Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование закономерностей пространственно—временного распределения загрязняющих веществ в воде р. Амударьи

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Исследование закономерностей пространственно—временного распределения загрязняющих веществ в воде р. Амударьи"

л "

—

4 \ |-.гДлВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

СРЕДНЕАЗИАТСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. В. А. БУГАЕВА

На правах рукописи УДК 551.54(55(575.3+581)

НАСРУЛИН Айдар Булатовпч

Исследование закономерностей остранственно—временного распределения 1грязняющих веществ в воде р. Амударьи

ециальность: 11.00.07—Гидрология суши, водные

ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Ташкент—1996

Работа выполнена в лаборатории гидрохимии Института водных проблем Академии Наук Республики Узбекистан.

Научный руководитель:

доктор географических наук Чамбарисов Э. И.

Официальные оппоненты:

профессор, доктор геолого-минералогических наук Самойленко Е. Г. кандидат географических наук Горелкин Н. Е.

Ведущая организация:

научно-производственное объединение среднеазиатского научно-исследоЕа-тельского института ирригации

им. В. Д. Журина С НПО САНШРГО '

Зашита состоится "_16_" октября 1993 г. в _1300.

часов

на.заседании Специализированного совета К 128.10.01 при САНИГМИ по адресу: 700052, г.Ташкект-52,. ул. Обсерваторская,52 им. В. А. Бугаева

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке САНИГМИ

Отзывы е двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять. по адресу: 700052 Ташкент, ул. Обсерваторская, д. 52, САНИГМИ им. В.А.Бугаева

Ученый секретарь Специализированного совета.

Автореферат разослан

.1996 г.

■ кандидат физико-математических

СЕ'ДЛП ХЛРЛ1ГГЕРПСТ1и\Л РАПОТИ

Лдтуаль ностг» 1гсслэдоззгп?ч

Интенсивное исследование водных ресурсов реки Амударьи для сельскохозяйственных и промышленных ну;;(Д приводит к антропогенному загрязнена сбросными водами, содержащими различные загрязняющие зегества. В результате происходи! обострение экологической напряженности в регионе, особенно в среднем и нкякм течениях р.Амударьи, приводящее к ухудшению социально-экономической обстановки. Это определяет важность исследований по изучению и оцэике закономерностей изменения химического состава п степени загрязнения рек Аральского бассейна с учетом роста и развития агропромышленного комплекса, промышленности и социально-демографических факторов.

При этом вално знать, как меняется степень --"рязпения речной воды по долине р. Амударьи: в различных зонах бассейна (верховье, среднее течение, низовья), выг:е и иже крупных ирригационных районов и т.д.-, а такле во времени за последние годы.

Поэтому в диссертации рассмотрено современное- пространственно-временное распределение загрязняющих веществ и дана оценка качества воды для использования в различных целях: длл ороЕвшш, хозяйственно-питьевых целей и т.д.

Цэль пссл^олзгшл

л!!ал:!з закономерностей пространственно-временного распределения загрззняюаих веществ в воде р.Амударьи, выявление их сезонных и годовых изменений по длине реки, и установление степени влияния на качество вели подвешенных к руслу Амударьи ирригационных районов, с использованием бассейновой оценки, а также общая оценка экологического состояния по всему бассейну Амударьи.

Задз'И ксследоваиня:

- анализ многолетнего распределения загрязняющих веществ по пяти створам русла р.Амударьи: Термез, Кипчак, Тюямуюн, Нукус. Кзылжар за 1080-1994 гг;

- оценка влияния различных факторов на изменение содержания загрязняющих веществ, получение математических выражений связи между ингредиентами с водным режимом р.Амударьи большей частью

в зоне формирования стока и обоснование взаимосвязи некоторых ингредиентов с отдельными показателями развития народного хозяйства в областном разрезе (по ирригационном районам с краткой характеристикой промышленности и сельского хозяйства);

- анализ изменения объемов и качества коллекторно-дренажных, промышленных и коммунально-бытовых вод в пределах прилегающих к руслу Амударьи административных областей;

- составление карты "Загрязненность поверхностных вод бассейна р.Амударьи" (масштаб 1:1000000), с учетом коллекторно-дренажных, коммунально-битовых, промышленных стоков и заболеваемости населения в разрезе областей;

- оценка качества речной еоды б рассматриваемых створах для хозяйственно -питьевых и ирригационных целей.

С&ьект следования

Объект исследования - р.Амударья, распределение загрязняющих веществ по стволу реки, коллекторно-дренажные сельскохозяйственные, промышленные, коммунально-бытовые сточные воды, рассмотренные по административным областям бассейна реки.

Нсходнш материал» и метода исследования

В качестве исходного материала в диссертации использованы материалы САНИГМИ, Гидрометцентра Главгидромета РУз, министерства мелиорации и еодного хозяйства РУз, результаты экспедиционных исследований.

Были использованы методы статистического анализа, математического моделирования, картографирования. Сбор и обработка многолетней информации производилась с использованием компьютерных средств, программ "СТАТГРАФ", "ГРА'ХЕР". Унифицирование фондовых материалов, а также проведенный отбор контрольных проб, районирование с использованием бассейнового ландшафтно-геохими-ческого метода дало возможность найти статистические закономерности пространственно-временного распределения загрязняющих веществ и оценить динамику роста и спада загрязнения р.Амудары под влиянием антропогенных факторов.

Научная новизна

Впервые научно обобщен обширный материал но загрязнению поверхностных (речных и коллекторно-дренажных) вод бассейна Амударьи, что позволило на основе бассейнового разделения орошаемой зоны среднего и нилнего течения р.Амударьи выявить зяконо-

мерности пространственно-временного распределения различных загрязнявших компонентов, оценить современное качество речной воды на различных участках реки для хозяйственно-питьевых и ирригационных целей, наметить пути оптимизации экологической обстановки в данном бассейне.

Разработана и реализована на технических носителях информационная база данных по загрязнению р.Амударьи, позволившая выполнить статистический анализ по заданным створам. Креме того, проведена комплексная статистическая обработка имеющегося банка данных, чтобы выявить территории, наиболее опасные в экологическом отношении, получены статистические уравнения прогноза. Получена следующие результата:

- дополнен и усовершенствован бассейновый метод изучения качеств поверхностных вод аридных территорий:

- выделены закономерности распределения минерализации и химического состава речных и коллекторно-дренажных в^п по протяженности Амударьи и внутри ее отдельных ирригационных районов;

- предложены критерии для проведения гидроэкологического районирования, па основе которых выделены различные гидрозкологи-ческие районы в рассматриваемом бассейне;

- составлена ¡гзрта "загрязненность поверхностных вод бассейна р.Амударьи" (масштаб 1:1000000);

- разработана и реализована на технических носителях информационная база данных по загрязнению реки Амударьи, позволившая выполнять статистический анализ по заданным створам.

Предметом защити

- является решение задачи выявления закономерностей пространственно- временного распределения загрязняющих веществ в воде р.Амударьи и анализ качества поверхностных стачных вод на прилегающих к ней территориях.

Основное защищаемое поло.чазши

1. РыяЕленные закономерности пространственно-временного распределения загрязняющих веществ речных вод бассейна Амударьи посредством применения бассейнового комплексного метода, метода статистического анализа и картографирования.

2. Ан;~;из современной гидроэкологической обстановки в областях, примыкающих к руслу Лмударьи с учетом качества коллекторно-дрэ-натаых, промышленных и коммунально-бытовых сточных вод и общей

характеристики заболеваемости населения данной территории. Праптзгческое зпачзн:!2 1; влэдгрэгша

Полученные расчетные, графические и другие характеристики по гидрохимическому режиму р.Амударьи, а также методические подходы, выводы и рекомендации по возможности использования этих вод могут быть использованы различными проектными и научно-исследовательскими институтами в разработках при решении следужда проблем аридных территорий:

а) составление проектов дальнейшего развития орошаемого земледелия, промышленности, строительства новых населенных пунктов по пути интенсификации;

б) поиски путей улучшения экологической обстановки в различных ирригационнь' •: районах Узбекистана, а также в целом по Цен-тралыюазиатскому региону.

Это поможет водоохранным и водохозяйственным организациям планировать и прогнозировать экологическую обстановку в водохозяйственном комплексе Аральского бассейна, в том числе в зоне "экологического бедствия", провести конкретные природоохранные мероприятия, а таюхе разработать комплекс мер по очистке воды. Лдчиш"! ыишз автора

Исследования по совершенствованию методики и технологии обработки рядов данных по загрязнению вод р.Амударьн, получение данных о пространственно-временном распределении, анализ результатов и разработка методов их использования в природоохранной практике.

Для дополнения выборки имеющихся данных лично автором проведен отбор проб воды р.Амударьи, каналов и коллекторов, впадающих в реку.

Апробация работы и публикации ' Основные результаты исследования представлялись на:

- Международной научно-практической конференции "Ученые и специалисты в решении социально-экономических проблем". Т.,1992.

- научных семинарах и в Ученом Совете Института водных проблем Академии Наук Республики Узбекистан;

- на республиканской научно-практической конференции "Водосбе-рекение в условиях, дефицита водных' ресурсов", посвященной ?0-летию САНИИРИ им. В.Д.Журина. Ташкент, 1995 г;

на гидрологических семинарах САНИГМИ, ГИДРОПРОЕКТа, САНИИРИ, 'АШГУ.

По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ.

Структура и сСиш диссертант

Диссертация, общим объемом 128 страниц машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения и списка ис-юльзованной литературы из 141 наименования, в том числе 12 «юстраниой, 13 рисунков и 29 таблиц, 6 приложений.

Основное содер.тагпгэ рзбсти

Во ВВЕДЕШШ обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цели и задачи исследования, раскрыта научная новизна и практическая значимость работы.

Гл,-ш.а 1. АНАЛИЗ ИЗУЧЕННОСТИ СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ р.АМУДАРЬИ.

Сведения о химсоставе воды рек бассейна Амударьи имеются с 1910 г, а с 1938 г. появились регулярные данные в -лдрохимичес-ких ежегодниках по минерализации и главным иона», с 1980 г. но тяжелым металлам.

В большинстве научных работ, посвященных гидрохимии Дму-дарьи, исследованы в основном ионный состав, а по изучению тяжелых металлов и других загрязняющих веществ существуют только единичные работы.

В главе показано, что за последние десятилетия под влиянием хозяйственной деятельности человека сток и химический состав вод значительно изменился.

По характеру своего воздействия на формирование химсостава р.Амударьи все анализируемые факторы разделили на три группы:

1) физико-географические,- под влиянием которых формируется химсостав воды р.Амударьи: рельеф, климат, физическое, химическое и биологическое выветривание горных пород, почвы, растительность;

2) геологические: литологический состав горных пород - главный фактор формирования минерализации и химсостава природных вод;

3) физико-химические факторы: химические свойства элементов -валентность, окислительно-восстановительные процессы, влияющие на миграционную способность элементов, на их рассеяние и концентрацию и т.д;

4) биологические: деятельность растений и живых организмов, ¡со-

- в -

торые часто аккумулируют многие тяжелые металлы и другие заг рязняющие вещества в процессе жизнедеятельности; 5) антропогенные факторы: обзор имеющейся литературы по даннс му вопросу показал, что со временем минерализация, химсоста речной воды Амударьи ухудшались под влиянием антропогенной дел тельлости, ряд исследователей ставят вопрос о необходимое!' тщательного изучения этого процесса с выявлением закономерное тей.

Рассмотрены следующие основные антропогенные факторы сельское хозяйство, промышленность и коммунально-бытовые сточ ные воды населенных пунктов.

Глава 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

Были выбраны элементу физшсо-химического состава загрязняю щих вещее* Л по четырем группам:

1) Минерализация, главные ионы (сульфаты, хлориды, кальций,' ка лий. магний);

2) Загрязняющие вещества органического происхождения, ядохими каты (СПАВ, фенолы, нефтепродукты, гексахлоран, линдан, ДДТ ЛДД и т.д); .

3) Загрязняющие вещества неорганического происхождения, тяже ше металлы (медь, ртуть, хром, мшьяк, цинк, ванадий, ■ молие ден И т.д);

4) Биогенные компоненты (азот аммонийный, нитраты, нитрита фосфат).

А в качестве предикторов брались физико-химические свой ства, влияющие на пространственно-временное распределение Lar рязняющих веществ. Это в первую очередь расход воды, теылерату ра воды и т.д.

Для изучения пространственно-временного распределения заг рязняющих веществ в воде р.Амударьи были использованы различ ше методы и способы, комплексное водохозяйственное районировг И'13, бассейновый, географо-гидрологический, статистически!" картографический, отобраны критерии гидроэкологической напря ценности для проведения районирования по качественным харлкте ристикам. а для оценки качества речной еоды для ирригационш. целей выбрали общепринятые формулы. Были также использовав ЩК, применяемые ь УГКС Республики Узбекистан, чтобы среди aai рязняющих веществ избрать отдельные элементы по прпоритетност;

э степени опасности для здоровья людей, количеству и масятаб-эсти.

На основании имеющегося фактического гидрохимического мате-иала по всем исследуемым ствсрам, были рассмотрены следующие опросы пространственно-временного распределения загрязняющих еществ в воде Амударьи:

изменение рассматриваемых ингредиентов на всех изучаемых ТЕОрач за многолетний (1980-1994 гг.) и пятилетие (1980-198'! 1987-1991 гг.) периоды;

для каждого створа били подсчитаны средние ежегодные величи-ы ингредиентов за эти периоды, и отдельно по сезонам года: за егетацию и невегетацию;

среднемноголетнее изменение ингредиентов по длине реки за ять лет;

влияние водного режима (расходов воды) на изменение во време-:и и по длине реки содержания каждого ингредиента.

^Этот анализ позволил для отдельных элементов, характеризующие загрязнение речных вод, выявить закономерности их измене-[ия в зависимости от водного режима р.Амударьи, а также между :обой, для некоторых створов, расположенных ниже зоны формиро-1аиия стока (ств.Термез) и в зоне аккумуляции загрязняющих ве-^еств (ств. Нукус).

Достоверность данных УГКС Узбекистана по р.Амударье доста-:счно надежна, но для дополнения проводились полевые исследова-шя с отбором проб воды в заданных точках. Результаты этих по-тевых исследований позволили более подробно раскрыть влияние созяйственной деятельности на формирование химического состгаа 5.Амударьи, и выявить более высокие концентрации по некоторым элементам, а также определить и уточнить содержание отдельных шгредиентов. Например, кадмия, стронция и т.д., содержание которых во многих местах согласно отобранным пробам намного превышает ПДК.

При подборе математико-статистических методов для исследования пространственно-временного распределения загрязняющих ве-деств остановились на корреляционном и регрессионном анализах.

При исследованиях был использован собственный набранный 5анк данных (приоритетные загрязняющиэ вещества за 12-летний период), заполнив методом экстраполяции и интерполяции недос-

тающие данные.

Проведенный корреляционный анализ для всех рассматриваемы) ингредиентов с расходом воды и в виде и между собой выявил тесноту их сеязи. Это позволило в виде уравнения регрессии выразить закономерности изменения данного ингредиента в зависимости от водности рекй.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЩИХ ВЕЩЕСТВ.-

На основании проведенных расчетов, проанализировано изменение минерализации и главных ионов как во времени (в течеши 1980-1994 гг), так и по длине реки (от ств.Термез до ств.Кзыл жар).

В ств.Термез величины минерализации воды за данные годы менялись от Гм5 г/дм3 (1937) до 0,7 г/дм3 (1982), ниже -ств.Тюямуюн от 0,85 (1987) до 1,2 г/дм3 (1982), ств.Кипчак - о 0,9 (1991) до 1,3 г/дм3 (1982). В нижнем течении р.Амударьи ми нерадизация в ств.Нукус от 0,8 (1991) до 1,57 г/дм3 (1989), а ств.Кзылжар от 0,9 (1988) до 1,4 (1982) г/дм3. В 1993 и 1994 г минерализация менялась в ств.Термез от 1,92 до 0,65 г/дм3, ств.Тюямуюн - 0.9 и 0,84 г/дм3, в низовьях реки - ств.Нукус уж 1,09 и 1,03 г/дм3.

Для того чтобы рассмотреть, как изменяется минерализаци води по времени, были получены ее средние величины за пять ле (1980-1984 и 1987-1991 гг), результаты расчетов приведены табл.1-2.

В 1980-1984 гг. Минерализация в ств.Кзылжар относилась к классу (сильное загрязнение), и только в ств.Термез милерализа 1Ц1Я ниже ПДК, по главным ионам - превышение по хлорида},! и маг нию от ств.Тюямуюн и ниже. В 1987-1991 гг. минерализация снизи лась до 4 класса (незначительное загрязнение) уже начиная с ств.Кипчак. По главным ионам - снизилась концентрация хлориде и кальция, но повысились магний и сульфаты.

Анализ сезонного распределения минерализации и главных ис нов по длине реки (вегетация и невегегация) подтверждают обра! ную зависимс}сть их с расходом воды, вместе с тем, если ств.Термез хорошо проявляется сезонное изменение, то в ств.Ну (сус, из-за большого антропогенного влияния, оно почти не прояг дяется.

- и -

Обнаруженные слабые корреляционные связи главных ионов с другими загря?няюш;:ни веществами указывают на то, что между ними вероятно существуют процессы ксмплексообразования.

Таблица 1.

Средние величины минерализации и гласных понов (1980-1984 гг>.

Створы Е Сте- СГ Сте- К+ Сте- Сте- So2- Сте-

ионов пень пень пень пень 4 пень

г/дм3 изме- изме- изме- изме- изме-

нения нения нения нения нении

Термез 0.01 1,00 0,20 1,00 0,0037 1,00 п,020 1.00 0,11 1 ,00

Тюямукн 1,04 1,70 0 39 1,97 0,00-10 1 , с 6 2,04 0.20 1, П7

Кипчак 1 17 1,90 0,42 2,10 0,0037 1,20 0,050 2,50 0,24 2,22

Нукус 1,10 1,30 0,42 2,10 0.0043 1,40 0,045 2,30 0,23 2,10

Кзмлжар 1,25 2,20 0,48 2,40 0,0013 1,40 0,500 2.80 0,27 2,5]

Таблица 2.

Средние величянц ««ннералиэацви и глазных ионов (19S7-1S91 гг).

Створы Е Сте- СГ Ст? К+ CTe- ¡,-!g?-+ Сте- Sc

ионов пень пень Hf; HL пень ■1 пень

г/дм3 изме- изме- *0,01 исме ■ из! :э- из1.;-

нения нения нелил непич HGHÜ"

Термез 0.350 1,00 0,03 3,00 0,17 1,00 0,012 1,С0 0. 220 л - - i . о .

Гг-ямучн 0,927 1,60 0,15 1,69 0.23 t, 35 0,066 1,55 0, 368 1.7-;

Кипчак 1,020 1.75 0,20 2,10 0,25 1.47 0,079 1,86 0, 419 1,9;;

Нукус 1,030 1.78 0,78 2,17 0,30 1,08 0,101 2,40 0, &>fi 1 .7';-

Кзнлжар 1,030 1.77 0.18 2,00 0,25 1,-1 LI 0,072 1,70 0, 400 ,16!

Гыли отобраны приоритетные тяжелые мрталхы по токсичности в

опасности, наиболее полный банк дакнух был на медь, ртуть, цинк, мышьяк, хром, ыеньке на марганец, никель и т.д. На другие опасные тяжелые металлы (на которые мало фондовых материалов), производились собственные отборы проб, в первую очередь на кадмий, свинец, стронций и т.д.

Сезонное распределение тяжелых металлов слабо зависит от расходов воды, и практически нэ меняется по длине реки. Это свидетельствует о слабом самоочищении. По многим тяжелым металлам 'наблюдения проводятся недостаточно часто, несмотря на их высокую концентрацию. По наши наблюдениям концентрация кадмия (при ГЩК 0,005 мг/дм3) в Лмударье около г.Турткуль, составила 4,6 ЦЦК. Это связанно с большим количеством кадмия, попадающего из коллекторов, например в Сурхандарьинской области в воде коллектора l его содержание составляет 1,2 ПДК, в воде коллектора б К.5 почти 4,? ПДК. Но больше всего кадмия попадает из Бухарской и Калкадарышской областей, са\ш промышленно развитых областей бассейна р.Амударьи, уже на границе области в воде коллекторов концентрация кадмия доходит до 5,4 ПДК, в Амубухар-ском канале всего 0,4 ПДК, сброс в р.£мударыо в Каракульском районе - S8 ПДК. При этом, большая часть кадмия попадает в озеро Деьтнзкуль, где его концентрация уже 22 ПДК.

Исследуемая динамика распределения органических и биогенных веществ по длине реки, показывает, .что здесь таске наблюдается тенденция к снижению концентрации по времени, если сравнить;" выделенные ранее периоды (1980-1984 и 1987-1991 гг). Что, такяе связано с тремя причинами: с уменьшением сбросов их в р.Амударьи промышленностью и сельским хозяйством, более много, водным периодом в последние пять лет.

I

Из-за смещения зоны аккумуляции загрязняющих веществ выше по течению р.Амударьи на территорию Каракалпакии и Хорезмской области, из-за спада уровня Аральского моря, процесс самоочищения сильна, изменился. Кроме того сказывается влияние Тюямуюн-ского водохранилища, аккумулирующего в донных отложениях часть загрязняющих веществ.

Еысокое содержание фенолов в воде р.Амударьи связано с аридным климатом, хотя по сравнению с 1980 г. их концентрация также уменьшилась.

В концы.главы приводятся результаты комплексной статистик

ческой обработки по пяти створам р.Амудорьи за 1980-1991 гг. (рис.1). Регрессионный анализ по ним выявил связь между минерализацией, главными ионами и расходом воды. Например, для створа

иг/дм

3

1100,900 ТОО 500

sod'

т I I 1 [ ГьТI [ Г I I if i i i i | i ir I

........:....................

''''•'*'..........:...........

.....w.Ji'L*" "'^'^■•iivSi' (-■-.::.■ •

..ill.

1000 2000 3000 4000 5000

y-exp(a+bx) коэффициент корреляции - 0,74

мг/дм

4000 p-i | | 30001

п—i—I—i—i—i—:—г i T~

2000.......

q f'ir;—r—ь-j....i; ..i.

400 800 1200 1600

y=a+bx коэффициент корреляции - 0,3 Рис. 1 Регрессионный анализ минершшзацпи и расходов воды створа Термез (А) и створа Нукус (В) (1980-1091 гг).

Термез и Нукус получены следующие уравнения регрессии:

- створ Термез Е= е

(а+ьо)

, где Е - минерализация, а - параметр

6,71, Ь=-1,89*10, Ц - расход воцы м/сек;

- створ Нукус уравнение регрессии линейное Е=а+Ы3, где а - переменная 1187, Ь - склонение -0,45. Стандартная ошибка а=45, Ы-3,46. Корреляционный коэффициент незначителен, равен -0,279.

Практически по формуле регрессии ¡-южно вычислить минерализацию реки по известной величине расходов воды, но по створу Нукус, из-за низких коэффициентов корреляции с расходом воды и сильного антропогенного влияния подобные уравнения нельзя ис-пользорать. Если сравнивать коэффициенты корреляции все;; пяти

О

.створов, то обнаруживается постепенное уменьшение тесноты связи расходов воды - и минерализации по длине реки.

С целью установления связей между парами элементов применили корреляционный анализ концентраций загрязняющих веществ в ств.Термез и Нукус. Обнаружена зависимость между минерализацией и расходами воды, между главными ионами, но связь между концентрацией тяжелых металлов и расходами воды часто слабая или отсутствует. Концентрации загрязняющих веществ органического и биогенного происхождения имеют слабую связь друг с другом, что вызвано их антропогенным происхождением. Их сбросы, в отличие от главных ионов и минерализации, носят случайный характер.

■ ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ.

Рег*а А.у./дэрья протекает через территории трех республик: Таджикистан - Курган-Тюбинская область, Туркменистан - Чар-джоуская, Тащаузская области, Узбекистан - Сурхандарьинская, Бухарская, Хорезмская области, республика Кзракалпакстан, кроме того сточные воды Кашкадарьинской области тоже частично попадает в реку.

Был проведен анализ по всему бассейну р.Амударьп, районирование качественных характеристик по трем главным антропогенным' факторам: сельское хозяйство, промышленность и коммунально хозяйственные сточные воды населенных пунктов. Проведен анализ приоритетных районов, оказывающих наибольшее влияние на качество вод Амударьи. При этом выявлено, что из-за слаборазвитой промышленности и сельского хозяйства в пределах таджикской ч:ас-ти бассейна, сведения о загрязненности в верховьях Амударьи можно принять как фоновые значения. Одним из загрязнителей режима речной воды является территория Туркменистана, это в основном коллекторно-дренажные стоки.

Но наибольшее антропогенное влияние на качество воды р.Амударьи, оказывают промышленность и сельское хозяйство Узбекистана.

Если в верховьях бассейна р.Амударьи, в зоне питания средняя мииерап'изацня доставляет 0,35-0,37 г/дм3, то в среднем течении она доходит до 0,?И г/дм3, а в нижнем течении, в зоне аккумуляции - до 1,1 г/дм '.

Общий обзор но примыкающим к р.Амударье областям показал,

что из трех факторов самое значительное влияние на изменение качества воды оказывают сельскохозяйственные сточные воды.

Таблица 3

■Среднегодовая минерализация КДВ и объемы , ¿ведения бассейна Амударьи

Административные М, У, Химический сослав по

области г/дм3 г/дм"3 преобладанию глазных иаг.оъ

Су рх ал д арь I ¡некая 0,9-6,25 1044 сульфатно-хлоридно-мпгни-евый тип

Кашкадарьинская .■ 1,0-27,4 1552 сульфатно-хлорздно-нагри-с-во-магниевый тип

Бухарская 2,6-12,2 2540 сульфагно-хлоридно-нагри-ево-кальциевый тип

Хорезмская 2,2-12,2 £058 хлоридно-сульфатно-натри-ево-магниевый тип

Каракалпакстан 2,5-8,3 ¿760 хлоридно-сульфатно-натри-еЕо-магниевый тип

Если промышленные сточные воды имеют локальные источники размещения, их легче контролировать и проводить очистку, а ксм-муналыю-бытовые сточные воды зависят от численности населения и типа населенных пунктов. Сельскохозяйственные сточные воды имеют более широкое площадное распространение. Так распределение коллекторно-дренажных вод (КДВ) по областям показывает резкое региональное различие по качеству воды.

Промышленные сточные воды, формируются главным образом в промышленчо развитых областях, в Бухарской и Кашкадарьинской, где имеются предприятия химической промышленности, а также промышленности стройматериалов. Если в Бухарской и Кашкадарьинской областях до 821 и 732 промышленных объектов, почти 83,6Х этих предприятий имеют превышение ПДК, то в Сурхандарьинской и Хорезмской областях в основном легкая и пищевая промышленность,

сточные воды ш; сбрасывак:-. в р.Амударью в основном органические вещества, азот, фосфор, а также взвешенные вещества. ,

Сброс загрязненных сточных вод.в природйые водоемы от промышленности составил в 1990 г. - почти 327,1 млн. м3, 1992 г. -296,9, 1993 г. - 282,1, 1994 г. - 215,1 МЛН. мэ, - т.е. явная тенденция к уменьшению.

Обьем коммунально-бытовых сточных вод постоянно увеличивается в зависимости от количества населения в области по формуле:

31=ЛНв.и, где Л - численность населения, Нб.и - вынос ингредиентов.

На основании проведенных исследований составлена карта "Загрязненность поверхностных вод бассейна Амударьи", фрагмент которой приведен на рис.2. К карте масштаба 1:1000000 прилагается легенда, согласно которой на ней изображено следующее:

- содержание минерализации и главных ионов;

- превышение предельно-допустимых концентраций (ЦЦК) всех рассматриваемых ингредиентов, подсчитываемых отдельно для средних и максимальных значений. В качестве критерия оценки загрязненности воды взят интегральный индекс загрязнения речной воды Ии-зе=Ец/п, где Еи ~ сумма всех максимальных или средних превышений НДК; .

- величина годового коллекторно-дренажного стока с ирригационных районов, тяготеющих к руслу р.Амударьи;

- оценена степень загрязнения речной воды по методике ИБП Ан РУз; ' .

- показаны районы, отличающиеся по преобладающему 'фактору вызывающему загрязнения (коллекторно-дренажные, промышленный, ком-мунапьно-бытовые воды) и их составу, преобладающих загрязняющих компонентов.

Для общей оценки перспективных изменение загрязнения воды Амударьи по длине реки рассмотрены методы прогнозирования изменения загрязняюшцх веществ в воде р.Амударьи. Это в первую очередь балансовый, многофакторной регрессии, бассейновый метод и т.д.

Был таю» проведен тренд-анализ по £0 загрязняющим веществам по пяти створам реки. Тренд-аначиз выявил разницу между

- -

Рис,2 Загрязненность поверхностных вод бассейна. Амудврьн.

- -

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИИ

индекс загрязненности поверхностных вед (13Т?В).

ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ' . КАЛЬЦИЙ МАГНИЙ НАТРИЙ СУЛЬФАТЫ > ХЛОРИНЫ АЗОТ ! ПГРИТННЧ АЗСТ НИТРАТНЫЙ НЕФТЕПРОДУКТЫ ФЕНОЛЫ ХРОМ (6+) МЕДЬ ЦИНК

Качество воды- ИЗВ

(3) хорошая 0-1

{рУ/довлетрори-тельная 1-3

(2/ плохая 3-5

опасная 5-10

Основные болезни возникающее при ухудшении экологической обстановки поверхностных вод р.дмуиарьи (на 100 тыс.чел)

Общая смертность населения (на тю чел)

О 4,5- 5,6 СТ.: 6,9 - 8,1 Г'.'™) 9.4-10, 5 СЗ 5,7-6.8 С'=3 8,2-9,3

Острые кишечныэ инфекиии (1536-1990 гг.) Ш 100,0-280.0 ¡23 С40,1-820,0 23 £60,1-460,0 С2 820.1-1000.О Р22 460,1-640.0 и более

Вирусный гепагит Ш 261.6-493.7 ШО 735,9-972,9 £23 2110,1-1447. а-ГХЦГ ЦП 428,8-735,8 шш 973,0-2110

Зло! зчестпенные новосбоазования у-ГХЩ' ЕЗ 54.0-81,1 ' БЕЗ 81,2-103,1 '(23 (03,2-135.2 ЕЗ 135,3-162,4 £3162,5-169,4

СПАВ ------- административные грзнииы

Курган-Тюбинскял об. ТадхшФстана. Сурхандарыш'сичи об. Узбекистана. Казвадарьиискзя оол. Узбекистана.

верхним и нижним течениями, его можно использовать для краткосрочного прогноза.

В диссертации предложена блочная модель и определение состава исследований по оценке изменения загрязняющих веществ в речных водах в аридных условиях (на примере р.Амударьи), как комплексная модель, включающая различные частные модели.

Из многочисленных типов моделей была выбрана модель в виде блок-схемы, которая отражает динамическую систему по принципу древовидной последовательности.

Первый этап исследований - '"!анитор'шг речного бассейна" -фиксирует изменение химического состава р.Амударьи, учитывая также влияние двух важных факторов (антропогенного и природного физико-географического).

Второй этап - "Прап:оз/!рование" - состоит из создания разных моделей:

- детермюшрованние модели,- где упор делается на вскрытие причинной обусловленности исследуемых явлений. Это метод аналогии, географо-гидрологический метод В.Г.Глушкова, бассейновый метод;

- стозаетачесшгэ солэли, простые математические модели, основанные на использовании статистических методов, в нашем случае корреляционного и регрессионного анализа. Уравнения регрессии используются для прогноза. Система моделей реализована на ПЭВМ типа 1ВМ РС при использовании обычной программы "СТАТГРАФ". Базовый вариант системы настроен на работу одновременно с 20 различными загрязняющими веществами. Исходные данные вводятся и поддерживаются с помощью собственной базы данных;

- синтезированная комплексная модель, это картографирование гидроэкологической ситуации изучаемого бассейна. Здесь суммируются все результаты, полученные по другим моделям. Используется методика картографирования химического состава поверхностных вод.

Была проведена оценка ирригационного качества р.Амударьи комплексным методом (табл.4). Здесь коэффициенты: К^ - характеризует опасность общего засоления, Ко - Опасность содообразова-ния, Кз - опагигсть натриевого осолонцевания, К4 - опасность магниевого осолонцевания, К5 - опасность хлсридного засоления.

При составлении рекомендации по охране воды р.Амударьи, были учтены правовые основы, организационные,- технологические,

Таблица 4

Оценка ирригационного качества речной воды Амударьи.

г

"т"

|Створы |Минерализация г/дм3 11987-1991 гг.

I

Расчетные величины коэффициентов

Кг

Кз

К4

К5

|Термез | |Тюямуюн| I Кипчак | I Нукус | |Кзылжар|

0,580 0.927 1,020 1,030 1,030

0,34 0,40 0,43 0,48 0,41

-3,9 -55,9 -64,7 -90,1 -56,8

1,47 1,62 1,95 1,61 1,66

34,2 40,8 43,8 48,5 41,8

200 344 400 393 380

научные и экономические аспекты.

Правовой основой проведения комплексных мероприятий по ох-' райе вод р.Амударьи служит статья 52 Конституции Узбекистана, "Водный кодекс РУз" и другие законодательные акты. .Поскольку Амударья течет по территории трех государств, загрязнение ее вод имеет уже международный характер. В связи с этим решения Межгосударственного Совета бассейна Аральского моря государств Центральной Азии должны быть тесно увязаны с законодательством по охране вод всех трех республик.

Рекомендации по другим аспектам охраны воды Амударьи включают:

- создание более строгого контроля за особо опасными приоритетны),ш загрязняющими веществами. Кроме того, из-за преимущественно антропогенного загрязнения речных вод нижнего течения р.Амударьи необходимо проводить там оперативный экологический мониторинг более часто;

- создание новых норм ЦЦК, более подходящих к аридному климату;

- учет экологическо-гигиенических последствий распространения загрязняющих веществ;

- учет социально-демографической ситуации при моделировании распределения загрязняющих веществ;

- более широкое использование матемзтико-картографически;; моделей и статистических методов при планировании водоохранных и водохозяйственных мероприятий;

- для стимулирования рационального использования водных ресурсов, необходимо больше использовать не административно-правовые, а экономические рычаги и стимулы, при кото;'■•:;< будет экономически невыгодно наносить ущерб природе. При этом широко придется применять зарубежный опыт, в частности - японский, где давно введен принцип платности водных ресурсов для пром»¡тленности и сельского хозяйства.

Обязательно перед планированием строительства новых предприятий, гидротехнических работ проводить эколого-экономическую оценку водоохранных мероприятий и т.д.

вывода

В данной работе были исследованы закономерности пространственно-временного распределения загрязняющих веществ в воде р.Амударьи, начиная-от створа Термез до створа Кзылжзр за последние 15 лет.

Во время исследования автором были собраны фондовые и собственные полевые материалы не только по расходам и химическому составу воды Амударьи по стволу реки, но и значительный объем данных по расходам и качеству коллекторно-дренажных вод по прилегающим к реке территориям, а также сведения о коммунально-бытовых и промышленных стоках.

Все это позволило выявить современное состояние загрязненности речной воды Амударьи в среднем и нижнем течении, показать наиболее загрязняющие компоненты, установить и оценить главные факторы загрязнения речной воды, отобразить данную ситуацию на |сарте и провести гидроэкологическое районирование.

Проведенные исследования выявили следующее: 1) Минерализация воды вниз по течению (с Термеза до Кзылжара) в последние годы увеличивается и возрастает в '1,8 раз (580 и 1029 мг/дм3). Практически, можно констатировать, что минерализация в низовьях реки уже в основном антропогенного происхождения.

Данные о кнутригодовом изменении минерализации свидетельствуют о существовании двух типов распределения: первый тип

характерен для верхней части среднего течения реки - ств.Термез, здесь наблюдается явная зависимость от расходов еоды, из-за естественного происхождения главный ' ионов, Еторой тип присущ для низовьев реки - ств.Нукус, где из-за антропогенного происхождения, нарушена связь минерализации с расходами воды, что связано с зарегулированностью Амударьн водохранилищами, большим объемом коллекторно-дренажных вод (КДВ) в течение года.

Регрессионный анализ по пяти стЕорам р.Амударьи выявил связь между минерализацией, главными ионами с расходом води, что позволяет рекомендовать вышеприведенные уравнения регрессии для расчета ингредиентов по известным величинам расхода воды._

Комплексная статистическая обработка (корреляционный, рег-рессис чин анализ) данных, позволяет выявить существующие связи между различными факторами, по которым можно более обоснованно провеет:; прогноз и рекомендовать мори по оптимизации существующего положения;

2) Анализ содержания тяжелых металлов в р.Амударье показал, что по многим тяжелым металлам наблюдается снижение концентрации по сравнению с 1980 г, что связано с общим улучшением экологической обстановки из-за спада производства и многоводности этих лет. Содержание большинства тяжелых металлов уменьшается по длине реки к низовьям. Необходимо изучить содержание неучтенных тяжелых металлов, аккумулирующихся во взвешенных веществах и наносах.

Происходит снижение концентрации органических и биогенных веществ во Бремени, это связано с ^метшением сбросов, их в р.Амударью (в последние год концентрация фенолов уменьшилась по сравнешпо с 1980 г. в 3,7 раз в Термезе, в 6 раз в .^зилжаре, по нефтепродукта.) в 5,6 раз в Термезе, 3,3 раза в . Кзылжаре, фосфаты - 2,7 и 2,5 раз, а ГХЦГ в ств.Термез - 120 раз и т.д.)

3) Установлено,что главным фактором, изменяющим качество речной воды Амударьи является коллекторно-дре'натаый сток (до 80% сточных вод), при этом эти воды не только высокоминерализиро-ваны, но и загрязнены остатками ядохимикатов, нитратами, тяжелыми металлами и т.д.

4) На основани" проведенных расчетов и выделении критериев гидроэкологического состояния составлена карта "Загрязненность поверхностных вод бассейна р.Амударьи", где приведена оценка сов-

эеменного состояния загрязнения речных вод бассейна реки Аму-}арьи и оценка качества воды для хозяйственно-питьевых и ирригационных целей. Проведено интегральное гидрозкологическое районирование .рассматриваемой территории с применением предложение критериев и учетом объемов и качества промышленных, коллек-горно-дренажных, комм/нально-бытсвых сточных вод; 5) Согласно проведенной оценке качества речной воды выявлено, •гсо для хозяйственно-питьевых целей сна пригодна т верховьях зеки, а ниже по течению реки, в зоне транзита ограничено годна, в зоне аккумуляции она, как правило, не пригодна питьевых

целей, но ее можно использовать для■ чисто хозлйстген'гых нужд.

Анализ иррш ационпого качества, показал, что полив с/к культур без опасения можно проводить в верхнем и среднем течениях реки, а в нижнем течении орошение речной водой приводит к магниево-кальциевому засолению, увеличению сульфатов и хлоридов; 3) Последовательность и ссстав проведенных исследований, оформленных в виде блочной модели можно применять для изучения распределения загрязняющих веществ и сценки гидроэкслогйческогс состояния в других речных бассейнах аридной зоны.

Описанный в работе подход к математике-картографическому моделированию динамики загрязняющих вешестз.имеет как прикладную, так и методическую значимость, позволяя обосновано подойти к комплексной разработке мероприятий по охране и рациональному использованию водных ресурсов. В пределах бассейна р.Амударьл рекомендуется обратить внимание в первую очередь на низовья реки, поскольку из-за антропогенного влияния зона аккумуляции солей и загрязняющих веществ переместилась в дельту, что привело к неблагоприятным эколого-гигиеническим последствиям.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Насрулин. А.Б. Картографический метод изучения эколо-го-демографической ситуации районов старого орошения (на примере Ферганской долины) // Материалы географического общества УзССР: - Ташкент, АнУзССР. - 1990. -4.4. - С.346.

2. Кулматоь Р.А., Насрулин А.Б. Оценка и прогнозирование состояния загрязнения реки Амударьи // Международная науч-

но-практическая конференция "Ученые и специалисты в решении со циально-экономических проблем". --Ташкент, 1992.- - С.70.

3. Кулматов P.A., Насрулин A.B., Исматова М.С. Исследования особенностей пространственно-временного распределения заг рязняющих веществ в р.Амударья // Водные ресурсы аридных территорий. - Ташкент, "Фан". - 1993. - С.20-30.

4. О загрязнении р.Зарафшан пестицидами и тяжелыми металла ми / Назаров A.C., Лесник Ю.Н., Исматсва М.С., Насрулин A.B. /, Технические и экологические проблемы развития Навоийской области. - Тезисы(20-£2 мая 1993 г). - Навои, - 1993. - С.24.

5. Насрулин A.B., Кулматов P.A.. Чембарисов Э.И. Опыт использования статистических методов при мониторинге загрязняю щих веществ р.Амударьи // Узбекский журнал Проблемы механики. ■ 1-993. - N5. - С. 128-129.

6. Пасут,'лпн А.Б. Амударе сувларининг ифлосланги рувчи мод далар билан фазофий вактли таксимланиги хусусиятлари // Экологические и геоэкологические проблемы Республики Узбекистан. Ташкент, 1994,- С.128-129.

7. Насрулин А.Б. Экономические проблемы Республики Узбекис тал и пути решения гидроэкологических проблем // Экономически! проблемы развития Узбекистана (сборник научных трудов). - Ташкент: ТГЭУ - Токио: Университет Такушоку. - 1994. - С.74-83.

8. Насрулин А.Б. Опыт комплексного подхода к изучении качества воды в р:Амударье ' Водосбережение в условиях дефицит; водных ресурсов. - Ташкент, САНИИРИ. - 1995. - С.71-73.

9.Чембарисов Э.И., Лесник Ю.Н.. Насрулин А.Б. и др. Особенности загрязнения речных вс-1 Узбекистана и их охрана // Водны; проблемы аридных территории. - Ташкент. - 1995. -. Быи.З. С.121-134. ' .

г 25 -

Насрулин А.Б.нинг "Амударе еувидаги ифлослантирувчи модда-лариинг атрсф-мух;!« буйича такримлангли к;онуниятлар«ш1 тадкик; к;илиш" мавзуидаги диссертациянинг к,иск;ача мазмуни.

■ Узбекистан сув ресурсларидан самарали фойдяланиш еа у ни мух,офаэа к;илии асосий муаммолардан бириднр. Сувни ифлослантирувчи моддапарнинг атроф-мухит буйича такримланиши конуниятла-рини урганш республиками олдида турган энг додэарб масала^ар-дан хисоблзнади. Сувни мухофаза кил™ ишларини т;-:;кил этиани яхтилашга хам эътибор беркш лозим.

Уэбекистснн.:нг энг йирик Амударе хавзаси тадкик, кдлиниб, унинг юцори окимидан Орол денгазигача булган мзсофдда асосий антропоген смилларшшг даре сувига тагсири урганилди.

Асосий антропоген омилларнинг таъскри урганилган. Саноат-даги, к;ишло^ хужапигндаги ва коммунал-маишнй хужаяикларидзги ок,ава сувлар буйича тупланган мзълумотларни цзйта ишлэшда "Статгрзф" компьютер« дзстурп ^уллзяилди.

Тупланган маълумотлар тахлили баъзи бир ь;снуниятларни аниклаяга имяон бердн ва натижада харита тузилди. Амударе еуви-ни ифлослантирмаслик учун курсатмалар берилди. Диссертация Ш! Уэбекистон хзлк, хужалигида, гидрологияда, экологияда сувнинг санитария холатини яхшилашда мух,им амзлпй ах,амиятга эгадир.

AlTAOTAliDiS

Of the dissertation of Nasrulin I.B. by "The- investigate regularities of the space timce distribution of pollutici matters in water of r.Amudirja".

One of quotient in the coninion problem of the guarding an1 the rational utilization of water resources of Uzbekistan is t monitor of the chemistry structur of river's water to purposse, its regulation. That is why studing of regularities of th space time distribution of pollution matter of republic', rivers will be one of the basis fagk of the improvement of th organization of v.'at er-guarding works, which the' big o attentionnis spered at present. In conditions of the growin antropogen load by basins and reservoirs the problem ■ a read in es of -.iter resources will be all more actuality fo economic purposes.

Biger river basin of Uzbekistan was choised with helpin basin method the territory till coursl by Aral Sea with al founding of territory war studied. Three chief antropoge factors were studied: manufacturer, agricultural

municipal-economy flowigs. The computer program "Statgraf" wer applied for statistic work of having the date bank. Th spending correlition regression analisis havl allowed to revea some regularities, on founding witch the- map was done: th recomendations were given. By the guarding of the water and th common estimation of the . perspectives measurings of th pollution of Amudiry's v ¡'ler by length's • river. Th dissertation work will have practical meaning for Vol!" economi of Uzbekistan for project mai, ecolog man.