София Романова - Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим

• Название: Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим
• Автор: София Романова
• Жанр: Образовательная литература

Настоящее учебное пособие – первая книга, в которой излагается материал по вопросам гидрохимии и гидроэкологии естественных (озеро Балкаш) и искусственных (водохранилища-охладители) бессточных водоемов Казахстана. На основе многолетних комплексных полевых и лабораторных исследований выявлены основные закономерности формирования их гидрохимического режима, а также факторы его определяющие. Показано влияние континентальности климата на гидрохимию водоемов, выявлены отличительные особенности водоемов аридной зоны по сравнению с таковыми гумидных областей, доказана исключительная самоочищающая способность природных вод Казахстана. Выяснена роль антропогенных факторов на протекание гидрохимических процессов в водоемах (карбонатообразование, карбонатонакопление, сорбция – десорбция, накипеобразование, катионный обмен, метаморфизация химического состава и др.). Приведены контрольные вопросы и упражнения для подготовки к рубежному контролю.

Рассчитана на научных сотрудников, работающих в области гидрохимии, гидроэкологии, гидробиологии, гидрологии и специалистов других областей народного хозяйства, связанных с изучением и использованием водных ресурсов. Книга будет полезной и для студентов, аспирантов и преподавателей ВУЗов химических, географических и экологических специальностей.

---

Вместе с тем, водоемы-охладители тоже являются бессточными озерами аридной зоны; они расположены в таких же физико-географических и климатических условиях. Поэтому логично было предположить, что закономерности, найденные ранее для оз. Балкаш и других природных объектов, можно будет использовать для ВО, достаточно крупных искусственных озер.

Исследования гидрохимических и гидроэкологических процессов, происходящих в действующих ВО ЭГРЭС-1, 2 и ВО строящейся ЮК ГРЭС проведены автором впервые и они в целом подтвердили сделанное предположение.

Целью исследований является выявить закономерности антропогенной трансформации гидрохимического режима естественных и искусственных бессточных водоемов Казахстана. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

– установить основные процессы, определяющие уникальность гидрохимической системы континентальных озер аридной зоны в природных условиях (на примере оз. Балкаш);

– изучить процессы, поставляющие некоторые элементы (Cu, Zn, Mn, Cd, P) в воду и выводящие вещества из воды;

–оценить влияние изотермического испарения и политермического охлаждения воды оз. Балкаш на протекание процессов карбонатообразования и карбонатонакопления в природных и искусственных условиях;

– выяснить особенности формирования химического состава воды водохранилищ-охладителей действующих Экибастузских ГРЭС-1, 2 и подготовленного водоема для строящейся Южно-Казахстанской ГРЭС и каналов их подпитки в антропогенно – измененных условиях;

– установить закономерности формирования минерализации, ионного состава, газов, биогенных элементов, органических веществ, микроэлементов, нефтепродуктов в воде природных и искусственных водоемов;

– произвести оценку характеристики засоленности и загрязнения донных отложений, воды водоемов, почв, атмосферных осадков и грунтовых вод в изучаемых водных бассейнах;

В ходе исследований были использованы: опубликованные материалы по рекам и озерам Прибалкашья и Приертисья в «Ресурсах поверхностных вод СССР» (Центральный и Южный Казахстан), «Ежегодниках качества поверхностных вод и эффективности проведенных мероприятий по территории КазССР», «Государственном водном кадастре ЕДК поверхностных вод суши»; проектно-изыскательские материалы отдела изысканий Новосибирского отделения «Теплоэлектропроекта» и ПО «Южтехэнерго»; материалы полевых исследований (1985-1988 гг.) Института географии АН РК по Иле-Балкашскому бассейну; отчеты о НИР Института энергетики и Института зоологии АН РК по водохранилищам-охладителям ЭГРЭС-1, 2 (1980-1985 гг.).

В основу учебного пособия положены также многолетние систематические, комплексные, экспериментальные (в полевых и стационарных условиях) исследования автора на водоемах и водотоках Прибалкашья и Приертисья, которые проведены в соответствии с утвержденными и действующими наставлениями и инструкциями.

Применены следующие методики: экспедиционная и лабораторная (экспериментальная) – определение гидрохимических параметров в объектах; расчетно-аналитическая – статистическая обработка обширного материала по гидрохимии водоемов и водотоков (1941-2004 гг.). Комплексность проведенных исследований предусматривает использование специфических материалов по гидрохимии, гидробиологии, почвоведению, метеорологии, гидроэкологии водных объектов.

Научная новизна выполненных исследований состоит в развитии нового перспективного направления в гидрохимии и гидроэкологии, связанного с теорией и практикой оценки последствий антропогенного влияния на природные и вновь созданные водоемы аридных зон Казахстана, что важно учитывать при разработке мероприятий по охране и рациональному использованию водных ресурсов.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученная информация по комплексным исследованиям является фундаментальной основой для понимания процессов формирования гидрохимического режима бессточных естественных и искусственных водоемов аридных зон. Эти материалы необходимы и полезны для составления и уточнения солевого баланса, прогноза химического состава, качества воды действующих и проектируемых аридных водоемов, разработки современной концепции рационального использования и охраны водных и природных ресурсов от загрязнения и истощения.

Данные по определению порядка и концентрационных пределов образования и осаждения солей могут успешно использоваться при разработке методов прогноза и поиска континентальных солей, солевого баланса и других целей.

Разработанный автором подход и полученные результаты могут быть рекомендованы при изучении других бессточных водоемов и водотоков в аналогичных физико-географических условиях, что существенно снизит время и затраты на новые исследования.

Работа выполнена на кафедре неорганической химии КазНУ им. альФараби в соответствии с планами НИР по госбюджетным и хоздоговорным темам, входящим в координационные планы НИР АН СССР, ГКНТ СССР и НАН РК по проблемам: «Экология» (1978-1993 гг.); «Неорганическая химия» (раздел 2.17.15, 1985-1990 гг.); «Или – Балкаш» (1985-1988 гг.); «Интенсификация-90» и др. Некоторые исследования выполнены автором на инициативной основе.

Экспериментальные материалы по гидрохимии ВО ЭГРЭС – 1,2 использовались ИЗ МОН РК для составления рекомендаций по борьбе с биологическими помехами в системе охлаждения конденсаторов турбин ГРЭС; КазНИИЭ – для расчета солевого баланса и прогноза ионного состава и минерализации на перспективу; «Атомтеплоэлектропроект» (г. Новосибирск) – в качестве справочного материала.

Результаты по химическому составу воды оз. Балкаш, залива Шымпек, изотермическому испарению, состоянию карбонатно-кальциевого равновесия вошли в Банк данных «Ежегодника качества поверхностных вод» и «Государственного водного кадастра ЕДК поверхностных вод суши» (1987 – 1990 гг.).

На основе выполненных исследований автором разработаны специальные курсы лекций и лабораторные занятия по дисциплинам «Основы гидрохимии», «Химия природных вод Казахстана», «Химия природных вод и солей», «Химия рассолов и солей», «Охрана вод суши», «Физикохимия рек и озер», «Природные соли Казахстана» и др., которые читаются студентам бакалаврам и магистрантам химического, биологического и географического факультетов КазНУ им. аль-Фараби.

Автор выражает благодарность многим людям, возлагавшим на меня свои надежды, так как научные поиски и исследования не ведутся в одиночку. С особой теплотой вспоминаю своего учителя профессора Б.А. Беремжанова, проторившего тропу в гидрохимическую науку Казахстана и внесшего бесценный вклад в развитие теории континентального солеобразования. Особую благодарность адресую профессору А.А. Турсунову, чьи мудрость, прозорливость и забота постоянно поддерживали меня; профессорам Н.Н. Нурахметову, М.Р. Танашевой, Г.С. Куанышевой, М.М. Буркитбаеву, Г.Д. Чирковой за ценные советы и помощь в решении иногда возникавших трудностях при выполнении полевых и лабораторных исследований; А.Р. Медеу, Н.А. Амиргалиеву, М.Ж. Бурлибаеву, И.М. Мальковскому, В.П. Благовещенскому, Э.И. Чембарисову, чьи забота и внимание к процессу подготовки и выполнения научных разработок постоянно поддерживали и вдохновляли меня; к.х.н. Г.С. Кунанбаевой, к.х.н. С.С. Крученко, к.х.н. Н.Б. Казангаповой и н.с. Г.В. Тараниной за трудолюбие, поддержку и верность общему делу.

Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОСБОРНЫХ БАССЕЙНОВ И КОНЕЧНЫХ ВОДОЕМОВ

Большие размеры территории, ее внутриконтинентальное замкнутое положение, наличие больших замкнутых, бессточных бассейнов, орографическая, климатическая, геологическая, гидрогеологическая неоднородность приводят к значительному разнообразию природных условий.

1.1 Географическое положение и геоморфология

Бассейн оз. Балкаш и изучаемая его часть, Прибалкашье, расположены на юго-востоке Казахстана и включает территории Алматинской, юго-восточной части Карагандинской, юго-западной части Восточно-Казахстанской и восточную часть Жамбылской областей, а также северо-западную часть провинции Синьцзян КНР. Водоразделом бассейна на севере является Каркаралы-Актауский массив и хребет Чингиз-тау, на востоке – хребет Тарбагатай, на юге – восточные отроги хребтов Терскей, Кунгей Алатау и Илейского Алатау, на западе – Шу-Илейские горы (рисунок 1.1). Площадь Прибалкашья составляет более 500 тыс. км2, в том числе в пределах РК 400 тыс.км2 [1]. Протяженность бассейна с запада на восток более 900 км, с севера на юг 680 км. Координаты оз. Балкаш следующие: 730 261 в. д., 440591 с. ш.

По характеру рельефа на водосборном бассейне оз. Балкаш выделяются 5 физико-географических областей: мелкосопочник и низкогорья Казахстанской складчатой страны, равнины Балкаш – Алакольской впадины, системы Казахстано – Жонгарской горной области, Шу – Илейские горы и восточная часть Северно Тянь-Шанской горной области.