Современное экологическое состояние Тениз-Коргалжынских озер по гидрохимическим и токсикологическим показателям

Вместе с тем, в последние годы здесь от­мечается сокращение численности ряда водно-болотных видов птиц. Изменение видового со­става, численности и характера пребывания во­дно-болотных птиц в данном районе зависит от целого ряда природных и антропогенных факто­ров. Эти изменения могут являться отражением многолетней динамики численности, присущей каждому виду. На ежегодное изменение числен­ности, особенно водоплавающих птиц, влияет состояние мест обитания.

Возможными причинами могут быть неу­стойчивый гидрологический и гидрохимический режим озер, а также уровень их токсического за­грязнения, так как по реке Нуре, принимающей в среднем течении промышленные и бытовые сто­ки Темиртау-Карагандинского территориально-промышленного комплекса, происходит транзит и накопление токсичных веществ в озерах Те-низ-Коргалжынской системы.

Эти факторы оказывают существенное влия­ние как на состав и количественные показатели кормовых организмов, так и на условия обита­ния водно-болотных видов птиц, тесным обра­зом связанных с кормовыми объектами - водны­ми и околоводными беспозвоночными.

Целью исследования являлась гидрологи­ческая, гидрохимическая и токсикологическая характеристика экологически разнотипных озер нижнего течения р.Нуры на территории био­сферного резервата Коргалжын. 

Материалы и методы исследований

Отбор проб для анализа проводили в июле 2012 г. Местоположение станций отбора проб воды и донных отложений приведены на ри­сунке 1.

Пробы воды на гидрохимический анализ от­бирали путем смешивания образцов из трех то­чек в верхней, средней и нижней частях водоема и отбора из суммарной пробы субпробы. Гидро­химические показатели определяли в соответ­ствии с принятыми методами [1-3].

Подготовку проб для токсикологического анализа проводили в лабораторных условиях в соответствии с имеющимися методическими требованиями [4-6]. Пробы воды концентриро­вали выпариванием при температуре до 50-60⁰С. Грунты высушивали до постоянного веса при температуре 50-60⁰ С. Высушенные пробы рас­тирали в фарфоровой ступке, просеивали через сита с диаметром ячей не более 500 мкм и от­бирали соответствующие навески. Пробы для определения содержания тяжелых металлов озо-ляля методом мокрого озоления.

Анализ содержания тяжелых металлов про­водили методом пламенной атомно-абсорбци-онной спектрометрии на спектрометре Solaar S2AA (США)

Уровень загрязнения воды оценивали путем сравнения выявленных концентраций с утверж­денными величинами предельно допустимых концентраций (ПДК), приведенными в соответ­ствующих нормативных документах, а также в справочных материалах [7, 8].

Результаты исследований и обсуждение

В 2012 г. наблюдалось резкое обмеление и высыхание многих озер региона. В настоящее время наиболее существенными изменениями затронуты дельта Нуры, оз. Тениз, а также целый ряд малых озер (рисунок 2).

В исследуемый период Нура не достигала оз. Тениз и заканчивалась в урочище Базарал. В связи с этим озеро Большой Тениз отступило от коренного берега на 1 км, полностью высохли разливы в районе Кирейской косы, Кулановской губы. Высохли озера Малый Тениз, Сандыкбай-сор, Саумалколь, Кызылколь 1, Кызылколь 2, уро­чище Карачи, дельта р. Нуры и ряд степных озер.

Вследствие изменения уровенного режима существенно изменились гидрохимические по­казатели воды.

Летом 2012 г.суммарное содержание раство­ренных солей по основным водоемам системы варьировало от 1,50 до 154,66 г/дм³ (таблица 1).

Согласно принятой классификации [9], в большей части исследованных водоемов вода являлась солоноватой, в озерах Базарал и Есей - соленой. Наибольшая величина показателя от­мечалась для конечного бессточного оз. Боль­шой Тениз.

При существенном размахе колебаний об­щей минерализации воды по обследованным озерам, в ионном составе повсеместно преобла­дали хлориды и ионы натрия.

Озера Султанкельды, Табанказы, реки Ку-ланотпес и Нура на створе п.Коргалжын, имели воду средней жесткости, в озерах Табан, Кокай, Базарал, Есей вода была жесткой, а в озере Боль­шой Тениз - очень жесткой.

По сравнению с более многоводным пери­одом 2005 г, в 2012 г. минерализация воды оз. Большой Тениз возросла почти в 3 раза - от 40,6­54,9 г/дм³ [10] до 154,7 г/дм³. Повысилась мине­рализация речных вод - р. Куланотпес от 1,01 до 2,19 г/дм³, р Нуры - от 0,9-1,1 до 1,5 г/дм³. В тоже время произошло некоторое распреснение озера Базарал, при изменении величины показа­теля от 4,5 г/дм³ в 2005 г. до 3,7 г/дм³ в 2012 г.

Биогенные соединения играют важную роль в формировании уровня биологической про­дуктивности водоемов. В Казахстане основным лимитирующим биогенным элементом явля­ется фосфор. Поступление избытка соедине­ний фосфора с водосбора в виде минеральных удобрений с поверхностным стоком с полей, а также с некоторыми производственными отхо­дами приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы, изменению трофического статуса водоемов, сопровожда­ющееся перестройкой гидроценозов и ведущее к преобладанию гнилостных процессов и, соот­ветственно, возрастанию мутности, минерали­зации воды, концентрации бактерий. Это осо­бенно характерно для непроточных и малопро­точных водоемов.

Известно, что макрофиты являются конку­рентными потребителями биогенных элементов, что ограничивает развитие фитопланктона и, соответственно, потребителей последнего -зоопланктона. В сильно зарастающих водоемах биогенные элементы почти полностью исполь­зуются, с чем связаны их низкие концентрации в воде. При высокой степени зарастаемости боль­шей части озер Тениз-Коргалжынской системы, содержание фосфора в воде находилось на очень низком уровне (2-таблица).

Концентрации в воде нитратов и нитритов не превышали ПДК, установленных для водоемов рыбохозяйственного назначения. Приближалось к предельно допустимому уровню содержание нитритов в воде минерализованного озера Есей. Превышение ПДК по аммонийному азоту за­фиксировано в воде оз. Большой Тениз. По всем водоемам системы содержание железа в воде на­ходилось на очень высоком уровне, существен­но - в 60-240 раз - превышающем ПДК для ры-бохозяйственных водоемов.

Результаты определения содержания тяжелых металлов в воде и донных отложениях исследованных водоисточников приведены в таблице 3.

Из результатов анализа следует:

• Концентрация цинка в воде всех водных объектов, за исключением оз. Тениз, соответ­ствовала нормативам. В воде озера Тениз, явля­ющегося конечным аккумулятором поступаю­щих загрязнителей, концентрация металлов пре­вышала нормативные уровни.
• Концентрация меди во всех водоисточни­ках была значительно ниже санитарно-токсико-логического норматива, но существенно превы­шала норматив для водоемов рыбохозяйственно-го пользования.
• Концентрация кадмия незначительно пре­вышала санитарную норму для Казахстана, но соответствовала  нормативу, рекомендуемому ВОЗ. Содержание этого металла соответство­вало норме для водоемов рыбохозяйственного пользования.
• Концентрация свинца во всех водоисточ­никах, за исключение озер Тениз и Есей находи­лась в пределах нормы.
• Концентрация никеля во всех объектах, за исключением оз.Тениз, соответствовала са­нитарному нормативу, но превышала норматив для водоемов рыбохозяйственного водопользо­вания.
• Концентрация хрома во всех объектах соответствовала санитарному нормативу, но превышала норматив для водоемов рыбохозяй-ственного водопользования.
• Концентрация ртути соответствала норме.

Результаты определения содержания в воде нефтепродуктов, фенолов и соединений фтора приведены в таблице 4.

По содержанию нефтепродуктов и фенолов превышения предельно допустимых уровней для водоемов рыбохозяйственного пользования не обнаружено. Содержание фторидов во всех водоисточниках заметно превышало ПДК. Имеющиеся данные о содержании загрязняющих веществ в бассейне Нуры [10, 11] также свиде­тельствуют о хроническом загрязнении бассей­на медью и фторидами. По результатам наших исследований загрязняющими элементами явля­ются также никель и хром.

В таблице 5 приведены результаты анализа концентрации тяжелых металлов в донных отло­жениях исследованных нами водоемов, а также имеющиеся данные [12] о концентрации метал­лов в донных отложениях фоновых и загрязнен­ных биотопов ветлендов речных и озерных си­стем России.

По содержанию отдельных тяжелых метал­лов донные отложения исследованных водоис­точников были величинами одного порядка и не обнаруживали заметных различий между собой.

По сумме всех содержащихся металлов озера Бозарал, Кокай и Табан практически не различались, а суммарная концентрация метал­лов в донных отложения оз. Есей была заметно ниже.

В этой связи интересно отметить, что оз.Есей имеет повышенный уровень минерализации, а цинк, медь, свинец, никель и хром в воде обна­ружены в относительно высоких концентрациях, однако, содержание этих же элементов в донных отложениях было более низким, чем в других озерах.

В настоящее время нормативы, устанавлива­ющие предельно допустимые уровни содержа­ния металлов в донных отложениях, не разрабо­таны. Это связано с тем, что донные отложения водоисточников разных категорий и водоис­точников одних и тех же категорий в разных ландшафтно-географических зонах значительно отличаются по своей способности сорбировать соединения металлов.

При сравнении полученных нами и имеющих­ся данных [12] можно заключить, что концентра­ция тяжелых металлов в донных отложениях Те-низ-Коргалжынских озер не превышает фоновых значений для водно-болотных угодий России.

Можно провести и достаточно условное сравнение обнаруженных нами концентраций тяжелых металлов в грунтах с ПДК, предложен­ными В. А. Даульватер [13] для донных отложе­ний озер северной Фенноскандии. Из результа­тов сравнения (таблица 6) следует, что в иссле­дованных нами образцах грунтов концентрации тяжелых металлов значительно ниже этих ПДК.

Таким образом, в сравнении с 2005 г, в 2012 г. в условиях маловодности существенно возрос­ла минерализация воды, а содержание раствори­мых соединений железа меди, никеля, хрома и фторидов во всех водоисточниках находилось выше соответствующих нормативов для водо­емов рыбохозяйственного пользования.

Особенностью гидрорежима Тениз-Коргал-жынской озерной системы является его циклич­ность, которая зависит от интенсивности весен­него паводка, что обусловлено преимуществен­но снеговым питанием озер. Главным фактором, определяющим расходную часть этих озер, явля­ется испарение. В историческом прошлом наи­более типичными для озер низовьев Нуры были малые - 6-7-летние и большие (от 20 до 33 лет) циклы подъема и спада уровня воды [14, 15].

Цикличность подъема и спада уровня воды ведет к существенному изменению условий оби­тания водно-болотных птиц, в результате чего изменяется их численность, характер пребыва­ния и распределение по отдельным водоемам. Первостепенное влияние на изменение числен­ности, особенно водоплавающих птиц, оказыва­ет состояние мест обитания, зависящее главным образом от водообеспечения озер.

Недостаточный уровень водообеспечения значительно трансформирует или полностью разрушает трофические цепочки между различ­ными звеньями водных экосистем. При дальней­шем снижении уровня водообеспечения, безус­ловно, отрицательное влияние на состояние во­дной и околоводной фауны Тениз-Коргалжын-ских озер будет оказывать как дальнейшее повы­шение минерализации воды, так и возрастание концентрации токсических веществ, в частности тяжелых металлов. 

Литература

1. Алекин О. А. Методы исследования физических свойств и химического состава вод // Жизнь пре­сных вод. - М.: Изд. АНСССР, 1973. - Т. 4. - С.214-298.
2. Шишкина Л.А. Гидрохимия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 287 с.
3. Агатова А.И., Налетова И.А., Зубаревич В.Л. и др. Справочник гидрохимика: рыбное хозяйство. - М.: Агропромиздат, 1991. - 224с.
4. Фомин Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. - М.: Наука, 2000. - 839 с.
5. Нурбаев С.К., Грановский Э.И., Шишкова Н.К. и др. // Спектрохимическое определение тяжелых металлов в объектах окружающей среды, пищевых продуктах и биологических материалах. - Алматы,1999. - 45 с.
6. Другов Ю.С., Родин А.А., Кашмет В.В. Пробоподготовка в экологическом анализе. - М.: Лаб-Пресс. 2005. - 756 с.
7. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения, Сан ПиН РК 3.01.070.98.
8. Гидрохимические показатели окружающей среды //http //.eco1ine.ru/mc/ refbooks/hydrochem/ index.html.
9. Гусева Т. В. (под ред.) Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. - М.: Соци­ально-экологический Союз, 2002. - 148 с.
10. Глобально значимые водно-болотные угодья. - Т. 2. - Тениз-Коргалжынская система озер. -Астана: ПРООН, 2007. - 286 с.
11. Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды бассейна реки Нуры в 2011 г. -Астана, 2012. - 48 с.
12. Никаноров А.М., Жулидов А.В., Емец В.М. Тяжелые металлы в организмах ветлендов России. -С.-Пб: Гидрометиздат, 1993. - 295 с.
13. Даульватер В.А. Химический состав донных отложений пресноводных водоемов Европейской субарктики как показатель состояния водных ресурсов // Природопользование в Евро-Арктическом регионе: опыт ХХ века, перспективы и последствия. - Апатиты: Из-во КНЦ РАН, 2001. - С.192-201.
14. Агроклиматический справочник по Акмолинской области. - М-Л: Гидрометиздат, 1953. - 696 с.
15. Муравлев Г. Г. Малые озера Казахстана. - Алма-Ата, 1973. - 178 с.