ВВЕДЕНИЕ
Казахстан является самым малообеспеченным водными ресурсами государством среди стран СНГ. Более 60 % территории РК расположено в аридной зоне, имеющей низкое увлажнение и крайне неравномерное распределение водных ресурсов. Аридность климата, бессточность значительной части территории, недостаток водных ресурсов, дисбаланс между потребностями и наличием определяют значение воды, как главного фактора в обеспечении стабильности природно-хозяйственных систем, ограничивают решение ряда социально-экономических задач и нормализацию экологической ситуации в кризисных бассейнах (Арал, Балкаш). Все речные бассейны практически полностью используют водные ресурсы на нужды народного хозяйства. Так, за счет возросшего потребления поверхностных вод Иле-Балкашского региона на ирригацию, заполнение Капшагайского водохранилища и другие мероприятия в значительной мере сократился приток вод в оз. Балкаш. Возрастает забор воды из р. Иле на развитие экономики на территории соседнего СУАР КНР. В настоящее время он составляет 5 км3/год, а в перспективе дойдет до 8 км3/год и составит 50 % среднемноголетнего стока р. Иле в зоне формирования стока на территории КНР. В самом озере и в Прибалкашье продолжают происходить 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 водо-потребление. Поэтому опасение за гидроэкологическую безопасность Казахстана вполне обоснованно. По этим причинам по предложению ЮНЕСКО оз. Балкаш и другие объекты включены в международный перечень систем, подле-жащих первоочередному исследованию и охране.
В настоящее время негативные экологические явления имеют макрорегиональное или зонально-региональное значение и всестороннее их изучение является актуальным.
Растущие потребности общества в водных и энергетических ресурсах обусловливают необходимость сооружения крупных гидротехнических объектов, которые сопряжены с рекон-струкцией существующих и созданием новых водоемов и водотоков.
В 1977 г. правительство бывшего СССР приняло ряд постановлений: «О создании Экибастузского топливно-энергетического комплекса и строительстве линии передачи постоянного тока напряжением 1500 кВт. Экибастуз-Центр», «Об ускоренном развитии Экибастузского топливно-энергетического комплекса» и др. В связи с этим предусмотрено построить 5 тепловых электростанций общей мощностью 20 млн. кВт. В настоящее время уже две электростанции Экибастузская ГРЭС-1 и ГРЭС-2 работают на полную мощность, планируется строительство Южно-Казахстанской ГРЭС на оз. Балкаш.
Охлаждение паровых турбин ГРЭС-1,2 осуществляется водой водохранилищ-охладителей (ВО), созданных на основе промытого ложа соляных озер Жанкельды и Шандаксор. По-этому отличительной чертой ВО является необычный термический режим, который накладывает отпечаток на гидрохимию, гидробиологию, гидрологию, морфометрию водоемов, вызывая нежелательные процессы (накипеобразование, биологическое обрастание агрегатов, евтрофирование и пр.). Все это диктует настоятельную необходимость оценки влияния гидротехнического и энергетического строительства на водные объекты и разработки мероприятий по оптимизации использования и обеспечения благоприятных условий функ-ционирования их экосистем.
Вместе с тем водоемы-охладители тоже являются бессточными озерами аридной зоны; они расположены в таких же физико-географических и климатических условиях. Поэтому логично было предположить, что закономерности, найденные ранее для оз.
Балкаш и других природных объектов, можно будет использовать для ВО, достаточно крупных искусственных озер.
Основная цель учебного пособия – выявить закономерности антропогенной трансформации качества вод естественных и искусственных бессточных водоемов Казахстана.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
– оценить влияние изотермического испарения и политермического охлаждения воды оз. Балкаш на протекание процессов карбонатообразования и карбонатонакопления в природных и искусственных условиях;
– оценить накипеобразующие свойства воды водоемов-охладителей и методы борьбы с отложениями в аппаратах охлаждения;
– произвести комплексную экологическую оценку совре-менного состояния загрязнения воды аридных водоемов естественного и антропогенного происхождения.
Работа выполнена на кафедре общей и неорганической химии КазНУ им. аль-Фараби в соответствии с планами НИР по темам:
– «Исследование процессов солеобразования и синтеза соединений с удобрительными, пестицидными и другими свойствами» (номера госрегистрации 01860099415 и 810879424), входящих в координационные планы НИР АН СССР и НАН РК по проблеме «Экология» (1978-1993 гг.);
– «Разработка физико-химических основ получения сложных удобрений, солей из некондиционных фосфоритов, отходов производства и методов синтеза пестицидов», входящих в координационные планы НИР АН РК по проблеме «Неорганическая химия» (раздел 2.17.15, 1985-1990 гг.).
Исследования по оз. Балкаш относились к теме наиболее высокого приоритета Иле-Балкашской проблемы, входившей в состав важных научных работ ГКНТ СССР (0.85.01, задание 09.06.04.Н1) и выполнялись по заданию ИГ ЦГГИ МОН РК на условиях хоздоговора (тема НХ – 085, 1985-1988 гг.).
Работы по изучению гидрохимии ВО ЭГРЭС-1, 2 выполнялись по заданию КазНИИЭ на условиях хоздоговора (темы НХ-056, 1978-1979 гг.; НХ – 027, 1980-1982 гг.; НХ-035, 1983-1984 гг.; НХ-065, 1985-1987 гг.; НХ-160, 1988-1992 гг.;
№ 4.10.160, № гос. регистрации 80026718, 01890017 944), а также по инициативе автора (2004 г.); ВО строящейся ЮК ГРЭС – по заданию Минэнерго РК на условиях хоздоговора с дирекцией ЮК ГРЭС (тема 04.01.078, № гос. регистрации 01900042129, 1990-1994 гг.), Данные темы вошли в республиканскую научно-техническую программу «Интенсификация-90». Экспериментальные материалы по гидрохимии ВО ЭГРЭС – 1,2 использовались Институтом зоологии МОН РК для составления рекомендаций по борьбе с биологическими помехами в системе охлаждения конденсаторов турбин ГРЭС; КазНИИЭ – для расчета солевого баланса и прогноза ионного состава и минерализации на перспективу; «Атомтеплоэлектро-проект» (г. Новосибирск) – в качестве справочного материала.
Результаты по химическому составу воды оз. Балкаш, залива Шымпек, изотермическому испарению, состоянию карбонатно-кальциевого равновесия вошли в Банк данных «Ежегодника качества поверхностных вод» и «Государственного водного кадастра ЕДК поверхностных вод суши» (1987–1990 гг.).
На основе выполненных исследований автором разработаны специальные курсы лекций и лабораторные занятия по дисциплинам «Основы гидрохимии», «Химия природных вод Казахстана», «Химия природных вод и солей», «Радио-химическое исследование природных вод и минералов РК», «Охрана вод суши», «Физико – химия рек и озер» и др., которые читаются студентам бакалаврам и магистрантам химического, биологического и географического факультетов КазНУ им. аль-Фараби (с 1987 г. по настоящее время).
Автор выражает благодарность д.х.н., профессору М.М. Буркитбаеву за ценные советы, а также к.х.н. С.С. Крученко, Г.С. Кунанбаевой и н.с. Г.В. Тараниной за помощь в отборе природных вод, организации экспедиций и поддержку при обсуждении результатов работы.
Компьютерный набор текста данного учебного пособия и графика выполнены инженером-экологом Романовой Ириной Васильевной, за что автор весьма признательна.
Поскольку обобщен разнообразный материал, возможно возникновение критических замечаний и пожеланий, которые автор с благодарностью примет и учтет в дальнейшем.