ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА РЕК СЕВЕРНОГО СКЛОНА ИЛЕ АЛАТАУ В 2010 ГОДУ СООБЩЕНИЕ 3. МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В ВОДЕ

НАУЧНЫЕ СТАТЬИ

Гидрометеорология и экология № 4 2011

УДК 556. 114

Доктор геогр. наук С.М. Романова *

ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА РЕК СЕВЕРНОГО СКЛОНА ИЛЕ АЛАТАУ В 2010 ГОДУ*

Сообщение 3. Микроэлементы в воде

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ, ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ, ИЛЕ АЛАТАУ, СЕВЕРНЫЙ СКЛОН, РЕКИ

Приведены материалы собственных исследований по изучению режима микроэлементов (фтора) и ряда металлов (меди, цинка, марганца, свинца, кадмия и др.) в воде рек северного склона Иле Алатау за 2009...2010 гг.

Поверхностные и подземные воды кроме компонентов основного химического состава содержат микроколичества других ионов и их соединений. Название микроэлементов в некоторой степени условно, поскольку содержание их в различных объектах гидросферы значительно варьирует. Начало исследований микроэлементов положено классическими трудами выдающихся геохимиков В.И. Вернадского и А.П. Виноградова. Наиболее полные, разносторонние и систематические исследования микроэлементов в поверхностных водах проводятся в Гидрохимическом институте (г. Новочеркасск и Ростов на Дону) с 1954 г. На основании этих исследований установлены закономерности распределения и поведения микроэлементов в природных водах большей части СНГ, впервые рассчитан их вынос реками с территории России в морские бассейны и решен ряд других задач и проблем.

С точки зрения химии микроэлементов природные воды Казахстана недостаточно изучены. Отметим, что большую роль в изучении закономерностей распределения редких и рассеянных элементов в природных водах Казахстана сыграли исследования, проведенные в лаборатории природных солей Института химических наук МОН РК под руководством А.И. Мун [1], относящиеся к периоду 50-х.. ,60-х годов прошлого столетия. К большому сожалению, такие исследования прекратились после кончины доктора химических наук А.И. Мун. Исследование режима и динамики микроэлементов, как составной части комплексных

* КазНУ им. аль-Фараби, г. Алматы 78

исследований природных водоемов и водотоков Казахстана проводятся с 1960 г. на кафедре неорганической химии КазНУ им. аль-Фараби вначале под руководством Б. А. Беремжанова, М.А. Ибрагимовой [2], затем автора данного сообщения [3]. Определенный вклад в развитие гидрохимии микроэлементов внесен крупными учеными Казахстана Н.А. Амиргалиевым [4], М.Ж. Бурлибаевым [5] и др.

В данном сообщении представлены результаты исследования неметалла фтора, а также металлов меди, цинка, марганца, свинца, хрома, кадмия, алюминия, стронция в воде рек Северного склона Иле Алатау (ССИА) в годичном цикле 2009...2010 гг. Микроэлементы определялись: фтор и марганец - фотометрическим методом, с ализарином и формальдоксимом соответственно; металлы - методом атомной адсорбции [5]. Определение содержания металлов методом атомной адсорбции проведено при участии Н.Б. Казангаповой.

Содержание фтора в воде рек ССИА по течению в период исследования колебалось в пределах 0.2,20 мг/дм3, причем в нижнем течении, в большинстве случаев, вода содержала больше фтора на 0,20.1,40 мг/дм3, чем в верховье (табл. 1). Кроме того, вода рек Шамалган, Аксай, Каскелен и Есентай в течение годичного цикла содержит фтор на всем протяжении от верховья до устья, а р. Улькен Алматы - только в верховье.

Таблица 1

Предельные значения содержания фтора и марганца в воде рек ССИА по

течению, 2009.2010 гг.

Река Фтор, мг/дм3 Марганец, мкг/дм3

У. Алматы, верховье 0,64.2,00 1,0.33,5

У. Алматы, низовье 0.1,12 0.90,0

К. Алматы, верховье 0.2,10 0.42,0

К. Алматы, низовье 0.3,50 0.59,0

Шамалган, верховье 0,40.1,60 0.38,3

Шамалган, низовье 0,03.1,50 0.67,0

Аксай, верховье 0,05.1,60 0.50,0

Аксай, низовье 0,55.1,81 0.116,7

Каскелен, верховье 0,02.1,80 0.43,0

Каскелен, низовье 0,62.2,20 0.108,3

Есентай, верховье 0,75.1,50 10,0.33,5

Есентай, низовье 0,05.1,42 0.55,0

В январе 2010 г. в воде р. Талгар (г. Талгар) обнаружена повышенная концентрация фтора, превышающая ПДК (0,75 мг/дм3) в 4,0 раза, в остальные сезоны года его содержание колебалось в пределах 0.1,26 мг/дм3 (табл. 2). В 13 случаях из 40 талгарская вода обогащена фтором в 1,4.2,1 ПДК. Вода

рек ручейкового типа в большинстве случаев содержит фтора в концентрации 0,8.. .3,3 ПДК, редко фтор не обнаруживается или находится в пределах ПДК. Вода р. Шарын, отобранная в районе Шарынского каньона, содержит меньше всего фтора, 0,14.0,25 мг/дм3 (рис. 1).

Таблица 2

Предельные значения содержания фтора и марганца в воде рек ССИА,

2009.2010 гг.

Река Фтор, мг/дм3 Марганец, мкг/дм3

Талгар, г. Талгар 0.3,00 0.83,8

Иссык, г. Иссык 0.1,60 0.42,0

Бесагаш, с. Ават 0,05.1,35 0.128,0

Тургень, с. Таутургень 0.1,60 0.28,0

Лавар, с. Лавар 0,88.1,00 8,0.42,0

Шарын, каньон 0,14.0,25 17,0.92,0

Мойка, роща Баума 0,10.2,42 0.250,0

Карасу, ГКБ №4 0,02.2,44 0.133,0

Теренкара, пересеч. БАК 0.1,16 0.108,9

Ащибулак, пересеч. БАК 0.1,60 0.25,0

Султанка, ул. Федеративная 0,02.1,43 0.33,5

Казачка, вход в зоопарк 0.1,60 17,0.46,0

Солоновка, ул. К. Либкнехта 0.1,40 1,2.75,0

-5 §

о

1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000

//// * * &/// "

я-

Рис. 1. Среднегодовая концентрация фтора в воде рек ССИА. Важным источником фторид ионов и других микроэлементов в природных водах служат продукты разрушения горных пород, в состав которых входят

фторапатит, турмалин, фосфорит, гранит, слюды, почвенная пыль и алюмосиликаты. Нами установлено, что влияние отдельных ионов на миграцию фтора в воде рек проявляется в неодинаковой степени в различные сезоны года.

Марганец относится к наиболее распространенным в воде микроэлементам. Главными факторами, определяющими содержание марганца в воде объектов гидросферы, являются: значения рН, присутствие диоксида углерода, насыщенность кислородом и концентрация органического вещества. По данным Г.С. Коновалова за период 1960.1980 гг. размах варьирования концентрации марганца в речных водах СНГ составил 1.160 мкг/дм3, а среднее его содержание - 10 мкг/дм3 [5].

Вода всех рек ССИА содержит марганец в растворимой двухвалентной форме в количестве 0.250 мкг/дм3, причем повышенные его концентрации обнаружены в воде р. Мойка в феврале 2010 г. (250 мкг/дм3), р. Карасу в марте 2010 г. (133 мкг/дм3), р. Бесагаш в июне 2009 г. (128 мкг/дм3), р. Теренкара в ноябре 2009 г. (108 мкг/дм3). В остальных реках содержание марганца изменяется в пределах 0.9,2 ПДК. Обнаружено, что содержание марганца в воде рек значительно варьирует не только в течение года, сезона, но даже месяца. Так, в январе 2009 г. в воде р. Каскелен (низовье, п. Заречный) концентрация марганца колебалась в пределах 42,0.108,3, марте - 0.80,0, а в июле - 8,0.50,0 мкг/дм3; в воде р. Теренкара в апреле 1.16,5; мае 20,0.35,0 мкг/дм3. Этот факт свидетельствует о влиянии антропогенного фактора на режим и динамику марганца.

По течению рек в большинстве случаев наблюдается обогащение воды соединениями марганца, в среднем на 17,0.66,7 мкг/дм3. Наиболее загрязненную воду имеют нижние участки рек Аксай и Каскелен. Среднегодовая концентрация марганца варьирует в пределах 6,25.67,5 мкг/дм3, причем наибольшее содержание зафиксировано в воде нижнего участка р. Шамалган (рис. 2).

В последнее десятилетие тяжелые металлы вышли на одно из первых мест, среди загрязняющих веществ в водотоках и водоемах Казахстана. Известно, что металлы участвуют во многих важнейших процессах и являются индикаторами загрязнения водных масс. Так, медь и цинк относятся к так называемым «приоритетным» металлам и требуют постоянного контроля, поскольку увеличение их содержания может превратить эти жизненно необходимые для организмов элементы в токсиканты. Контроль содержания марганца, свинца и других элементов необходим, поскольку они играют большую роль в развитии гидробионтов и их содержание строго регламентировано при водоподготовке и использовании для различных целей.

80,0 г

О

Рис. 2. Среднегодовая концентрация марганца в воде рек ССИА.

Определено содержание 12 металлов в воде 8 рек ССИА (Тургень, Ис-сык, Талгар, Каскелен, Киши Алматы, Есентай, Бесагаш, Теренкара) в весенний период 2009 г.. Так, по убывающей концентрации металлов располагаются в следующий ряд: стронций (6.190)-10-3 мг/дм3 ) хром 13-10-3 мг/дм3 ) свинец (2.7)-10-3 мг/дм3 ) молибден (следы.3-10-3 мг/дм3 ) алюминий (0.1) -10-3 мг/дм3 ) кобальт 1510-4 мг/дм3 ) никель (7.8)-10-4 мг/дм3 ) медь 6-10-4 мг/дм3 ) цинк (4.6)-10-4 мг/дм3 ) серебро 3-10-4 мг/дм3 ) кадмий (5.25)-10-5 мг/дм3 ) бериллий (0.16,8)-10-4 мкг/дм3.

По длине реки Есентай из всех металлов наблюдается некоторое увеличение только концентрации стронция (на 0,011 мг/дм3).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мун А.И., Бектуров А.Б. Распределение микроэлементов в водоемах Казахстана. - Алма-Ата: Наука, 1971. - 290 с.

2. Ибрагимова М.А. Физико-химическая характеристика воды рек бассейна оз. Балхаш: Автореф. дис. . канд. хим. наук / Казахский Государственный университет им. С.М. Кирова. - Алма-Ата, 1969. - 24 с.

3. Романова С.М. Антропогенная трансформация гидрохимического режима и качества вод бессточных водоемов Казахстана: Автореф. дис. . докт. геогр. наук. / КазНУ им. аль-Фараби. - Алматы, 2006. - 40 с.

4. Амиргалиев Н.А. Гидрохимия канала Иртыш-Караганда. - Л.: Гидромете-оиздат, 1981. - 199 с.

5. Бурлибаев М.Ж., Базарбаев С.К. и др. Современное состояние загрязнения основных водотоков Казахстана ионами тяжелых металлов.- Алматы: Каганат, 2002. - 256 с.

Поступила 18.01.2011 Геогр. гылымд. докторы С.М. Романова

1ЛЕ АЛАТАУЫНЬЩ СОЛТYСТIК БЕТКЕЙ1НДЕГ1 вЗЕНДЕРДЩ 2010 ЖЫЛГЫ ГИДРОХИМИЯЛЬЩ РЕЖИМ1НЩ СИПАТТАМАСЫ

3 Хабарлама. СудаFы микроэлементтер.

1ле Алатауыныц солтYстiк беткешндег! взен суларындигы ми-кроэлементтер( фтор) мен металдардыц (Си, 2п, Мп, РЬ, Сф 2010 жылгы режимiн езтдт зерттеу материалдары келтiрiлген.