Экологические проблемы Айдар-Арнасайской системы озёр Республики Узбекистан и возможные пути их решения
|
ВВЕДЕНИЕ
1. Исторические сведения о возникновении и развитии Айдар-
Арнасайской системы озер
2. Климатическая характеристика района расположения Айдар -
Арнасайской системы озер
3. Гидрологический режим и сток коллекторов, впадающих в озеро Тузкан Айдар-Арнасайской системы озер
4. Режим минерализации коллекторов и поступление солей в Айдар- Арнасайскую систему озер
5. Изменение уровенного режима Айдар-Арнасайской системы озер
5.1 Характеристика изменения многолетнего уровненого режима
Айдар-Арнасайской системы озер
5.2 Характеристика изменения внутригодового режима Айдар-
Арнасайской системы озер
6. Определение качественных характеристик компонентов
экосистемы Айдар-Арнасайской системы озер
6.1 Приборы и оборудование, используемые при проведении оценки качества компонентов Айдар-Арнасайской системы озер
6.2 Основные показатели качества, определяемые в компонентах экосистемы ААСО
6.3 Данные по качеству воды озера Тузкан в зоне впадения коллекторов
ЦГК, Акбулака и реки Клы
6.4 Донные отложения - важный компонент экосистемы водного объекта
6.5 Результаты определения пестицидов в донных отложениях озера
Тузкан в зоне впадения коллекторов
7. Практические рекомендации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Исторические сведения о возникновении и развитии Айдар-
Арнасайской системы озер
2. Климатическая характеристика района расположения Айдар -
Арнасайской системы озер
3. Гидрологический режим и сток коллекторов, впадающих в озеро Тузкан Айдар-Арнасайской системы озер
4. Режим минерализации коллекторов и поступление солей в Айдар- Арнасайскую систему озер
5. Изменение уровенного режима Айдар-Арнасайской системы озер
5.1 Характеристика изменения многолетнего уровненого режима
Айдар-Арнасайской системы озер
5.2 Характеристика изменения внутригодового режима Айдар-
Арнасайской системы озер
6. Определение качественных характеристик компонентов
экосистемы Айдар-Арнасайской системы озер
6.1 Приборы и оборудование, используемые при проведении оценки качества компонентов Айдар-Арнасайской системы озер
6.2 Основные показатели качества, определяемые в компонентах экосистемы ААСО
6.3 Данные по качеству воды озера Тузкан в зоне впадения коллекторов
ЦГК, Акбулака и реки Клы
6.4 Донные отложения - важный компонент экосистемы водного объекта
6.5 Результаты определения пестицидов в донных отложениях озера
Тузкан в зоне впадения коллекторов
7. Практические рекомендации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Развитие орошаемого земледелия в Узбекистане и создание разветвленной ирригационной сети в значительной степени изменили водные ресурсы бассейна Аральского моря и качество вод. В конце 20-го века практически исчезло большинство ранее существовавших пресных озер в поймах и дельтах Амударьи и Сырдарьи. Вместе с тем по периферии орошаемых массивов стали возникать солоноватые ирригационно-сбросовые озера, питаемые коллекторно-дренажными и сбросными водами.
Экологические проблемы возникают в связи с образованием больших объемов этих вод, которые несут различные почвенные соли, вымываемые с сельхозугодий, а также загрязняющие вещества, в том числе и тяжелые металлы.
Одним из крупнейших водоемов подобного типа в Узбекистане является бессточная Айдар-Арнасайская система озер (ААСО), имеющая важное народнохозяйственное значение, площадь которой составляет около 3200 км2, а объем превышает 34 км3. Основное питание этого водоема осуществляется по основным коллекторам с прилегающей к водоему орошаемой территории и сбросами Сырдарьинских вод из Чардаринского водохранилища.
Многие годы Арнасайские озера являлись основной базой развития рыбного хозяйства Республики. Однако снижение уровня воды и рост минерализации подрывает рыбопродуктивность водоема. Минерализация воды в настоящее время приблизилась к критическим значениям для развития рыбоводства, что является экологической проблемой для эффективного использования водоема.
Лимитирующим показателем для использования подобных водоемов в народнохозяйственной деятельности является качество воды. Постоянный сброс в них коллекторно-дренажных вод, стоков с сельхозугодий способствует увеличению степени ее химического и бактериального загрязнения.
Необходимость поддержания экологического состояния ААСО определяется также обязательствами Узбекистана по выполнению Рамсарской Конвенции после включения в 2008 году ААСО в список водоемов Конвенции по сохранению и поддержанию водно-болотных угодий. Статья 3 данной Конвенции обязует всех участников предоставлять информацию о любых изменениях экологического состояния водоема.
Целью работы является оценка степени и характера влияния природных и антропогенных процессов на экологическое состояние Айдар - Арнасайской системы озер (ААСО) и обоснование практических рекомендаций по обеспечению экологической безопасности региона.
Основными задачами исследования являются следующие:
— изучение исторических сведений о развитии Айдар-Арнасайской системы озер;
— изучение роли и оценка влияния естественных и антропогенных факторов в формировании гидролого-гидрохимического режима водоемов Айдар-Арнасайской системы озер;
— проведение анализа многолетнего и годового гидрологического режима ААСО;
— изучение изменения минерализации воды коллекторов и поступления солей в ААСО;
— изучение данных по качеству компонентов водной системы ААСО;
— обоснование практических рекомендаций по обеспечению экологической безопасности и рациональному природопользованию.
Научная новизна заключается в следующем:
проведении комплексной оценки гидрологического и гидрохимического режимов, их количественных характеристик для разработки возможных способов стабилизации экологического состояния ирригационно-сбросовых озер на территории Республик Узбекистан.
Экологические проблемы возникают в связи с образованием больших объемов этих вод, которые несут различные почвенные соли, вымываемые с сельхозугодий, а также загрязняющие вещества, в том числе и тяжелые металлы.
Одним из крупнейших водоемов подобного типа в Узбекистане является бессточная Айдар-Арнасайская система озер (ААСО), имеющая важное народнохозяйственное значение, площадь которой составляет около 3200 км2, а объем превышает 34 км3. Основное питание этого водоема осуществляется по основным коллекторам с прилегающей к водоему орошаемой территории и сбросами Сырдарьинских вод из Чардаринского водохранилища.
Многие годы Арнасайские озера являлись основной базой развития рыбного хозяйства Республики. Однако снижение уровня воды и рост минерализации подрывает рыбопродуктивность водоема. Минерализация воды в настоящее время приблизилась к критическим значениям для развития рыбоводства, что является экологической проблемой для эффективного использования водоема.
Лимитирующим показателем для использования подобных водоемов в народнохозяйственной деятельности является качество воды. Постоянный сброс в них коллекторно-дренажных вод, стоков с сельхозугодий способствует увеличению степени ее химического и бактериального загрязнения.
Необходимость поддержания экологического состояния ААСО определяется также обязательствами Узбекистана по выполнению Рамсарской Конвенции после включения в 2008 году ААСО в список водоемов Конвенции по сохранению и поддержанию водно-болотных угодий. Статья 3 данной Конвенции обязует всех участников предоставлять информацию о любых изменениях экологического состояния водоема.
Целью работы является оценка степени и характера влияния природных и антропогенных процессов на экологическое состояние Айдар - Арнасайской системы озер (ААСО) и обоснование практических рекомендаций по обеспечению экологической безопасности региона.
Основными задачами исследования являются следующие:
— изучение исторических сведений о развитии Айдар-Арнасайской системы озер;
— изучение роли и оценка влияния естественных и антропогенных факторов в формировании гидролого-гидрохимического режима водоемов Айдар-Арнасайской системы озер;
— проведение анализа многолетнего и годового гидрологического режима ААСО;
— изучение изменения минерализации воды коллекторов и поступления солей в ААСО;
— изучение данных по качеству компонентов водной системы ААСО;
— обоснование практических рекомендаций по обеспечению экологической безопасности и рациональному природопользованию.
Научная новизна заключается в следующем:
проведении комплексной оценки гидрологического и гидрохимического режимов, их количественных характеристик для разработки возможных способов стабилизации экологического состояния ирригационно-сбросовых озер на территории Республик Узбекистан.
На основе обобщения и анализа собранных материалов и данных сформулированы следующие основные выводы:
1. Айдар-Арнасайская система озер является бессточным водоемом, водоемом-накопителем коллекторно-дренажных вод, или так называемым концевым водоемом. Благодаря этому ААСО обладает особыми специфическими характеристиками, характеризующими экологическое состояние системы озер.
Озерная система была образована в 1969 году в результате сброса воды из Чардаринского водохранилища в Арнасайское понижение при срезке пика катастрофического паводка на реке Сырдарье.
2. Современное состояние ААСО требует выработки мер по стабилизации состояния водоема и его экологических характеристик. С учетом гидролого-гидрохимического режима, а также уровня существующих нагрузок биогенных и загрязняющих веществ на водную экосистему.
3. Необходимо отметить, что питание системы озер происходит речным и коллекторно-дренажным стоком, различным по химическому составу. Отличается объем и режим приточных вод, что способствует формированию отличительных черт гидрологического режима отдельных зон этой водной системы.
Сток коллекторных вод в Айдар-Арнасайскую систему озер осуществляется из Джизакского и Сырдарьинского вилоятов Республики Узбекистан и Шимкентской области Республики Казахстан. Общая протяженность коллекторно-дренажной сети превышает 2500 км.
Гидрографическая сеть водосбора представлена магистральными, межрайонными каналами и коллекторами. Наиболее крупные коллекторы - Центральный Голодностепский коллектор (ЦГК), Акбуллак, река Клы и Пограничный, кроме того, в южной и юго-восточных частях располагаются коллекторы с меньшими расходами - ЦК-9, ЦК-11, АРК-1. Сток коллекторов формируется за счет подземной и поверхностной составляющей.
4. Анализ имеющейся информации по гидрологическим характеристикам водной системы позволил выявить в многолетнем ряде коллекторного стока цикличность его колебаний. Всего в имеющемся ряде наблюдений выделяется четыре цикла колебаний стока, минимальный сток наблюдается на стыке циклов, а максимальный в каждом цикле на стыке периодов.
Судя по возобновившейся тенденции увеличения среднегодовых расходов в 2015 году, начался новый цикл в многолетнем ходе коллекторного стока. В последние три года наблюдается плавный рост стока коллекторов, поступающих в озерную систему.
Наряду с многолетними изменениями годовых величин стока, коллекторный сток подвержен значительным внутригодовым колебаниям.
Из хода многолетних среднемесячных расходов воды следует, что внутригодовое распределение стока коллекторов не остается постоянным и подвержено значительным изменениям во времени. В период с 2005 по 2018 год отмечено установление внутригодового распределения коллекторного стока. Максимальный коллекторный сток наблюдается в марте-апреле, минимальный в августе-сентябре.
5. Проведенный анализ многолетних изменений минерализации воды показал, что в процессе орошения Голодной и Джизакской степей, улучшения мелиоративного состояния земель, совершенствования технологий водопользования произошло некоторое снижение минерализации коллекторно-дренажных вод.
Известно, что водный и гидрохимический режим коллекторов взаимосвязаны. С ростом расходов воды минерализация, как правило, снижается. Однако непосредственные зависимости этих элементов неустойчивы. Это связано с разнообразием дополнительных факторов, влияющих на процесс формирования качества воды. В частности, характера мелиоративных мероприятий в данный момент, наличия сбросных вод, состояния дренажной сети и т.д. Многолетний режим поступления солей характеризуется, также как и водный режим, и режим минерализации, постепенным снижением и стабилизацией значений солевого стока.
Водоемы Айдаро-Арнасайской озерной системы по своей природе характеризуются высокой изменчивостью гидролого-гидрохимического режима с общей тенденцией повышения минерализации воды, приводящей к деградации экологической ситуации на водоемах. Известно, что минерализация является одним из основных лимитирующих факторов стабильного развития рыбохозяйственного водоема.
6. Для стабильного развития водоема и прилегающих территорий значительную роль играет такой показатель как уровенный режим.
Если для естественных испарительно-приточных озер многолетние колебания уровня являются интегральной характеристикой увлажненности территории, то для ирригационно-сбросовых озер, возникающих в результате перераспределения и переброски стока, уровенный режим, особенно в период заполнения озер, в основном отражает характер хозяйственной деятельности.
Анализ многолетнего уровенного режима водоема выявил, что за время существования система озер прошла ряд трансгрессивных и регрессивных периодов своего развития. На современном этапе, начиная с 2006 года, система озер находится в регрессивном периоде развития. В этом периоде происходит ежегодное снижение уровня воды в системе озер, нарушаемое в отдельные годы существенными сбросами воды из Чардаринского водохранилища, приводящими к кратковременному подъему уровня. В годы отсутствия сбросов процесс снижения уровня возобновляется.
Таким образом, состояние озерной системы характеризуется не стабильным состоянием. Дальнейший режим водоемов во многом будет определяться характером регулирования гидрологического режима реки Сырдарьи, и в частности, попусками из Чардаринского водохранилища.
Негативные последствия проявляются при падении уровня воды, оголяются тысячи гектаров земель, трудно поддающихся рекультивации, которые становятся источником солепылепереноса на окультуренные земли прилегающих к озеру областей, с отрицательными последствиями для экономики и населения.
Снижение уровня воды приводит к неуклонному росту минерализации воды Айдар-Арнасайской системы озер, что в дальнейшем может привести к непригодности её использования в любых сферах народного хозяйства.
7. Вопросы контроля качества компонентов экосистемы Айдар- Арнасайской системы озер имеют большое значение.
Проблемой для стабильного развития этого водоема является высокое содержание в воде сульфатов, хлоридов, ионов натрия, кальция и магния, что отрицательно сказывается на развитии биоты, особенно рыбы в водоеме.
В донных отложениях водоема, особенно в зоне впадения коллекторов отмечается повышенное содержание меди, ванадия, железа, хрома, марганца, цинка.
Результаты анализа проб донных отложений показали, что во всех пробах присутствуют пестициды, представленные различными формами НСН (гексахлорциклогексана), а также гептахлор оксид, р.р - ДДЕ, эндосульфан сульфат.
8. В нынешней ситуации бессточности водоема повлиять на состояние экосистемы очень сложно без использования радикальных методов, которые требуют значительных средств и времени. Таким образом, только создание управляемой системой может привести к положительным результатам. Единственным фактором стабилизации гидролого-гидрохимического режима является создание его проточности.
По результатам проведенной работы была опубликована статья:
Н.Г.Верещагина, Т.В.Кудышкин, А.М. Мухаметзянова. Оценка качества водных масс озера Тузкан в зоне впадения реки Клы и коллектора Акбулак// Гидрометеорология и мониторинг окружающей среды. - 2022. - Ташкент. - № 1. - С. 83-93.
Подготовлена статья к печати:
Т.В. Кудышкин, Н.Г.Верещагина1*, А.М. Мухаметзянова. Исследование содержания загрязняющих веществ в донных отложениях в зоне впадения реки Клы и коллектора Акбуллак в акваторию озера Тузкан Айдар-Арнасайской системы озер // Гидроментеорология и мониторинг окружающей среды. - 2023. - Ташкент. - (в печати).
1. Айдар-Арнасайская система озер является бессточным водоемом, водоемом-накопителем коллекторно-дренажных вод, или так называемым концевым водоемом. Благодаря этому ААСО обладает особыми специфическими характеристиками, характеризующими экологическое состояние системы озер.
Озерная система была образована в 1969 году в результате сброса воды из Чардаринского водохранилища в Арнасайское понижение при срезке пика катастрофического паводка на реке Сырдарье.
2. Современное состояние ААСО требует выработки мер по стабилизации состояния водоема и его экологических характеристик. С учетом гидролого-гидрохимического режима, а также уровня существующих нагрузок биогенных и загрязняющих веществ на водную экосистему.
3. Необходимо отметить, что питание системы озер происходит речным и коллекторно-дренажным стоком, различным по химическому составу. Отличается объем и режим приточных вод, что способствует формированию отличительных черт гидрологического режима отдельных зон этой водной системы.
Сток коллекторных вод в Айдар-Арнасайскую систему озер осуществляется из Джизакского и Сырдарьинского вилоятов Республики Узбекистан и Шимкентской области Республики Казахстан. Общая протяженность коллекторно-дренажной сети превышает 2500 км.
Гидрографическая сеть водосбора представлена магистральными, межрайонными каналами и коллекторами. Наиболее крупные коллекторы - Центральный Голодностепский коллектор (ЦГК), Акбуллак, река Клы и Пограничный, кроме того, в южной и юго-восточных частях располагаются коллекторы с меньшими расходами - ЦК-9, ЦК-11, АРК-1. Сток коллекторов формируется за счет подземной и поверхностной составляющей.
4. Анализ имеющейся информации по гидрологическим характеристикам водной системы позволил выявить в многолетнем ряде коллекторного стока цикличность его колебаний. Всего в имеющемся ряде наблюдений выделяется четыре цикла колебаний стока, минимальный сток наблюдается на стыке циклов, а максимальный в каждом цикле на стыке периодов.
Судя по возобновившейся тенденции увеличения среднегодовых расходов в 2015 году, начался новый цикл в многолетнем ходе коллекторного стока. В последние три года наблюдается плавный рост стока коллекторов, поступающих в озерную систему.
Наряду с многолетними изменениями годовых величин стока, коллекторный сток подвержен значительным внутригодовым колебаниям.
Из хода многолетних среднемесячных расходов воды следует, что внутригодовое распределение стока коллекторов не остается постоянным и подвержено значительным изменениям во времени. В период с 2005 по 2018 год отмечено установление внутригодового распределения коллекторного стока. Максимальный коллекторный сток наблюдается в марте-апреле, минимальный в августе-сентябре.
5. Проведенный анализ многолетних изменений минерализации воды показал, что в процессе орошения Голодной и Джизакской степей, улучшения мелиоративного состояния земель, совершенствования технологий водопользования произошло некоторое снижение минерализации коллекторно-дренажных вод.
Известно, что водный и гидрохимический режим коллекторов взаимосвязаны. С ростом расходов воды минерализация, как правило, снижается. Однако непосредственные зависимости этих элементов неустойчивы. Это связано с разнообразием дополнительных факторов, влияющих на процесс формирования качества воды. В частности, характера мелиоративных мероприятий в данный момент, наличия сбросных вод, состояния дренажной сети и т.д. Многолетний режим поступления солей характеризуется, также как и водный режим, и режим минерализации, постепенным снижением и стабилизацией значений солевого стока.
Водоемы Айдаро-Арнасайской озерной системы по своей природе характеризуются высокой изменчивостью гидролого-гидрохимического режима с общей тенденцией повышения минерализации воды, приводящей к деградации экологической ситуации на водоемах. Известно, что минерализация является одним из основных лимитирующих факторов стабильного развития рыбохозяйственного водоема.
6. Для стабильного развития водоема и прилегающих территорий значительную роль играет такой показатель как уровенный режим.
Если для естественных испарительно-приточных озер многолетние колебания уровня являются интегральной характеристикой увлажненности территории, то для ирригационно-сбросовых озер, возникающих в результате перераспределения и переброски стока, уровенный режим, особенно в период заполнения озер, в основном отражает характер хозяйственной деятельности.
Анализ многолетнего уровенного режима водоема выявил, что за время существования система озер прошла ряд трансгрессивных и регрессивных периодов своего развития. На современном этапе, начиная с 2006 года, система озер находится в регрессивном периоде развития. В этом периоде происходит ежегодное снижение уровня воды в системе озер, нарушаемое в отдельные годы существенными сбросами воды из Чардаринского водохранилища, приводящими к кратковременному подъему уровня. В годы отсутствия сбросов процесс снижения уровня возобновляется.
Таким образом, состояние озерной системы характеризуется не стабильным состоянием. Дальнейший режим водоемов во многом будет определяться характером регулирования гидрологического режима реки Сырдарьи, и в частности, попусками из Чардаринского водохранилища.
Негативные последствия проявляются при падении уровня воды, оголяются тысячи гектаров земель, трудно поддающихся рекультивации, которые становятся источником солепылепереноса на окультуренные земли прилегающих к озеру областей, с отрицательными последствиями для экономики и населения.
Снижение уровня воды приводит к неуклонному росту минерализации воды Айдар-Арнасайской системы озер, что в дальнейшем может привести к непригодности её использования в любых сферах народного хозяйства.
7. Вопросы контроля качества компонентов экосистемы Айдар- Арнасайской системы озер имеют большое значение.
Проблемой для стабильного развития этого водоема является высокое содержание в воде сульфатов, хлоридов, ионов натрия, кальция и магния, что отрицательно сказывается на развитии биоты, особенно рыбы в водоеме.
В донных отложениях водоема, особенно в зоне впадения коллекторов отмечается повышенное содержание меди, ванадия, железа, хрома, марганца, цинка.
Результаты анализа проб донных отложений показали, что во всех пробах присутствуют пестициды, представленные различными формами НСН (гексахлорциклогексана), а также гептахлор оксид, р.р - ДДЕ, эндосульфан сульфат.
8. В нынешней ситуации бессточности водоема повлиять на состояние экосистемы очень сложно без использования радикальных методов, которые требуют значительных средств и времени. Таким образом, только создание управляемой системой может привести к положительным результатам. Единственным фактором стабилизации гидролого-гидрохимического режима является создание его проточности.
По результатам проведенной работы была опубликована статья:
Н.Г.Верещагина, Т.В.Кудышкин, А.М. Мухаметзянова. Оценка качества водных масс озера Тузкан в зоне впадения реки Клы и коллектора Акбулак// Гидрометеорология и мониторинг окружающей среды. - 2022. - Ташкент. - № 1. - С. 83-93.
Подготовлена статья к печати:
Т.В. Кудышкин, Н.Г.Верещагина1*, А.М. Мухаметзянова. Исследование содержания загрязняющих веществ в донных отложениях в зоне впадения реки Клы и коллектора Акбуллак в акваторию озера Тузкан Айдар-Арнасайской системы озер // Гидроментеорология и мониторинг окружающей среды. - 2023. - Ташкент. - (в печати).