CC BY
16НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №1 2018
УДК 543.3.31.32 + 628.1.113
Ш.А. Утепбаева 1 А. А. Мукатай 1
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ОЗЕРА АЛАКОЛЬ В ПОЛНОВОДНЫЙ ПЕРИОД
Ключевые слова: минерализация, биогенные соединения, перманга-натная окисляемость, гидрохимический режим, газовый режим, загрязнение, органическое вещество
Представлены результаты исследования гидрохимического режима оз. Алаколь за 2017 г. Выявлены сезонные изменения ионно-солевого состава и минерализации, биогенных веществ и окисляемо-сти воды. Полученные результаты гидрохимических показателей за 2017 г. анализировались относительно данных предыдущих лет.
На формирование химического состава водоема значительное влияние оказывает гидрологический режим, что в свою очередь зависит от физико-географических и климатических условий. В 2017 г. регистрировался повышенный уровень воды, что отражено на рис. 1. Данные об уровне воды получены от РГП «Казгидромет».
Рис. 1. Динамика уровня воды в оз. Алаколь за 5 лет (2013... 2017 гг.)
(данные взяты из отчета о НИР «Определение продуктивности рыбохозяйственных водоёмов и /или их участков, разработка биологических
обоснований предельно-допустимых объемов изъятия рыбных ресурсов ... Балхаш-Алакольского бассейна». Раздел: Алакольская система озер -Алматы, 2017 - С. 13-15. - Отв. исполн. С.Ж. Асылбекова, О.К. Данько).
1 КазНИИРХ, Казахстан 92
Авторы проанализировали динамику гидрохимических показателей по 4 основным рыбопромысловым районам оз. Алаколь (Северная часть, Западная, Восточная, Южная) [3, 4, 5].
Северная часть. Среднее значение температуры водной среды в начале и конце лета было в диапазоне 21,3...25,9 °С. Водородный показатель указывает на слабощелочную среду и колеблется от нейтральной до слабощелочной реакции (табл. 1).
Таблица 1
Гидрохимические показатели воды Северной части оз. Алаколь, 2017 г.
Станция рН Биогенные элементы, мг/дм3 Органическое вещество, мгО/дм3 Кислород
№ N02 N03 РО4 мг/дм3 %
май - июнь
АС-2 8,3 0,01 0,013 0,1 0,19 4,0 6,13 73,2
АС-3 7,3 0,01 0,009 0,1 0,09 4,9 5,28 64,0
АС-6 8,2 0,04 0,002 0,2 0,01 7,8 6,92 81,0
июль - август
АС-2 7,9 0,01 0,100 0,8 0,01 10,95 6,1 78,3
АС-3 7,1 0,06 0,003 0,2 0,80 11,75 5,65 65,4
АС-6 7,0 0,01 0,006 1,9 0,17 10,87 6,00 75,0
Прозрачность воды имела средние значения и амплитуду от 0,8 до 1,5 м. В конце лета наблюдается повышение окисляемости в 2 раза. По эколо-го-санитарным (трофо-сапробиологическим) показателям в начальный период вода относится ко 2, 3 классу, 2б, 3а разрядам, характеризуется как вполне чистая и достаточно чистая. К концу лета качество воды немного ухудшается и переходит к 4 классу, 4а разряду, становится умеренно загрязненной. Изменения показателей содержания растворенного кислорода и насыщения воды кислородом не наблюдаются. По ионно-солевому составу на протяжении лета отмечается изменение классов, групп и типов, в зависимости от содержания доминирующих ионов (табл. 2).
В начале лета районы станций АС-2 и АС-6 относятся к солонова-товодным, в которых доминирующим ионом является хлорид ион. Станция АС-3 по минерализации относится к пресным водам, где преобладающим ионом является гидрокарбонат. К концу лета регистрируется опреснение воды на станциях АС-2 и АС-3 за счет влияния притока пресных вод р. Урджар (50 % поверхностного притока в озеро), р. Эмель (27,4 %) и р. Бескопа [8]. По комплексной экологической классификации качества
поверхностных вод суши Северная часть по степени минерализации меняется от Р-олигогалинной (пресные) до а-мезогалинной (солоноватые) [2].
Таблица 2
Ионно-солевой состав и общая минерализация воды северной части
оз. Алаколь, 2017 г.
Главные ионы, мг/дм3 Общая минерализация, мг/дм3
Станция Са2+ МЕ2+ N + К НСО3 so24- С1 ~ Индекс по Алекину
май - июнь
АС-2 32 120 487 549 326 539 C^Na 2054
АС-3 43 35 148 244 211 99 нсо3МЕ 781
АС-6 14 184 738 793 461 851 C^Na 3041
июль - август
АС-2 208 53 8 244 77 2 НСОС 593
АС-3 154 16 100 110 486 1 НСОС 866
АС-6 53 332 614 1098 2152 1174 СМ 111 5424
Западная часть. Температура воды изменялась в диапазоне 16,7...25,2 °С. Прозрачность воды в среднем составила 0,7 м. Величина рН воды в оба периода наблюдений определена как слабощелочная. На протяжении лета наблюдалось повышение концентрации азотных соединений в 3,5 раза, но показатели не превышают ПДК для рыбного хозяйства (табл. 3).
Таблица 3
Гидрохимические показатели воды западной части оз. Алаколь, 2017 г.
Станция рН Биогенные элементы, мг/дм3 Органическое вещество, мгО/дм3 Кислород
ОД N02 N03 РО4 мг/дм3 %
май - июнь
АД-2 8,2 0,02 0,003 0,1 0,16 5,6 7,76 87,8
А-4 8,0 0,01 0,001 0,2 0,11 7,4 8,24 86,5
А-6 8,4 0,03 0,002 0,1 0,24 4,8 8,7 87,6
июль - август
АД-2 8,3 0,11 0,008 1,3 0,27 10,79 10,41 134,4
А-4 8,1 0,06 0,008 1,4 0,07 11,99 10,78 141,2
А-6 8,4 0,07 0,009 1,6 0,08 11,99 9,91 125,2
Концентрация ионов фосфата в начале и конце лета близки по значению. Содержание органического вещества по перманганатной окисляе-мости характеризуется повышением показателя в 2 раза к концу лета. К концу лета содержание растворенного кислорода и насыщаемость кислородом увеличивается незначительно по сравнению с начальным периодом лета. Минерализация воды по акватории повысилась незначительно. Наблюдается переход по типам индексов на станциях АД-2 и А-6 (табл. 4).
Таблица 4
Ионно-солевой состав и общая минерализация воды западной части
оз. Алаколь, 2017 г.
Главные ионы, мг/дм3 Общая минерализация, мг/дм3
Станция Са2+ МЕ2+ N + К ЯЩ" so24- С1 - Индекс по Алекину
май - июнь
АД-2 13 336 1428 2135 653 1390 сС 5954
А-4 12 291 713 1055 38 1241 C^Na 3350
А-6 19 14 1753 878 1152 1198 с^а 5014
июль - август
АД-2 43 314 830 1110 240 1347 C^Na 5899
А-4 29 322 790 1122 173 1333 С1ш 5160
А-6 80 296 850 1171 230 1361 С1Ш 5938
По минерализации воды, Западную часть следует отнести к солоноватым водам.
Восточная часть. В начале и конце лета температура водной среды, в зависимости от прогрева воздуха была в диапазоне 22,6...26,3 °С. Водородный показатель - слабощелочной (8,0.8,4), что указывает на содержание гидрокарбонатов магния и кальция (табл. 5).
Прозрачность воды в среднем 0,55 м. В конце лета отмечается повышение окисляемости в 2 раза. По эколого-санитарным (трофо-сапробиологическим) показателям в начале лета вода относится ко 2 классу, 2б разряду, характеризуется как вполне чистая [1]. К концу лета качество воды значительно ухудшается и переходит к 3 и 4 классам, 3б, 4а, 4б разрядам, т.е. к слабо загрязненной, умеренно загрязненной и сильно загрязненной.
Таблица 5
Гидрохимические показатели воды Восточной части оз. Алаколь, 2017 г.
Станция рН Биогенные элементы, мг/дм3 Органическое вещество, мгО/дм3 Кислород
№ N02 N03 РО4 мг/дм3 %
май - июнь
АВ-2 8,7 0,02 0,002 0,1 0,07 5,4 5,95 72,0
АВ-4 8,2 0,02 0,001 0,1 0,08 5,4 6,41 77,1
АВ-6 8,3 0,02 0,001 0,1 0,07 4,8 4,92 59,9
июль - август
АВ-2 8,3 0,01 0,007 1,4 0,20 16,87 5,21 66,5
АВ-4 8,6 0,06 0,007 1,1 0,22 11,67 6,26 77,7
АВ-6 5,6 0,07 0,007 1,4 0,26 9,83 5,65 71,6
Изменения содержания растворенного кислорода и насыщаемости воды в начале и конце лета не наблюдаются. Величина водородного показателя остается неизменной, кроме станции АВ-6, что указывает на кислую реакцию водной среды и объясняется увеличением ионов гидрокарбоната, наличием диоксида углерода, серной и прочих органических кислот [6]. Минерализация воды повысилась в 2 раза, так как содержание всех главных ионов увеличилось. В воде восточной части перехода по классам и типам не регистрируется, а по группам наблюдается переход на двух станциях (АВ-2 и АВ-6) от натриевой группы к магниевой. В соответствии с классификацией по О.А. Алекину, воды Восточной части оз. Алаколь относятся к солоноватым водам (табл. 6).
Таблица 6
Ионно-солевой состав и общая минерализация воды восточной части
оз. Алаколь, 2017 г.
Главные ионы, мг/дм3 Общая минерализация, мг/дм3
Станция Са2+ МЕ 2+ N + К НСО- SО24- С1 - Индекс по Алекину
май - июнь
АВ-2 21 111 391 525 269 411 СС 1727
АВ-4 22 190 648 671 422 851 С1Ш 2805
АВ-6 50 67 275 378 250 269 С1Ш 1289
Главные ионы, мг/дм3 Общая минерализация, мг/дм3
Станция Са2+ МЕ2+ N + К ЯСО3- so24- С1 - Индекс по Алекину
июль - август
АВ-2 128 194 310 915 1383 618 СС 3548
АВ-4 107 183 359 878 1940 599 С1М 4066
АВ-6 138 164 407 903 1960 656 C^Na С1ш 4227
Южная часть. Температура водной среды в начале и конце лета были средние и имели амплитуду от 16,7 до 27,1 °С. Полученные значения температуры незначительно ниже, чем в Северной части, что связано с увеличением глубины озера (глубина от 40 до 50 м) [7]. Величина водородного показателя колеблется незначительно, указывая на слабощелочной характер исследуемой воды. В конце лета наблюдается повышение окисляемости в 2 раза. Наблюдается увеличение концентрации азотных соединений, что влияет на повышение окисляемости по перманганату. Тем самым повышается загрязненность водоема и увеличивается содержание органических веществ в воде. Содержание биогенных соединений находится в целом на уровне, достаточном для развития водной флоры, концентрация их по всем станциям не превышает уровня ПДК для рыбного хозяйства [9]. Величина водородного показателя остается неизменной (табл. 7).
Таблица 7
Гидрохимические показатели воды южной части оз. Алаколь, 2017 г.
Станция рН Биогенные элементы, мг/дм3 Органическое вещество, мгО/дм3 Кислород
ОД N02 N03 РО4 мг/дм3 %
май - июнь
АЮ-2 8,4 0,04 0,003 0,1 0,18 5,4 7,89 89,1
АЮ-5 8,6 0,01 0,003 0,1 0,16 7,4 7,77 84,5
АЮ-6 8,3 0,01 0,001 0,1 0,25 5,5 6,87 79,6
июль - август
АЮ-2 8,3 0,09 0,009 1,90 0,12 11,59 7,3 94,5
АЮ-5 8,5 0,07 0,004 1,30 0,11 10,47 6,45 82,1
АЮ-6 8,3 0,06 0,006 2,80 0,08 11,35 6,28 81,1
Наблюдается незначительное увеличение минерализации на станциях АЮ-2 и АЮ-5. По доминирующим ионам группы и типы воды оста-
97
ются без изменения, за исключением станции АЮ-6, где идет переход от магниевой группы к натриевой. Согласно классификации А.О. Алекина по степени минерализации, Южную часть озера следует отнести к солоноватым водам (табл. 8).
Таблица 8
Ионно-солевой состав и общая минерализация воды Южной части
оз. Алаколь, 2017 г.
Главные ионы, мг/дм3 Общая минерализация, мг/дм3
Станция Са2+ МЕ2+ N + К ЯСО3- so24- С1 - Индекс по Алекину
май - июнь
АЮ-2 11 301 1131 1037 653 1418 С1Ш 4551
АЮ-5 6 300 1093 1037 653 1418 С1Ш 4508
АЮ-6 11 343 1020 1025 730 1333 нсоМЕ 4461
июль - август
АЮ-2 40 340 833 1232 217 1418 С1Ш 6034
АЮ-5 27 319 788 1122 194 1347 С1Ш 5431
АЮ-6 40 316 746 1135 157 1319 С1Ш 4976
Авторы провели анализ изменения перманганатной окисляемости воды за последние пять лет (2013.2017 гг.). В начальный период лета показатели перманганатной окисляемости близки по значению к средним многолетним. За рассматриваемый период самый высокий показатель за июль - август отмечался в 2017 г., а самый низкий в 2016 г. По трофо-сапробиологическим показателям вода оз. Алаколь в мае - июне относится к 3 классу и 3 а разряду и характеризуется как достаточно чистая. К концу лета качество воды меняется и относится к 3 и 4 классам, 3а, 3б ,4а разрядам, т.е. вода достаточно чистая, слабо загрязненная и умеренно загрязненная. По значению окисляемости в 2017 г. видно, что наиболее высокая загрязненность органическими веществами (в конце лета) по сравнению со значениями предыдущих лет (рис. 2).
Помимо показателя окисляемости воды было проанализировано содержание биогенных веществ [9]. За исследуемые пять лет наблюдается высокие значения ионов нитрата и меньшие - ионов нитрита. Оптимальной активной реакцией водной среды для нитратных бактерии является рН от 7,0 до 98
9,3. Поэтому содержание ионов нитрата относительно других биогенных соединений сравнительно высокое. Самые высокие показатели по содержанию ионов фосфора наблюдаются в 2013 и 2017 гг. (рис. 3).
Рис. 2. Изменение перманганатной окисляемости (ПО) за 5 лет
(2013... 2017гг.).
Рис. 3. Изменение биогенных веществ за 5 лет (2013. 2017 гг.)
В 2017 г. на фоне увеличения ионов фосфата идёт снижение ионов нитрита и аммонийного азота. Также была проанализирована межгодовая изменчивость уровня минерализации озера за последние пять лет (2013...2017 гг.) по вышеуказанным районам (рис. 4).
М >.п ш
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
Юг □Восток ИСевер ■Запад
ш
2013 2014 2015 2016 2017
Год
Рис. 4. Многолетняя динамика общей минерализации воды (2013... 2017 гг.).
Для оз. Алаколь характерно значительное изменение минерализации по акватории, что обусловлено впадением в него ряда водотоков и наличием мелководных заливов со слабым водообменном [10]. Пространственно-временная неоднородность минерализации воды озера сохраняется при различном уровненном режиме. Ионный состав воды оз. Алаколь характеризуется доминирующим положением ионов щелочных металлов и хлоридов, иногда частично гидрокарбонатов. Анализ показал значительное уменьшение минерализации воды в 2013 и 2017 гг. (из-за многоводности). Высокими показателями минерализации водной среды отличаются Южная и Восточная части озера, а самой низкой - Северный район.
Заключение. В связи с тем, что 2017 г. на оз. Алаколь оказался полноводным, регистрируются изменения гидрохимических показателей 4 основных рыбопромысловых районов.
В целом солоноватые части Алакольской системы озер характеризуются оптимальным для гидробионтов газовым режимом. Концентрация биогенных и органических веществ в воде не превышает уровня рыбохо-зяйственного ПДК. По степени минерализации основная часть оз. Алаколь относится к солоноватым водам, за исключением районов Северной части (станции АС-2, АС-3, Бескопа). Минерализация воды и ионный состав исследованных районов оз. Алаколь заметно меняется по акватории водоёма. В конце лета наблюдается её повышение почти в 2 раза по сравнению с начальным периодом лета, так как растворимость солей увеличивается с ростом температуры воды. За последние пять лет 2017 г. отмечен значительным снижением минерализации районов Северной, Восточной и Южной частей Алакольской системы озер. В Западной части степень минерализации, относительно других 3-х районов, остается стабильной. Показатели общей минерализации 2013 и 2017 гг. близки по значению, что связано с многоводным периодом водоема.
Во всех частях Алаколя в конце лета наблюдается повышение окисляемости в 2 раза, что можно объяснить присутствием в водах загрязняющих веществ органического и минерального происхождения. В Северной и Восточной частях озера содержание растворенного кислорода и насыщаемость кислородом близки по значению. Величина водородного показателя по всем районам остается неизменной. Согласно комплексной экологической классификации качества поверхностных вод суши вода оз. Алаколь по О.П. Оксиюк и В.Н. Жукинскому, относится к пресным и солоноватым водам, в пределах от а-олигогалинной до а-мезогалинной.
На основании проведенных исследований можно констатировать,
что при современном гидрологическом режиме вода оз. Алаколь по своему составу пригодна для жизнедеятельности гидробионтов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алекин О.А. Химия природных вод. -.Л.: Гидрометеоиздат, 1948. - 206 с.
2. Амиргалиев Н.А., Тимирханов С.Р., Альпейсов Ш.А.. Ихтиофауна и экология Алакольской системы озер. - Алматы: 2007. - 247 с.
3. ГОСТ 26449.1-85 «Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа соленых вод». - С. 58-101
4. ГОСТ 26449.2-85 «Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа при опреснении соленых вод». - С. 103-124
5. ГОСТ 26449.3-85 «Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа соленых вод и дистиллята на содержание газов». - С. 126-137
6. Государственный контроль качества воды. Справочник технического комитета по стандартизации. - М.: ИПК издательство стандартов, 2003. - С. 127-176.
7. Никаноров А.М., Посохов Е.В. Гидрохимия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 114 с.
8. Оксиюк О.П., Жукинский В.Н. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиологический журнал. - 1993. - Т. 29. - Вып. 4. - С. 62-76
9. Унифицированные методы анализа вод / Под ред. Ю.Ю. Лурье - М.: Химия, 1973. - 376 с.
10. Филоновец П.П. Очерки по географии внутренних вод Центрального, Южного и Восточного Казахстана. - Семипалатинск: 1976 - 28 с.
Поступила 2.03.2018
Ш.А. Утепбаева А.А. Мукатай
Аллкел келшщ суы мол кезецдеп кещстштш-уацыт
Б1РЛ1Г1НДЕ ГИДРОХИМИЯЛЬЩ РЕЖИМ1Нщ еЗГЕРУ1
Тушн свздер: минералдану, биогецщ заттар, судьщ перманганат бойынша тотыгуы, гидрохимиялыщ режим, газ режим^ ластану, органикалыщ зат
Мацалада 2017 жыл бойынша Алаквл квлШц гидрохимиялъщ режимт зерттеу нэтижелер1 келт^рыген. Минералдануы, цоректЫ заттар цурамы мен судыц перманганат бойынша тотыгуы, ионды-тузды цурамыныц взгер1стер1 деген сияцты гидрохимиялыц корсетюштер царастырылган. 2017 жыгл бойынша алынган гидрохимиялыц корсетюштердщ нэтижелер1 вткен жылдардагы нэтижелермен нацты талдалынды.
Utepbayaeva S.A., Mukatai A. A.
spatial-time change of the hydrochemical regime of alakol lakes in the full-year period
Key words: mineralization, biogenic compounds, permanganate oxidizability, hydrochemical regime, gas regime, pollution, organic matter
The results of a study of the hydrochemical regime of the Lake Alakol for 2017 y. are presented. Changes in hydrochemical parameters, such as mineralization, nutrient content and water oxidation, changes in ion-salt composition are revealed. The results of hydrochemical indicators for 2017 y. were analyzed in relation to the data of previous years.
