CC BY
10УДК 556.551
А. С. Мадибеков1, Л. Т. Исмуханова2, Р. А. Кулбекова3
:К.г.н., доцент, СНС лаборатории гидрохимии и экологической токсикологии (АО «Институт географии и водной безопасности», Алматы, Казахстан)
2НС лаборатории гидрохимии и экологической токсикологии (АО «Институт географии и водной безопасности», Алматы, Казахстан)
3МНС лаборатории гидрохимии и экологической токсикологии (АО «Институт географии и водной безопасности», Алматы, Казахстан)
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И СОВРЕМЕННОЕ ГИДРОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОЗЕРА ЖАСЫЛКОЛЬ
Аннотация. Исследование озера Жасылколь проводилось летом 2021 года в рамках проекта «Разработка паспортов малых озер Казахстана», выполняемого по заданию Комитета по водным ресурсам Министерства экологии, геологии и природных ресурсов. Подобных комплексных исследовательских работ до сих пор не проводилось. Актуальность таких работ подтверждается необходимостью оценки водных ресурсов страны, увеличивающимся интересом региональных властей к водным ресурсам и ростом туристкого спроса. Впервые представлены данные по химическому составу воды озера.
Ключевые слова: озеро, натурные исследования, классификация, рекогносцировка, топогеодезия, мор-фометрия, батиметрия, гидрофизика, гидрохимия.
Введение и обзор изученности. В 2021 г. в рамках выполнения проекта «Разработка паспортов малых озер Казахстана» по заданию Комитета по водным ресурсам Министерства экологии, геологии и природных ресурсов АО «Институт географии и водной безопасности» провел комплексные обследования малых озер с площадью зеркала от 1 до 10 км2 Балкаш-Алакольского, Ертисского, Есильского и Нура-Сарысуского ВХБ (водохозяйственный бассейн).
Ранее подобные работы проводились лишь на крупных и мониторинговых озерах, представляющих интерес для народного хозяйства. Сведения о них встречаются в «Ресурсах поверхностных вод СССР» (1958-1970 гг.), в работах П. П. Филонца «Очерки по географии внутренних вод Центрального, Южного и Восточного Казахстана (озера, водохранилища и ледники)», Т. Р. Ома-рова «Озера Казахстана», Г. Г. Муравлева «Малые озера Казахстана», а также в исследованиях ТОО «КазНИИ рыбного хозяйства», ТОО «Институт географии» [1-12].
Для натурных обследований были выбраны малые озера, расположенные в различных природных ландшафтах, которые могут дать представление об озерах той или иной местности в пределах озерного края. Одним из таких является озеро Жасылколь - уникальный природный объект Жонгар Алатауского государственного национального парка, расположеного в горах Же-тысу Алатау и относящегося к Балкаш-Алакольскому водно-хозяйственному бассейну. По комплексной программе экспедиция провела топогеодезические съемки, инженерно-гидрографические работы, определила основные морфометрические характеристики водоема, однако в статье мы уделим больше внимания состоянию качества воды озера.
Материалы и методы исследования. Программа изучения малых озер включала в себя:
определение гидрохимических параметров воды;
измерение гидрофизических и гидрохимических показателей воды с помощью портативных приборов.
В спектр измеряемых параметров вошли физические свойства воды - глубина, прозрачность, температура и водородный показатель (рН), химический состав воды - диоксид углерода, растворенный в воде кислород, химическое потребление кислорода (ХПК), общая жесткость, ионно-солевой состав, минерализация и биогенные соединения.
Быстро изменяющиеся параметры, такие, как температура, прозрачность, рН, растворенный кислород и др., измерялись непосредственно в самом водном объекте, все используемые приборы предварительно прошли тарировку и оптические сравнения. Для получения надежных результатов, а также во избежание загрязнения пылью, грязью, дымом, испарениями, отпечатками пальцев и жиром во время отбора проб и их обработки важной является тщательная промывка контейнеров и
аппаратуры в соответствии с каждым видом анализа. Проведена точная запись места, где берется проба, и любых особых условий, преобладающих во время взятия пробы. Отборы проб сопровождались определениями глубин, выполняемых эхолот-картплоттером Lowrance HDS-12 Live, прозрачность воды измеряли с помощью диска Секки, температура, рН и растворенный в воде кислород (O2) устанавливались с применением портативных анализаторов качества воды серии U-53 фирмы Horiba и мультипараметровых приборов HQ40D фирмы Hach.
Отбор проб воды для определения гидрохимических параметров проведен в поверхностном слое (0,5 м) в соответствии СТ РК ГОСТ Р 51592-2003 «Вода. Общие требования к отбору проб». На ионно-солевой состав пробы воды отбирались в срединной части озера, не подверженной загрязнению, в литровые пластиковые бутылки. Для биогенных соединений пробы отбирали в пол-литровые пластиковые бутылки, отобранные образцы консервировали 1 мл концентрированной серной кислоты (H2SO4). Такие характеристики, как глубина, температура, прозрачность, ионы водорода (рН), растворенный кислород, насыщенность кислородом и диоксидом углерода (СО2), измерялись непосредственно у исследуемого озера с использованием современных многопараметрических анализаторов воды.
В полевой лаборатории образцы проб воды анализировали на гидрохимические и гидрофизические показатели согласно общепринятым методикам [13-15] с использованием классификационной схемы О. А. Алекина [16].
Лабораторные исследования проб воды включали в себя следующие виды работ: титриметрическое определение общей жесткости и ионного состава воды; спектрофотометрическое определение химического потребления кислорода (ХПК) и биогенных соединений.
Цифровым титратором Hach (рисунок 1) определены содержание в воде диоксида углерода (CO2), общая жесткость (HCO3-) и наличие хлоридов (Cl-).
Рисунок 1 - Измерения на цифровом титраторе НаЛ
Для расчета концентрации пробы применена следующая формула:
(Число единиц, пошедших на титрование) • (множитель) = С (образца), (1)
где множитель - это коэффициент, приведенный в таблице к каждой процедуре. Он зависит от коэффициента разбавления и концентрации титранта.
Титриметрическое определение ионов кальция и общей жесткости проводится в несколько приемов:
1. Определяется содержание Са2+. Объем исследуемой воды (5, 10, 15, 20, 25 мл) доводят до 50 мл дистиллированной водой, прибавляют 2 мл 2 Н раствора NaOH и сухую смесь мурексида с хлоридом натрия (жидкость должна окраситься в розовый цвет), затем титруют 0,02 Н раствором трилона Б до перехода окраски в фиолетовый цвет, устойчивый в течение 3 мин. Результаты вычисляются по формулам:
Са2+ (мг-экв/л) = —1000 , (2)
Ув
- 46 -
Г 2+ , / ч V • N • 20,02 • 1000 ,
Са (мг/л) =-=-' (3)
Vв
где V - количество трилона Б, пошедшее на титрование, мл; N - нормальность трилона Б; Vв -объем исследуемой воды.
2. Определяется содержание Са2+ + К 50 мл исследуемой воды приливают 50 мл ди-
стиллированной воды, 5 мл буферного раствора, хромоген черный или ЕТ-100 + №С1 и титруют 0,02 Н раствором трилона Б до сине-голубой окраски.
Результаты определяются по формуле
Са2+ + Mg2+ (мг-экв/л) = V • N • 1000 . (4)
Vв
Спектрофотометрическое определение ХПК, фосфатов, сульфатов, аммиачного азота, нитрат-и нитрит-ионов сделано на спектрофотометре DR 3900 фирмы HACH-LANGE, который представляет собой уникальное сочетание новейших электронных и оптических компонентов, гарантирующих получение точных результатов.
Процесс определения гидрохимических показателей в отобранных пробах воды с помощью прибора очень прост. В приборе предусмотрен вывод результата в единицах концентрации, оптической плотности или в процентах пропускания. При выборе пользовательских или запрограммированных методов выводятся меню и подсказки, помогающие выполнять измерение. Система меню позволяет также создавать отчеты, статистические оценки сгенерированных калибровочных кривых и выводить результаты диагностики прибора.
Прибор модели DR 3900 является оптимальным выбором как в стационарных, так и в полевых исследованиях (рисунок 2).
Рисунок 2 - Измерения на спектрофотометре БЯ 3900
Обсуждение результатов. Озеро Жасылколь (45°23'10.30" СШ, 80°34'43.62" ВД) расположено в 15 км ЮЗ пос. Лепсинска Саркандского района Алматинской области, на территории Жонгар-Алатауского государственного национального природного парка (рисунок 3).
Озеро сейсмогенного происхождения, расположено в высокогорной мобильной сейсмической зоне на территории Юго-Востчоного Казахстана, сейсмичность которой составляет от 7 до 9 баллов с дополнительными приращениями на участках новейших дизъюнкций. В результате таких процессов со склона сошла огромная масса каменистого грунта, которая перекрыла долину реки Агыныкатты, благодаря чему образовалось живописное озеро Жасылколь [17].
По опросным сведениям сотрудников лесного хозяйства, озеро замерзает в начале декабря, а в начале апреля лед полностью тает. Вода в озере в весеннее-летний период бывает мутной из-за
Рисунок 3 - Озеро Жасылколь
наносов, приносимых рекой ледникового питания, к осени вода становится прозрачной с голубовато-зеленоватым оттенком.
В момент обследования максимальная глубина озера достигала 82,0 м. Отметка уреза воды -1633,8 м абс. Площадь водной поверхности - 0,93 км2. Озеро проточное, расположено в живописном месте, притягательно для туристов. Однако ввиду сложности маршрута к озеру в год его посещает в среднем не более 300 человек. При большой глубине прозрачность водоема летом достигает лишь 0,5 м из-за взмучивания воды. В связи с этим поверхностный слой практически не прогревается - 10,6 °С, что характерно для горных озер тектонического происхождения (см. таблицу).
Гидрофизические и гидрохимические параметры озера
Параметры Единица измерения Значения
Гидрофизические параметры
Температура °С 10,6
Глубина на месте отбора м 82,0
Прозрачность м 0,5
рН - 7,7
Гидрохимические параметры
Диоксид углерода (СО2) мг/дм3 0,0
Растворенный в воде кислород (О2) мг/дм3 8,6
Растворенный в воде кислород (О2) % насыщения 98,0
Общая жесткость (Са2+ + Mg2+) мг-экв/дм3 1,52
Химическое потребление кислорода (ХПК) мг/дм3 0,46
Хлорид-ионы (С1 ) мг/дм3 5,1
Сульфат-ионы ^042 ) мг/дм3 19,0
Гидрокарбонат-ионы (НС02 ) мг/дм3 77,0
Ионы кальция (Са2+) мг/дм3 28,9
Ионы магния (Mg2+) мг/дм3 1,00
Ионы натрий-калия (№+ + К+) мг/дм3 6,5
Минерализация мг/дм3 137
Азот аммонийный (ЫН4+ - N мг/дм3 0,0
Азот нитритный (Ы02 - N мг/дм3 0,022
Азот нитратный (Ы03 - N мг/дм3 0,70
Фосфаты (Р043_ ) мг/дм3 0,130
По общей жесткости вода озера Жасылколь относится к мягким - 1,52 мг-экв/дм3, водная среда слабощелочная - рН 7,7. Отсутствие диоксида углерода в воде объясняется малыми значениями жесткости и кислотности воды, которые также в значительной степени зависят от сезонного характера, вида почвы и пород водосборного бассейна.
Содержание растворенного кислорода - 8,6 мг/дм3, а уровень его химического потребления (ХПК) - 0,46 мг/дм3, по общему показателю загрязнений природных вод относится к предельно чистым (см. таблицу).
По ионному составу по классификационной системе О. А. Алекина озерная вода относится к пресным водам (137 мг/дм3) с преобладанием гидрокарбонат-ионов - 77,0 мг/дм3 и ионов кальция - 28,9 мг/дм3, т.е. по ионному составу гидрокарбонатно-кальциевая, второго типа.
Биогенные соединения не превышают предельно допустимые концентрации. В соединениях азотной группы азот аммонийный отсутствовал, азот нитритный встречается в количестве 0,022 мг/дм3, азот нитратный - 0,70 мг/дм3 и фосфаты - до 0,130 мг/дм3. Незначительное содержание биогенных веществ или их отсутствие при низкой прозрачности и больших глубинах приводят к слабому развитию фитопланктона, характерного для озер олиготрофного типа.
Выводы. Озеро Жасылколь, имеющее тектоническое происхождение, относится к олиго-трофным. Оно расположено в скальных (кристаллических) породах, характеризуется низкой долей растворенных в воде питательных веществ. Вода озера очень мягкая с щелочной средой, содержание кислорода с отклонениями от нормального насыщения, термический режим по классификации П. Ф. Домрачеева холодный (гипотермия). Все указанные факторы являются неблагоприятными для развития основных продуцентов водной экосистемы.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Муравлев Г.Г. Малые озера Казахстана (Ресурсы и использование в сельскохозяйственном производстве). -Алма-Ата: Изд. «Кайнар», 1973. - 180 с.
[2] Ресурсы поверхностных вод СССР. Центральный и Южный Казахстан. Бассейн оз. Балхаш / Под ред.: к.г.н. В. А. Семенова и Р. Д. Курдина. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - Т. 13, вып. 2. - 645 с.
[3] Ресурсы поверхностных вод СССР. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Урало-Эмбинский район / Под редакцией И. Б. Вольфцуна и К. И. Смирнова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - Т. 12, вып. 2. - 512 с.
[4] Ресурсы поверхностных вод СССР. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Актюбинская область / Под общей ред. М. С. Протасьева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 514 с.
[5] Ресурсы поверхностных вод районов освоения целинных и залежных земель. Павлодарская область Казахской ССР / Под общей редакцией В. А. Урываева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1959. - Вып. 4. - 577 с.
[6] Ресурсы поверхностных вод районов освоения целинных и залежных земель. Акмолинская область Казахской ССР / Под общей редакцией В. А. Урываева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1958. - Вып. 1. - 790 с.
[7] Ресурсы поверхностных вод районов освоения целинных и залежных земель. Кустанайская область Казахской ССР / Под общей редакцией В. А. Урываева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1959. - Вып. 2. - 711 с.
[8] Ресурсы поверхностных вод районов освоения целинных и залежных земель. Кокчетавская область Казахской ССР / Под общей редакцией В.А. Урываева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1959. - Вып. 3. - 563 с.
[9] Ресурсы поверхностных вод районов освоения целинных и залежных земель. Северо-Казахстанская область Казахской ССР / Под общей редакцией В.А. Урываева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - Вып. 5. - 419 с.
[10] Ресурсы поверхностных вод СССР. Центральный и Южный Казахстан. Карагандинская область. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - Т. 13, вып. 1. - 483 с.
[11] Озера Казахстана: альбом-справочник / Отв. ред. А. А. Турсунов - Алма-Ата, 1987. - 141 с.
[12] Разработка Атласа озер Казахстана: отчет о НИР (заключительный) / ТОО «Институт географии»: рук. А. Ме-деу. - Алматы, 2018. - 273 с.
[13] СТ РК ГОСТ Р 51592-2003. «Вода. Общие требования к отбору проб». - Астана, 2003. - 77 с.
[14] Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 541 с.
[15] Унифицированные методы анализа вод СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - Вып. 1. - 145 с.
[16] Алекин О.А. Основы гидрохимии. - Л., 1970. - 120 с.
[17] Медеу Р.А. Селевые явления Юго-Восточного Казахстана: Основы управления. - Алматы, 2011. - Т. 1. - 284 с
REFERENCES
[1] Muravlev G.G. Small lakes of Kazakhstan (Resources and use in agricultural production). Alma-Ata: ed. «Kainar», 1973. 180 p. (in Russ.).
[2] Surface water resources of the USSR. Central and Southern Kazakhstan. The pool of lake Balkhash; edited by candidate of geographical sciences V.A. Semenov and R.D. Kurdin. L.: Hydrometeoizdat, 1970. Vol. 13, issue 2. 645 p. (in Russ.).
[3] Surface water resources of the USSR. Lower Volga region and Western Kazakhstan. Ural-Embinsky district; edited by I.B. Wolftsun and K.I. Smirnov. L.: Hydrometeoizdat, 1970. Vol. 12, issue 2. 512 p. (in Russ.).
[4] Surface water resources of the USSR. Lower Volga region and Western Kazakhstan. Aktobe region; under the general editorship of M.S. Protasyev. L.: Hydrometeoizdat, 1966. 514 p. (in Russ.).
[5] Surface water resources of virgin and fallow lands development areas. Pavlodar region of the Kazakh SSR; under the general editorship of V. A. Uryvaev. L.: Hydrometeoizdat, 1959. Issue 4. 577 p. (in Russ.).
[6] Surface water resources of virgin and fallow lands development areas. Akmola region of the Kazakh SSR; under the general editorship of V. A. Uryvaev. L.: Hydrometeoizdat, 1958. Issue 1. 790 p. (in Russ.).
[7] Surface water resources of virgin and fallow lands development areas. The Kustanai region of the Kazakh SSR; under the general editorship of V. A. Uryvaev. L.: Hydrometeoizdat, 1959. Issue 2. 711 p. (in Russ.).
[8] Surface water resources of virgin and fallow lands development areas. Kokchetav region of the Kazakh SSR; under the general editorship of V. A. Uryvaev. L.: Hydrometeoizdat, 1959. Issue 3. 563 p. (in Russ.).
[9] Surface water resources of virgin and fallow lands development areas. North Kazakhstan region of the Kazakh SSR; under the general editorship of V. A. Uryvaev. L.: Hydrometeoizdat, 1960. Issue 5. 419 p. (in Russ.).
[10] Surface water resources of the USSR. Central and Southern Kazakhstan. Karaganda region. L.: Hydrometeoizdat, 1966. Vol. 13, issue 1. 483 p. (in Russ.).
[11] Lakes of Kazakhstan: a reference album / Ed. A. A. Tursunov. Alma-Ata, 1987. 141 p. (in Russ.).
[12] Development of the Atlas of Lakes of Kazakhstan: research report (final)/«Institute of Geography» LLP: A. Medeu. Almaty, 2018. 273 p. (in Russ.).
[13] Standard of the Republic of Kazakhstan. GOST R 51592-2003. «Water. General requirements for sampling». Astana, 2003. 77 p. (in Russ.).
[14] Manual on chemical analysis of surface waters of the land. L.: Hydrometeoizdat, 1977. 541 p. (in Russ.).
[15] Unified methods of water analysis of the USSR. L.: Hydrometeoizdat, 1978. Issue 1. 145 p. (in Russ.).
[16] Alekin O.A. Fundamentals of hydrochemistry. L., 1970. 120 p. (in Russ.).
[17] Medeu A.R. Mudflow phenomena in the Southeast Kazakhstan: Management basics. Almaty, 2011. - Vol. 1. 284 p. (in Russ.).
А. С. Мадибеков1, Л. Т. Исмуханова2, Р. А. Кулбекова3
1PhD, Кауымдастырылган проф., гидрохимия жэне экологияльщ токсикология лабораториясыньщ АТК^ («География жэне су каушаздт институты» АК, Алматы, Казахстан) 2Гидрохимия жэне экологиялык токсикология лабораториясыныц FK («География жэне су каушаздт институты» АК, Алматы, Казахстан) 3Гидрохимия жэне экологиялык токсикология лабораториясыныц СТК («География жэне су каушаздт институты» АК, Алматы, Казахстан)
ЖАСЫ1ЛК6Л К6Л1НЩ ЖАЛПЫ сипаттамасы ЖЭНЕ ЦАЗ1РП ГИДРОХИМИЯЛЫЩ ЖАЙ-KYffl
Аннотация. Жасылкел келш зерттеу Казахстан Республикасы Экология, геология жэне табиги ре-сурстар министрлтнщ Су ресурстары комитет тапсырмасы бойынша «Казакстанныц Rrni келдершщ пас-порттарын эзiрлеу» жобасын орындау аясында 2021 жылдыц жазында жYргiзiлдi. Зерттеу осы уакытка дешн м^ндай кешендi зерттеу ж^мыстарыныц жYргiзiлмегендiгiне байланысты непзделген. Б^л ж^мыстардыц езектшп аймактык билжгщ, туриспк с^раныстыц есуше байланысты кызыгушылыкты арттыратын елдщ су ресурстарын багалау туралы аппарат кажеттшпмен расталады.
Ж^мыста кел суыныц химиялык к¥рамы туралы алгашкы мэлiметтер келтiрiлген. Кел суы т^щы (жалпы иондардыц косындысы 137 мг/л), гидрокарбонат класыныц, кальций тобы, екiншi тYрi санатына жатады.
ТYЙiн сездер: кел, далалык зерттеулер, жктеу, барлау, топогеодезия, морфометрия, батиметрия, гидрофизика, гидрохимия.
A. S. Madibekov1, L. T. Ismukhanova2, R. A. Kulbekova3
:PhD, Associate Professor, Senior researcher at the laboratory of Hydrochemistry and environmental toxicology (JSC «Institute of Geography and water security», Almaty, Kazakhstan) 2Researcher at the laboratory of Hydrochemistry and environmental toxicology (JSC «Institute of Geography and water security», Almaty, Kazakhstan) Junior researcher at the laboratory of Hydrochemistry and environmental toxicology (JSC «Institute of Geography and water security», Almaty, Kazakhstan)
GENERAL CHARACTERISTICS AND CURRENT HYDROCHEMICAL CONDITION
OF LAKE ZHASYLKOL
Abstract. The study of Lake Zhasylkol was conducted in the summer of 2021, as part of the project «Development of passports of small lakes of Kazakhstan» on the instructions of the Committee on Water Resources of the Ministry of Ecology, Geology and Natural Resources. The study is due to the fact that no such comprehensive research has been conducted so far. The relevance of these works is confirmed by the need for information on the assessment of the country's water resources, the increasing interest of both regional authorities, as well as in connection with the growth of tourist demand.
The paper presents the first data on the chemical composition of lake water. Freshwater lake (the sum of ions 137 mg/l), of the bicarbonate class, of the calcium group, of the second type.
Keywords: lake, field studies, classification, reconnaissance, topogeodesia, morphometry, bathymetry, hydro-physics, hydrochemistry.
