Эколого-гидрологическая ситуация в бассейне реки Таналык в условиях техногенной трансформации природной среды в Южном Зауралье

Длительное промышленное и сельскохозяйственное освоение территории Южного Зауралья привело к коренной трансформации природной среды. Сложившаяся экологогидрохимическая ситуация в полной мере характерна и для бассейна р. Таналык – притока р. Урал в районе Ириклинского водохранилища. Особая актуальность подобных исследований диктуется проблемами безопасности жизнедеятельности в этом довольно густонаселенном регионе, трансграничного переноса загрязняющих веществ и качества воды в Ириклинском вдхр. Авторами статьи в 2009-2010 гг. выполнено обследование р. Урал и его важнейших притоков, включая р. Таналык. В результате были получены и проанализированы фактические данные по гидрохимии водотоков, что позволило выявить некоторые закономерности переноса загрязняющих веществ в условиях регулирования речного стока и оценить сложившуюся геоэкологическую ситуацию [1, 2]. В работе были использованы литературные и фондовые источники [3, 4], данные мониторинга Управления эксплуатации Ириклинского вдхр. (УЭИВ) и Федерального государственного бюджетного учреждения по мониторингу водных объектов бассейнов рек Белой и Урала (ФГУ МВО БУ).

Начиная с 1920-1930-х гг. в Южном Зауралье началось активное освоение медно-

колчеданных руд, добыча золота. Один из первых медеплавильных заводов – Баймакский – функционировал на рудах Сибайского медно-цинково-колчеданного месторождения до 1957 г. Бурибаевский (1930 г.) горно-обогатительный комбинат сформировался на базе месторождений руд цветных (медь, цинк) и драгоценных (золото) металлов в 1930-1970-х годах. В бассейне Таналыка находятся разрабатываемые и отработанные месторождения медно-цинковых и колчеданных руд – Молодежное, Александрин-ское, Подольское, Узельгинское, Бакртау, Таш-тау, Балтатау, Семеновское, Кульюртау, Макан-ское, Бурибаевское и др. Источниками тяжелых металлов являются отвалы вскрышных пород и хвостохранилища, образующие поверхностный и подземный сток кислых вод. Так, только на Бурибаевском ГОК накоплено около 18 млн. т отходов добычи рудных полезных ископаемых [3].

Река впадает в Ириклинское вдхр. на р. Урал, нижний отрезок бывшей долины реки образует протяженный (20 км) Таналыкский залив. Река имеет протяженность 225 км, площадь бассейна – 4160 км2. По створу с. Мамбетово средний многолетний расход воды – 5,89 м3/с коэффициент вариации годового стока – 0,72, коэффициент асимметрии – 1,44. За последние 10-15 лет в бассейне Таналыка образованы крупные водохранилища: Акъярское на р. Ташла (объем 49,4 млн. м3, площадь 7,8 км2), Бузавлыкское (19,1 млн. м3, 3,07 км2), Таналыкское (14,2 млн. м3, 2,01 км2) и Маканское (9,3 млн. м3, 3,65 км2) на одноименных реках. Ранее нами на примере верхней части бассейна р. Урал были рассмотрены особенности миграции загрязняющих веществ в условиях регулирования стока [1].

Рис. 1. Ситуационная схема – антропогенные факторы формирования качества воды в бассейне р. Таналык:

1 – границы бассейна, 2 – рудные месторождения, 3 – крупные горно-перерабатывающие предприятия (ОФ – обогатительная фабрика), ГОК – горно-обогатительный комбинат), 4 – водохранилища, 5 – места отбора проб и содержание Cu и Zn в г/л

Особенности эколого-геохимической ситуации в продольном профиле реки Тана-лык. В р. Таналык отмечается повышение концентрации основных ионов от истоков к приустьевой части; практически пресная вода в верховьях Таналыка не содержит явных следов тяжелых металлов (таблица 1). Попадая в техногенную зону (промышленные предприятия Бай-мака, Бурибая и Акъяра, разрабатываемые месторождения), вода быстро насыщается солями и ионами тяжелых металлов. В числе наиболее постоянных загрязняющих веществ по всему профилю реки – медь, марганец, железо общее, цинк. Незначительное превышение ПДК для рыбохозяйственных водоемов отмечено для сульфатов.

По данным ФГУ МВО БУ за 2007-2009 гг. [3] вода в р. Таналык выше главного источника загрязнителей п. Бурибай и Бурибайского ГОК (114 км от устья) качество воды характеризовалось от «загрязненной» до «грязной» (4-5 класс, индекс загрязненности воды (ИЗВ) – 4,5-5,9). За многолетний период максимальные среднегодовые значения ИЗВ были зафиксированы в 2006 г. – 6,3 с 6 классом качества («очень грязная»). Наибольшие среднемноголетние превышения наблюдаются по Zn (10,6 ПДК), Cu (7,1) и Mn (5,5), что связано как с естественным природным фоном, так и с длительным освоением недр.

Принимая загрязненные поверхностные и подземные воды с Бурибайского ГОК вода в реке ниже Бурибая становится «чрезвычайно грязной» (7 класс, ИЗВ 14,2-24,1). На этом участке среднемноголетние значения ПДК наиболее существенны; на первое место выходит Cu с превышением ПДК в 47,5 раз, затем Mn (19,6), Zn остается практически на том же показателе, что и выше по течению (10,9 ПДК).

Таблица 1 . Содержание меди и цинка в р. Таналык (июль 2010 г., мг/л, лаборатория Института степи УрО РАН)

За нижележащий 65-ти км участок река пополняется загрязняющими веществами предприятий п .Акъяр и руч. Макан. Максимальной степенью техногенной метаморфизации химического состава по полученным данным характеризуется левый приток р. Таналык – руч. Макан. Здесь наблюдаются превышения ПДК сульфатов, хлоридов, Zn, Cu, Pb и Cd, обусловленные разработкой Подольского медно-цинкового месторождения в верховье ручья.

Ниже по течению р. Макан для ирригационных и рыбохозяйственных (!) целей сооружено Маканское водохранилище общим объемом 9,3 млн. м3.

По данным ФГУ МВО БУ за 2007-2009 гг. [3] перед впадением в Ириклинское вдхр. (Таш-тугай, 39 км) вода частично очищается (4-5 класс, ИЗВ 3,2-4,8) – Cu – 6,3, Zn – 5,8, Mn – 2,2 ПДК. По данным УЭИВ за 1999-2003 гг. среднегодовые показатели содержания здесь составляли: меди 0,003-0,004, цинка 0,013-0,015 мг/л при максимальных среднегодовых значениях соответственно 0,033 и 0,029 мг/л в 1999 г.

По нашим данным на нижнем протяженном (75 км) участке реки (Акъяр – Таштугай) без крупных промышленных источников загрязнения буферные свойства речного комплекса не обеспечивают связывания токсичных компонентов. В приустьевой части (с. Таш-тугай) химический состав воды не претерпевает особых изменений (таблица 1).

Особенности сезонных изменений в содержании некоторых загрязняющих веществ. Имеющиеся данные по устью р. Таналык позволяют сделать выводы об определенной гидрохимической сезонности в миграции некоторых загрязняющих веществ (рис. 2). Распределение концентраций меди по сезонам в устье р. Тана-лык имеет довольно выраженный максимум в период половодья (март-май) и перед ледоставом (ноябрь) со средними значениями 0,0150,025 мг/л. Среднемноголетнее содержание цинка в устьевой части в 1,5 раза превышает ПДК, но во внутригодовом аспекте, также как и по меди, наблюдаются сезонные различия, хотя и не такие однозначные. Сезонные максимумы содержания Zn проявляются с марта по июнь, далее до сентября показатели снижаются и вновь вырастают в октябре. Наибольшие его концентрации наблюдаются в весеннем и осеннем пиках – в среднем 0,025 мг/л.

В сезонном распределении железа, преобладающая часть которого переносится во взвешенном состоянии, прослеживается два отчетливых максимума – в марте (в среднем 0,34 мг/л) и меньший (0,27 мг/л) в сентябре. Минимальное содержание Fe, близкое к значениям ПДК, наблюдается в зимние месяцы. Повышенные значения биохимического потребления кислорода (БПК) отмечаются в подледный период и в августе-сентябре. Значения содержания нефтепродуктов и соединений азота редко превышают ПДК и не испытывают особых сезонных колебаний.

Внутригодовая неоднородность в содержании загрязняющих веществ во многом обусловлена сезонными особенностями гидроло-ги-ческого режима и морфодинамическим разнообразием русловых процессов. В меженные периоды на слабопроточных участках (плесах) происходит связывание (сорбция фитопланктоном и адсорбция на взвешенных частицах) загрязняющих веществ в относительно трудноподвижные соединения и их частичная аккумуляция в придонных илах. На перекатах происходит аэрация воды, что определяет скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений. Подобная структура речного стока благоприятно сказывается на связывании и нейтрализации загрязняющих веществ, на их частичной аккумуляции в придонных илах. В весенне-паводковый пери-од, когда на всем протяжении реки устанавливается промывной режим, химические и органические загрязнители частично выносятся в связанном виде вместе с механическими наносами и иловыми накоплениями. В связи с сезонным (половодным) изменением физико-химические свойства вод (снижение pH, десорбция и ионный обмен, растворение карбонатов, разложение органических веществ и железомарганцевых оксидов) часть связанных форм Cu и Zn в донных осадках переводится в водную среду и, соответственно, вторично вовлекаются в гидро-химическую миграцию [5]. Несомненно, что повышенные концентрации Cu и Zn весенне-паводковый и осенний периоды обусловлены не только переносом донных отложений, но и в результате поступления со всей водосборной площади, в первую очередь – с карьерных отвалов, хвостохранилищ, территории обогати-тельных фабрик и др.

Рис. 2 . Средние значения и вариации содержания меди и цинка за 1999-2000 и 2002-2003 гг. в устье р.Таналык (по данным лаборатории УЭИВ)

Выводы: гидрологическая и гидрохимическая ситуация, сложившаяся в бассейне р. Та-налык, обусловлена формированием специфи-чес-кого природно-техногенного комплекса в Южном Зауралье на основе добычи и переработки минеральных ресурсов. С локальными участками мест освоения рудных месторождений и переработки руды связано образование геохимических аномалий с повышенным фоновым содержанием ионов меди, цинка, марганца и других сопутствующих металлов. Сезонные особенности гидрологического режима рек, естественная морфология русла и регулирование стока являются ведущими факторами, определяющими интенсивность и характер переноса загрязняющих веществ.

Статья выполнена в рамках реализации конкурсных программ УрО РАН, проекты №12-С-5-1001 «Трансграничные речные бассейны в азиатской части России: комплексный анализ состояния природноантропогенной среды и перспективы межрегиональных взаимодействий» и №12-Т-5-1005 «Современное состояние, тенденции развития и параметры экологической устойчивости геосистем Заволжско-Уральского региона».