МОНИТОРИНГ СОСТАВА И КАЧЕСТВА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ В КАРАКАЛПАКСТАНЕ

АННОТАЦИЯ

В работе представлены результаты мониторинга водных ресурсов дельты Амударьи в Каракалпакстане, включающего контроль качества поверхностных и подземных вод, оценку минерализации и загрязненности. Выявлено, что сложное геологическое строение дельты и орошаемые земли формируют неоднородные горизонты грунтовых вод с различной глубиной и минерализацией. За последние десятилетия наблюдается снижение уровня грунтовых вод, а вторичное засоление остаётся важной проблемой деградации почв и снижения качества воды. Анализ поверхностных вод показал превышение ПДК по ХПК, БПК₅, ионам аммония, сульфатам и минерализации в каналах Дустлик, Суенли и Кегейли, вызванное коллекторно-дренажными сбросами. Основные источники загрязнения — органические вещества, пестициды, соли и тяжёлые металлы, особенно в низовьях Амударьи и Южном Приаралье. Результаты подчеркивают необходимость рационального управления водными ресурсами, очистки стоков и предотвращения деградации агроландшафтов.

ABSTRACT

This study presents the results of monitoring water resources in the Amu Darya delta in Karakalpakstan, including the assessment of surface and groundwater quality, salinity, and pollution levels. The complex geological structure of the delta and irrigated lands create heterogeneous groundwater horizons with varying depth and mineralization. In recent decades, groundwater levels have declined, and secondary soil salinization remains a key factor affecting soil and water quality.

Analysis of surface waters revealed exceedances of MAC (maximum allowable concentrations) for COD, BOD₅, ammonium, sulfates, and total dissolved solids in the Dustlik, Suenli, and Kegeyli canals, mainly due to drainage discharges. The main sources of pollution are organic matter, pesticides, salts, and heavy metals, particularly in the lower reaches of the Amu Darya and the Southern Aral region.

These findings highlight the need for sustainable water management, wastewater treatment, and measures to prevent degradation of agro-landscapes.

Ключевые слова: водные ресурсы, мониторинг, грунтовые воды, загрязнение, баланс.

Keywords: water resources, monitoring, groundwater, contamination, balance.

Введение

Мониторинг водных ресурсов представляет собой систему регулярных наблюдений за состоянием поверхностных вод по гидрологическим, гидробиологическим и иным показателям. Он направлен на своевременное выявление негативных процессов, прогнозирование их развития, предотвращение вредных последствий и оценку эффективности мероприятий, обеспечивающих рациональное использование и охрану водных объектов [1].

Территория дельты Амударьи в Каракалпакстане характеризуется сложным геологическим строением. Здесь встречаются отложения мелового, третичного и четвертичного периодов. Меловые отложения локализуются на правом берегу реки, третичные — у Туя-Муюна, Кызылкума, Устюрта и в других районах в виде красных и красно-желтых глин. Четвертичные отложения широко распространены в современной и формирующейся дельте Амударьи и состоят из песков, супесей, суглинков и глин, приносимых водой. Они характеризуются высокой водопроницаемостью, рыхлой структурой и относительно низкой устойчивостью к процессам размыва, а также являются объектом мелиорации, в которых формируются и функционируют грунтовые воды [5].

Сложность геологического строения дельты, сочетание природных условий с хозяйственным использованием орошаемых земель определяют особенности гидрогеологического режима и формирования грунтовых вод. В рамках гидроэкологического мониторинга особое практическое значение имеет анализ минерализации и изменения уровней грунтовых вод за длительный период, что позволяет оценивать динамику водных ресурсов, прогнозировать развитие засоления и разрабатывать меры по рациональному водопользованию и охране окружающей среды.

Материалы и методы

Исследование выполнено в соответствии с программой государственного мониторинга водных ресурсов, предусматривающей контроль качества поверхностных и подземных вод, оценку уровней загрязнения и анализ гидрохимических параметров в динамике. Объектами наблюдений являлись трансграничные водотоки (р. Амударья) и основные ирригационно-дренажные каналы Каракалпакстана, играющие ключевую роль в водообеспечении региона.

Мониторинг включал три направления:

1. оценку загрязнённости поверхностных вод;
2. исследование состояния месторождений подземных вод;
3. анализ минерализации и уровня грунтовых вод за длительный период.

Определялись основные гидрохимические показатели: жёсткость воды, ХПК, БПК₅, концентрации NH₄⁺, NO₂‾, Cl‾, SO₄²‾, Fe³⁺, а также минерализация (сухой остаток). Аналитические определения проводились по стандартным методикам водного анализа.

Полученные результаты сопоставлялись с действующими ПДК, что позволило выявить превышения и оценить уровень экологической опасности. Выполнена пространственная оценка загрязнения по основным каналам региона и определены участки с наиболее неблагоприятными значениями гидрохимических параметров.

Результаты и обсуждения

В соответствии с программой государственного мониторинга наиболее важными его видами являются наблюдения за уровнем загрязнения трансграничных водотоков и поверхностных вод, имеющих национальное значение, а также состоянием загрязнения месторождений подземных вод.

Анализ имеющихся данных о гидрогеолого-мелиоративной обстановке показал, что на орошаемых землях высокие уровни грунтовых вод наблюдаются в марте и апреле, в период интенсивных промывных поливов, по окончании промывок происходит некоторое падение уровня [6]. 

По условиям формирования грунтовых вод низовья р. Амударьи отличаются от остальных оазисов Узбекистана тем, что главная речная артерия здесь проходит по командным отметкам территории, формируя потоки грунтовых вод, движущиеся от реки вглубь оазиса [7].

Грунтовые воды, насыщающие толщу дельтовых отложений и почти лишенные общего стока, образуют обширный бассейн с неоднородными гидрогеологическими условиями. Неоднородность выражается в различии глубины залегания грунтовых вод, их минерализации, условий местного стока и зависит от питания, рельефа и литологического строения пород. В формировании подземных вод дельты основную роль играют сама река и ее притоки. Атмосферные осадки в питании грунтовых вод заметную долю составляют только весной на участках неглубокого залегания [5].  Грунтовые воды расходуются преимущественно на испарение. Подземный сток имеет подчиненное значение, находясь в зависимости от местных литолого-геоморфологических условий. Участки более или менее хорошо выраженного местного подземного стока расположены у реки и ее притоков (Таблица 1.).

Таблица 1.

Структура регионального баланса грунтовых вод всей дельты от Туямуюнского водохралища (без учета орошения), м.куб./с

В вертикальном профиле минерализация грунтовых вод также изменчива. Их опресняют через местный подземный сток фильтрационные воды Амударьи и ее притоков. Наконец, соленосные, особенно третичные, породы коренного ложа обусловливают часто повышенную минерализацию грунтовых вод в нижней части водоносной толщи. Поэтому в одних случаях с глубиной наблюдается понижение минерализации, в других – повышение.

При рассмотрении условий залегания грунтовых вод нетрудно заметить особенность строения водоносной толщи дельтовых отложений. В теле дельты широко развиты песчаные образования русловых фаций. В результате блуждания реки и ее притоков русловые фации погребались под фациями разливов и озер, которые представлены слоистым комплексом супесей, суглинков и глин, содержащих прослои мелкозернистого песка. Отложения русел в теле дельты имеют ярусное строение. В результате изменчивости направлений гидрографической сети на протяжении всей истории ее развития горизонтальные проекции древних погребенных и современных русел сложно пересекались. По химическому составу грунтовые воды изменяются от гидрокарбонатно-сульфатных до хлоридно-сульфатных. Соотношение питания грунтовых вод с испарением определило особенности химического состава – интенсивное накопление в грунтовых водах оазиса хлоридов.

Для территории бассейна характерно распространение грунтовых вод с глубиной залегания зеркала от 1–2 до 30 м. Наиболее близкое залегание уровня наблюдается в приамударьинской полосе; с удалением к ее периферии он погружается и в пустынной части дельты находится на глубине свыше 15 м.

Разгрузка грунтовых вод в левобережье происходит за счет испарения, транспирации и подземного оттока в сторону Сарыкамышской котловины, частичная – путем выклинивания в районе озер юга Хорезма, на Акчадарьинской дельте – за счет испарения, транспирации и частично выклинивания в оз. Ащикуль.

По данным мелиоративной службы Министерства сельского и водного хозяйства Республики Узбекистан, земли со средней и сильной степенью засоления в Республике Каракалпакстан составляли в разные годы от 40 до 50 % орошаемой территории, сильной – от 22,7 до 64,5 тыс. га, в Хорезме – от 12 до 39 тыс. га. Если такие земли оставить без промывки, то на них вообще невозможно получить урожай. Сезонное засоление зависит от глубины грунтовых вод, режима и технологии поливов в вегетацию хлопчатника.

При недостатке подачи оросительной воды сверху и неудовлетворительном дренировании территорий к концу вегетации в верхнем корнеобитаемом слое накапливаются соли. Засоление – результат неоптимального управления водными ресурсами, вследствие которого имеются значительные потери урожая хлопчатника и других сельскохозяйственных культур. Неудовлетворительное водоотведение способствует застою грунтовых вод, но основная причина подъема уровня грунтовых вод – большие потери воды из каналов и на полях при поливах сельхозкультур.

В результате проведенного анализа выявлено, что с 1980 по 2011 г. глубина грунтовых вод колебалась в пределах 210–180 см, а в маловодные 2020, 2021 гг. уровень грунтовых вод опустился до 350–360 см. За прошедшие годы наблюдалась общая тенденция к понижению уровня грунтовых вод.

Наименьшей минерализацией обладают грунтовые воды приречной полосы и участков, прилегающих к протокам. По мере возрастания общего содержания солей в воде повышается содержание сульфатов и хлоридов, из катионов преобладают натрий и магний. Анализ данных гидрохимических бюллетеней за последние годы с результатами собственных измерений показал, что воды содержат пестициды, тяжелые металлы (кадмий, стронций и другие), нефтепродукты, фенолы и другие токсические элементы. Опасная гидрохимическая ситуация складывается вблизи Аральского моря и на территории Южного Приаралья. В настоящее время в связи с обострением использования стока трансграничной реки Амударьи возросла необходимость применения и использования различных методов оценки использования стока и его качества по длине реки, а так же изучения гидроэкологического состояния поверхностных и грунтовых вод различных частей и оазисов речных бассейнов. 

Рассмотренные выше закономерности составляют теоретическую основу для прогнозов вторичного засоления почв и грунтов при длительном орошении. Было выявлено, что в настоящее время преобладает хлоридно-сульфатный тип вторичного засоления. При длительной эксплуатации оросительных систем и отмывке хлористых и сульфатных солей происходит уменьшение минерализации грунтовых вод, они метаморфизуются в обратном направлении [8].

Формирование химического состава речных, коллекторных, канальных, озерных вод, представленные водотоками разного рода и их сброс в русло рек составляют единую ландшафтно-геохимическую сеть зоны Приаралья, потому что все звенья этой цепи связаны с потоками веществ, приносимыми рр. Амударьей и Сырдарьей. В работах [3] отмечено, что это единство химического состава поверхностных вод, донных отложений рек и озер непосредственно определяется составом самих вод, дождевых осадков, которые взаимодействуют с объектами внешней среды, вымывая химические элементы с огромных территорий и создавая стоки, которые попадают в русло рек и загрязняют их.

Анализ современного состояния загрязненности рассматриваемых водных объектов проведен с использованием данных Министерства экологии, охраны окружающей среды и изменения климата за 2023 г. при этом были определены жесткость воды, химическое потребление кислорода (ХПК), биологическое потребление кислорода за пять суток (БПК₅), содержание ионов аммония (NН₄⁺), нитрита (NO₂‾), хлоридов (Cl‾), сульфатов (SO₄²‾), железа (Fe³⁺) и минерализация (содержание сухого остатка) (табл. 2.2.) В р. Амударья только содержание ХПК и минерализации превысило ПДК в 2,11 раза, а содержание остальных ингредиентов (БПК5, NH4+, NO2-, Cl-, SO42-, Fe3+) было меньше допустимых значений. 

В канале Дустлик ниже г. Нукус содержание ХПК превысило ПДК в 2,11 раза, БПК5 – в 1,12 раза, NH4+ – в 1,6 раза, величина минерализации – в 1,11 раза, содержание остальных ингредиентов было меньше допустимых значений. В канале Суенли ниже г. Ходжейли превышение ПДК наблюдалось по ХПК в 2,78 раза, БПК5 – в 1,23 раза, SO42- – в 1,34 раза, NH4+ – в 2,1 раза, по минерализации – в 1,11 раза, содержание остальных ингредиентов (NO2-, Cl-, Fe3+) было меньше допустимых значений (Таблица 2.). 

В канале Кегейли ниже города Чимбай превышение ПДК наблюдалось по ХПК в 2,78 раза, БПК5 – в 1,23 раза, SO42- – в 1,26 раза, по минерализации – в 1,21 раза, содержание остальных ингредиентов (NH4+, NO2-, Cl-, Fe3+) было меньше допустимых значений (рис. 1).

Таблица 2.

Загрязненность водных объектов Южного Приаралья в 2023-2024 гг.

(по данным Министерства экологии, охраны окружающей среды и изменения климата Республики Каракалпакстан)

Рисунок 1. Карта превышения ПДК загрязняющих элементов в воде каналов Дустлик (1), Суенли (2), Кегейли (3) в 2023-2024 гг.

Главной причиной роста минерализации речной воды, является сброс в Амударью многочисленных коллекторов, начиная с территории ирригационных районов соседних республик: Вахшского оазиса, орошаемых массивов в бассейне Пянджа, Нижнекафирниганского массива. В верховьях в Амударью также сбрасываются коллекторно-дренажные воды Сурхан-Шерабадского ирригационного района. С территории Туркменского прибрежного ирригационного района (Лебапский оазис) в Амударью слева впадают следующие коллектора: Главный Левобережный (ГЛК), Дарганатинский, Фарабский, Халачский, К-1, Ходжамбасский, Чаршангинский. Минерализация воды в этих коллекторах в среднем составляет 2,5-3,3 г/л, т.е. превышает нормативные требования в 2,5-3,3 раза.

Меньший рост минерализации воды в р. Амударье наблюдается в низовьях реки, так как основной отвод с территории Туямуюнского ирригационного района отводится в Сарыкамышскую впадину, а с территории Тахиаташского ирригационного района через коллектор ККС, КС-1, КС-3 и КС-4 в понижения бывшего дна Аральского моря. Химический состав воды по длине реки меняется с хлоридно-сульфатно гидрокорбонатного-магниево-натриево-кальциевого (ХСГ-МНК) сульфатно-кальциево-магниево-натриевого (ХС-КМН).

Таким образом, в перспективе с учетом дальнейшего роста населения в государствах и их социально-экономического развития, антропогенное влияние на качество поверхностных вод регионов увеличится, поэтому уже в ближайшее время необходимо направить усилия на выполнение отмеченных практических рекомендаций по уменьшению загрязнения в Амударье.

Заключение

Мониторинг водных ресурсов Каракалпакстана показал, что сложное геологическое строение дельты Амударьи и режим орошаемых земель формируют неоднородные горизонты грунтовых вод с различной глубиной залегания и минерализацией. За последние десятилетия наблюдается тенденция к снижению уровня грунтовых вод, а засоление остаётся ключевым фактором снижения качества почв и вод, особенно в периоды недостаточного орошения.

Анализ поверхностных вод показал превышение ПДК по ХПК, БПК₅, ионам аммония, сульфатам и минерализации в каналах Дустлик, Суенли и Кегейли, что связано с коллекторно-дренажными сбросами с орошаемых территорий соседних регионов и республик. Основные причины загрязнения — органические вещества, пестициды, соли и тяжелые металлы, особенно в низовьях Амударьи и Южном Приаралье.

Полученные данные подтверждают необходимость системного управления водными ресурсами, внедрения очистки стоков, рационального водопользования и прогнозирования экологических рисков, чтобы снизить вторичное засоление почв и деградацию агроландшафтов.

Список литературы:

1. Дмитриев В.В., Фрумин Г.Т. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем. - СПб., 2004. - 294 с.
2. Жакыпова А.Ж., Атаназаров К.М., Константинова Л.Г. Изменение гидрохимических характеристик водных объектов Южного Приаралья // Водные ресурсы. 2002. Том 29. № 6. С. 727-731.
3. Кулматов Р. Многоэлементный анализ водных объектов и его применение в экологических исследованиях // Дисс. канд. химических наук. – Ташкент, ИЯФ АН РУз. 1991.
4. Рубинова Ф.Э., Иванов Ю.Н. Качество воды рек бассейна Аральского моря и его изменение под влиянием хозяйственной деятельности. Ташкент: НИГМИ, 2005. 185 с. 
5. Ходжибаев, Н. Н. Естественные потоки грунтовых вод Узбекистана. – Ташкент: Фан, 1970. – 174 с.
6. Чембарисов Э.И., Насрулин А.Б., Лесник Т.Ю., Хожамуратова Р.Т. Генезис, формирование и режим поверхностных вод Узбекистана и их влияние на засоление и загрязнение агроландшафтов (на примере бассейна реки Амударьи) – Нукус: Каракалпакстан, 2016. – 187 с.
7. Чембарисов, Э.И., Хожамуратова Р.Т. Прикладная экология (на примере Республики Каракалпакстан): учеб. пособие. – Нукус: Билим, 2012. – 84 с.
8. Чембарисов Э.И., Баллиев А.И. К проблеме сохранения водоёмов Южного Приаралья // Развитие современной науки: теория, методология