CC BY
11НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология № 1 2019
УДК 556.551
О.А. Шарипова1
К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТУСА ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОЕМОВ КАРАГАНДИНСКОЙ ОБЛАСТИ ПО ГИДРОХИМИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ
Ключевые слова: кислородный режим, биогенные элементы, органическое вещество, минерализация воды, гидробионты.
В статье представлены результаты гидрохимических исследований отдельных водоемов Карагандинской области. Дана оценка современного состояния водоемов по химическим показателям с целью определения их статуса водопользования.
Основными приоритетными задачами, согласно Концепции по переходу к «зеленой» экономике, являются повышение эффективности использования ресурсов (водных, земельных, биологических и др.) и управления ими. Проблема придания или изменения статуса водопользования водоема затрагивает широкий круг вопросов, включающих исследование его экологического состояния, установление рыбохозяйственной ценности, потенциальные возможности исследуемого объекта, определяемые природными особенностями и антропогенными воздействиями в результате хозяйственной деятельности человека. Одним из важных этапов исследований является изучение гидрохимических характеристик водной среды, влияющих на биоразнообразие водоема.
Цель работы - изучение гидрохимического режима отдельных водоемов Нура-Сарысуского бассейна Карагандинской области, как необходимое условие для определения статуса водопользования конкретного водного объекта.
Материалом для данной работы послужили результаты гидрохимических исследований 13 водных объектов из 18 обследованных, расположенных в разных административных районах Карагандинской области. В ходе экспедиционных исследований установлено, что плотины Спец-
1 Балхашский филиал ТОО КазНИИ рыбного хозяйства, Казахстан 160
строй, Кокпектинская (Бухар-Жырауский район), с. Звезда (Осакаровский район), Андреевская (Шетский район) и Курум (Жанааркинский район) прорваны, водоемы осушены или имеются периодически пересыхающие плесы. В остальных водоемах в полевых и лабораторных условиях проводились определения физико-химических показателей воды титриметриче-скими и колориметрическими методами по нормативным документам и общепринятым методикам [1, 2, 3, 4, 6].
Исследуемые водоемы существенно различаются по физико-географическим, морфологическим и гидрологическим характеристикам. В настоящий период максимальные глубины в водоемах варьируют в широком диапазоне - от 2,0 м (вдхр. Тасшокинское, водоем пл. Жумабек) до 9,0 м (водоемы Актас, Шаханские карьеры и Шаханский балластный карьер № 1). Площади составляют 13,0...62,0 га, максимальные соответствуют водоемам Актас (117 га) и Шаханские карьеры (80 га). С помощью космических снимков показаны пространственная конфигурация и геометрия водоемов (рис. 1-6).
Существенные различия гидрологических условий в исследуемых водоемах обуславливают вариабельность гидрохимических показателей воды. Средние значения химических параметров воды объектов представлены в таблице 1.
Температура воды влияет на все внутриводоемные процессы (физико-химические, биохимические, биологические), определяет кислородный режим, скорость процессов самоочищения, распределение и развитие гидробионтов и др. В летний период 2018 г. температурные значения воды невысокие - 18.21 °С, что связано с понижением температуры атмосферного воздуха.
Степень прозрачности воды зависит от количества взвешенных и растворенных в ней органических и минеральных веществ, а в летний период и от интенсивности развития водорослей. В большинстве исследуемых водоемов прозрачность воды низкая - 11.20 % от глубины. Максимальная прозрачность, определяемая практически до дна, наблюдалась в неглубоких водоемах: пл. Тогези, пл. Майкараган, пл. Чийлы, вдхр. Тасшокинское.
Рис.1. Космоснимки оз. Мырза-Шокы (слева) и водоемов Шаханские карьеры (справа).
Рис.2. Космоснимки водоема Шаханский балластный карьер № 1 (слева) и водохранилища Тасшокинское (справа).
Рис. 3. Космоснимки водоемов пл. Чийлы (слева) и пл. Дарбаза (справа).
Рис. 4. Космоснимки оз. Малый Сарыколь (слева) и водоема пл. Жумабек
(справа).
Рис. 5. Космоснимки водоемов пл. Панферовская (слева) и пл. Темиртауская (справа).
Рис. 6. Космоснимки водоемов пл. Актас (слева) и пл. Тогези (справа).
Таблица 1
Гидрохимические показатели воды исследуемых объектов
Кислород, мг/дм3 Биогенные соединения, мг/дм3 Органическое вещество, мгО/дм3 Минерализация, мг/дм3
Название водоема рН КН4 N02 N03 Р
Оз.Мырза-Шокы 8,20 7,0 0,03 0,003 0,13 0,001 12,7 411
4 2 0 ^
Шаханские 00 7, 7, 0, 0, 0, 0, г о" о о, <о .13,3 ю гг-
карьеры о\" 4, 2 -н' "Л -н' 3,
г-"4 3, 0, 00, 0, о"4 О, <о "О 3
Шаханский бал- 8,70 4,4 0,02 0,001 0,18 0,005 22,7 11208
ластный карьер № 1
Вдхр.Тасшокин 8,31 8,2 0,01 0,004 0,15 0,001 8,8 2028
ское
Пл. Чийлы 8,35 7,7 0,01 0,005 0,71 0,001 5,4 1250
Пл. Дарбаза 7, 0 3,1 0,11 0,001 0,17 0,001 12,6 473
Оз. Малый 7,94 3,1 0,05 0,001 0,22 0,001 22,5 651
Сарыколь
Пл. Жумабек 9,47 2,4 0,10 0,001 0,20 0,092 18,8 1252
Пл. Панферов- 7,29 4,8 0,02 0,012 0,16 0,002 6,7 339
ская
Пл. Темиртау- 7,71 5,6 0,02 0,008 0,20 0,003 9,9 512
ская
Пл. Майкараган 7,77 6,3 0,02 0,002 0,12 0,001 10,0 477
Пл. Актас 7,41 6,9 0,01 0,065 0,13 0,001 5,8 476
Пл. Тогези 7,78 8,3 0,02 0,004 0,14 0,002 12,7 431
Высокая цветность воды 56.72 градусов по платиново-кобальтовой шкале отмечалась в водоемах пл. Жумабек, пл. Дарбаза, пл. Тогези, пл. Актас, оз. Малый Сарыколь. Цветность поверхностных вод обусловлена, главным образом, присутствием гумусовых веществ, повы-
шенное содержание которых в процессе окисления снижает концентрацию растворенного кислорода, что неблагоприятно влияет на водные организмы. Вода в водоемах пл. Жумабек и пл. Дарбаза имела отчетливый запах с интенсивностью 4 балла. Органолептические свойства воды остальных водоемов удовлетворительные.
Реакция водной среды менялась от нейтральной (водоемы пл. Ак-тас и пл. Дарбаза) до слабощелочной, с величиной водородного показателя 7,02...8,70. Исключение составляет водоем пл. Жумабек со щелочной реакцией воды и высокими показателями рН - 9,38.9,55. Показатель рН для рыбохозяйственных водоемов оптимален в пределах 6,50.8,50. Значительные колебания рН от нормы вызывают у рыбы нарушение обмена веществ, затрудненность дыхания, нарушение питания и размножения. Наиболее выносливыми к реакции среды являются карась и карп, приспособленные переносить изменения рН в широком диапазоне от 4,5 до 10,8.
Кислородный режим водоема зависит от соотношения интенсивности продуцирующих процессов (абсорбция и фотосинтез) и окислительных процессов, способствующих снижению количества кислорода. Для рыбохозяйственных водоемов установлена допустимая концентрация кислорода не ниже 6 мг/дм3 в летний период. Минимальное содержание растворенного кислорода 2,2.4,5 (26.38 % насыщения) обнаружено в водоемах с большим количеством органического вещества: пл. Жумабек, пл. Дарбаза, оз. Малый Сарыколь и отдельных резервуарах Шаханских карьеров. Несколько выше степень насыщения кислородом 51.65 % в водоемах Шаханский балластный карьер № 1, пл. Панферовская и пл. Темир-тауская. Количество кислорода в остальных водоемах оптимальное -6,3.8,3 мг/дм3, что соответствует при определенной температуре 70.103 % насыщения.
Содержание углекислого газа в исследуемых водоемах меняется в широком диапазоне - от 2,2 до 15,8 мг/дм3. Максимальное количество диоксида углерода 22,9.35,2 мг/дм3 зафиксировано в водоеме пл. Панферовская, но показатели не превышают рыбохозяйственные ПДК (44 мг/дм3).
Следует отметить, что в придонных слоях воды и иловых отложениях водоема пл. Тогези обнаружен сероводород, проявляющий высокую токсичность по отношению к донной фауне.
В период исследований биогенные элементы присутствовали в водной среде в количествах, не превышающих рыбохозяйственные ПДК и не лимитирующих развитие фитопланктона и высшей водной раститель-
165
ности [5]. Исключение составляет минеральный фосфор, обнаруженный в воде пл. Жумабек в количестве 0,092 мг/дм3 (2,4 ПДК). В мелководной части водоема пл. Актас высокие концентрации характерны для нитритов 0,140 мг/дм3 (1,8 ПДК) и общего железа 0,08 мг/дм3 (1,6 ПДК).
Кремний - один из наиболее распространенных компонентов, постоянно присутствующих в природных водах. Важнейшими факторами, определяющими режим кремния, являются меняющиеся соотношения между поверхностным и подземным стоком, интенсивностью биологического потребления, отмирания водных организмов, коагуляции, седиментации и т.д. [7]. Максимальные концентрации 9,4.11,0 мг/дм3 зафиксированы в оз. Малый Сарыколь, несколько ниже 6,7.7,8 мг/дм3 - в водоемах пл. То-гези и пл. Жумабек. Содержание кремния в остальных водоемах варьировало в пределах 1,6.4,2 мг/дм3.
Количество органического вещества, определяемое по перманга-натной окисляемости, характеризуется высокой динамичностью. Диапазон значений окисляемости составляет 5,4.22,7 мгО/дм3, максимальные величины относятся к водоему пл. Жумабек, оз. Малый Сарыколь и Шахан-ский балластный карьер № 1. Повышенное содержание органики образуется в водоемах с дефицитом кислорода вследствие замедления деструк-ционных процессов.
По техническим свойствам вода пл. Тогези, пл. Актас, пл. Майка-раган мягкая, с суммарным содержанием кальция и магния 2,60.2,92 мг-экв./дм3. Умеренно жесткая вода в озерах Мырза-Шокы и Малый Сарыколь, водоемах пл. Панферовская, пл. Темиртаукая, пл. Дарбаза, с общей жесткостью 3,20.5,36 мг-экв./дм3. К категории «жесткая» относятся воды водоемов пл. Чийлы, пл. Жумабек, вдхр. Тасшокинское, с общей жесткостью 6,28.8,52 мг-экв/дм3. Максимальные величины жесткости 12,72.16,24 мг-экв./дм3 соответствуют водоемам Шаханские карьеры и Шаханский балластный карьер № 1, вода которых классифицируется, как очень жесткая.
На формирование ионно-солевого состава воды влияют физико-географические, геохимические, морфологические и гидрологические особенности водного объекта. Вода большинства исследуемых водоемов пресная, с минерализацией 383.689 мг/дм3. В водоемах пл. Чийлы, пл. Жумабек, Шаханские карьеры, вдхр. Тасшокинское вода солоноватая, с величиной минерализации от 1199 до 7764 мг/дм3. Максимальные значе-
ния минерализации 10276.12140 мг/дм3 соответствуют соленым водам Шаханского балластного карьера № 1.
Различие в минерализации отражается и на ионном составе воды водоемов. В пресных водоемах среди анионов преобладают гидрокарбонаты, в пл. Актас - сульфаты, в пл. Темиртауская - хлориды. Доминирующими анионами в солоноватой воде пл. Чийлы и пл. Жумабек являются сульфаты, в более минерализованной воде водоемов Шаханские карьеры и Шаханский балластный карьер - хлориды. В катионном составе воды превалируют ионы натрия.
По результатам гидрохимических исследований водоемов местного значения Нура-Сарысуского бассейна Карагандинской области правомерно сделать следующие выводы:
- оз. Мырза-Шокы и водоем пл. Чийлы по всем гидрохимическим показателям соответствуют водоемам рыбохозяйственного значения;
- в настоящий период водная среда вдхр. Тасшокинское по основным химическим показателям соответствует рыбохозяйственным нормативам. Однако водоем характеризуется малыми площадями и глубинами, при неблагоприятных гидрологических и климатических условиях (падении уровня воды, высокой эвапотранспирации летом, промерзании мелководных участков зимой) могут наблюдаться заморные явления;
- водная среда водоемов пл. Панферовская, пл. Темиртауская, пл. Майкараган, пл. Актас по основным гидрохимическим показателям соответствует рыбохозяйственным требованиям и благоприятна для рыб, приспособленных к обитанию в воде с невысоким содержанием кислорода (например, карась). Необходимо контролировать кислородный режим, особенно в маловодные годы при ухудшении гидрологических условий;
- оз. Малый Сарыколь, водоемы пл. Дарбаза и пл. Тогези, по гидрохимическим показателям следует отнести к замороопасным (неудовлетворительные органолептические показатели, низкие концентрации кислорода, присутствие сероводорода, большое количество органики);
- водоемы Шаханские карьеры, Шаханский балластный карьер № 1, водоем пл. Жумабек по качеству воды являются заморными и не рекомендуются использовать в рыбохозяйственных целях (неудовлетворительные органолептические показатели, дефицит кислорода, большое количество органики и отдельных биогенов, высокая соленость и др.);
- на водоемах пл. Спецстрой, пл. Кокпектинская, пл. с. Звезда, пл. Андреевская, пл. Курум гидрохимические исследования не проведены, т.к. плотины разрушены, не заполнены водой или остались периодически пересыхающие плесы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алекин О.А. Методы исследования органических свойств и химического состава воды // Жизнь пресных вод СССР. - Т.4. - 1959. -С. 213-298.
2. ГОСТ 26449.1-85. Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа соленых вод. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 45 с.
3. ГОСТ 26449.2-85. Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа дистиллята. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 24 с.
4. ГОСТ 26449.3-85 Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа соленых вод и дистиллята на содержание газов. - М.: Изд.-во стандартов, 1985. - 12 с.
5. Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. - М.: ВНИРО, 1990. -46 с.
6. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / под ред. Д-р хим. Наук проф. А.Д. Семенов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. -542 с.
Поступила 19.02.2019
О.А. Шарипова
КАРАГАНДЫ ОБЛЫСЫ СУ ЦОЙМАЛАРЫНЬЩ ГИДРОХИМИЯЛЬЩ БЕЛГ1ЛЕР1 БОЙЫНША СУ ПАЙДАЛАНУ МЭРТЕБЕС1Н АНЫЦТАУ МЭСЕЛЕС1НЕ
Тушн свздер: оттеп режим^ биогецщ элементтер, органикалыщ зат, судьщ минералдануы, гидробионттар
Мацалада Караганды облысыныц жекелеген су цоймаларыныц гидрохимиялыц зерттеулертщ нэтижелер1 Берыген. Су цоймаларыныц цаз1рг1 жай-^йте олардыц су пайдалану мэртебест аныцтау мацсатында химиялыц керсетюштер бойынша бага берыд1.
Sharipova O.A.
TO THE QUESTION OF DETERMINING OF A WATER USE STATUS OF THE KARAGANDA REGION RESERVOIRS BY HYDROCHEMICAL CHARACTERISTICS
Keywords: oxygen regime, biogenous elements, organic matter, water mineralization, hydrobionts
The article presents the results of hydrochemical research of individual reservoirs of the Karaganda Region. An assessment of the current state of reservoirs by chemical indicators in order to determine their water use status is given.
