбонатов - 1 %.
Целью наших исследований является из у ч е н и е гидрохимического режима воды биотопов Малого Аральского моря, в частности, метаморфизация ионного состава воды .
Постановка проблемы. Необходимость проведения НИР связана с тем, что физико-химические режимы Малого Аральского моря отличаются разным ионно-солевым составом и качеством воды. Акватория
© ®
Содержимое этой работы может использоваться в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 4.0. Любое дальнейшее распространение этой работы должно содержать указание на автора (ов) и название работы, цитирование в журнале и DOI.
моря по своей структуре разделяется на три биотопа: опресненный, солоноватый и соленый. Такое разделение на море характеризуется стратификацией воды, когда водные массы с разными свойствами -соленость (галоклин), оксигенация (хемоклин), плотность (пикноклин), температура (термоклин) - образуют слои, которые действуют как барьеры для смешивания воды.
Исследование разности ионно-солевого состава воды на биотопах Малого Аральского моря позволит в дальнейшем сделать гидрохимическую карту для проведения научных работ.
Методика исследований. Гидрологические исследования проводились ежеквартально и данные сведения были сопоставлены с показателями «Казводхоз». Отбор проб производился из поверхностного и придонного слоев воды по общепринятым методикам [3]. Определены концентрации основных ионов в образцах воды, обнаружены существенные отличия компонентного состава и плотности этих когда-то бывших одним целым водоемов между собой, что может свидетельствовать о различии их физических свойств и происходящих в них процессов. Определение содержания растворенного в воде кислорода производилось
анализатором Самара-2Б, водородного показателя - CONSORT-C932. Инструментальное определение дублировалось лабораторными методами. Определение состава и свойств воды проводилось в лаборатории двумя методами - титриметрическим и колориметрическим по существующим
Объем годового стока р. Сырдария и средняя
методикам. Определение класса воды по минерализации и содержанию основных ионов по О.А. Алекину [4].
Результаты исследований. Если в истоке реки Сырдария средняя минерализация воды составляет 310 мг/дм3 (гидропост «Учкурган», Кыргызстан), то в нижнем течении значение достигает до 1140 мг/дм3 (гидропост «Казалы», Казахстан). Таким образом, уровень минерализации речной воды в низовьях превышает уровень минерализации в верхнем течении в 3,7 раза.
В настоящее время величина годового стока в устье р. Сырдария колеблется от 3,6 до 9,0 км в зависимости от водности года. По данным бюлеттеней из официальных данных с сайта Кызылординского филиала «Казводхоз» в 2020 г. расход воды за 9 месяцев в сравнении с 2019 годом был существенно низким. По замерам линейки уровня воды на теле Кокаральской плотины уровень воды Аральского (Малого) моря с апреля по май месяц находилось на отметке 41, 1 мБ С и в последующие, т.е в летний период, уровень снизился до 40,2 мБС. Площадь акватории водного зеркала при этом составила - 3110 км . В настоящее время в сезонных колебаниях уровня моря почти постоянно наблюдается летний и осенний минимум. В остальные
вегетационные периоды года сток на р. Сырдария путем зарегулирования снижается.
При снижении поступления водного объема за посление годы (2016...2020 гг.), соленость воды увеличивается. Показатели соот н ошение водности и солености воды п р и в едены на табл.
Таблица
соленость морской воды, %о, за 1990...2020 гг.
Год 0 12345 6 78 9
км3
1990 3,6 4,5 4,4 8,4 8,2 5,6 4,4 4,7 7,7 6,0
2000 3,9 3,6 6,6 9,2 9,6 9,9 6,8 6,6 3,7 4,1
2010 9,2 5,4 4,9 5,1 5,2 4,8 4,5 3,9 4,1 4,0
2020 3,8
%о
1990 - 33,8 28,7 22,0 19,4 - 20,4 20,5 14,5 -
2000 17,0 18,6 15,1 10,7 12,4 10,3 8,9 6,3 12,1 12,9
2010 7,2 9,9 8,6 7,8 8,2 9,1 9,8 9,9 10,1 10,5
2020 10,8
Основные ионные стоки характерны для сульфатов, а среди катионов стоки щелочных металлов и кальция по сезонам в основном соответствуют распределению водного стока в течение года. Сток минеральных солей (42...58 %о) приходится на весеннее-летние месяцы. Объем солевого стока рек, в первую очередь, зависит от водного стока, прямой пропорциональности между этими показателями не может быть из-за различия в минерализации воды. В условиях естественного режима и в начальные этапы антропогенной нагрузки (1937...1970 гг.) отношение между этими показателями изменилось от 0,44 до 0,94. В последующие периоды усиления антропогенного воздействия она возросла до 1,55...1,87. Для этого периода естественно характерно уменьшение солевого стока и его показателя [5].
Изменение солевого стока реки обусловлено, главным образом, непрерывным осоло-нением речных вод под влиянием коллектор-но-дренажного стока, формирующегося в различных течениях реки и условиях общего нарушения естественного солевого режима почв и грунтовых вод в водосборном бассейне реки. В периоды снижения водного стока и усиления антропогенных воздействий для реки характерны снижение относительного показателя кальция и гидрокарбонатов, сравнительное постоянство ионов магния, что связано с ростом выноса из их бассейнов доли сульфатных соединений. Процесс диффузионного перемешивания солей, направленный в сторону выравнивания концентраций растворов ускоряется под влиянием ветрового перемешивания водных масс, разности их плотности и температур. Скорость диффузий пропорциональна градиенту концентрации солей в растворах. Этим и объясняется наблюдаемое усиление интенсивности распреснения моря в годы более высокой солености вод.
По данным исследованиям отборы проб проводились на трех биотопах Малого Аральского моря в весенне-летние периоды, согласно ранее установленным точкам. При исследовании биотопов устьевой части моря площадь акватории составляет 831,69 км , которую занимает опресненная зона, где речная вода перемешивается с массой
соленых вод. Глубина опресненной части би отопа варьирует от 1,3 до 5,6 м. Скорость потока стока воды р. Сырдария в оп ресненную часть биотопа в среднем составляет 260 м/с, что обусливается полным перемешиванием и опресняющим свойством данного биотопа. Опресненный биотоп плавно переходит в солоноватый биотоп, занимая центральную часть водоема на акватории 609,43 км2. Глубина в данном биотопе варьируется от 4,5 до 8,2 м, где в пиноклине изменяются физические свойства воды и наиболее соленые воды преобладают над опресненной водой. Третий биотоп, занимающий конечную часть моря, охватывает площадь 736,71 км2, который отличается полностью соленой водой, так как водная масса подвержена хемоклину с максимальным значением вертикального градиента минерализации как в меромиктических водоёмах [6].
В начале лета регистрируется наибольшая вертикальная неоднородность температуры морской воды. В осенний период температурный градиент заметно сокращается, в сентябре при тех же глубинах, в среднем, на 9°С.
По данным исследований, основной п р о ц есс перемешиваний происходит в толще воды на глубине 2,5...3,5 м при температуре 18,5°С.
Гидрохимический анализ биотопов показывает, что в качественном составе воды меняется соотношение главных ионов, преобладающими становятся: SO2", СГ, К+ №+ и Mg2+. Таким образом, ионный состав воды изменяется в направлении от гидрокар-бонатно-кальциевого к сульфатно-хлоридному. При этом, относительно большой ионный сток приходится на долю сульфатных ионов, а наименьший - ионов кальция и магния (рис. 1).
Гидрохимическая съемка моря, проведенная в мае-июне на трех биотопах, характеризуется небольшим опреснением. Соленость воды моря возрастает с опресненного биотопа от 2,2 % до 10,5 % на соленом биотопе. Наиболее высокая соленость регистрируется в заливе Бутакова в значениях 15,4 %, вызванной низким водообменом с морем. В августе-сентябре соленость несколько повышается,
в опресненном биотопе она достигает от 2,2 до 6,2 %о, в солоноватом биотопе - от 6,2 до 9,1 %о, а в соленом - от 9,1 до 12,6 %. Тенденция ионного состава на биотопах с весеннего по осенние периоды сумарно возрастает в два...три раза в зависимости от водности в течение года (рис. 2).
К воздействию и изменению ионного состава на биотопах Малого Аральского моря также влияние оказывают гидрофизические параметры воды. Характер изменения гидрофизических параметров воды особенно заметны в вегетационные периоды (в основном, июнь и август-
сентябрь). В начале лета (июнь) регистрируется наибольшая вертикальная неоднородность температуры морской воды. Так на биотопах, в 2018...2020 гг. при глубине на 7,5; 8,4; 13,5 м температура в придонной части составила соответственно 10,2 и 12,2°С при температуре поверхностного слоя воды 21,5...23,4°С. В осенний период температурный градиент заметно сокращается, разница температурного гради-е нт а п р и такой же глубине между поверхностным и придонными слоями составляет около 8 и 9°С.
Са2+ 1^2+ С1- 504 2- НСО-3
Рис. 1. Динамика показателей ионно-солевого состава воды на биотопах Малого Аральского моря
Рис. 2. Тенденция изменения солености в весенние и осенние периоды на биотопах Малого Аральского моря
Морская вода, как правило, характери- концентрации до 10,2. ..12,1 мг/дм3
зуется щелочной реакцией. Значения рН, в зарегистрированы в весеннее-летние
основном, находятся в пределах от 7,8 до периоды при интенсификации процессов
8,6. Максимальные значения характерны в фотосинтеза. В опресненной части биотопа летние периоды при высокой интенсивности фотосинтеза водной растительности.
содержание кислорода склонно к снижению до 6,2...6,4 мг/дм3. Вертикальная неоднород-
При исследовании газового режима на биотопах практически отсутствует диоксид углерода. Кислородный режим оптимален для гидробионтов, максимальные
ность в распределении кислорода в летний период выражено слабо, так как концентрация его в поверхностном слое воды выше, чем в придонном слое. Следует отметить,
что заметную разницу в глубинах положения термоклина на биотопах от восточного до западного берегов моря с уменьшением вертикальной стратификации в сентябре и октябре, может быть вызвано углом наклона рельефа и разностью глубин, а также с началом осенней гомотермии.
Заключение. В качестве краткого вывода можно сказать, что данные вышеуказанные исследования ионно-солевого состава воды на биотопах Малого Аральского моря за последние годы зависят от гидрологического уровня и влияния вертикальной плотностной стратификации в придонном слое за счет механизмов волновых колебаний в термоклине. В настоящее время процессы водообмена, в частности, его объем и пространственное распределение, являются главным фактором, определяющим вертикальную и пространственную структуру. В свою очередь, этим определяются гидрохимические параметры вод, определяющие общее состояние экосистемы Малого Аральского моря.
Литература
1. Амиргалиев Н.А. Арало-Сырдарьинский бассейн: гидрохимия, проблемы водной токсикологии. Алматы: Бастау, 2007. 257 с.
2. Блинов Л.К. Гидрохимия Аральского моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1956. 252 с.
3. Государственный контроль качества воды. Сб. государственных стандартов. МИПК Издательство стандартов, 2003. 541 с.
4. Алекин О.А. Методы исследования органических свойств и химического состава воды // Жизнь пресных вод СССР. 1959. Т. 4. С. 213-298.
5. Кипшакбаев Н., Соколов В.И. Водные ресурсы бассейна Аральского моря -формирование, распределение, водопользование // Сб. научно-практической международной конференции «Водные ресурсы Центральной Азии». 2002. С. 45-47.
6. Материал из Википедии - свободной энциклопедии. Ы^:// ru.wikipedia.хемоклин.
Контактные данные:
Самбаев Нурлан Серикбаевич, эл. почта: [email protected]
© Самбаев Н.С., 2021
IONIC-SALT COMPOSITION OF BIOTOPES OF THE SMALL ARAL SEA
N.S. Sambaev
LLP "Scientific and Production Center of Fisheries" Aral Branch, Kyzyiorda, Kazakhstan
*E-mail: [email protected]
Abstract. The Small Aral Sea, after preserving a certain water area with an area of 3300 km2, is divided into three biotopes with a characteristic ion-salt composition of water. This article analyzes the ion-salt composition of the biotopes of the Small Aral Sea in relation to the hydrological regime.
Keywords: ions, halocline, chemocline, pinocline, thermocline, drain.
References
1. Amirgaliev, N.A. Aralo-Syrdar'inskij bassejn: gidrohimiya, problemy vodnoj toksikologii [Aral-Syrdarya basin: hydrochem-istry, problems of water toxicology]. Almaty: Bastau, 2007. 257 p. (rus)
2. Blinov, L.K. Gidrohimiya Aral'skogo moray [Hydrochemistry of the Aral Sea]. L.: Gidrometeoizdat, 1956. 252 p. (rus)
3. Gosudarstvennyj kontrol' kachestva vody [State control of water quality. Sat. state standards]. Sb. gosudarstvennyh standartov. MIPK Izdatel'stvo standartov, 2003. 541 p. (rus)
4. Alekin, O.A. Metody issledovaniya organicheskih svojstv i himicheskogo sostava vody [Methods for the study of organic properties and chemical composition of water] // Zhizn' presnyh vod SSSR. 1959. T. 4. Pp. 213-298. (rus)
5. Kipshakbaev, N., Sokolov, V.I. Vodnye resursy bassejna Aral'skogo morya-formirovanie, raspredelenie, vodopol'zovanie [Water resources of the Aral Sea basin -formation, distribution, water use] // Sb. nauch-no-prakticheskoj mezhdunarodnoj konferencii «Vodnye resursy Central'noj Azii». 2002. Pp. 45-47. (rus)
6. Material iz Vikipedii - svobodnoj enciklopedii [Material from Wikipedia - the free encyclopedia]. https:// ru.wikipedia.hemoklin. (rus)
Contacts:
Nurlan S. Sambaev, [email protected]
© Sambaev, N.S., 2021
Самбаев Н.С. Ионно-солевой состав биотопов Малого Аральского моря // Вектор ГеоНаук. 2021. Т.4. №2. С. 70-75. DOI: 10.24411/2619-0761-2021-10021.
Sambaev, N.S., 2021. Ionic-salt composition of biotopes of the Small Aral Sea. Vector of Geosciences. 4(2). Pp. 70-75. DOI: 10.24411/2619-0761-2021-10021.
