CC BY
33НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №3 2013
УДК 614.8.084+504.061.2:69.05(075.8)
Доктор техн. наук М.Ж. Бурлибаев *
Доктор геогр. наук Н.А. Амиргалиев
ИВ. Шенбергер А. С. Перевалов * Д.М. Бурлибаева
СОВРЕМЕННЫЙ РЕЖИМ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСГРАНИЧНОГО СТОКА РЕКИ СЫРДАРЬИ И ХАРАКТЕР ИХ ТРАНСФОРМАЦИИ В ПРЕДЕЛАХ ТЕРРИТОРИИ КАЗАХСТАНА
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ, САМООЧИЩАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ВОДОТОКА, ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ, УРОВЕННЫЙ РЕЖИМ, ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ, КИСЛОРОДНЫЙ РЕЖИМ, РЕЧНАЯ ЭКОСИСТЕМА
В настоящее время в переговорных процессах по р. Сырдарье, по линии Межгосударственной координационной водохозяйственной комиссии (МКВК) стран Центральной Азии качество стока трансграничного водотока не рассматривается. Акцент, при вододелении стока данной реки сосредоточен на количественной характеристике. Между тем известно, что качество воды р. Сырдарьи не пригодно не только для питьевых целей, но и для орошения. Поэтому данная статья посвящается анализу гидрохимического режима и токсикологических показателей рассматриваемого водотока.
Оценка режима гидрохимических и токсикологических показателей трансграничного притока р. Сырдарья - поселок Кокбулак
Согласно данным РГП «Казгидромет» МООС РК за 2010 и 2011 гг., в трансграничном стоке реки концентрация органических веществ (по БПК5) невысокая, в пределах нормативного уровня (табл. 1). Значения бихроматной окисляемости в отдельные сезоны колебались в пределах от 3,0 до 21,0 мгО2/дм3. Максимум отмечался в январе - марте.
* Казахстанское агентство прикладной экологии, г. Алматы Институт Географии, г. Алматы;
Казахский национальный аграрный университет МОН РК, г. Алматы.
141
Внутригодовой режим этого показателя зависит от стока воды и взвешенных наносов, наибольшие значения которых в последние годы регистрируются в зимний период. Из соединений группы азота превышают уровень ПДК только нитриты в пробах, отобранных в январе - марте, как это характерно для бихроматной окисляемости. Следовательно, зависимость гидрохимического режима и отдельных показателей от стока воды и наносов очевидна.
Концентрация тяжелых металлов в трансграничном стоке в целом невысокая, превышение ПДК по цинку (до 12,0 мкг/дм3) отмечено лишь в апреле. Среднее содержание меди составило 2 ПДК. Более повышена концентрация Fe2+, среднее содержание которого составило 4 ПДК, а максимальное достигало 8 ПДК в мае. Наиболее высокие концентрации летучих фенолов (до 7 ПДК) зарегистрированы в мае, а в зимнее время они снижались до 0,003 мг/дм3, т.е. на уровне 3 ПДК.
В трансграничных стоках Сырдарьи постоянно присутствуют нефтяные углеводороды, максимальная концентрация которых 0,25 мг/дм3 (5 ПДК) отмечалась в январе и марте 2010 г., в остальные сезоны - в пределах ПДК. Присутствие фторидов в речной воде регистрируется во все сезоны года, а их концентрация, превышающая ПДК (0,75 мг/дм3), отмечалась в апреле и ноябре, т.е. прослеживается определенная зависимость их режима от стока воды.
Среднегодовая минерализация трансграничного притока 2010 г. составила 956 мг/дм3 (табл. 1). Минимальное ее значение 639 мг/дм3 наблюдалось в марте, а значения, превышающие 1000 мг/дм3 - в апреле, мае, октябре и ноябре. Такое внутригодовое распределение минерализации воды, видимо, обусловлено не только природными факторами. Рост ее в осенние периоды можно объяснить влиянием коллекторно-дренажных вод, поступающих в речную систему из орошаемых массивов, расположенных в верхней части течения реки.
Внутригодовое распределение минерализации воды на приграничном створе по данным 2005 г. имеет тесную зависимость от изменения водности реки. Это иллюстрируется на рис. 1 (по данным РГП «Казгидро-мет» МООС РК). В зимний период (январь - март) при достижении месячных значений расходов воды 3...3,5 км3 минерализация трансграничного стока реки снижалась до 700.800 мг/дм3.
Сокращение расходов воды в летний период сопровождается ростом её минерализации до 1600 мг/дм3. Постепенный подъем объема речного стока вызывает снижение минерализации воды осенью и зимой [2].
142
а м и л п м О О у-ч ^
я
я ^ й ^ О £
Е р 2 8
£ о о 8 9 °
Й и
Сг
ю
СО си
►в'.'-э
н
о
й VI
я н Е
VI Л 8 со
►в-со 8 О
Й й
со
о
о §
№ р
со со
и> о н
8 £
8 Е
8=
О Я 8 8с 8 Е 8с
>1
Я я
>1 >1 >1 >1 >1 >1 ^ К К К К К К Й
о о о ол ю о о
_ а* о о
О) С "
ОО <-Л
ООО
СТ\ЮООЮОООь-
о о о ^ю о о ^ о о о о
5} ^ "о "о Ъ\ "о "о "о о "о "о
\©^1К>ОООК>ОООООК>-1^ 00000000000^100
ООО
Ю О О 00 о о о
ОсОО^ООООО^ДОООО
Ю О О О ^Ю О О О О О
"оо "о "о "V "о "о "о "о "о "о 1о
ОООЮЮОООО
о о
-Р^ОООООООО^ООЮ Оь-ОООь-ЮООЮЮО ОООООООООО -Р^ОО
ь-ь-00ь-0000^100000
К> V о ^ "ю "о "о о "о 1)0 ^оо^ооооо^юоо
■о о о о ы О О О О ^
2 о "о 1о 1» "о "о "о "о "о
оо 00 о
о 00 ю
о
К) 1л
о о
К) "оо оо оо
К) о
ю
о К)
о о о ы
^ о 1)0
О о ю
00 О <-Л <-Л
о о о
^ "о "
ю
ОО о
К) К) ОО о\
О О О
о о ОС о\ О ОО о
м ОО ОО 00
а
о я
3
со
8
со И
со
со 8
й 8 8 8
с р
с. Кокбулак (ств. 1)
Шардаринское вдхр. (г. Шардара) (ств. 2)
г. Шардара (2 км ниже плотины вдхр.) (ств. 3)
г. Кызылорда (3 км ниже города) _(ств. 4)_
г. Казалинск (в створе водопоста) _(ств. 5)_
с. Каратерень (в створе водопоста) _(ств. 6)_
мг-'да3 , км3
1600 1400 1200 1000 soo № 400 200 О
-2
40
1,0 V> 2,0
:,o
0,5 O
: 2 з 4 5 6 i 3 9 ю :: ::
Месяц
Рис. 1. Внутригодовое распределение минерализации в зависимости от стока воды на ГП Кокбулак в 2005 г. 1 - минерализация, 2 - сток воды.
Из сказанного выше следует, что трансграничный приток по р. Сырдарье загрязнен преимущественно соединениями органического происхождения. Среди тяжелых металлов повышена концентрация двухвалентного железа. В режиме ряда гидрохимических параметров (минерализация и др.) прослеживается влияние антропогенных факторов. Согласно данным Информационных бюллетеней [8, 9], в 2011 г. в воде р. Сырдарьи у с. Кокбулак наблюдались повышенные концентрации фенолов (4 ПДК), меди (3 ПДК), нитритов (2,1 ПДК). Далее приводятся сведения по объему трансграничного стока некоторых приоритетных тяжелых металлов по нашим расчетам [3, 4] на основании данных РГП «Казгидро-мет» МООС РК.
Для расчета трансграничного притока тяжелых металлов (меди и цинка) авторы так же использовали данные РГП «Казгидромет» МООС РК по створу Кокбулак за 2001.2004 гг. Расчеты производились по методике О.А. Алекина и Л.В. Бражниковой [1]. Концентрация цинка в 2001.2003 гг. находилась в пределах ПДК и ниже, лишь в единичных случаях отмечалась на уровне 1,2..1,5 ПДК. В 2004 г. она была значительно выше, часто доходила до 1,7 ПДК. Содержание меди практически за все месяцы наблюдений превышало ПДК от 2 до 10 раз.
Суммарные годовые объемы притока тяжелых металлов через приграничный створ изменялись от 62,7 до 115 т для меди и от 69,3 до 213,2 т для цинка (табл. 2). Сток меди в целом соответствует водному стоку за отдельный год, а увеличение стока цинка, особенно в 2004 г., обусловлено повышением его концентрации в речной воде, о чем сказано выше. Из
144
приведенных данных также следует, что из-за превышения нормативного уровня ПДК меди в трансграничном стоке, приток этого элемента через приграничный створ превысил допустимые нормативы в 3,2 раза в 2004 г. и в 4,9 раза - в 2002 г., в среднем за 2001.2004 гг. - в 4,3 раза. Приток по цинку за эти годы, рассчитанный по материалам РГП «Казгидромет» МО-ОС РК, находился в пределах нормативных уровней.
Таблица 2
Годовые объемы притока воды и тяжелых металлов на приграничном створе р. Сырдарьи в 2001.2004 гг.
Показатель Всего в т.ч.
2001 2002 2003 2004
Водный сток, км3 85,10 13,43 21,18 27,21 23,28
Сток меди, т 357,8 62,7 104,6 115,4 75,05
Сток цинка, т 549,6 69,3 135,9 131,2 213,2
По мнению авторов, представляет интерес анализ внутригодовой динамики трансграничного притока загрязняющих веществ. Данные рис. 2 показывают, что изменение стока рассматриваемых элементов в течение года зависит в основном от внутригодового колебания водного стока. Однако даже незначительные изменения концентрации металлов в речной воде вызывают заметные колебания объема их стока. Это достаточно четко проявляется, например, по внутригодовой динамике цинка за 2002, 2003 и 2004 гг. Сток меди распределяется в течение года более равномерно, за исключением единичных пиков, зависящих в основном от колебания водного стока.
Как известно, на р. Сырдарье и ее главных притоках функционирует ряд крупных водохранилищ, основные из них: Токтогульское (объем 19,5 км3), Чарвакское (2 км3), Андижанское (1,9 км3), Кайраккумское (4,03 км3) и Шардаринское (5,7 км3). Водный режим реки в среднем и нижнем течениях главным образом зависит от объема и сезона попусков из Ток-тогульского водохранилища, сооруженного на территории Кыргызской Республики. Согласно имеющимся сведениям [14], функционируя в ирригационном режиме, три четверти годового объема попусков из этого водохранилища (9,4 км3) осуществлялись в вегетационный период (рис. 2), а в зимний период водохранилище пропускало вниз не более 180 м3/с (2,85 км3), что в целом сохраняло благоприятную экологическую обстановку.
Однако в последний десятилетний период в связи с переводом Токтогульского гидроузла на энергетический режим резко возросли зимние попуски из него в целях увеличения вырабатываемой электроэнергии.
145
Этот новый режим приводит на участках ниже Шардаринского водохранилища к ежегодному зимнему затоплению обширных территорий и другим нарушениям экологической устойчивости водных систем бассейна.
Месяц
Месяц
2п, т 60 г
50 -40 -30 -20 -10 -0 -
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Месяц
Рис. 2. Внутригодовое распределение водного стока и стока цинка, меди на р. Сырдарье в приграничном створе Кокбулак. 1 - 2001 г.; 2 - 2002 г.,
3 - 2003 г., 4 - 2004 г. Эти обстоятельства в существенной мере повлияли на внутригодо-вую динамику стока загрязняющих веществ по приграничному створу. Из
146
данных табл. 3 видно, что в среднем около 40 % объема годового стока металлов проходит в зимний период, такой же удельный вес характерен и для водного стока. В 2001 г. сравнительно маловодном году доля зимнего водного стока достигала 54 % от годового. Как видно на рис. 2, высокие расходы воды на данном створе регистрируются не только в декабре, январе и феврале, но и в ноябре, марте. Следовательно, объем стока воды в холодные периоды года значительно выше, чем в вегетационный период, соответственно и приток загрязняющих и других химических веществ через приграничный створ.
Таблица 3
Сезонные изменения водного стока и стока тяжелых металлов (%) на приграничном створе р. Сырдарьи в 2001.2004 гг.
Показатели Год Сезоны
зима весна лето осень
Водный сток 2001 54 17 5 24
2002 35 34 16 15
2003 32 36 13 19
2004 40 30 8 22
Среднее: 40 29 10 20
Сток меди 2001 61 12 4 23
2002 28 37 15 20
2003 18 51 14 17
2004 44 33 8 15
Среднее: 38 33 10 19
Сток цинка 2001 52 18 4 26
2002 34 32 12 22
2003 32 24 7 37
2004 44 18 9 29
Среднее: 40 23 9 28
Следует отметить, что нежелательные последствия существенного роста речного стока в зимний период ограничивается не только затоплением территории и другими обстоятельствами. Это явление может привести к нарушению качества водной среды водоемов.
Приоритетные для р. Сырдарьи токсиканты цинк и медь относятся, с одной стороны, к необходимым элементам, участвующим в работе жизненно важных ферментов, однако в больших количествах они токсичны. Избыток меди разрушает витамин С и А, способствует образованию токсичных продуктов окисления липидов. ПДК цинка в воде водоемов сани-тарно-бытового водопользования составляет 100 мкг/дм3, а в воде рыбохо-
147
зяйственных водоемов - 10 мкг/дм3. Повышение температуры водной среды с одновременным снижением содержания кислорода в воде увеличивает отрицательное воздействие цинка на состояние многих видов рыб. Такое состояние водной среды наблюдалось нами в осенний период в верховье р. Сырдарьи, т.е. выше Шардаринского водохранилища (снижение насыщения кислородом с одновременным повышением содержания диоксида углерода до 11,4 мг/дм3 и температуры воды). Органами-мишенями при больших концентрациях 2п в воде становятся: жабры, испытывающие интоксикацию цинком, почечная ткань. В результате такого воздействия снижаются темпы роста, максимальные размеры и плодовитость рыб. Медь участвует в процессе фотосинтеза и влияет на усвоение азота растениями. Избыточные концентрации меди до 100 мкг/дм3 приводят к процессам замедления роста большинства водных растений.
Уменьшение потребления углекислоты и кремния наблюдается уже при содержании Си 3,0.30,0 мкг/дм3. Токсичность меди снижается в водах с более высокой минерализацией по сравнению с пресными водами, и в организмы рыб она поступает главным образом с пищей. Без специальных исследований в настоящее время по уровню ее содержания в воде р. Сырдарьи и Шардаринского водохранилища, где минерализация достигает 800.1400 мкг/дм3, затруднительно говорить о степени влияния этого компонента на биоценозы. Постоянное воздействие доз меди в размере 20.200 мкг/дм3 снижает выживаемость рыб и темпы воспроизводства различных видов рыб. Повышенная концентрация этих элементов в воде и органах, тканях рыб вредно и для здоровья людей.
В итоге приведенной выше информации можно заключить, что транзитный сток р. Сырдарьи загрязнен различными токсичными соединениями. В связи с нарушением естественного внутригодового режима притока воды по реке, содержащиеся в ней загрязнители поступают в водоемы Казахстана в зимний период, что удлиняет сроки самоочищения воды в водных объектах.
Характер трансформации химического состава и токсичных показателей воды р. Сырдарьи в пределах равнинной части ее течения
Изменение химического состава и концентрации токсичных параметров воды р. Сырдарьи в пределах расположенных ниже территорий показано в табл. 1. В воде приплотинной части Шардаринского водохранилища сохраняется повышенная концентрация органических веществ. Здесь в 2 раза увеличиваются минимальные значения бихроматной окис-ляемости (до 6 мгО2/дм3) по сравнению с транзитным стоком, а макси-148
мальные показатели ее практически не меняются. На данном створе также в 2 раза повышена величина БПК5 - до 3,35 мгО2/дм3, т.е. она превысила уровень ПДК (3 мгО2/дм3).
Рост концентрации органических веществ в воде водохранилища может быть обусловлен интенсификацией продукционных процессов в условиях замедленного течения и достаточно высокой температуры воды, достигающий летом 30 °С. Этому также способствует поступление в водохранилище достаточного количества биогенных веществ как по р. Сырдарье, так и с прибрежных территорий.
Повышение средних значений БПК5 регистрируется и в воде последующих участков реки, т.е. в районе городов Кызылорда (створ 4) и Казалы (створ 5) до 2,33 и 2,61 мгО2/дм3 соответственно. Максимальные величины этого показателя превышали ПДК в единичных случаях. В воде Шардарин-ского водохранилища и расположенных ниже створов превышение концентрации биогенных соединений практически не регистрировались.
Из тяжелых металлов, по материалам 2010 г., общее железо незначительно превысило уровень ПДК в воде трех последних створов (см. табл. 1). Средняя концентрация двухвалентного железа составила в воде Шардаринского водохранилища 3,6 ПДК, а в речной воде ниже водохранилища - 3,0 ПДК. В последующих участках реки данные по этому показателю отсутствуют.
Средняя концентрация меди в воде по длине казахстанской части реки постепенно возрастает от 2,95 мкг/дм3 в трансграничном створе реки до 2,83 мкг/дм3 у г. Казалы (рис. 3). Концентрация цинка на уровне 1,4 ПДК отмечалась в воде Шардаринского водохранилища.
В воде Шардаринского водохранилища и нижнего бьефа плотины регистрируются летучие фенолы в тех же концентрациях, что отмечены в транзитном стоке у с. Кокбулак. Средние их концентрации 4 и 5 ПДК, максимальная - 7 ПДК. Наиболее высокая концентрация нефтепродуктов - 2,8 ПДК отмечена в воде Шардаринского водохранилища, а средние их значения были на уровне ПДК. Содержание фторидов до 2 ПДК наблюдалось в воде Шардаринского водохранилища, что примерно на 40 % выше наибольшей их концентрации в трансграничном стоке реки.
Минерализация речной воды по течению реки постепенно возрастает от средних ее значений 956 и 942 мг/дм3 в воде створов 1 и 2 до 1380 мг/дм3 у г. Кызылорды, что наглядно видно на рис. 4. Рост этого показателя по течению реки может быть обусловлен влиянием коллекторно-
149
дренажного стока, поступающего в речную систему с орошаемых территорий, а также переходом реки на подземное питание в период межени.
мкг/дм3 3,0 г
2,8 -
2,6 -
2,4 -
2,2
# #
.У л/ ^
„Ч^ У
^Г ^ ф ^
ч-
Рис. 3. Изменение средней концентрации меди в воде казахстанской части течения р. Сырдарьи.
мг/дм3 1400 г
1200 1000 800
^ ^ У* ^ ^
# ^
ч-
ч-
ч
о-
Рис. 4. Изменение средней минерализации воды р. Сырдарьи в пределах казахстанской части ее течения.
150
В обобщениях РГП «Казгидромет» [8] указано, что в 2011 г. в Шар-даринском водохранилище наблюдались превышения ПДК по сульфатам 5,51 ПДК, фенолам 4 ПДК, меди 3 ПДК. Сопоставление этих данных с приведенными выше материалами за 2010 г. показывает их аналогичность, за исключением фенолов, содержание которых в 2011 г. снизилось до 3 ПДК.
В качестве дополнения к приведенным выше материалам ниже приводятся сведения о динамике ряда важных гидрохимических параметров в казахстанской части течения р. Сырдарьи [2].
Минерализация воды является одним из важнейших гидрохимических параметров, отражающим как генетические особенности формирования состава природных вод, так и хозяйственно-питьевых, технических и ирригационных их качеств. Изучение ее режима особенно важно для р. Сырдарьи, поскольку ее водные ресурсы используются комплексно всеми отраслями экономики и река подвержена загрязнению коллекторно-дренажными и другими сточными водами, как на территории сопредельных государств, так и Казахстана. Формирование режима минерализации и ионного состава воды р. Сырдарьи происходит под влиянием ряда факторов. Главные из них это перераспределение речного стока вследствие его зарегулирования, смена питания реки, особенность местных географических условий (засоление почв и подземных вод), поступление в речную сеть коллекторно-дренажных вод.
Результаты наблюдения за изменением минерализации воды по течению реки за ряд лет представлены в табл. 4. Из этих данных также видна неоднородность минерализации воды по годам, а также достаточно высокое количество солей, регистрируемое в отдельные годы в трансграничном стоке, которое ниже по течению подвергается разбавлению под влиянием некоторых притоков реки. Весной 2005...2007 гг. минерализация речной воды в трансграничной зоне заметно снизилась.
Однако, в нижнем течении реки особенно в последние два года она существенно увеличилась, достигая в вегетационный период значений 2840.3025 мг/дм3 в 2006 г. и 2018 мг/дм3 - 2007 г. В 2007 г. в отличие от предыдущих лет в нижнем течении реки минерализация воды к началу осени (в августе) значительно снизилась по сравнению с весенним периодом. Это может быть результатом изменения попусков воды из расположенных выше водохранилищ.
Более интенсивное возрастание минерализации речной воды происходило, как известно, в периоды усиления влияния коллекторно-дренажных вод на водную экосистему реки в условиях сокращения речного стока.
151
Таблица 4
Изменение минерализации воды (мг/дм3) р. Сырдарьи в пределах территории Казахстана
Участок реки 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г.
V IX V-VI VIII-IX V-VI VIII-IX V-VI VIII
Г/п Кокбулак 1097 1329 1012 1357 998 675
Пос. Целинный 828 1281 918 1360
Байркумский мост 1058 1381 811 1160 898 1360
Коксарайский мост 943 924 1396
Пос. Балтаколь 823
Пос. Басыкара 1063 1356 1410 1352 1372 1049
Пос. Кызылжар 1135 1309 2824 2805 1368 1158
Пос. Аманоткел 1838 1599 1807 3025 2642 1974 1131
Пос. Аклак 2119 1510 1657 2732 2686 2005 1270
Устье 2580 1608 1764 2658 2840 2018 1230
По имеющимся сведениям [11], в 1970.1980 гг. доля возвратных вод в сырдарьинской воде увеличилась до 50.70 %, а в маловодные годы - до 100 %. На выходе из долины среднегодовые значения минерализации воды составляют 1,0.1,2 г/дм3 (при максимальных 1,6.1,8 г/дм3). В среднем течении речная вода обогащалась солями за счет возвратных вод Голодной и Дальверзинской степей, что обусловило трансформацию ионного состава воды на сульфатно-натриевый вместо гидрокарбонатно-кальциевой. В районе г. Казалы и ниже по течению минерализация речной воды составляла 2,0 г/дм3, достигая часто 3,0 г/дм3.
По данным гидрохимических наблюдений [10], в верховьях минерализация воды р. Сырдарьи равнялась 0,3.0,5 г/дм3, при выходе из Ферганской долины достигала 1,2.1,4 г/дм3, в створе Шардара -1,4.1,6 г/дм3, в пределах Кызылорды и Казалы - до 2,3 г/дм3. Все эти данные свидетельствуют о росте минерализации воды по течению реки, причиной является развитие в бассейне орошаемого земледелия.
Однако вполне очевидно, что коллекторно-дренажные стоки не являются единственным фактором, повышающим минерализацию речной воды. Засушливый климат и засоленные почвы, сложные геологические и геоморфологические условия территории обусловливают высокую степень засоленности вод подземных горизонтов. Согласно литературным сведениям [7, 13], в низовьях Сырдарьи повсеместно распространены грунтовые воды аллювиальных отложений, залегающие на глубине до 7 м. Минерализация их изменяется в широких пределах от 0,6.1,3 до 75.90 г/дм3. Установлено также, что эти водоносные горизонты дополни-152
тельное питание получают и за счет фильтрационных оросительных вод. По данным К.А. Омарова [12], в настоящее время в пределах Тогускенско-го массива орошения (Кызылординская область) грунтовые воды залегают на глубине 2,5.3,0 м и минерализация их повысилась до 3.5 г/дм3.
Многообразие природных и антропогенных факторов обусловливает глубокие изменения в ионном составе речной воды и придает определенную направленность его метаморфизации. По данным РГП «Казгидромет» МООС РК за 1911.1978 гг., с ростом минерализации воды содержания кальция, магния и щелочных металлов возрастают (абсолютно) в 2,5, 7,5 и 10 раз соответственно; сульфатов в 9, хлора - в 11 раз, а гидрокарбонатов существенно не изменилось.
Эти данные свидетельствуют о том, что в период наибольшей нагрузки антропогенных воздействий на экосистему реки хлориды по темпу своего роста значительно опережали рост сульфатов и щелочных металлов, хотя концентрация последних также интенсивно возрастает. В 2005.2007 гг. концентрация биогенных веществ в воде р. Сырдарьи характеризовалась большой динамичностью, как во времени, так и в пространстве. Значительные сезонные колебания отмечались для аммонийного азота. Наиболее высокое его содержание, превышающее в ряде случаев уровень ПДК, регистрируется в мае-июне. Однако в рассматриваемые сезоны довольно часто отмечалось снижение концентрации этих соединений до 0,02.0,04 мг/дм3 (табл. 5).
По течению реки концентрация нитратов заметно не меняются, хотя максимальные ее значения (9,5.12,5 мг/дм3) зарегистрированы в воде приграничного створа и в пределах территории Южно-Казахстанской области.
Из приведенных данных в табл. 5 четко прослеживается увеличение в речной воде концентрации минерального растворенного фосфора в последние годы. На участке от гидропоста Кокбулак до границы Кызы-лординской области максимальная концентрация этих соединений достигала в периоды весеннего повышения расходов воды до 0,075.0,080 мг/дм3. В некоторых случаях, в основном в летний период, они отсутствовали. В воде самого нижнего течения реки содержание фосфора увеличивалось в ряде случаев до 0,200.0,250 мг/дм3.
Однозначно назвать причины, обусловливающие рост фосфорных соединений, затруднительно. Заметное увеличение содержания фосфора в последние годы было зарегистрировано и в воде расположенных выше участков р. Сырдарьи.
153
Таблица 5
Динамика биогенных и органических веществ в воде р. Сырдарьи в 2005.. .200 гг.
Участок реки Время отбора проб Окисляемость, мгОг/дм3 Биогенные соединения, мг/дм3
А7/4 N0- иО- Рр04
Г/и Кокбулак 1 1,6...3,6 0,08...0,18 0,067...0,139 8,40... 12,50 0,042... 0,075
Ниже Шардаринской ГЭС 1 2,0...4,0 0,08... 0,40 0,110...0,111 5,00...8,00 0,010...0,030
2 3,5...4,4 0,04... 1,40 0,030...0,040 1,10...5,60 0,020... 0,050
Пос. Целинный 1 5,0 0,18 0,070 4,60 0,040
2 5,8 0,50 0,040 0,07 0,050
Байркумский мост 1 5,0...7,6 0,18...0,90 0,089...0,111 3,60...4,60 0,020... 0,080
2 2,6...5,8 0,50... 0,70 0,000...0,040 0,02...0,09 0,006... 0,063
Коксарайский мост 1 3,3...4,5 0,01...0,36 0,030...0,073 6,40...9,50 0,030... 0,050
2 3,3...3,6 0,02... 0,90 0,020...0,030 0,08...6,30 0,000... 0,040
Пос. Балтаколь 1 6,5 0,08 0,000 0,35 0,010
Пос. Басыкара 1 3,0...7,4 0,70...1,65 0,006...0,062 1,38...5,30 0,015... 0,028
2 4,3...4,8 0,09... 0,53 0,021... 0,025 0,48... 3,40 0,016...0,200
Пос. Кызылжар 1 4,5...11,9 1,06...1,63 0,008... 0,060 0,06...0,68 0,065... 0,220
2 4,5...5,4 0,10...0,48 0,015...0,020 0,24...2,50 0,013... 0,250
Аманоткел 1 2,1...5,6 0,58...1,13 0,001...0,052 0,32...4,80 0,023... 0,040
2 4,8...6,0 0,05... 0,45 0,003...0,021 0,52...2,50 0,028...0,190
Аклак 1 1,6...7,4 0,43... 1,75 0,007...0,160 1,40...2,30 0,019...0,025
2 3,9...8,2 0,07... 0,82 0,003...0,010 0,48...2,90 0,023... 0,200
Устье 1 1,5...6,4 0,42...1,37 0,006...0,070 0,20...3,60 0,005... 0,088
2 4,2... 6,2 0,04... 0,64 0,002...0,035 0,52...4,80 0,015... 0,065
Примечание: 1 - май-июнь 2005.. .2007 гг.; 2 - август-сентябрь 2005.. .2007 гг.
Согласно полученных нами данных [5, 6], в створе Кокбулак концентрация минерального растворенного фосфора отмечена на уровне 0,130 мг/дм3 в мае 2004 г. и 0,073 мг/дм3 в мае 2005 г. Повышенное содержание этого элемента до 0,080.1,300 мг/дм3 зарегистрировано в летний период 2005 г. в воде Шардаринского водохранилища и р. Сырдарьи в районе Байркумского моста Южно-Казахстанской области.
Указанные обстоятельства свидетельствуют о том, что возрастание концентрации фосфорных соединений становится в целом характерным для сырдарьинской воды. Этому, очевидно, способствуют определенные антропогенные факторы, такие как, например, увеличение в последние годы количества используемых в бассейне фосфорных удобрений. Одной из причин может служить увеличение водного стока реки, которое усилило эрозионные процессы в бассейне, вызвало наводнение и затопление обширных новых территорий, где могли быть хранилища удобрений, животноводческие объекты и другие источники фосфорных соединений.
Согласно исследованиям 2005.2007 гг. (табл. 5), на участке от приграничного створа Кокбулак до пос. Басыкара (район г. Казалы) окис-ляемость воды изменялась в интервале от 1,6 до 7,6 мгО2/дм3. Далее вниз по течению в основном в весенний период значение этого показателя возрастало до 8,2.11,9 мгО2/дм3. В летне-осенний период режим органических веществ в целом стабилизируется с заметным сокращением пределов их колебания. Таким образом, данные многолетних наблюдений свидетельствуют о продолжающемся процессе постепенного увеличения содержания органических веществ в сырдарьинской воде.
Этот процесс, очевидно, обусловлен в основном следующими факторами антропогенного характера. Наиболее мощным фактором следует считать поступление в речную сеть коллекторно-дренажных стоков, обогащенных органическими соединениями. Влияние этого фактора усиливается, очевидно, в последние годы в результате увеличения речного стока в зимний период, вызывающего затопление обширных территории суши, населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий и т.д. Река Сырдарья принимает также большой объем хозяйственно-бытовых, производственных и ливневых стоков.
Таким образом, краткий анализ режима основных гидрохимических показателей р. Сырдарьи показывает обусловленность его множеством антропогенных и природных факторов. Вычленить роль последних не всегда представляется возможным в связи с тем, что как сами антропо-
155
генные составляющие, так и их последствия весьма разнообразны и превалируют над природными факторами в динамике подавляющего большинства гидрохимических параметров.
Оценка качества воды р. Сырдарьи
Для оценки качества воды р. Сырдарьи использовались данные сети РГП «Казгидромет» МООС РК за 2010 год. Согласно принятым методам, для расчета КИЗВ взяты загрязняющие вещества, средняя концентрация которых превышает собственные ПДК (табл. 6). Оценка качества речной воды дается по четырем створам, данные по которым являются более представительными.
Таблица 6
Концентрация токсичных веществ (мг/дм3), взятых для расчета КИЗВ
Створ Си Бе2+ Реобщ. Б Летучие фенолы Нефтепродукты
1. (с. Кокбулак) 0,002 0,023 0,042 0,635 0,004 0,097
2. (Шардаринское вдхр.) 0,002 0,018 0,032 0,818 0,004 0,048
4. (г. Кызылорда) 0,003 - 0,192 - - -
6. (с. Каратерень) 0,003 - 0,199 - - -
ПДК, мг/дм3 0,001 0,005 0,1 0,05 0,001 0,05
В соответствии с методикой расчеты произведены по шести загрязняющим компонентам. Главные ионы как сульфаты, магний и некоторые другие для расчета не взяты с учетом того, что формирование их режима происходит в основном под влиянием природных факторов, присущих для данной аридной территории. К числу этих факторов можно отнести засоленных почвогрунтов и вод подземных горизонтов, хотя не исключается влиянии коллекторно-дренажных вод.
Наиболее высокие значения КИЗВ зарегистрированы для фторидов и железа по первым двум створам, где имеются данные по этим компонентам (табл. 7). Основной рост значений КИЗВ приходится на элементы третьего класса опасности, что видно из результатов расчета КИЗВ для речной воды с учетом класса опасности загрязнителей (табл. 8). Наибольшие значения средневзвешенного КИЗВ характерны для трансграничного стока р. Сырдарьи и воды приплотинной части Шардаринского водохранилища. В последующих створах они снижаются вдвое.
По результатам расчета КИЗВ (табл. 9), сырдарьинская вода и вода Шардаринского водохранилища относятся к «Высокому уровню загрязне-
156
ния». Вода в районе г. Кызылорды и в замыкающем створе классифицируется «умеренным уровнем загрязнения».
Таблица 7
Комплексный индекс загрязненности вод с учетом класса опасности
Створ Си (3) Бе2+ (3) Беобщ. (3) Б (2) Летучие фенолы (4) Нефтепродукты (4)
1 0,67 1,53 - 6,35 1,00 0,49
2 0,67 1,20 - 8,18 1,00 -
4 1,00 - 0,64 - - -
6 1,00 - 0,66 - - -
Таблица 8
Комплексные индексы загрязнения воды (КИЗВ) с учетом класса
опасности
Створ Показатель С учетом КИЗВСр. вз.
КИЗВ К2 = £ИЗВ (р)/п 6,35
1 КИЗВ К3 = ХИЗВ (Си+Бе2+)/п 2,20 3,35
КИЗВ К4 = £ИЗВ (Летучие фенолы + Нефтепродукты^ 1,49
КИЗВ К2 = £ИЗВ (р)/п 8,18
2 КИЗВ К3 = ХИЗВ (Си+Бе2+)/п 1,87 3,68
КИЗВ К4 = ХИЗВ (Летучие фенолы)/п 1,00
4 КИЗВ К3 = ХИЗВ (Си+Беобщ.)/п 1,64 1,64
6 КИЗВ К3 = ХИЗВ (Си+Беобщ.)/п 1,66 1,66
Таблица 9
Классификация водных объектов по степени загрязнения по результатам
КИЗВ
Степень загрязнения
Створ нормативно умеренная высокая чрезвычайно
чистая (< 1,0) (от 1,1 до 3,0) (от 3,1 до 10,0) высокая (> 10,0)
1 3,35
2 3,68
4 1,64
6 1,66
На основе приведенного выше материала следует заключить, что качество воды р. Сырдарьи находится на удовлетворительном уровне особенно на замыкающих створах. Однако следует иметь в виду, что использованные нами материалы РГП «Казгидромет» недостаточно полно отражают круг загрязняющих параметров речных вод, особенно по тяжелым металлам, а
157
наблюдения за уровнем пестицидного загрязнения реки вообще не ведется. Если оценить качество речной воды с учетом возможных дополнительных загрязнителей, то общее представление по данному вопросу может быть иным.
Качество воды реки Арыс
Река Арыс - правый приток р. Сырдарьи, расположен в районе орошаемого земледелия и интенсивного животноводства. В этой связи загрязненность воды биогенными и органическими веществами является характерной чертой водотока. Согласно данным РГП «Казгидромет», в 1988.1991 гг. в речной воде максимальное значение бихроматной окис-ляемости составляло 30,6.33,9 мгО2/дм3, а концентрация нитритного азота достигала 6,0.8,6 ПДК. Наибольшие значения этих показателей отмечались преимущественно в период весеннего паводка, иногда осенью, что может быть результатом поступления в речную сеть коллекторно-дренажных вод из орошаемых массивов.
Для реки характерно загрязнение фенолами и нефтепродуктами, концентрации их в указанные годы достигали 4 ПДК и 14 ПДК соответственно. Высокая загрязненность регистрировалась по пестицидам. Содержание метаболитов ДДТ в речной воде у с. Корниловка достигало 0,191 мкг/дм3, гексахлорана 0,228 мкг/дм3, линдана - 0,140 мкг/дм3. Аналогичный порядок концентрации ядохимикатов отмечался и в районе с. Шаулдер.
Река Арыс вносит в р. Сырдарью воду средней (503 мг/дм3) и повышенной (614 мг/дм3) минерализации, умеренно жесткую (5,2.5,4 мг-экв/дм3), символ воды в большинстве случаев ССа11. Однако в отдельные годы минерализация речной воды повышалась в районе с. Шаулдер до 820 мг/дм3, а среднее ее значение составляло 636 мг/дм3.
В более ранних материалах сети РГП «Казгидромет» в воде р. Арыс концентрация тяжелых металлов не достигала высоких значений. По цинку она находилась в интервале 0,003.0,010 мг/дм3, т.е. ниже уровня ПДК, по меди - в пределах 0,001.0,008 мг/дм3, т.е. до 8 ПДК, свинец чаще всего отсутствовал, общее железо обнаруживалось в пределах ПДК.
Однако по материалам РГП «Казгидромет» за 1998.2001 гг. целый ряд элементов обнаружен в речной воде в концентрациях, превышающих уровень рыбохозяйственных ПДК (табл. 10). Стабильное превышение нормативов ПДК в эти годы было характерно для свинца от 25,9 до 26,6 ПДК. Наиболее высокая концентрация молибдена, отмеченная в 2000 г. и достигала 44,2 ПДК. Содержание хрома за эти годы постепенно
158
возрастало от 162 мкг/дм3 до 210 мкг/дм3, т.е. до 10,5 ПДК. До 8,8 и 14 ПДК зарегистрированы в воде никель и медь соответственно.
Из приведенного выше материала следует, что для воды р. Арыс в целом характерно загрязнение органическими и азотсодержащими соединениями. Возможность пестицидного загрязнения реки, видимо, нельзя исключать и в настоящее время, так как использование ядохимикатов на орошаемых полях постепенно возрастает по всей территории Республики.
Таблица 10
Содержание некоторых тяжелых металлов в воде р. Арыс, мкг/дм3
Элемент ПДКрыбохоз. 1998 г. 1999 г. 2000 г. 2001 г.
Свинец 100 2595 2620 2658 2600
Хром 20 162 168 177 210
Никель 10 88 72
Молибден 1,2 53
Медь 1 14
Олово 20 9
Водные ресурсы данной реки подвергаются достаточно высокому загрязнению тяжелыми металлами, что видно из данных табл. 10. Однако в использованных материалах РГП «Казгидромет» не указаны причины такого роста концентрации элементов. Очевидно, в бассейне реки появились какие-то источники загрязнения речных вод металлами. Природные факторы, приводящие к повышению концентрации металлов в поверхностных водах, как известно, проявляются в пределах рудоносных территорий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алекин О.А., Бражникова Л.В. Методы расчета ионного стока // Гидрохимические материалы. - 1963. - Т. 35. - С. 135-148.
2. Амиргалиев Н.А., Гоголь Л.А., Жексенбай Е., Саянов С.Е. Режим гидрохимических показателей р. Сырдарьи в условиях антропогенных воздействий // Экология и гидрофауна трансграничных бассейнов Казахстана. -Алматы: Бастау, 2008.- С. 82-92.
3. Амиргалиев Н.А., Гоголь Л. А., Канагатова Ш.Ч. Оценка трансграничного притока загрязняющих веществ по р. Сырдарья // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - № 12. - 2003. - С. 29-31.
4. Амиргалиев Н.А., Тимирханов С.Р., Исбеков К.Б. Рыбное хозяйство Казахстана: состояние и перспективы. - Алматы: 2012. - том XIV. - 670 с.
5. Анализ гидрологического режима трансграничных водотоков и определение его влияния на формирование биоресурсов: Отчет о НИР/НПЦ РХ. - Алматы, 2004. - 71 с.
159
6. Анализ гидрологического режима трансграничных водотоков и определение его влияния на формирование биоресурсов: Отчет о НИР/НПЦ РХ. - Алматы, 2005. - 61 с.
7. Боровский В.М., Погребинский М.А. Древняя дельта Сырдарьи и Северные Кзылкумы. - Алматы: Изд-во АН КазССР. - 1959. - Т.11. - 379 с.
8. Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды РК за 2011 г. - Астана, 2012. - 210 с.
9. Информационный бюллетень об экологической и радиоэкологической ситуации в приграничных районах трансграничных рек Республики Казахстан за 2011 год. - Астана, 2012. - 76 с.
10. Кипшакбаев Н.К. Региональные проблемы водного хозяйства. - Алматы: ТОО РПИК «Дэуiр», 2004. - 466 с.
11. Корниенко В.А., Стародубцев В.М. Изменение ирригационных качеств речных вод и почвенно-мелиоративных условий в низовьях Сырдарьи и пути рационального использования земельно-водных ресурсов // Вестн. АН КазССР. - 1989. - Т.1. - С. 45-50.
12. Омаров К.А. Экологическая оценка работы орошаемых массивов низовьев реки Сырдарьи // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - 2001. - № 2. - С. 34-37.
13. Посохов Е.В. Соляные озера Казахстана. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. -185 с.
14. Хамидов М.Х. 10 лет межгосударственного вододеления в бассейне Сырдарьи // Мелиорация и водное хозяйство. - 2002. - № 1. - С. 42-47.
Поступила 11.03.2013
Техн. гылымд. докторы М.Ж. БYрлiбаев Геогр. гылымд. докторы Н.А. Амиргалиев
И.В. Шенбергер А.С. Перевалов Д.М. БYрлiбаева
;АЗ1РГ1 КЕЗДЕГ1 СЫРДАРИЯ еЗЕНШЩ ТРАНСШЕКАРАЛЬЩ АГЫНЫНЬЩ гидрохимиялы; ЖЭНЕ токсикологиялы;
РЕЖИМДЕР1, ОЛАРДЬЩ ЦАЗАЦСТАН АУМАГЫНДАГЫ
еЗГЕРУЛЕР1
БYгiнгi кунде Мемлекетаралыц Yйлестiрушi сушарауашылыц комиссиясы (МУСК) Сырдария езетнщ проблемаларын цараганда су сапасы туралы ешцандай келюсез, шешiм цабылдамай отыр. Бар проблемалар тек Сырдария езетнщ агын суын цараумен шектелуде. Бiз бтеттдей, Сырдария езетнщ су сапасыныц керсетюштерте багынатын болсац бул суды ауыз су реттде емес суармалы жерлерде цолдануына шектеу жасау керек. Сол себептен царастырылып отырылган гылыми жумыс Сырдарияныц гидрохимиялыц режимiне жэне токсикологиялыц кесеткiштерiне арналады.
160
