София Романова - Бессточные водоемы Казахстана. Том 2. Качество воды

• Название: Бессточные водоемы Казахстана. Том 2. Качество воды
• Автор: София Романова
• Жанр: Детская образовательная литература

Настоящее учебное пособие является продолжением первой книги, в которой изложен материал по основным закономерностям формирования гидрохимического режима естественных (озеро Балкаш) и искусственных (водохранилища-охладители) бессточных водоемов Казахстана. Приведен материал по вопросам, касающимся накипеобразующих свойств воды и методов борьбы с этим неблагоприятным явлением, а также комплексной экологической оценки качества воды.

Предназначено для 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, магистрантов, PhD докторантов и преподавателей вузов химических, географических и экологических специальностей.

---

С. М. Романова Бессточные водоемы Казахстана. Том 2. Качество воды

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Казахстан является самым малообеспеченным водными ресурсами государством среди стран СНГ. Более 60 % территории РК расположено в аридной зоне, имеющей низкое увлажнение и крайне неравномерное распределение водных ресурсов. Аридность климата, бессточность значительной части территории, недостаток водных ресурсов, дисбаланс между потребностями и наличием определяют значение воды, как главного фактора в обеспечении стабильности природно-хозяйственных систем, ограничивают решение ряда социально-экономических задач и нормализацию экологической ситуации в кризисных бассейнах (Арал, Балкаш). Все речные бассейны практически полностью используют водные ресурсы на нужды народного хозяйства. Так, за счет возросшего потребления поверхностных вод Иле-Балкашского региона на ирригацию, заполнение Капшагайского водохранилища и другие мероприятия в значительной мере сократился приток вод в оз. Балкаш. Возрастает забор воды из р. Иле на развитие экономики на территории соседнего СУАР КНР. В настоящее время он составляет 5 км3/год, а в перспективе дойдет до 8 км3/год и составит 50 % среднемноголетнего стока р. Иле в зоне формирования стока на территории КНР. В самом озере и в Прибалкашье продолжают происходить серьезные изменения гидроэкологического состояния, связанные, главным образом, с влиянием антропогенного фактора. Следствием этого являются процессы опустынивания значительных территорий и ухудшение состояний экосистем. В перспективе ситуация может обостриться, так как по мере развития водоемких отраслей народного хозяйства, естественно, будет увеличиваться и водо-потребление. Поэтому опасение за гидроэкологическую безопасность Казахстана вполне обоснованно. По этим причинам по предложению ЮНЕСКО оз. Балкаш и другие объекты включены в международный перечень систем, подле-жащих первоочередному исследованию и охране.

В настоящее время негативные экологические явления имеют макрорегиональное или зонально-региональное значение и всестороннее их изучение является актуальным.

Растущие потребности общества в водных и энергетических ресурсах обусловливают необходимость сооружения крупных гидротехнических объектов, которые сопряжены с рекон-струкцией существующих и созданием новых водоемов и водотоков.

В 1977 г. правительство бывшего СССР приняло ряд постановлений: «О создании Экибастузского топливно-энергетического комплекса и строительстве линии передачи постоянного тока напряжением 1500 кВт. Экибастуз-Центр», «Об ускоренном развитии Экибастузского топливно-энергетического комплекса» и др. В связи с этим предусмотрено построить 5 тепловых электростанций общей мощностью 20 млн. кВт. В настоящее время уже две электростанции Экибастузская ГРЭС-1 и ГРЭС-2 работают на полную мощность, планируется строительство Южно-Казахстанской ГРЭС на оз. Балкаш.

Охлаждение паровых турбин ГРЭС-1,2 осуществляется водой водохранилищ-охладителей (ВО), созданных на основе промытого ложа соляных озер Жанкельды и Шандаксор. По-этому 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 функ-ционирования 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.

Основная цель учебного пособия – выявить закономерности антропогенной трансформации качества вод естественных и искусственных бессточных водоемов Казахстана.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

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

– оценить накипеобразующие свойства воды водоемов-охладителей и методы борьбы с отложениями в аппаратах охлаждения;

– произвести комплексную экологическую оценку совре-менного состояния загрязнения воды аридных водоемов естественного и антропогенного происхождения.

Работа выполнена на кафедре общей и неорганической химии КазНУ им. аль-Фараби в соответствии с планами НИР по темам:

– «Исследование процессов солеобразования и синтеза соединений с удобрительными, пестицидными и другими свойствами» (номера госрегистрации 01860099415 и 810879424), входящих в координационные планы НИР АН СССР и НАН РК по проблеме «Экология» (1978-1993 гг.);

– «Разработка физико-химических основ получения сложных удобрений, солей из некондиционных фосфоритов, отходов производства и методов синтеза пестицидов», входящих в координационные планы НИР АН РК по проблеме «Неорганическая химия» (раздел 2.17.15, 1985-1990 гг.).

Исследования по оз. Балкаш относились к теме наиболее высокого приоритета Иле-Балкашской проблемы, входившей в состав важных научных работ ГКНТ СССР (0.85.01, задание 09.06.04.Н1) и выполнялись по заданию ИГ ЦГГИ МОН РК на условиях хоздоговора (тема НХ – 085, 1985-1988 гг.).

Работы по изучению гидрохимии ВО ЭГРЭС-1, 2 выполнялись по заданию КазНИИЭ на условиях хоздоговора (темы НХ-056, 1978-1979 гг.; НХ – 027, 1980-1982 гг.; НХ-035, 1983-1984 гг.; НХ-065, 1985-1987 гг.; НХ-160, 1988-1992 гг.;

№ 4.10.160, № гос. регистрации 80026718, 01890017 944), а также по инициативе автора (2004 г.); ВО строящейся ЮК ГРЭС – по заданию Минэнерго РК на условиях хоздоговора с дирекцией ЮК ГРЭС (тема 04.01.078, № гос. регистрации 01900042129, 1990-1994 гг.), Данные темы вошли в республиканскую научно-техническую программу «Интенсификация-90». Экспериментальные материалы по гидрохимии ВО ЭГРЭС – 1,2 использовались Институтом зоологии 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; «Атомтеплоэлектро-проект» (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», «Радио-химическое исследование природных вод и минералов РК», «Охрана вод суши», «Физико – химия рек и озер» и др., которые читаются студентам бакалаврам и магистрантам химического, биологического и географического факультетов КазНУ им. аль-Фараби (с 1987 г. по настоящее время).

Автор выражает благодарность д.х.н., профессору М.М. Буркитбаеву за ценные советы, а также к.х.н. С.С. Крученко, Г.С. Кунанбаевой и н.с. Г.В. Тараниной за помощь в отборе природных вод, организации экспедиций и поддержку при обсуждении результатов работы.

Компьютерный набор текста данного учебного пособия и графика выполнены инженером-экологом Романовой Ириной Васильевной, за что автор весьма признательна.

Поскольку обобщен разнообразный материал, возможно возникновение критических замечаний и пожеланий, которые автор с благодарностью примет и учтет в дальнейшем.

Глава 1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В ходе исследований были использованы следующие материалы:

1) опубликованные материалы по рекам и озерам Прибалкашья и Приертисья в книгах «Ресурсы 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»;

2) проектно-изыскательские материалы отдела изысканий Новосибирского отделения «Теплоэлектропроекта» и ПО «Южтехэнерго»;

3) 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.).