Химический состав речных вод Азербайджана

Абдуев М.А.

Кандидат географических наук Институт Географии НАНА

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РЕЧНЫХ ВОД АЗЕРБАЙДЖАНА

Аннотация

В статье впервые проанализирован химический состав речных вод Азербайджана и определены состав и количество растворенных солей. Выявлено, что в водах рек превалируют семь различных солей: гидрокарбонаты кальция и магния, сульфаты кальция, натрия и магния, хлористые натрий и магний.

Ключевые слова: Растворенные соли, катионы, анионы.

Рациональное использование вод рек возможно при постоянном учете не только их количественных показателей, но и качественного состава, который весьма динамичен в условиях интенсивного антропогенного воздействия. Качество воды, используемой в хозяйстве, имеет особенное значение в условиях Азербайджана, где испаряемость в большинстве районов превышает норму осадков в 2 раза и более, что приводит к соленакоплению и осолонению почв. Поэтому оценка качества вод по химическому составу является важнейшей задачей.

Химический состав речных вод Азербайджана неодинаков, что связано с разнообразными условиями их формирования. Здесь важное значение имеют физико-географическое положение, морфометрия и морфология, состав растворенных веществ в притоках, общая антропогенная нагрузка на водные объекты и др.

Цель данной работы - получение обобщенных характеристик химического состава речных вод (по минерализации и главным ионам) Азербайджана, расположенных в различных физико-географических зонах. Для этого проведен анализ исследуемых речных вод с помощью классификаций по О.А.Алекину [1, 106] и В.М.Левченко [2, 17]. Работа выполнена на основании систематизации имеющихся литературных и фондовых гидрохимических материалов бывшей Гидрометеослужбы.

О.А.Алекиным [1, 161] все природные воды по преобладанию анионов делятся на три класса: гидрокарбонатный, сульфатный и хлоридный. Каждый класс по эквивалентному преобладанию катионов делится на три группы: кальциевую, натриевую и магниевую.

М.Мейбек [5, 218] обобщивший данные по 64 крупнейшим рекам мира, пришел к заключению, что воды 99% рек относятся к гидрокарбонатному классу. На сульфатный класс приходится 0,9% всех речных вод. Наименьшее распространение имеют хлоридные воды с преобладанием натрия в составе катионов. Речные воды, минерализация которых не превышает 1 г/л (эта величина принята за норматив для питьевой воды) дифференцируются на воды малой минерализации (до 200 мг/л), средней (200-500 мг/л) и повышенной (500-1000 мг/л) [1, 161]. По данным Г.С.Шилькрота [4, 44] средняя величина минерализации речных вод мира составляет 90-100 мг/л, а содержание преобладающих в ионном составе ионов НСО3 и Са соответствует 53 и 14 мг/л. Исследование С.Г.Рустамова и Р.М.Кашкай [3, 121] показывает, что в речных водах Азербайджана распространены все три класса вод.

Гидрокарбонатные воды преимущественно кальциевой группы характерны для рек почти всего бассейна Куры и Араза, а также для бассейнов рек северо-восточного Азербайджана.

Сульфатные воды преимущественно натриевой группы характерны для рек южного склона Большого Кавказа (междуречье рр. Белоканчай-Катехчай) и юго-восточной части Большого Кавказа (междуречье рр. Гирдыманчай-Атачай).

Хлоридные воды, относящиеся также к натриевой группе, характерны для незначительной площади республики, главным образом, для северо-восточной части Ленкоранской природной области (р.Виляшчай и плавни) и среднего течения р. Астарачай.

Речные воды предгорно-горной зоны характеризуются невысокой минерализацией с преобладанием в ионном составе кальция и гидрокарбонатов. Среднемноголетняя минерализация их вод колеблется в пределах 160-400 мг/л. Внутригодовые величины минерализации здесь антибатны величине стока. В соответствии с этим минимальная минерализация воды (160-390 мг/л) наблюдается в весеннее половодье (апрель-июнь). К лету минерализация воды достигает максимальных значений и составляет 265-500 мг/л.

В формировании химического состава речных вод предгорно-горной зоны превалирующую роль играют природные факторы, а для речных вод равнинной зоны существенную роль приобретают антропогенные факторы за счет интенсивного развития орошаемого земледелия. При этом минерализация возвратных коллекторно-дренажных вод в 2-3 раза выше, чем в речных водах. Вследствие этого воды рек равнинной зоны обогащаются сульфатными ионами, ионами хлора, магния и натрия. Соответственно повышается общая сумма содержания солей в водах этих рек.

Среднемноголетняя минерализация речных вод равнинной зоны изменяется от 360 до 1740 мг/л, а внутригодовое изменение минерализации подчинено сезонной динамике. В летний период (июнь-август) минерализация воды поднимается до 5001740 мг/л, а в половодье понижается, составляя 360-490 мг/л.

Концентрация главных ионов так же, как и величина минерализации воды, подвержена влиянию природных и антропогенных факторов и зависит от зоны расположения водосбора. В воде рек предгорной и горной зоны содержание ионов кальция колеблется от 43 до 69%, а равнинной - от 31 до 46. Содержание гидрокарбонатных ионов изменяется в пределах 11-77, ионов магния - 22-38, суммы ионов натрия и калия 7-44, сульфатных ионов - 16-66 и, хлоридных ионов - 7-35%.

По классификации О.А.Алекина [1,106], минерализация гидрокарбонатных вод исследуемой территории, не превышает 550 мг/л и относится к гидрокарбонатному классу, второму типу, группе кальция. Сульфатные воды относятся к сульфатному классу, второму типу и к натриевой группе. Хлоридные воды относятся к хлоридному классу, второму типу и также к натриевой группе.

По классификации В.М.Левченко [2, 17], речные воды Азербайджана относятся к двум классам: гидрокарбонатно-сульфатному и сульфатному. Гипотетический солевой состав гидрокарбонатно-сульфатного класса вод представлен гидрокарбонатами кальция и магния, сульфатами магния и натрия и хлористым натрием, а сульфатного класса - сульфатами кальция, магния и натрия, гидрокарбонатами кальция и хлористым натрием.

Для определения растворенных солей нами были использованы величины главных ионов, т.е. катионов и анионов. Способ их определения показан на примере среднемноголетнего химического состава воды р. Кудиалчай:

катионы, мг.экв Са2+ 2.43 Мg2+ 1.12 №++К+ 0.72 !и 4.27

анионы, мг.экв

НСО"э 2.61

SО2-4 1.54

С1" 0.12

!и 4.27

Суммируя отдельные величины, получаем, что сумма катионов равна сумма анионов. Далее по классификации В.М.Левченко [2, 17] находим состав отдельных солей и их эквивалентное содержание, в мг.экв, в воде р. Кудиалчай: Са(НСОэ)2 — 2.40; Mg(HCOз)2 — 0.20; МgSО4 — 0.99; NaSО4 — 0.50; ШС1 — 0.18; сумма составляет 4.27.

Эквивалентное содержание полученных солей переводим в абсолютные величины, мг/л: Са(НСО3> — 2.40х81=194.4 мг/л;

Mg(HCOз)2 — 0.20х113=22.6 мг/л;

МgSО4 — 0.99х61=60.6 мг/л;

NaSО4 — 0.50х47=23.5 мг/л;

NaCl — 0.18х61=11.0 мг/л;

сумма — 312.1 мг/л.

По этому способу определен химический состав воды за многолетний период (1950-2008 гг). Выявлено что, в воде р. Кудиалчай превалируют пять различных солей: гидрокарбонат кальция, гидрокарбонат магния, сульфат магния, сульфат натрия и хлористый натрий.

Процентное отношение солей приводится ниже:

Са(НСО3)2 — 62.2% Мg(НСОз)2 — 7.2% Na2SO4 - 7.5%

МgSO4 - 19.5% ШС1 - 3.6%

В реках, воды которых относятся, к сульфатному классу для определения растворенных солей расчеты проводились на примере р. Гирдыманчай: Са(НСО3)2 — 2.57х81=208.2 мг/л — 48.2%

CaSO4 — 0.53х68.3=36.2 мг/л — 8.4% MgSO4 — 1.93х60.2=116.2 мг/л — 26.9% Na2SO4 — 1.24х46.4=57.5 мг/л — 13.3% ШС1 — 0.23х60.4=13.9 мг/л — 3.2% По этим расчетам видно что, в воде р. Гирдыманчай также превалируют пять различных солей: Са(НСО3)2 — гидрокарбонат кальция, MgSO4 — сульфат магния, Na2SO4 — сульфат натрия, CaSO4 — сульфат кальция, и №С1 — хлористый натрий. В воде указанных рек преобладают соли сульфатов. Если в гидрокарбонатных водах доля гидрокарбоната магния составляет 7.2%, то в сульфатных водах эта соль вообще отсутствует, а вместо нее примерно в таком же количестве (8.4%) присутствует сульфат кальция. Результаты исследования показывают, что в гидрокарбонатных и сульфатных водах из растворенных солей преобладает гидрокарбонат кальция, доля которого составляет 48.2-62.2%. В обоих группах вод доля сульфата магния составляет 19.526.9%. 3.2-3.6% растворенных солей приходится на долю хлористого натрия.

В реках, воды которых относятся к хлоридному классу, для определения растворенных солей в качестве примера были использованы гидрохимические данные р. Виляшчай. Результаты расчетов приведены ниже:

Са(НСО3)2 — 3.36х81=272.2 мг/л — 32% СаSO4 — 1.98х68.3=135.3 мг/л — 15.9% MgSO4 — 0.91х60.2=54.8 мг/л — 6.4% MgCl2 — 0.29х48=13.9 мг/л — 1.6% NaCl — 6.21х60.4=375.1 мг/л — 44.1% Как видно из расчетов в воде р. Виляшчай также превалируют пять различных солей: гидрокарбонат кальция, сульфат кальция, сульфат магния, хлористый магний и хлористый натрий. Хлористый натрий составляет почти половину (44.1%) от общего объема растворенных солей. При преобладании этой соли качество воды ухудшается. В процентном отношении второе место занимают соли гидрокарбоната кальция (32%). В

отличие от гидрокарбонатных и сульфатных вод, в хлоридных водах присутствует хлористый магний (1.6%).

Кроме вышеуказанных рек, расчеты произведены и по отдельных горным регионам. В результате выявлено, что в речных водах республики растворяются в основном следующие соли: гидрокарбонат кальция, гидрокарбонат магния, сульфат натрия, сульфат кальция и хлористый натрий. Помимо этого, в речных водах (за исключением рек южного склона Большого Кавказа) в основном растворяются гидрокарбонат кальция, гидрокарбонат магния, сульфат магния, сульфат натрия и хлористый натрий. Во всех исследуемых реках растворяются 2 вида солей натрия (сульфат натрия и хлористый натрий) и один вид солей кальция (гидрокарбонат кальция). В водах рек южного склона Большого Кавказа присутствует один вид солей магния (сульфат магния), в речных водах северо-восточного склона Большого Кавказа, Малого Кавказа и Нахичеванской АР - 2 вида солей (гидрокарбонат магния и сульфат магния), а в речных водах Ленкоранской природной области - 3 вида солей магния (гидрокарбонат магния, сульфат магния и хлористый магний). 2 вида солей кальция (гидрокарбонат кальция и сульфат кальция) растворяются только в речных водах южного склона Большого Кавказа.

Таким образом, в речных водах республики растворяются семь различных видов солей (табл.).

Реки северо- Реки южного Реки Малого Кавказа Реки Ленкоранской

восточного склона склона Большого и Нахичеванской АР природном ооласти

Большого Кавказа Кавказа

Ca(HCOj)2 Са(ВС03)2 Са(НСОз)2 Са(НСОз)2

Mg(HC03)2 CaS04 Mg(HC03)2 М&(ВС03)2

MgS04 MgS04 MgS04 MgS04

Na2S04 Na2S04 Ni2S04 Na2S04

NaCL NaCl NaCl NaCl

MgCl2

Таблица. Растворенные соли в речных водах Азербайджана

Литература

1. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л. Гидрометеоиздат. 1970. 444с.

2. Левченко В.М. О классификации природных вод // Гидрохимические материалы. 1953. Т. 21. С. 16-18.

3. Рустамов С.Г., Кашкай Р.М. Водные ресурсы Азербайджанской ССР. Баку-Элм. 1989. 180с.

4. Шилькрот Г.С. Механизмы, управляющие химическим составом речных и озерных вод // Изв. РАН. Сер. Геогр. 1998. №4. С. 42-59.

5. Meybeck M. Concentratios des aux fluviales en elements majeurs et apports en solution aux océans // Rev. Geol. Dynam Geogr. Phys. 1979. V. 21. №3. P. 215-246.