Современная экологическая обстановка в Казахстанской части Араль

КЫЗЫЛОРДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. КОРКЫТ АТА

УДК 626.823.69:626.824 На правах рукописи

ЖУСУПОВА ЛИЗА КУАНЫШОВНА

Современная экологическая обстановка в Казахстанской части Аральского Моря и пути ее улучшения

Реферат

диссертации на соискание академической степени

магистра сельскохозяйственных наук по специальности

6М081000 – Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Республика Казахстан

Кызылорда, 2013

Работа выполнена в Кызылординском государственном университете имени Коркыт-Ата.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Карлиханов Т.К.

Официальный оппонент: кандидат технических наук, доцент

Баялимов Д.А.

Защита диссертации состоится «___»_______________2013г.

Кызылординский государственный университет имени Коркыт Ата, политехнический институт, по адресу: г.Кызылорда, пр.Абая 66, 5 учебный корпус, аудитория № __________

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Кызылординского государственного университета имени Коркыт Ата

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В результате заметного уменьшения стока рек Амударьи и Сырдарьи и безмерного использования в 1960-1990 годах водных ресурсов для освоения и расширения площадей орошаемых земель без учета потребностей Аральского моря и окружающей среды, в Приаралье сформировался сложный комплекс эколого-социально-экономических проблем, имеющих по происхождению и уровню последствий, международный характер. Море потеряло былое рыбно-хозяйственное и транспортное значение.

Уменьшение площади моря привело к возрастанию континентальности климата, увеличению переноса солей с обнажившихся участков. Чрезмерное применение пестицидов для хлопчатника и риса стало причиной болезней среди местного населения.

В условиях экологического кризиса в Приаралье изучение и более глубокое исследование их причин, а также поиск путей улучшения экологической обстановки является актуальной.

Цель и задачи исследований. Исследования проводились с целью определения современной экологической ситуации, и наметить пути управления водными ресурсами для выявления возможности проведения необходимых мер по улучшению земельного фонда, водных ресурсов, биологических и социально-экономических ситуации. Исследованию подвергались следующие районы, нуждающиеся в экологическом улучшении: современная дельта р. Сырдарья (от Казалинска до Аральского моря), Северное Аральское море (Малое Аральское море), включая восточное побережье и город Аральск.

Задача настоящей работы заключается в определении наиболее важных решений, анализе их взаимоотношений (причина-следствие) и воздействие этого влияния на окружающую среду. В работе сконцентрировано внимание на аспектах управления водными ресурсами. Конечной целью настоящей работы является эколого-экономическое обоснование инженерных решений по восстановлению дельты р. Сырдарьи включая Малое Аральское море и дельтовые озера.

В работе проанализированы материалы, касающиеся текущей и планируемой экологической деятельности, по вопросам здравоохранения, питьевого водоснабжения, социальной деятельности, расширению сельскохозяйственной и рыбохозяйственной деятельности, восстановлению окружающей среды и защита природных ресурсов.

Объект исследования. Рассмотрены следующие аспекты проблемы в Аральском регионе и дельте:

— состояние окружающей среды: геология и геоморфология, почвы и грунты, климатические условия и метеорология, водный режим и ресурсы подземных вод, гидрохимия;

— схема районирования по экологическим условиям Приаралья;

— инженерно-технические мероприятия по улучшению природных условий экосистемы Малого Арала;

Методы исследований. В основу методологии исследования положен геосистемный подход, рассматривающий природную среду как единую организованную структуру (ландшафт), состоящую из ряда взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов: атмосфера, почва, животный мир, растительность, грунты, поверхностные и подземные воды и человек.

При изучении структурных связей процессов обмена веществ и энергии в экосистеме использован системный и ретроспективный анализ природных и антропогенных процессов.

Методической основой работы является комплексный подход, включающий обзор, анализ и обобщение зарубежного и отечественного опыта по исследованию Аральского кризиса, а так же проведены полевые и лабораторные исследования по определению качества воды в низовьях реки Сырдарьи.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— выполнена экологическая оценка социально-экономического положения Приаралья на современном этапе;

— осуществлено районирование зоны влияния Малого Арала по степени воздействия на окружающую среду;

— даны рекомендации по разработке вариантов решения кризисных эколого-экономических проблем на основе различных методов и программ;

— предложены направления регулирования Малого Аральского моря на основе реализации альтернативных вариантов;

Основные положения, выносимые на защиту:

— анализ современного экологического состояния вызванного уменьшением объема Аральского моря;

— мероприятия по улучшению окружающей среды;

— мероприятия по регулированию русла реки Сырдарьи, обеспечивающие сохранение экологической обстановки региона.

— укрупненная оценка вариантов реконструкции Малого Арала;

Практическая значимость работы. Результаты диссертационной работы представляют практическое значение в аспекте разработки методических рекомендаций по созданию альтернативных подходов к решению кризисных экологических проблем и в частности для решения экологической проблемы вокруг Малого Аральского моря.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции на тему «Приоритеты индустриально-инновационного развития Аральского региона» в Кызылординском государственном университете им. Коркыт Ата

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 научных статей, в которых изложено основное содержание диссертации.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников из 81 наименований и приложений. Работа изложена на 100 страницах компьютерного набора.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены актуальность работы, цель и задачи исследований, а также краткое описание разделов диссертации.

В первой главе рассмотрено состояние вопроса, обоснованы выбор направления. Приводятся результаты анализа существующего положения на исследуемой территории.

Экологическое бедствие, разразившееся в Аральском регионе, и катастрофическое ухудшение ситуации в дельте изучалось в течение последних 40 лет квалифицированными специалистами Казахстана и бывшего Советского Союза. На основе результатов проведенных исследований правительством Казахстана была подготовлена программа «Сохранение Аральского моря и восстановление экологического равновесия в Приаралье-Арал 2006» (Алматы, 1992г.). Сбор данных проводился по двум направлениям:

Первое направление заключалось в отборе данных и исследованиях, проведенных казахстанскими учеными. Рассмотрены материалы Казахского научно-исследовательского института почвоведения агрохимии, проектного института Казгипроводхоз г. Алматы и Гидрометереологического Института, доступ к которым был обеспечен с помощью информационной сети Internet. Изображения в тексте получены с Интернет сайта http//images.yandex.kz› экология Арала.

Второе направление касается исследования условий проживания населения на данной территории. Материалы по этому направлению были получены от департамента экологии Кызылординской области, областного медицинского центра, Кызылординского филиала республиканского государственного предприятия научно-производственного центра землеустройства (РГП «НПЦ-зем»), Кызылординского управления статистики и Арала — Сырдарьинской бассейновой инспекции.

Магистрантом рассмотрены следующие аспекты проблемы в Аральском регионе и дельте:

— состояние окружающей среды: геология и геоморфология, почвы и грунты, климатические условия и метеорология, водный режим и ресурсы подземных вод, гидрохимия;

— схема районирования по экологическим условиям Приаралья;

— инженерно-технические мероприятия по улучшению природных условий экосистемы Малого Арала;

Аральское море в Центральной Азии было четвертым крупнейшим озером мира, а к 2007г. оно уменьшилось до 70% от своих прежних размеров. Интенсивный и неэкономный полив пустынных земель вдоль рек Амударья и Сырдарья, питающих Арал, превратил приток в него пресной воды в ручейки.

От прежнего моря остались три крупных водоема, и в двух из них вода настолько соленая, что даже исчезла рыба. Не стало и некогда процветавшего рыболовного флота. Бывшие прибрежные города поразил хозяйственный кризис. Открылись огромные участки сухого морского дна; ветер поднимает в воздух соль и ядовитые вещества, разнося их по густонаселенным районам, что вызывает у людей серьезные проблемы со здоровьем.

Высыхание Аральского моря имело тяжелейшие последствия. Из-за резкого уменьшения стока рек прекратились весенние паводки, снабжавшие плавни низовий Амударьи и Сырдарьи пресной водой и плодородными отложениями. Число обитавших здесь видов рыб сократилось с 32 до 6 — результат повышения уровня солености воды, потери нерестилищ и кормовых участков (которые сохранились в основном лишь в дельтах рек). Наиболее распространенным обитателем оставалась черноморская камбала, приспособленная к жизни в соленой морской воде и завезенная сюда еще в 1970-е гг. Однако к 2003г. в Большом Арале исчезла и она, не выдержав солености воды более 70г/л в 2-4 раза больше, чем в привычной для нее морской среде.

Отступившее море оставило после себя 54тыс.км2 сухого морского дна, покрытого солью, а в некоторых местах еще и отложениями из пестицидов и различных других сельскохозяйственных ядохимикатов, смытых когда-то стоками с местных полей. В настоящее время сильные бури разносят соль, пыль и ядохимикаты на расстояние до 500км. Переносимые по воздуху бикарбонат натрия, хлорид натрия и сульфат натрия уничтожают или замедляют развитие естественной растительности и сельскохозяйственных культур — по горькой иронии, именно орошение полей данных культур довело Аральское море до нынешнего плачевного состояния.

Почвы и земли в районе дельты подвергались постепенному опустыниванию и засолению в течение более 40 последних лет в результате изменения гидрологического режима р. Сырдарьи.

В результате обмеления моря береговая линия отступила на 60-120км, оно распалось на два изолированных друг от друга водоема. В среднем уровень моря упал с 60 до 40м, площадь уменьшилась с 68 до 33тыс. км2, а объем — с 1066 до 404км3. На обнажившемся дне образовалась песчано-соленая пустыня Аккум (Белые пески) площадью 54тыс. км2, абсолютно безжизненная, ибо природа еще не создала растений, способных расти буквально на чистой соли.

К особенностям климатических условий в низовьях реки Сырдарьи относятся исключительно большие годовые амплитуды температуры воздуха, жаркое сухое лето (средняя температура воздуха июля 25-26°С), холодная зима (средняя температура января -14°С).

Территория Пиаралья относится к районам, недостаточно обеспеченным осадками. Здесь в любой месяц повсеместно возможно полное отсутствие осадков или ничтожно малое их количество. Среднее количество осадков на площади составляет 90-125мм/год.

Средняя скорость ветра на уровне земли в летнее время года уменьшилась приблизительно до 0,5-1м/сек. по данным всех станций (кроме станции Аральское море). Максимальная скорость увеличилась, особенно, на станции Аральское море до 4-5м./сек. На восточном побережье повторяемость северных и западных ветров увеличилась.

Пыле-солевые бури сопровождаются высушиванием гидроморфных площадей дельты и особенно Аральского моря, с содержанием сульфато-хлоридов и хлоридо-сульфатов в концентрации 0,4-15% в верхнем горизонте.

В регионе циркулирует около 45-60тонн/км2 аэрозоля, неприписанного непосредственно к бурям с сухого дна Аральского моря.

Статический уровень воды, минерализация и движение подземных вод, воздействующие на качество почвы, находятся в зависимости от гидрологии Сырдарьи, в частности от ее сезонных паводков и ирригационного режима. Изменение этих факторов вызвало понижение подземных вод на 2-6 метров. В настоящее время уровень подземных вод на глубине 1-3м присутствует на орошаемых рисовых площадях на расстоянии 0,5-1км от них на дне каналов и речных рукавов, а также на бывших болотных/топких территориях. Уровень подземных вод на глубине 3-6 метров находится во всех других гидроморфологических и аллювиальных почвах дельты.

Наиболее важными факторами, влияющими на качество воды р. Сырдарьи являются гидрология и метеорология на верхних участках, стоки от городских — промышленных территорий и возвратные стоки от сельского хозяйства.

Отмечено, что во всем бассейне р. Сырдарьи 70% возвратных стоков от сельского хозяйства (4,9км3 из 7,1км3) поступают в реку. На территории Казахстана только 0,85км3 возвратных стоков поступают по дренам обратно в Сырдарью, особенно выше Кызылорды. Содержание минеральных веществ в возвратных дренажных водах составляет от 1,5 до 5гр/л при максимальном значении 10гр/л.

На территории Казахстана река контролируется по 7 гидропостам, места определены РГП «Казгидромет», Департамент экологии по Кызылординской области контролирует речную воду по 8 пунктам, раз в месяц, а с началом вегетационного периода до двух раз в месяц.

Коренные изменения гидрохимического режима реки Сырдарьи представляется распределением ионного состава воды (Рисунок 1).

Рисунок 1 — Изменение концентрации главных ионов реки Сырдарьи на период 2001-2010гг.

Динамика изменения Ca2+ имеет тенденцию относительной стабильности в период 2002-2010гг., за исключением увеличения в 2001 году. При нарушенном гидрохимическом режиме наблюдается увеличение (50-80мл/л) Мg2+ в период 2001-2007гг. Хронология изменения сульфатов (SО42-) показывает некоторую нестабильность на весь период наблюдения, превышая ПДК. Концентрация хлоридов (Сl) и азота аммонийного (NH4+) не превышает ПДК.

Отступление Аральского моря вызвало осушение 3500км2 территории между большим Аральским морем и дельтой Сырдарьи. Эта территория в основном является бросовой с солеными грунтами, частично она покрыта естественным лесным массивом или находится в процессе лесовосстановления, проводимого государством с целью предотвращения ветровой эрозии.

В водных ресурсах Кызылординской области особое место занимает система дельтовых озер, расположенных в Казалинском районе, являющаяся одним из главных компонентов водной экосистемы устьевой области Сырдарьи (Рисунок 2). Состояние гидробионтов в дельтовых озерах служит индикатором состояния водной экосистемы в целом и является интегральным показателем

экологического благополучия водных систем.

Рисунок 2 — Схема расположения озер в дельтовой части реки Сырдарья

Изменение гидрологического режима реки в первую очередь отразилась на судьбе малых озер дельты. Полностью высохли Костам-Каракольский, Акпай- Акирекские и Аксай-Куандарьинские системы озер.

Химический состав воды озер дельты зависит от качества воды в р. Сырдарья, так как она является их основным водоисточником. Следовательно, высокий показатель минерализации и пестицидных остатков характеризуют химический состав воды озер, который классифицируются от слабо до среднезагрязненных. Основными параметрами является ее минерализация. В соответствии с данными (2003г.) общее содержание минералов находится в пределах 1,8гр/л в Камыстыбас до 4-5,5 в Акчатау. Концентрация всех основных компонентов является выше допустимых уровней для рыборазведения: сульфаты в пределах от 1гр/л до 2,5гр/л и хлориды от 0,3 до 1,3гр/л. Жесткость воды составляет от 25 до 50гр/л.

В результате ухудшения условий окружающей среды происходят значительные изменения растительности на данной территории, которая характеризовалась до 60-х годов наличием больших лугов (различные травянистые и злаковые виды), сенокосных угодий и тугайным лесом, существование которых в большей степени зависит от наличия воды.

Во второй главе сформулированы экологические проблемы Приаралья. Определено экологическое районирование в зависимости от степени ухудшения условий окружающей среды, следующим образом:

— зона катаклизмы — площадь высохшего дна Аральского моря;

— зона катастрофы — территория вокруг Аральского моря, включая побережье, дельту Сырдарьи и полосу территории шириной 100км;

— зона кризиса (включая Кызылординскую область);

— предкризисная зона (включая Южный Казахстан и Актюбинск).

В настоящих исследованиях рассматривались северо-восточная зона катаклизмы и катастрофы, включая современную дельту Сырдарьи (от Казалинска до Аральского моря). Малое Аральское море, включая восточное побережье и город Аральск. С помощью предлагаемых мероприятий по регулированию водных ресурсов вдоль по течению р. Сырдарьи должны быть улучшены условия окружающей среды рассматриваемой территории.

В этой главе также на основании анализа оценки состояния каждого района сформулированы экологические проблемы рассматриваемой территории, обусловленные изменением гидрологии Сырдарьи.

Установлено, что за последние 35-40 лет изменился микроклимат на полосе территории шириной 20-50км от бывшего берега Аральского моря. На всей территории наблюдается увеличение средней летней температуры на 2-3°С, которое не может быть отнесено только к глобальному изменению климата в регионе. Относительная влажность также уменьшилась на полосе территории вокруг Аральского моря и меньше в дельте Сырдарьи. Увеличились максимальные скорости ветров, режим климата побережья Аральского моря приобрел черты континентального характера.

В дельте Сырдарьи произошло уменьшение количества ботанических видов от 45 до 25 в результате уменьшения сообществ луговых трав. Резко континентальный климат, увеличение засолености и понижение уровня подземных вод способствовали появлению солевыносливых и засухостойких видов.

Солевые бури оказали сильное влияние на окружающие территории. Основными источниками аэрозоля на Казахстанской территории являются: Сарышыганакский залив, восточное побережье Аральского моря на юге дельты р. Сырдарьи, территория полуострова Кокарал.

Качество воды в дельте р. Сырдарьи характеризуется высокой степенью минерализации и большой концентрацией БПК, нитратов, аммония, фенолов, нефтепродуктов, некоторых тяжелых металлов и хлорорганических веществ, которые находятся выше допустимых пределов для рыбоводства и питьевой воды.

Качество подземных вод, поверхностных мелких водоносных пластов находится под сильным влиянием р. Сырдарьи, поэтому наблюдается высокий уровень минерализации (1-50гр/л.), большое количество загрязнений (пестициды, фенолы, нитраты, мышьяк и пр.) В глубоких водоносных пластах (200-400 метров глубиной) вода характеризуется высокой степенью минерализации (2-10гр/л. — особенно в западной части территории дельты рядом с Аральским морем) и присутствием некоторых загрязнений.

Загрязненная вода представляет постоянную опасность для здоровья местного населения, особенно детей. Количество и качество воды является одним из факторов, отрицательно влияющих на жизненные и санитарные условия населения исследуемой территории.

Минерализация поверхностных и подземных вод отрицательно воздействует на здоровье животных. Почти на всех пастбищах существуют глубокие трубчатые колодцы (200-300м), уровень минерализации глубоких вредоносных пластов является выше допустимого для животноводства. Большая минерализация вызывает такие болезни, как уролит, нарушение обмена веществ, дефицит иммунной системы, уменьшение плодовитости и продуктивности.

Изменение водного режима и качества воды озер дельты оказали влияние на переход естественной хорошо сбалансированной экосистемы в искусственную, гидрохимический состав и гидрология которой подверглись сильному антропогенному влиянию. Высокий показатель минерализации и остатки пестицидов характеризуют гидрохимический состав воды озер, которые классифицируются от слабо до среднезагрязненных.

За последние 40 лет на территории дельты произошло опустынивание и засоление почвы. Площадь засоленых почв увеличилась более, чем на 200% (от 140тыс. до 300тыс. га), солончаковые почвы увеличились от 103 тыс. га до 164 тыс.га. Отмечается, что 30% сельскохозяйственных орошаемых площадей дельты являются почвами средней и сильной засолености. Это явление отрицательно сказывается на плодородии почвы и урожайности.

Экологическая деградация Кызылординской области, Казалинского и Аральского районов оказала отрицательное воздействие на условия разведения скота и на его здоровье, на рассматриваемой территории.

Животноводство является основным источником пищи с содержанием протеинов. Составляющими компонентами пищи населения является мясо и молочные продукты, такие как молоко, айран (кефир), кумыс, кымран (кислое верблюжье молоко). В Аральске и Казалинске потребление животных протеинов соответственно составляет 47% и 50% от рекомендуемой нормы.

По имеющимся данным уровень смертности в Кызылординской области составляет 6,8-6,9 на 1000 человек, что является меньше уровня смертности по республике (7,8-7,9 человек) и в Казалинске 9,2-9,3 на 1000 человек. Основными причинами смертных случаев являются: болезни кровеносной системы и кровообращения, дыхательных органов и злокачественные опухоли.

Последствия деградации растительности. На пастбищах, сенокосных полях, влажных территориях ценные виды постоянно заменяются галофитовыми видами, появляются галофито-кустарниковые сорняки. Последствия деградации растительности — уменьшение производительности пастбищ, уменьшение производства сена с нанесением ущерба животноводству.

В третьей главе рассматривается территория для экологического исследования. Которая была выбрана с учетом того, что главной задачей исследований является определение наиболее важных проблем, вызванных недостаточным регулированием воды р. Сырдарьи, анализа их взаимодействия (причина — результаты) и их влияния на окружающую среду.

Объект исследований включает следующие районы, нуждающиеся в экологическом улучшении:

— современная дельта р. Сырдарья (от Казалинска до Аральского моря);

— Малое Аральское море, включая восточное побережье и город Аральск.

Оценка влияния факторов природного и антропогенного характера на качество воды реки Сырдарьи является объектом исследований в данной работе. Исследования по определению качественного состава воды реки Сырдарьи проводились в лаборатории инженерного профиля Кызылординского Государственного университета им. Коркыт Ата.

По результатам анализа качество воды р. Сырдарья в пределах Кызылординской области оценивается как «умеренно загрязненная», 3 класс, ИЗВ=1,3-2,2. Основными загрязняющими веществами являются сульфаты (4,11-4,36 ПДК), БПК (2,0-3,16 ПДК), магний (1,3-2,3 ПДК), по жесткости (1,3-1,19 ПДК), сухой остаток (1,12-1,45 ПДК). По среднегодовому сравнительному анализу 2012 года можно установить, что качество воды р. Сырдарьи изменилось незначительно (Таблица 2).

Таблица 2 – Качество воды р. Сырдарья на территории Кызылординской

области за 2012год

Ингредиенты

Ед.

измерения

ПДК для рыбохозяй-

ственных

водоемов

Места отборов проб

Кызылорда

Казалинск

Аральск

1

2

3

4

5

6

РН

6,8-8,5

7,20

7,55

7,20

БПК5

мгО/дм3

2,0

2,0

3,16

2,0

Растворенный

кислород

8,91

8,64

8,88

Окисляемость перманганатная

мгО2/дм3

10,0

4,76

6,08

5,84

Жесткость

мг экв/ дм3

7,0

9,73

13,6

12,6

Хлориды

мг/ дм3

350,0

83,66

152,44

155,98

Кальций

мг/ дм3

180,0

95,07

116,0

120,0

Магний

мг/ дм3

40,0

54,98

94,3

80,2

Железо

мг/ дм3

0,3

0,33

0,27

0,25

Нефтепродукты

мг/ дм3

0,05

0,00



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст