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.

---

На территории южного Прибалкашья в области пустынных степей развиты бурые пустынно-степные почвы и малокарбонатные сероземы, большей частью незасоленные. На пойменных террасах рек и в дельтах встречаются участки суглинистого и глинистого аллювия. Здесь развиты комплексы такыровидных сероземов, такыров и солончаков. Поверхность такыровидных почв по древним долинам рек Иле и Каратал оголена на 60 – 70% и разбита трещинами. Растительность Центрального района представлена однолетними растениями (мятлики, пустынная ромашка, песчаная осока) и представителями кустарниковой растительности (джузгуны, акации) [25; 26].

Южный район занимает предгорные равнины и горные массивы. Для этих массивов характерны вертикальные почвенные зоны и особые типы горных почв, связанные с условиями горного климата, рельефа и материнских пород. По мере поднятия в горы наблюдается постепенная смена пустынно-степных и степных почв лесостепными, горными, лесными и горно-луговыми почвами. Почвы предгорных лессовых равнин Жонгарии и Илейского Алатау характеризуются развитием малокарбонатных сероземов. Эти зоны сероземов расположены на высоте 550-600 м. Над ними от 700 до 1200 м, преобладают горно-каштановые почвы, на которых произрастают горные леса (тянь-шанские ели, пихта). Сероземы и горно-каштановые почвы не солонцеваты и не засолены. Лишь в местах выхода грунтовых вод развиты солончаковатые почвы лугово-сероземного типа.

Горно-степной пояс окаймляет Жонгарский Алатау полосой между 800 – 1400 м над уровнем моря. Здесь распространены горные тучные выщелоченные черноземы и темно – каштановые почвы. Растительный покров представлен злаково-разнотравными и кустарниковыми ассоциациями. На платообразующих участках верхней зоны Тарбагатая располагаются горнолуговые альпийские почвы с разнотравными лугами до высоты 2500-2600 м. На высоте 2700-3000 м располагается пояс субальпийских ландшафтов с преобладанием темноцветных горно-луговых почв, с участками дерновых лугово-степных. На 3000-3100 м находится пояс альпийских ландшафтов. Почвенный покров здесь развит лишь местами и представлен светлыми, малоразвитыми горно-луговыми почвами.

На южном склоне Жонгарского Алатау на высотах более 3500 м над уровнем моря расположен гляциально-нивальный пояс с ледниками, снежниками, осыпями и выходами коренных пород. Растительность представлена луговыми и кустарниковыми степями.

В западном районе Прибалкашья преобладающим и зональным типом являются серо – бурые почвы, которые формируются по мелкосопочнику и межсопочным понижениям. В последних выделяются солонцы, составляющие комплексы с серо-бурыми почвами. В приозерных понижениях распространены аллювиально-луговые, в меньшей степени луговые почвы различной степени засоления. Краевые части приозерных понижений состоят из солончаков. Особенностью химизма серо – бурых почв является высокая карбонатность, низкое содержание гумуса (0,10 – 0,47%), безструктурность, засоленность и защебненность как с поверхности, так и по глубине.

В соответствии с соотношением тепла и влаги наблюдается закономерная смена пояса лиственного леса на кустарниковый пояс и альпийские луга. Далее, в связи с понижением температуры воздуха, отсутствием почв располагаются скалы, вечные снега и ледники [21].

Растительный мир бассейна оз. Балкаш разнообразен по составу и биологическим особенностям. Во влажных местообитаниях при большой надземной массе растительность обычно расходует до 600 мм воды, а тростниковые заросли до 1150 мм в год [27]. В условиях пустынного климата, характерного для большей части Балкашского водосборного бассейна, водноболотные комплексы являются интразональными. Создание Капшагайской ГЭС на р. Иле привело к снижению и выравниванию сезонных колебаний расходов воды и сосредоточение их в руслах. Большая часть речного стока, а с ним и загрязняющих веществ, стала проходить через долины и дельты, не задерживаясь в пойменных озерах и лугах. К 1975г. обсохли значительные площади тростниковых мелководий и заливов. Сокращение обводнённости дельт обусловило обсыхание плавней и озер, способствовало усилению пастбищных нагрузок на тугайные сообщества и ускорило их деградацию. Площади заливаемых лугов, составляющих основу кормовых угодий, сократились в дельте р. Иле на 2/3; на оставшихся площадях наблюдалось снижение продуктивности сообществ [15].

К настоящему времени на большей части территорий дельт рек Иле, Аксу и Лепсы наблюдается формирование сообществ пустынного типа вместо водноболотных и луговых [28]. При снижении уровня воды оз. Балкаш, обнажающееся песчаное дно озера зарастает низкорослым тростником или галофитами, что свидетельствует об опустынивании бывших водно – болотных угодий побережья озера [29]. Установлено, что из состава растительности дельт рек Иле, Амударьи и Сырдарьи утеряны три формации пойменного типа [19]. Это практически невосполнимая потеря, так как все они являются мезогидрофильными, а в современных дельтах такие условия среды уже практически не существуют. В настоящее время на оз. Балкаш происходит затопление ранее обсохших участков, возвратные смены гидроморфных сообществ [30]. Современное состояние, структура и динамика растительности низовьев рек южного Прибалкашья достаточно подробно изложены в монографиях [1; 31].

Ниже представлена характеристика засоленности почв и растительности Приертысья.

По данным изысканий НОТЭП (1964 г.) засоление грунтов (44 образца) ложа ВО ЭГРЭС-1 распространяется на глубину более 7 м: наибольшую засоленность имеют верхние слои грунта; наименьшую – нижние; наиболее засоленными являются рыхлые илистые отложения оз. Жанкельды, имеющие среднюю мощность 0,60 м; содержание солей в них составляет в среднем 35 % от веса абсолютно сухих илов. Засоление суглинков и супесей, залегающих под илами, колеблется в пределах 7-12%, а почв, слагающих борта озера, попадающие в зону затопления – в среднем 2,5 % от веса грунта.

Основной солью, определяющей минерализацию илистых отложений оз. Жанкельды, является гипс (СаSО4·2Н2О), количество которого достигает 4560% от суммы всех солей. По мере снижения солесодержания в породообразующих минералах с глубиной уменьшается и концентрация гипса (до 15-1%). Содержание сульфата магния не превышает 1%. Хлориды присутствуют в количестве от 1 до 5 % и представлены в большинстве случаев хлоридом натрия (NaCl). Более высокие концентрации хлоридов натрия и калия (4-5%) и относительно низкое содержание (до 1%) хлорида магния, отмечены в суглинках на глубине 3-5 м, что, возможно, связано с влиянием высокоминерализованных грунтовых вод хлоридного типа. Установлено, что степень засоленности илистых отложений неравномерна по площади озера и максимальных значений достигает там, где создаются наиболее благоприятные условия для садки солей: минимальный приток пресных вод, неглубокий легко прогреваемый участок. Отмечается также и сезонное колебание засоленности ила, связанное с изменением уровня воды в озере.

Изучая засоленность породообразующих минералов, прилегающих к озеру до глубины чаще 4-5 м, реже до 6-8 м, выявлено, что в бортах оз. Жанкельды кроме гипса в значительном количестве содержится галит (NaCl), от 0,5 до 1 % при общем солесодержании 2,5 %. Засоленность почв до 1-3% в чаше водохранилища встречается повсеместно, а до 4-6 % – лишь на отдельных участках. Характер распределения солей по глубине разреза оказался почти одинаковым для всех участков повышенной засоленности, а именно: а) от поверхности до глубины 1,0-1,5 м содержание солей составляет около 1 %; б) в интервале глубин 1,0-2,5 м засоленность резко повышается до 4-6 % и более; в) на глубине 2,5-3,0 м содержание солей снижается до 0,5-1,0 %; г) мощность слоя почв с повышенной засоленностью практически по всему периметру чаши не более одного метра.

Грунты озерной котловины Шандаксор в пределах площади проектируемого водохранилища в 1977-1978 гг. являются в различной степени засоленными вторичными минералами: галитом, мирабилитом (Na2SO4 .10H2O), эпсомитом (MgSO4 . 7H2O), кизеритом (MgSO4 . H2O), гипсом и др. [6]. Встречаются грунты незасоленные (менее 0,35 %), слабо засоленные (0,350,50%), сильно засоленные (0,6-1,0%) и солончаки (до 3,0%). Качественный состав содержащихся в грунтах водорастворимых солей следующий:

– в бортах озерной котловины при солесодержании не больше 2,0-3,0 % имеется преимущественно сульфатно-хлоридная или хлоридно-сульфатная, натриевая или натриево-кальциевая засоленность;

– в поверхностном слое (до 1,0 м) при полностью пересохшем озере преобладают хлориды или сульфаты натрия, магния или кальция.

Содержание труднорастворимых солей (СаСО3, MgСО3, СаSО4) в донных отложениях составляет 4-9 %, легкорастворимых – 91 – 96 %.

Запас водорастворимых солей в верхнем метровом слое грунта бортов на площади ВО ЭГРЭС-2 около 40 км2 составляет 900 тыс. тонн, из них около 350 тыс. тонн приходится на площадь озера 6,0 км2 (таблица A 1). В слое грунта мощностью 3,0 м запас солей ориентировочно равен 2 млн. 600 тыс. тонн [6].