Отличительные особенности гидрохимических процессов в континентальных водоемах - Реферат

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ ВОДОЕМАХ (на примере озера Балхаш)В озере Балхаш и в Прибалхашаских озерах происходят серьезные изменения гидроэкологического состояния, связанные главным образом с влиянием антропогенного фактора. При слиянии их между собой и с водой самих озер происходит не простой физический процесс смешения, а имеют место химические процессы, которые приводят к формированию современного солевого состава воды озер. Так, подсчетом хлорных коэффициентов для озера Балхаш показано, что с запада на восток увеличивается содержание карбонатных ионов: в западной части их нет, появляются они в районе от залива Тас - арал до места сужения западной и восточной частей озера (пролив Узын-арал или Сары - Есик), а в восточной половине происходит интенсивное обогащение воды карбонатами. Показатели сульфат и магний ионов в крайней западной части имеют низкие значения, в направлении на восток постепенно нарастают, восточнее Тас - арала достигают высокого значения и держатся на этом уровне, на протяжении всего озера, и только в крайнем восточном плесе несколько понижаются. Процессы с участием бикарбонатных, и кальций ионов, приводящие к садке кальцита, происходят даже в западной части с минерализацией около 2 г/л, а процессы с участием еще и магний - иона, способствующие садке магниевого карбоната или доломита, протекают только в крайнем восточном плесе, где минерализация воды не превышает 5 г/л.Отмеченные отличительные особенности состава воды в сочетании с другими свойствами должны обусловливать и специфику гидрохимического режима и качества вод бессточных водоемов аридных зон, а также состав соляных озер, образовавшихся из этой воды. Балкаш, в котором аккумулируется сток воды разных типов и концентраций, в многолетнем цикле (1958-2007 гг.) сохраняется характерная горизонтальная стратификация минерализации (увеличение в 4-7 раз) и ионного состава (увеличение неодинаковое (в 2-15 раз), а для ионов Са2 -уменьшение в 2-4 раза). Вертикальная же стратификация проявляется очень редко в связи с сильным ветровым перемешиванием водных масс, насыщенных кислородом и коллоидными частицами. Другой уникальной особенностью является ярко выраженная метаморфизация химического состава, приводящая к протеканию разнотипных процессов с заметным участием всех главных ионов, кроме Na и Cl-. Так, за 1985 г. из воды в осадок выпало 4,47 млн.т карбонатов кальция и магния, которые при небольшом содержании свободного диоксида углерода или его отсутствии сохраняются на дне водоема.

В озере Балхаш и в Прибалхашаских озерах происходят 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 водопотребление. Поэтому опасение за гидроэкологическую безопасность Казахстана вполне обоснованно. По этим причинам по предложению ЮНЕСКО оз. Балхаш и другие объекты включены в международный перечень систем, подлежащих первоочередному исследованию и охране.

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

Континентальные озера Балхаш - Алакольской котловины издавна привлекали внимание исследователей, но в гидрохимическом отношении они стали основательно изучаться в 40 - 50 - х годах прошлого столетия. Обобщая результаты эпизодических и многолетних исследований известных ученых и их последователей, Н.М. Страхова [1], Д.Г. Сапожникова [2], В.Д. Коншина [3], М.Н. Тарасова [4], Б.А. Беремжанова [5], С.М. Романовой [6,7], А.А. Турсунова[8], Н.А. Амиргалиева [9] и др. по выявлению различных аспектов региональной и прикладной гидрохимии (солевой баланс, образование и динамика донных осадков, прогноз и др.) применительно к континентальным водоемам, попытаемся показать некоторые отличительные особенности протекающих в них химических процессов и состава вод.

Континентальные бессточные озера Казахстана Балхаш, Сасыкколь и Алаколь собирают в себе речные, подземные и атмосферные воды. При слиянии их между собой и с водой самих озер происходит не простой физический процесс смешения, а имеют место химические процессы, которые приводят к формированию современного солевого состава воды озер. Эти процессы объединены в общее понятие метаморфизации. В процессах метаморфизации химического состава природных вод большую роль могут играть: ветровое перемешивание водных масс и насыщение их кислородом; вдольбереговое перемещение наносов, их флотация (истирание, сегрегация), насыщение воды коллоидно-глинистыми веществами и ряд других процессов.

Отсутствие исследований, в которых бы процессы, обусловливающие формирование гидрохимического режима и качества воды континентальных водоемов аридных зон под влиянием антропогенных факторов, рассматривались как единое целое, в их взаимосвязи, выявлении особенностей и зависимости от параметров окружающей среды, препятствует получению целостного представления о гидрохимии водоемов. Это вызывает потребность в систематизации фактического материала и определяет характер данной статьи.

Материалы и методы исследования

Для решения поставленных задач в качестве объектов было выбрано оз. Балхаш - типичный континентальный бессточный водоем аридной зоны.

Особое внимание было обращено на процессы карбонатообразования, протекающие в естественных условиях и при изотермическом испарении и охлаждении вод. Способность воды растворять или выделять в осадок САСО3 зависит от степени насыщенности им воды. Если вода не насыщена САСО3, то она может растворять карбонатосодержащие вещества. Если вода пересыщена САСО3, то при определенных условиях САСО3 может выделяться в осадок. водоем гидрохимический флотация

За период исследования было организовано 10 экспедиционных выездов на оз. Балхаш и осуществлено 5 гидрохимических съемок акватории озера. Отобрано более 1500 проб озерной воды на химический анализ по 5-7 километровой сетке. Кроме того, в разные годы проведены наблюдения за режимом неустойчивых компонентов химического состава воды водоема с отбором проб через каждые 2 часа в течение 2 суток. Отбор глубинных проб производили батометром Молчанова ГР-18, а дночерпателем ДЧ-0,025 или Петерсена отбирали образцы донных отложений, почвы - прибором для отбора проб основных монолитов грунта.

При рассмотрении пространственного распространения элементов химического состава в воде оз. Балхаш пользовались гидрохимическим районированием акватории озера по Тарасову М.Н. [3]. Для выяснения вертикальной стратификации компонентов химического состава пробы воды отбирались в поверхностных (0,5 м) и придонных слоях.

Согласно рекомендациям [10] определение неустойчивых компонентов воды (РН, НСО , СО , NO , NH , окисляемость, О2, СО2) проводилось сразу после отбора проб, остальных - в лаборатории после консервирования соответствующими реагентами.

Для определения компонентов химического состава воды были применены общепринятые в гидрохимической практике методы. Проверка указанных методов показала, что процент ошибок не превышал допустимых значений их погрешности. Все пробы воды и почвы анализировались минимум в трех - четырехкратной повторности. Для получения достоверных выводов применялась математическая обработка [11].

Анализ донных отложений выполнен по руководству [12]. Расчет компонентов карбонатно-кальциевого равновесия производили по методике и рекомендациям О.А. Алекина, Н.П. Моричевой [13] и автора [14] без учета образования ионных пар и комплексов.

Для более точной количественной оценки кристаллизации солей произведено лабораторное исследование по изотермическому испарению и политермическому охлаждению воды оз. Балкаш. При этом был использован метод, предложенный сотрудниками Всесоюзного научно-исследовательского института галургии и Казахского национального университета им. аль-Фараби [15]. В ходе испарения воды из концентрированного раствора производился отбор проб жидких фаз и отделение выпавших осадков. Жидкая и твердая фаза анализировались на содержание главных ионов.

Изучение гидрохимических процессов, в том числе процессов солеобразования и соленакопления, условий и процессов формирования, трансформации состава вод под действием различных факторов тесно связано с теоретическими основами гидрохимии.

При исследовании этих вопросов мы руководствовались учением школы академика Н.С. Курнакова о физико-химическом анализе применительно к природным водам, рассолам и солям, развитого в дальнейшем его учениками и последователями как в России, Казахстане, Киргизии, Узбекистане, так и в странах дальнего зарубежья.

Поскольку природные воды по существу являются растворами природных веществ минерального и органического происхождения, то они рассматриваются нами как природные равновесные физико-химические системы, состоящие из воды и растворенных в ней соединений. К ним применимы законы и теории растворов и индивидуальных веществ.

Отличительные особенности гидрохимических процессов водоемов аридной зоны

При увеличении общей минерализации воды озер Балхаш, Сасыкколь и Алаколь по их длине концентрация отдельных ионов изменяется своеобразно. Так, подсчетом хлорных коэффициентов для озера Балхаш показано, что с запада на восток увеличивается содержание карбонатных ионов: в западной части их нет, появляются они в районе от залива Тас - арал до места сужения западной и восточной частей озера (пролив Узын-арал или Сары - Есик), а в восточной половине происходит интенсивное обогащение воды карбонатами. Хлорные коэффициенты бикарбонат и кальций ионов непрерывно понижаются. Показатели сульфат и магний ионов в крайней западной части имеют низкие значения, в направлении на восток постепенно нарастают, восточнее Тас - арала достигают высокого значения и держатся на этом уровне, на протяжении всего озера, и только в крайнем восточном плесе несколько понижаются. Процессы с участием бикарбонатных, и кальций ионов, приводящие к садке кальцита, происходят даже в западной части с минерализацией около 2 г/л, а процессы с участием еще и магний - иона, способствующие садке магниевого карбоната или доломита, протекают только в крайнем восточном плесе, где минерализация воды не превышает 5 г/л. Такое несоответствие между увеличением концентрации отдельных ионов и ростом общей минерализации может служить лишь указателем наличия процесса метаморфизации и является одной из отличительных особенностей аридных озер.

В настоящее время достаточно хорошо известен факт, что в гумидных озерах садка солей происходит при больших значениях минерализации и концентрации отдельных ионов (свыше 10 г/л). В воде Мирового океана и Каспийского моря с суммой солей около 30 г/л происходит садка солей только, соответственно, в глубоководных частях океана и заливе Карабогазгол с минерализацией значительно превышающей 50 г/л /8/. В озерах же аридных зон происходит садка солей при значительно меньших значениях минерализации и это отличает их от водоемов гумидных зон.

В отшнуровывающихся от Балхаша заливах, где сумма солей достигает 16 г/л, наблюдается садка не только карбонатов, но и сульфатов. А при интенсивном падении уровня воды Аральского моря и резком увеличении солености, стали одновременно осаждаться карбонаты, сульфаты и хлориды. Вместо ожидаемой твердой корки безвредных карбонатов образовались маршевые и корково-пухлые солончаки, легко развеваемые ветром на большие расстояния [16].

Процесс ускоренной садки (самосадки) солей в континентальных озерах обусловлен, по всей вероятности, мелководностью водоема, сильной инсоляцией, аридным климатом, интенсивным перемешиванием водных масс, т.е. прежде всего морфометрическими и климатическими факторами.

Разбирая причины и содержание процессов метаморфизации химического состава вод, необходимо руководствоваться одним из крупных достижений школы академика Н.С. Курнакова о направленном изменении химического состава вод и рассолов бассейнов под влиянием процессов метаморфизации. Причиной метаморфизации вод рассматриваемых озер служит смешение вод разных типов и различных концентраций, а также появлением в воде озер коллоидного глинистого материала, содержащего поглощающий комплекс. Доказано [4-7], что на осаждение солей при относительно небольших значениях минерализации большую роль играют суспенгели - мельчайшие частицы наносов, образующиеся изза постоянного турбулентного перемешивания воды ветровыми волнами, их флотации в прибрежных зонах, взмучивания ила и донных отложений, абразивного износа крупных наносов при их вдольбереговом перемешивании. Кроме того, суспенгели являются хорошими сорбентами различных макро - и микрокомпонентов, газов, катализаторами ряда химических реакций, в частности, карбонатообразования и участниками гидрохимических процессов. В результате такого пути образуются твердые соли и относительно чистая вода, а аридный водоем освобождается от засоления.

Иными словами, вступает в силу механизм самосохранения, когда мутная вода аридного водоема и рек, содержащая глинистый коллоидный материал, путем ряда химических реакций и физических процессов очищает воду от растворенных минеральных и органических веществ.

В аридное озеро поступают сульфатные, сульфатно-карбонатные воды рек, (как правило, более минерализованные) карбонатные и сульфатные воды подземного питания, а также сульфатные и карбонатные воды атмосферных осадков. Эти воды смешиваются с сульфатной водой озера.

При смешении этих вод ведущим является смешение карбонатных и сульфатных вод, в результате чего происходят реакции двойного обмена, приводящие к труднообратимому изменению химического состава, т.е. к метаморфизации вод.

В составе карбонатных вод (особенно грунтовых) содержится карбонат натрия. Он образуется в результате процессов осолонения солончаков, а также выветривания полевых шпатов, а затем вымывается грунтовыми водами и реагирует с сульфатами кальция и магния из сульфатных вод, вследствие чего карбонаты кальция и магния оседают, а вода озера Балхаш, так же как и озера Алаколя, обогащается сульфатом натрия.

Относительно влияния подземных и грунтовых вод на гидрохимию водоема следует сказать следующее. Специальными гидрохимическими исследованиями установлено, что в береговых участках большинства аридных озер образуются довольно обширные и глубокие депрессии уровня грунтовых вод [17].

Эти депрессии обусловлены «фитилиевым эффектом», более интенсивным испарением воды с поверхности грунтового потока, приближающегося к водоему. Выявлено также, что уровень воды в середине депрессии, площадь которой соизмерима с площадью западной части Балхаша, примерно на 7,0 м ниже уровня воды в оз. Балхаш. Изза наличия такой депрессии и мощного фильтрационного потока из береговой зоны озера в сторону депрессии устремляется значительная масса солей.

Как полагает профессор А.А. Турсунов, этот фактор является одним из главных расходных статей солевого баланса аридных водоемов. Аналогичные депрессии проявляются у берегов других континентальных озер и водохранилищ Казахстана.

В общем виде путь метаморфизации вод и рассолов всех типов М.Г. Валяшко изображает следующей схемой:

где Р3- метаморфизованная вода. По мнению Б.А. Беремжанова такие реакции могут иметь место не только в аридном водоеме, но и при возникновении соответствующих условий в реках и подземных водах. Возможно, в маломинерализованных частях озера или водотоках, питающих озеро, эти реакции будут идти гораздо медленнее, но в результате длительности смешения, карбонаты кальция и магния оседают, озерная вода обогащается сульфатом натрия [5].

В исследуемых водах озер имеется гидрокарбонат кальция. До последнего времени метаморфизующее действие гидрокарбоната кальция связывали с различными реакциями двойного обмена:

Специальные исследования авторов статьи показали, что все эти реакции действительно осуществляются, но по количеству образующихся твердых фаз ведущее значение имеет реакция Валяшко. Получающиеся в этой реакции гипс и основной карбонат магния составляют 99% новообразованного осадка. При небольшом содержании сульфата магния в растворе реакция практически не происходит, а идет только разложение гидрокарбоната кальция. Но в основной массе, например, в балхашской воде, изза высокого содержания гидрокарбонат - и карбонат - ионов при расчете по условной методике связывания ионов в соли сульфата магния образуется мало; и поэтому здесь должно иметь место простое разложение гидрокарбоната кальция.

Как было отмечено выше, воды, поступающие в озера, обычно вносят с собой большое количество взвешенных минеральных веществ, в которых содержатся частицы, способные к катионному обмену. Речные и грунтовые воды карбонатного типа несут коллоидно-глинистые частицы, поглощающий комплекс которых характеризуется обилием кальция. Содержащийся в коллоидно-глинистых частицах поглощающий комплекс попадает в смесь вод и может произвести катионный обмен, приводящий к садке труднорастворимых солей и увеличению относительной концентрации сульфатов. Таким образом, метаморфизация воды, обусловливаемая реакциями ионообмена, также приводит к садке карбоната кальция.

Говоря о метаморфизации воды озера, нельзя упускать из вида так называемую "прибрежную метаморфизацию", имеющую прямое влияние на изменение состава воды в озере (термин «прибрежная» метаморфизация впервые предложен Б.А. Беремжановым). Балхаш в силу большой изрезанности береговой полосы имеет много заливов и шиганов. Вследствие периодического колебания уровня озера при очередном понижении его отделившиеся от Балхаша заливы, лагуны и озера имеют самостоятельную жизнь. Вода в них быстрее и сильнее прогревается и слой испарения здесь больше, чем в открытом водоеме. В связи с этим озерная вода, являясь по существу раствором солей, постепенно концентрируясь, взаимодействует с углекислым газом воздуха, с береговыми и донными породами и поступающими в них поверхностными и грунтовыми водами. Появляется градиент концентрации, который изза молекулярных эффектов еще больше усиливает миграцию солей из средних частей акватории озера в береговую зону. При смене направления ветра и сгоне воды большие площади мелководий обсыхают, содержащиеся в них гидрокарбонаты переходят в карбонаты, за счет «фитилиевого» эффекта соли поднимаются к поверхности, обезвоживаются, образуя белый налет. Ветер выполняет свою работу по так называемому «эоловому опреснению». Все эти процессы приводят к метаморфизации воды в отделившихся озерах.

При следующем подъеме уровня в Балхаше отделившиеся озера затопляются и содержащиеся в них соли растворяются. Но к воде основного озера присоединяются уже не те соли, которые от нее отделились. В зависимости от глубины процессов, которые происходят в отделившихся озерах, времени, в течение которого они были отделены, и если они успели изменить свой тип, то при воссоединении с балхашской водой они оказывают на нее метаморфизующее действие.

Накопившийся в отделившихся озерах коллоидный глинистый материал и содержащийся в них поглощающий комплекс при смешении с балхашской водой также метаморфизует ее путем катионного обмена.

Следует отметить, что кроме многолетних больших циклов имеются более короткие периодические подъемы и спады уровня внутри этих циклов. Кроме всего этого, на озере наблюдаются ежегодные весенние разливы и отливы. Все эти долговременные и кратковременные отделения части воды озера Балхаш в виде крупных или мелких озер приводят к полной или частичной метаморфизации, которая названа здесь прибрежной метаморфизацией воды озера. Специальными исследованиями 1986 г. автора статьи показано, что в одном из полуотшнурованных заливов длиною около 5 км минерализация возрастала от 4,2 г/л до 9,9 г/л. Минерализация воды отшнурованных от Балхаша заливов в это время достигала 76,1 и 88,3 г/л. Аналогичное явление наблюдается и в другом аридном водоеме оз. Чаны. Здесь соленость воды постепенно возрастает по мере удаления от оз. Малый Чаны (1,17 %о) до Ярославского плеса (7,85 %о, Михайлов Ю.Д.). При таких значениях минерализации в глубоких слоях воды происходит осаждение сульфатных солей. Благодаря подобному явлению многочисленные озера Прибалхашья служили и служат источником природных солей. Перспективность Прибалхашья отмечалась Л.М. Гроховским еще в 1963 г., который подсчитал общий запас мирабилита и тенардита в озерах, составляющий около 10 млн.т. [18].

Такого рода метаморфизацией пренебрегать нельзя, так как до 7 % воды или более 2 млн.т. солей оз. Балхаш ежегодно расходуется на отшнурование и инфильтрацию в берега [4].

Выпавшие на дно осадки солей, в частности, карбонаты кальция и магния в аридных и гумидных озерах ведут себя по - разному. В водоемах гумидной зоны, которые относительно глубоки и слой испарения здесь не превышает осадки, в толще воды и у дна накапливается достаточно большая концентрация углекислого газа, продукта жизнедеятельности биоценоза. Осаждающиеся нерастворимые карбонаты по пути ко дну взаимодействуют с диоксидом углерода, превращаясь в растворимые гидрокарбонаты. Концентрация последних постепенно может повышаться.

В водоемах аридной зоны наблюдается иная картина. Зообентос и остальные виды биоценоза здесь скапливаются не у дна, а в мелководьях, которые достаточно защищены от ветра и губительных прямых солнечных лучей. Эти участки воды в своем составе содержат мало углекислого газа. Кроме того, изза сильного ветрового перемешивания воды происходит дегазация диоксида углерода. В связи с этим карбонаты кальция и магния, другие соли свободно достигая дна, могут продолжительное время находиться в донных отложениях. Данное предположение нами подтверждено экспериментально.

В результате процессов взаимодействия сульфатных и карбонатных вод и ионообмена, характерных только для континентальных водоемов, сформировался солевой состав современной воды озер Балхаш и Алаколь. Из вышесказанного следует, что состав воды этих озер должен иметь характеризующие их отличительные особенности. Одной из отличительных особенностей состава воды изучаемых озер оказалось сравнительно малое содержание в них поваренной соли. Содержание ее в балхашской и алакольской воде по сравнению с каспийской и аральской водой более чем в два раза, а при сравнении с черноморской и океанической водой - почти в 2,5 раза меньше. Наряду с малым содержанием поваренной соли вода имеет высокое значение сульфат - хлорного коэффициента SO /Cl-. Значение этого показателя для балхашской воды превышает аральскую в 1,5 раза, каспийскую в 2,5, океанскую и черноморскую воду - в 10 раз, а для алакольской воды это значение еще выше.

Следующей очень интересной особенностью состава воды аридных озер является содержание магний - иона, которого в сумме ионов приблизительно столько же, сколько в воде Каспийского и Аральского морей, но содержание сульфата магния в балхашской воде в 2, а в алакольской в 8 раз меньше.

Еще одной отличительной особенностью оказалось отсутствие в воде изучаемых озер растворенного сульфата кальция (гипса).

За период с 1956г. по 2007 г. общая минерализация воды бессточного оз.Балхаш увеличилась в среднем от 2,43 до 4,02 г/л, что опережает прогнозные величины [7]. Для озера сохраняется характерная горизонтальная дифференциация минерализации (увеличение более чем в 4 раза), вертикальная же ее стратификация проявляется очень редко в связи с сильным ветровым перемешиванием водных масс. Выявленная тесная взаимосвязь между содержанием главных ионов и минерализацией дает возможность определять компоненты химического состава воды расчетным путем с учетом водности года.

Как было отмечено выше, одной из уникальных особенностей оз.Балхаш является ярко выраженная метаморфизация химического состава воды, способствующая солеобразованию и соленакоплению. Так, процесс карбонатообразования в оз.Балхаш протекает почти в 10 раз интенсивнее, чем в других бессточных водоемах аридных зон. Вода сильно пересыщена карбонатом кальция, пересыщение неодинаковое и увеличивается в восточном направлении в разные годы (1941-2001 гг) от 3,00 до 32,7. Балансовый расчет карбонатов кальция и магния за 1985 г показал, что из воды озера выпадает в осадок 4,47 млн.т. в год, из них 2,46 в западной и 2,01 млн. т. в восточной части .

Исследование кристаллизации солей в процессе концентрирования воды континентального оз.Балхаш методом изотермического испарения (298о К) позволило нам уточнить и дополнить установленный ранее [15] порядок осаждения и накопления карбоната магния и кальция, который отличается от морского пути. Количество карбоната кальция, выпадающего в осадок за счет испарения незначительное (50 и 126 тыс.т) и составляет для Западной (ЗБ) и Восточной (ВБ) частей озера, соответственно, 0,11 и 0,05 % от общего запаса солей [7]. За счет политермического охлаждения в воде ЗБ образуется 0,20 млн.т. (0,12 %) САСО3, а ВБ - сумма САСО3 и MGCO3 в количестве 0,27 млн. т.(0,46 % от общего запаса солей). В связи с этим при составлении солевого баланса озера необходимо учитывать количество выпадающих карбонатов не только за счет испарения, но и в период ледостава. Ледовый покров оз.Балхаш, содержащий в своем составе растворенные формы веществ (0,25-5,03 г/л), способствует некоторому увеличению минерализации подледной воды и оказывает влияние на протекание гидрохимических и гидробиологических процессов.

Определена доля участия донных отложений (среднезасоленные солончаки и илы) оз.Балхаш в процессах солеобразования. В системах «вода оз.Балхаш - донные отложения», «вода - глина» протекают сложные физико - химические процессы (катионный обмен, гидролиз, окисление - восстановление, обменные реакции, выщелачивание и др.), в результате которых осуществляется садка карбоната кальция и закрепляется повышенная закарбоначенность (до 26 %). Это приводит к некоторому опреснению воды. Количество САСО3, образовавшегося за счет катионного обмена, мало (0,45 %) по сравнению с общим его содержанием в иле (10,5 %) [19-21]. водоем гидрохимический флотация

Проведенные исследования имеют практическую направленность. Так, результаты ряда работ включены в Банк гидрохимической информации Казахстана и России, Ежегодники Качества поверхностных вод и эффективности проведенных мероприятий по территории деятельности Казахского УГКС за 1987-1990 гг. и Государственный Водный Кадастр «Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши».

1. Отмеченные отличительные особенности состава воды в сочетании с другими свойствами должны обусловливать и специфику гидрохимического режима и качества вод бессточных водоемов аридных зон, а также состав соляных озер, образовавшихся из этой воды.

Для оз. Балкаш, в котором аккумулируется сток воды разных типов и концентраций, в многолетнем цикле (1958-2007 гг.) сохраняется характерная горизонтальная стратификация минерализации (увеличение в 4-7 раз) и ионного состава (увеличение неодинаковое (в 2-15 раз), а для ионов Са2 - уменьшение в 2-4 раза). Вертикальная же стратификация проявляется очень редко в связи с сильным ветровым перемешиванием водных масс, насыщенных кислородом и коллоидными частицами. Другой уникальной особенностью является ярко выраженная метаморфизация химического состава, приводящая к протеканию разнотипных процессов с заметным участием всех главных ионов, кроме Na и Cl-. Особо интенсивно протекает карбонатообразование (в 10 раз сильнее, чем в других водоемах аридных зон). Так, за 1985 г. из воды в осадок выпало 4,47 млн.т карбонатов кальция и магния, которые при небольшом содержании свободного диоксида углерода или его отсутствии сохраняются на дне водоема. Процессы метаморфизации не потеряли своей интенсивности даже в период сильного антропогенного влияния.

2. Методом изотермического испарения (298 К) воды оз. Балхаш уточнен и дополнен порядок осаждения карбонатов кальция и магния. Количество этих солей, выпадающих за счет испарения, составляет 0,11 для ЗБ и 0,05% для ВБ, а за счет политермического охлаждения - соответственно, 0,12 и 0,46% от общего запаса солей.

3. Выявлен ряд сложных физико-химических процессов в системах «вода-ил оз. Балхаш», «вода-глина», некоторые из них приводят к садке САСО3. Так, за счет катионного обмена осаждается, соответственно, около 0,45% карбонатов. Биохимические реакции приводят к осаждению 0,8 г карбонатов из 1 л озерной воды.

4. Мелководность аридных водоемов, интенсивное ветровое перемешивание водных масс, воздействие солнечной радиации способствуют отсутствию в большинстве случаев вертикальной стратификации почти всех компонентов химического состава, что отличает их от водоемов гумидных областей.

1. Страхов Н.М., Бродская Н.Г., Князева Л.И. и др. Образование осадков в современных водоемах.- М.: Изд. АНСССР, 1954.- 791 с.

2. Сапожников Д.Г. Осадкообразование в озерах засушливой зоны СССР. Озеро Балхаш //Образование осадков в современных водоемах.- М.: Изд. АН СССР, 1954.- С. 238-314.

3. Коншин В.Д. Метаморфизация воды оз.Балхаш //ДАН СССР.- 1945.- Т. 48, № 5.- С. 355-357.

4. Тарасов М.Н. Гидрохимия озера Балхаш. - М.: Изд. АН СССР, 1961. - 227с.

5. Беремжанов Б.А. Солеобразование в некоторых континентальных бассейнах Казахстана.- Алма-Ата: Казахстан, 1968.- 162 с.

6. Романова С.М., Казангапова Н.Б. Озеро Балхаш - уникальная гидроэкологическая система.- Алматы: Школа 21 века, 2003. - 250с.

7. Романова С.М. Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим.- Алматы: Казахский университет, 2008.- 250с..

8. Турсунов А.А. От Арала до Лобнора (Гидроэкология бессточных бассейнов Центральной Азии). - Алматы: ТОО Верена, 2002. - 384 с.

9. Амиргалиев Н.А. Искусственные водные объекты Северного и Центрального Казахстана (гидрохимия и качество воды). - Алматы: НИЦ Бастау, 1998. - 191с.

10. Семенов А.Д. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 541 с.

11 Чарыков А.К. Математическая обработка результатов химического анализа. - Л.: Химия, 1984. - 168 с.

12 Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: МГУ, 1961. - 491 с.

13 Моричева Н.П., Алекин О.А. Временная инструкция по определению РН, СО2 свободной, равновесной, агрессивной. - М.: Наука, 1965. - 18 с.

14 Романова С.М., Кунанбаева Г.С. Карбонатно-кальциевое равновесие природных вод (методическое пособие). - Алматы: Казак. университеті, 2001.- 32 с.

15 Беремжанов Б.А., Покровская Ю.А. Об изотермическом испарении воды озера Балхаш //Химия и химическая технология. - Алма-Ата: КАЗГУ, 1964.- Вып. 2.- С. 53-58.

16. Орлова М.А. Роль эолового фактора в солевом режиме территорий. - Алма - Ата: Наука КАЗССР, 1983.- 265 с.

17. Подольный О.В., Ватлина Э.Г. Фоновый мониторинг подземных вод Или - Балхашского бассейна - основа оценки и прогноза их состояния //Тез. Докл. IV Межд. Конгресс «Вода: экология и технология». ЭКВАТЭК - 2000. - М.: СИБИКО Интернэшнл, 2000. - 629 с.

18. Гроховский Л.М. Соляные озера засушливых районов СССР и их освоение //Проблемы комплексного изучения засушливых зон СССР.- М.: АН СССР, 1963.- С. 69-97

19. Romanova S.M. Formation and accumulation of carbonates is one of fundamental problems of hydrochemistry. X1X Mendeleev congress on general and applied chemistry. Abstract book in 4 volumes.- Vol. 1.- Volgograd, (25 -30 September). 2011.- P.349

20. Достай Ж.Д., Романова С.М.,Турсунов Э.А. Водные ресурсы Казахстана: оценка, прогноз, управление. Том VII. Ресурсы речного стока Казахстана. Книга 3. Качество поверхностных вод Казахстана и вопросы международного вододеления (монография). - Алматы: Институт Географии Казахстана, 2012.- 216с.

21. Romanova S.M., Kazybekova E. Processes of soil formation in ecosysten of the Balkhash lake and their bottom sediments participation.- Mater.1st USM - KAZNU International Conference on: "Challenges Of Teaching And Chemistry Research In Institutions Of Higher Learning", 11 - 13th July 2012, Penang, Malaysia.- Р.54-55

Размещено на .ru