Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим

Вода водохранилищ-охладителей (ВО) ЭГРЭС-1,2 используется для уменьшения температуры и давления пара на выходе из турбин с целью увеличения КПД последних. Данные ВО созданы на основе промытого ложа соляных озер, соответственно, Жанкельды и Шандаксор. Поэтому отличительной чертой ВО является необычный термический режим, который накладывает отпечаток на гидрохимию, гидробиологию, гидрологию, морфометрию водоемов, вызывая нежелательные процессы (накипеобразование, биологическое обрастание агрегатов, евтрофирование и пр.). Все это диктует настоятельную необходимость оценки влияния гидротехнического и энергетического строительства на водные объекты и разработки мероприятий по оптимизации использования и обеспечения благоприятных условий функционирования их экосистем.
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.