GENETIC UNIFORMITY OF ION-SALT COMPOSITION OF WATEROF BALKHASH-ILE AND ARAL-SYR-DARYA BASINS
Abstract and keywords
Abstract (English):
The Small Aral and the Lake Balkhash are ones of the largest inland water bodies of Kazakhstan. Their water ways are the Syrdariya and Ili rivers. The ion-salt regime is considered as the most important parameter in water chemistry of natural water objects. The peculiarity of water composition of the Lake Balkhash and desalinated area of the Small Aral with mineralization 2100–6000 mg/dm3 is the dominance of sulfate ions among anions and in the cation composition an increase in the concentration of alkali metals is fixed. The ionic composition of the water is characterized by an index SІІNa. Further growth of water mineralization within 5000–11700 mg/dm3 leads to the formation of mixed composition of water, then to the dominance of sulfate and chloride ions. The composition of water becomes an index SІІNa → SCIІІNa → CIІІNa .

Keywords:
toxicants, pollution, benthophages, biocumulation, bioresources, bioaccumulation
Text
Аральское море и оз. Балхаш относятся к крупнейшим материковым водоемам Казахстана. Главными водными артериями Малого Арала и оз. Балхаш являются реки Сырдарья и Иле, берущие начало за пределами Казахстана, в северо-западной части Центрального Тянь-Шаня. Сырдарья и Иле – трансграничные реки, поэтому формирование гидрохимического режима их водной среды происходит под воздействием природных и антропогенных факторов, обусловливающих их загрязнение как с территории Казахстана, так и с территории сопредельных государств. Наиболее важным параметром в гидрохимии водоемов является солевой режим. В связи с этим основная цель исследований заключалась в анализе и регистрации антропогенной и генетической природы ионно-солевого состава воды в двух крупнейших водоемах республики. Изучение и анализ последствий антропогенного вмешательства, в результате которого нарушаются водный режим и солеобмен водоемов, являются актуальными на современном этапе. Формирование гидрохимического режима и качественных показателей воды рек Иле и Сырдарьи, по мнению ряда исследователей [1, 2], происходит в основном в двух зонах. Зоной природного формирования стока считается верхнее течение рек, расположенное в незагрязненной, неорошаемой части бассейна. По результатам многолетних исследований [3, 4] и данным гидрометеорологических наблюдений [5] в верховьях обеих рек минерализация воды составляет 200–500 мг/дм3, что позволяет отнести ее к категории слабоминерализованных вод. По соотношению ионов вода рек в этой зоне принадлежит к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе. В зонах рассеивания и транзита стока, расположенных в среднем и нижнем течении рек, формирование солевого состава и минерализации определяется в основном антропогенными факторами – влиянием возвратных вод с полей орошения, различных промышленных и бытовых стоков, коллекторно-дренажных вод. Результатом антропогенного воздействия является повышение уровня минерализации воды на нижних участках рек. В приустьевой зоне, по данным [2], минерализация воды р. Сырдарьи колеблется в диапазоне 1200–2800 мг/дм3, по результатам исследований 2012 г. – в диапазоне 1095–2122 мг/дм3. Темп роста минерализации воды вниз по течению при впадении в Малый Арал увеличивается в 3,5–5,6 раза. В р. Сырдарье от истока до устья показатель анионного состава перемещается от гидрокарбонатного класса к сульфатному. В катионном составе вниз по течению увеличивается содержание щелочных металлов – примерно в 10 раз, магния – в 7,5 раза, а кальция – лишь в 2,0–2,5 раза. В процессе транзита воды вниз по течению рост минерализации воды в р. Иле значительно ниже, чем в р. Сырдарье, т. к. она менее подвержена антропогенному загрязнению, и увеличивается по пути следования от 200–330 до 400–540 мг/дм3, т. е. в 1,6–2,0 раза. В приустьевых участках р. Иле и ее протоков Нарына, Жидели, Ийр минерализация, в зависимости от водности и сезона, составляет 600–1000 мг/дм3. По ионному составу вода р. Иле от истока до устья относится к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе, второму типу, что характерно для слабоминерализованных речных вод. В приустьевых участках рек вода классифицируется уже как сульфатно-натриевая. Сезонные и межгодовые вариации основных компонентов минерализации обусловлены не только нестабильным проявлением антропогенных факторов, но и многолетней ритмикой уровенного режима. Наиболее низкие концентрации солей соответствуют многоводным гидрологическим циклам. В таблице представлены значения минерализации и процент-эквивалентное содержание ионов в воде изучаемых объектов. Соленость воды оз. Балхаш отличается большой неоднородностью по акватории. Минерализация воды Западного Балхаша меняется в интервале 680–2200 мг/дм3, в центральной части озера она составляет 2400–3100 мг/дм3, в последнем районе Восточного Балхаша соленость повышается до 4900–5600 мг/дм3. По сумме растворенных солей ниже 1 000 мг/дм3 вода в районе влияния р. Иле является пресной, в остальных районах Западного и Восточного Балхаша, с минерализацией больше 1 000 мг/дм3, вода классифицируется как солоноватая. Минерализация и процент-эквивалентное содержание ионов воды исследуемых водоемов ВодоемΣионов, мг/дм3Процент-эквивалентное содержание главных ионовИндекс воды НСО3SO4CICaMgNa + K Река Иле41424,917,39,323,810,514,2СІІСа Устье р. Иле85314,820,815,010,214,324,8SIINa Река Сырдарья1 0957,434,97,7215,916,417,6SIINaMg Устье р. Сырдарьи2 1223,3132,114,59,5216,824,0SIINa Малый Арал Тип 1 Тип 2 Тип 3 Тип 4 Тип 56 3071,324,224,58,2215,326,4SCIIINa 6 7841,324,624,18,514,427,1SCIIINa 9 0681,0424,524,57,215,527,4SCIIINa 9 7811,023,725,37,214,828,0CISІІNa 10 3961,123,825,17,513,029,5CISІІNa Озеро Балхаш 1 район 2 район 3 район 4 район 5 район 6 район 7 район 8 район89214,520,815,058,9115,2025,5SIINa 86414,920,714,98,0616,425,06SIINa 1 39111,1422,6716,494,6316,8028,27SIINa 1 74610,4523,8316,864,4116,3028,11SIINa 2 7358,8123,3918,222,3317,1930,0SIINa 3 1698,8423,2120,021,6216,7129,6SCIIINa 3 9498,6920,7621,031,0516,3432,1CISIINa 4 9837,9319,0720,871,5915,6134,93CISIINa Средняя соленость воды распресненной части Малого Арала в исследуемый весенний период составляла 5700 мг/дм3, осенью повысилась до 7400 мг/дм3. Максимальные значения минерализации (9000–11700 мг/дм3) характерны для центральной части и осолоненной воды залива Бутакова. Минимальные показатели (4000–6300 мг/дм3) наблюдались в приустьевой и в восточной части моря. По сумме растворенных солей вода относится к солоноватой. Анализ полученных данных подтверждает факт метаморфизации ионно-солевого состава воды в экосистемах изучаемых водоемов. Расчеты коэффициентов сравнения в процент-эквивалентом выражении (табл.) позволяют количественно оценить изменение соотношений ионов и судить о направлении процессов, приводящих к метаморфизации. Характер этих изменений и направленность процессов метаморфизации в водных системах наглядно отражают треугольники Фере (рис.). По ионному составу вода рек Иле и Сырдарья в верхнем течении с минерализацией 200–400 мг/дм3 принадлежит к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе, второму типу. Гидрокарбонатные ионы составляют 24–32 процент-эквивалентов от суммы солей, ионы кальция – 20–25 процент-эквивалентов. Фигуративные точки данного состава воды отражены на треугольниках Фере. Точки анионного состава располагаются в верхнем гидрокарбонатном треугольнике, точки катионного состава – в верхнем кальциевом треугольнике. Ca HCO3 50 % 50 % 10 40 10 40 20 30 20 30 Na + K Ca Cl HCO3 30 20 30 20 40 10 40 10 50 % 10 20 30 40 50% 50 % 10 20 30 40 50% Na + K Mg Cl SO4 Mg SO4 – фигуративные точки ионно-солевого состава воды Малого Арала – фигуративные точки ионно-солевого состава воды оз. Балхаш – фигуративные точки ионно-солевого состава воды рек Иле и Сырдарья Метаморфизация ионно-солевого состава воды Балхаш-Илейского и Арало-Сырдарьинского бассейнов В среднем и нижнем течении рек при росте минерализации с 400 до 1000 мг/дм3 содержание сульфатов возрастает с 18 до 24 процент-эквивалентов, щелочных металлов – с 10 до 17 процент-эквивалентов. Концентрация гидрокарбонатов снижается от 7 до 15 процент-эквивалентов. Показатели катионного состава перемещаются в сторону натриевого треугольника, а анионного состава – от гидрокарбонатного треугольника к сульфатному. В приустьевых участках при росте минерализации до 2100 мг/дм3 метаморфизация катионного состава воды происходит в направлении дальнейшего увеличения содержания щелочных металлов с 17 до 24 процент-эквивалентов, сульфатных ионов – с 23 до 32 процент-эквивалентов. Фигуративные точки данного состава воды располагаются в сульфатном треугольнике, катионного состава – в центральном треугольнике, занимая верхнюю левую часть. Особенностью состава воды оз. Балхаш и опресненной зоны Малого Арала при минерализации от 2100 до 6000 мг/дм3 является преобладание среди анионов сульфатных ионов – от 21 до 26 процент-эквивалентов, о чем свидетельствуют фигуративные точки, компактно расположенные в сульфатном треугольнике. В катионном составе происходит увеличение концентрации щелочных металлов с 27 до 36 процент-эквивалентов, фигуративные точки располагаются в натриевом треугольнике. При диапазоне минерализации от 5000 до 11700 мг/дм3 метаморфизация ионно-солевого состава характеризуется увеличением относительного содержания хлора и натрия. Процент-эквивалентное содержание хлора приближается к процент-эквивалентному содержанию сульфатов и характеризуется значениями 20–26, при процент-эквивалентном содержании сульфатов 21–24. Отметим, что одновременно происходит снижение концентрации кальция и гидрокарбонатов до 1,0 и 24,0 процент-эквивалентов соответственно. Фигуративные точки анионного состава воды Малого Арала перемещаются в правый нижний угол хлоридного треугольника, а фигуративные точки оз. Балхаш расположились на границе смешанного и хлоридного треугольников. Фигуративные точки катионного состава воды обоих водоемов располагаются в натриевом треугольнике. Таким образом, многообразие природных и антропогенных факторов обусловливает глубокие изменения в ионном составе речных вод, что приводит к определенным процессам метаморфизации. Причиной роста и изменения минерализации вниз по течению рек является влияние в бассейнах орошаемого земледелия, при этом р. Сырдарья в большей степени подвержена антропогенному загрязнению. Возвратные воды с полей орошения способствуют трансформации ионного состава воды с гидрокарбонатно-кальциевого в сульфатно-натриевый класс. Индекс воды переходит от СІІСа через СІІСаNa к SІІNa. Дальнейший рост минерализации воды в оз. Балхаш и Малом Арале направленно приводит к формированию воды смешанного анионного состава, затем к доминированию сульфатных и хлоридных ионов. В катионном составе происходит рост концентрации щелочных металлов, ионный состав воды приобретает индексы SІІNa → SCIІІNa → CIІІNa . Генетическая однородность состава вод оз. Балхаш и Малого Арала заключается в том, что вода обоих водоемов характеризуется резким преобладанием щелочных металлов, в анионном составе доминируют сульфатные и хлоридные ионы.
References

1. Amirgaliev N. A. Aralo-Syrdar'inskiy basseyn: gidrohimiya, problemy vodnoy toksikologii / N. A. Amirgaliev. Almaty, 2007. 224 s.

2. Amirgaliev N. A. Rezhim gidrohimicheskih pokazateley reki Syrdar'i v usloviyah antropogennyh vozdeystviy / N. A. Amirgaliev, L. A. Gogol', E. Zheksenbay, S. E. Sayanov // Ekologiya i gidrofauna vodoemov transgranichnyh basseynov Kazahstana. Almaty, 2008. S. 82–91.

3. Shauharbaeva D. S. Gidrohimicheskie parametry reki Ile v srednem i nizhnem techenii / D. S. Shauharbaeva, T. Ya. Lopareva // Ekologiya i gidrofauna vodoemov transgranichnyh basseynov Kazahstana. Almaty, 2008. S. 185–191.

4. Revina S. K. Metamorfizaciya solevogo sostava aral'skoy vody pri ee koncentrirovanii v prirodnyh usloviyah / S. K. Revina // Himicheskie resursy morey i okeanov. M.: Nauka, 1970. S. 12–17.

5. Kipshakbaev N. K. Regional'nye problemy vodnogo hozyaystva / N. K. Kipshakbaev. Almaty: TOO RPIK «Dәuіr», 2004. 466 s.


Login or Create
* Forgot password?