img-417193806

12.4. Каспийское море	261
8,45. При интенсивном фотосинтезе рНв повышается до 8,6.	Ко дну )
рНв понижается до 7,88—8,00.	/

Рис. 12.30. Схема распределения условной плотности a t у Апшеронского порога и предполагаемый путь перетекания среднекаспийских вод (заштриховано)

в Южный Каспий в феврале, по А. С. Пахомовой, Б. М. Затучной (1966).

а — 1915 г.; б — 1934 г.; в — 1941 г.; г — 1962 г.

/ Средние значения давления С 02 в Каспийском море во все

/ сезоны превышают атмосферное, поскольку распад органических ^веществ в воде протекает достаточно интенсивно^ Пределы измен­

чивости Рсо2		составляют в северной части моря	(4,8—5,4) Х
X Ю"1 гПа,		в средней части (3,5 — 9,2)• 10-1 гПа,	в южной
(3,5 — 10,1)	-10-1 гПа.

	262	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР
	/ Щелочность воды Каспийского моря очень высока. В			поверх-
/	ностном слое она меняется от 1,320—2,400 в устье Волги до 3,600
/	в Южном Каспии, а щелочно-хлорный коэффициент в Южном Кас-
|	пии достигает 0,675, т. е. намного больше,		чем в океане и других
I	морях| Вследствие высоких значений pH		удельная доля	ионов
	2—	_	чем определяется пере­
	СОз по сравнению с НСОз также велика,
	насыщение карбонатом кальция вод практически на всех глубинах
	моря. Об этом свидетельствует и непременное присутствие СаСОз
	в донных осадках на мелководьях и на склонах глубоководных
	впадин.		■
	Режим	биогенных веществ в Северном	Каспии находится под\

большим влиянием речного стока и прежде всего волжского. Био­ генный сток Волги меняется в широких пределах (табл. 12.17) и / является одной из главных приходных статей баланса. После за-] регулирования стока вынос биогенных веществ резко сократился../ Это привело к существенному уменьшению средних концентраций

Таблица 12.17

Баланс биогенных веществ Каспийского моря после зарегулирования стока,

тьГс. т,	по М. П. Максимовой,		Д. Н. Катунину, Б. Д. Елецкому		(1978)
		К о л и ч е с т в о в е щ е с т в а		К о л и ч е с т в о
П р и х о д				Р а с х о д	в е щ е с т в а
		с р е д н е е	п р е д е л ы		(ср е д н е е )
		Азот общий
Материковый сток		450	297—682	Отложение	594
				в грунт	13,2
Разгрузка	подземных	85	20—150	Изъятие с про­
ВОД	'■'£	20		мыслом
Поступление с пЫлью
Поступление с атмосфер­		52
ными осадками
Всего		607	389—904		607
		Фосфор общий
Материковый сток		37,7	23,8—51,6	Отложение	39,0
				в грунт
Разгрузка	подземных	3,0	2,5—3,5	Изъятие с про­	1,65
вод				мыслом
Всего		40,7	26,3—55,1		40,7
		Кремний растворенный
Материковый сток		697	385— 1180	Отложение	730
				в грунт
Разгрузка	подземных	33	15—51
вод
Всего		730	400— 1230		730

12.4. Каспийское море

263

биогенных веществ в открытом море. Так, средняя концентрация фосфатов уменьшилась от 6,5 до 5,4—5,6 мкг Р/л, содержание кремния уменьшилось с 1300 до 600—900 мкг Si/л.

г к- 6 8 0 2	6 0^Лоо по объему
—I— I— I— I

Рис. 12.31. Вертикальное

распределение-

фосфатов (мкг Р/л) и кислорода в Каспий­ ском море, по А. С. Пахомовой и Б. М. За-

тучной (1966).

/ — Средний	Каспий; // — Южный Каспий.
а) 1958—1943	гг.; б) 1934—1943 гг. 1— фосфаты;
	2 — кислород.

Рис. 12.32. Распределение нитра­ тов (мкгИ/л) по глубинам в Сред­

нем Каспии зимой (1) и летом (2),

в Южном Каспии зимой (3) и ле­ том (4), по А. С. Пахомовой и

Б. М. Затучной (1966).

В Среднем и Южном Каспии по характеру вертикального рас­ пределения биогенов всю водную толщу можно разделить на два основных слоя: поверхностный (до 50— 100 м), обедненный биоге­ нами слой, где идет интенсивное потребление биогенных веществ, и глубинный, где протекают процессы регенерации и биогенные ве­ щества накапливаются. Распределение фосфатов по вертикали обнаруживает обратную связь с распределением кислорода (рис. 12.31). Распределение кремния имеет аналогичный характер. В распределении нитратов (рис. 12.32) просматривается промежу­ точный максимум на глубинах 200—500 м (по С. В. Бруевичу—•

264	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР
нитратная	подзона). Нитриты в концентрациях не	более 1 мкг
N/л присутствуют в подповерхностном слое 50— 100		м (нитритная
подзона),	а глубже не обнаруживаются.

По заключению М. П. Максимовой и др. (1978), сопоставляя вынос биогенных веществ волжскими водами в период зарегули­

рования стока (1956— 1975	гг.)	с близким	по средней водности
предшествующим периодом	1949— 1955 гг.,		можно отметить, что
в отношении форм соединений		биогенных	веществ произошли

сдвиги: уменьшился вынос взвешенных форм азота и фосфора (на 20 %), наоборот, увеличился вынос растворенных органических форм азота и фосфора (на 20—30 %), вынос минеральных раство­ ренных форм фосфора снизился на 17 %, вынос минеральных рас­ творенных соединений азота практически не изменился.

12.5. Аральское море

По размерам акватории Аральское море—второйв СССР и чет­ вертый в мире замкнутый водоем. Его средний многолетний уро­ вень 53 м над уровнем Балтийского моря. При этом уровне акватория за­ нимала 66 тыс. км2, объ­ ем водной массы был 1022 км3, средняя глубина 16м (максимальная 69 м), средняя минерализация 10,3 %0. Сравнительно низкая современная соле­ ность моря, несмотря на постоянную доставку со­ лей реками («парадокс» Аральского моря), объяс­ няется несколькими при­ чинами: 1) осаждением

Рис. 12.33. Среднее многолетнее распределение солености (%в) в поверхностных слоях Араль­

ского	моря	(август), по
JI.	К. Блинову (1956).

солей в мелководных бухтах, заливах и прибрежных озерах (култуках) с последующим развеиванием солей ветром; 2) фильтра­ цией морской воды в грунты берегов и дна.

При среднем многолетнем положении уровня соленость поверх­ ностной воды меняется по акватории в довольно узких пределах (рис; 12.33), лишь около приустьевых участков рек наблюдается

12.5. Аральское море

265

сильное распреснение и у восточных мелководий соленость повы­ шается за 12°/оо. Вертикальное распределение солености также не отличается резкими градиентами.

Среднегодовой приток речной воды за период 1950— 1960 гг. составлял 65 км3/год, в 1961— 1970 гг. при интенсивном потребле­ нии воды на орошаемое земледелие он уменьшился до 41,8 км3/год (на 35 %). За период 1961— 1977 гг. уровень моря упал почти на 6 м, площадь моря сократилась до 55 тыс. км2 и средняя соле­ ность возросла более чем на 5 °/оо. Из оценки статей современного солевого баланса (табл. 12.18) видно, что ежегодно более 10 млн. т солей остается в растворе.

			Таблица 12.18
Солевой баланс Аральского моря		(млн. т) за	1961— 1976 гг.,
	по В. Н. Бортник (1979)
П р и х о д		Р а с х о д
с о с т а в л я ю щ а я	к о л и ч е с т в о	с о с т а в л я ю щ а я	к о л и ч е с т в о

Ионный сток рек	22,20
Подземный сток	1,40
Атмосферные осадки	0,31
Всего	23,91
Приращение солевого
запаса моря
Итого	23,91

Седиментация при сме­	6,18
шении морских и реч­
ных вод
Фильтрация воды	1,88
в грунт берегов и дна
Ветровой вынос	0,16
Отложение на берегах	5,47
	13,80
	10,20
	24,00

В солевом составе воды открытого моря имеются значитель­ ные изменения. Резко возрастают общая минерализация и абсо­ лютное содержание практически всех ионов, особенно хлоридных, сульфатных, натрия и калия (табл. 12.19).За последние годы про­ изошло некоторое увеличение относительного содержания хлорид­ ных и сульфатных ионов (табл. 12.20). Относительное содержание гидрокарбонатных ионов уменьшилось более чем в два раза, хотя абсолютное содержание изменилось очень мало. Из катионов не­ сколько уменьшилось относительное содержание щелочных ионов. Относительное содержание кальция снизилось, а магния сущест­ венно увеличилось. Изменения в относительном содержании НС03 и Са2+ объясняются перенасыщением воды Аральского моря кар­ бонатом кальция уже при солености 10 %о- С ростом солености и понижением растворимости СОг идет интенсивная садка кальцита.

266		Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР
						Таблица 12.19
Средний ионный состав воды Аральского моря					(°/оо)
И он		П о Л. К- Блинову (1956)		П о	В.	Н . Бортник и
				Н . А . Буйневич (1979)
С1-			3,01			5,45
SO2-			2,69			5,03
Н С 0 3-			0,17			0,18
Na+			1,95			2,90
К+			0,10			0,17
Са2+			0,41			0,64
Mg2+			0,46			1,20
Сумма			8,78			15,57
						Таблица 12.20
Полный состав воды Аральского			моря (в % от суммы молей,				деленных
		на валентность ионов)
	Открытое м оре			Вы сокосолены е		воды
Ионы
	I	2	19,20-26,7 °/оо	36,5-40,3 о/оо	56,16 «/оо 89,25 »/00
С1- '	29,09	29,40	30,54	32,03		34,34	34,28
S02-	19,62	20,03	18,95	17,51		15,22	15,31
Н С 03 + СО§“	1,29	0,57	0,51	0,46		0,44	0,41
2 а н и о н о в	50,00	50,00	50,00	50,00		50,00	50,00
Na+	28,76	24,15	29,10	30,12		33,46	33,60
К+	0,90	0,83	0,60	0,44		0,23	0,13
Са2+	12,77	6,12	4,72	3,26		1,61	1,16
M g2+	7,57	18,90	15,58	16,18		14,70	15,11
катионов	50,00	50,00	50,00	50,00		50,00	50,00
П р и м е ч а н и е .	Г— по	JI. К.	Блинову (1956), 2 — по		В. Н.		Бортник и

Н. А. Буйиевич (1980).

Хлорные коэффициенты ионов (табл. 12.21) также свидетель­ ствуют о продолжающейся метаморфизации солевого состава с по­ вышением солености. Поведение сульфатных ионов объясняется тем, что на начальной стадии осолонения моря в растворе накап­ ливается CaSQ4, поскольку при 10 %о вода еще недонасыщена этой солью, а состояние насыщения достигается в естественных усло­ виях с 25—26 %о, после чего начинается осаждение гипса. По мере роста солености относительное содержание Na+ возрастает, а со­ держание ионов К+ и Са2+ резко уменьшается. Относительное со­ держание Mg2+ также уменьшается, хотя и остается высоким. Все

12.5. Аральркое море						267
					Таблица 12.21
Хлорные коэффициенты ионов в водах Аральского моря
	О т к р ы т о е м о р е			В ы с о к о с о л е н ы е в о д ы
И он ы						8 9 ,25 % 0
	1-	, J2	1 9 ,2 - 2 6 ,7 °/оо	3 6 , 5 - 4 0 , 3 0 /00	5 6 ,1 6 ° / м
soij-yci	0,894	0,923	0,840	0,741	0,600	0,605
(НСО3- + СО|-)/С1	0,056	0,042	0,029	0,025	0,021	0,020
Са2+/С!	0,136	0,117	0,088	0,058	0,026	0,019
Mg2+/Cl	0,153	0,220	0,175	0,173	0,147	0,151
(Na+ + K+)/CI	0,681	0,563	0,641	0,625	0,639	0,640
ХиОНОв/d	2,597	2,857	2,773	2,622	2,434	2,435
П р и м е ч а н и е .	1 — по	Л. К-	Блинову	(1956), 2 — по	В. Н.	Бортник и

Н. А. Буйневич (1980).

это свидетельствует о том, что с ростом солености седиментация карбонатов кальция и магния интенсифицируется.

Существенно меняется также и отношение суммы солей к хлориону. Если в период высокого стояния уровня моря зависимость

между общей минерализацией и		хлорностью	выражалась, по
Л. К. Блинову (1956), соотношением 2и °/оо =			0,264 + 2,791 С1 %о,
то теперь оно	аппроксимируется, по В. Н. Бортник и Н. А. Буй­
невич (1979),	уравнением 2и%о =	2,995 С1 %0 — 0,721. Начиная

с солености 20—26 %о связь суммы солей с хлорностью выражается уже иным уравнением (В. Н. Бортник, Н. А. Буйневич, 1980):

£и 0/оо= 3,835 + 2,321С1°/00.

Винтервале хлорности 5,0—8,0 %о связь хлорности с относи­ тельной электропроводностью (R ) воды открытого моря имеет вид

(Л. Б. Друмева, 1983)

C1 0/00 = 4,0681 — 4,80207?+ 20,1232

при среднем квадратическом отклонении 0,041 и корреляционном отношении 0,999.

Средняя щелочность в Амударье 2,5, в Сырдарье 3,5. Средняя для всего моря щелочность составляет 2,58 (пределы изменчивости 2,4—2,9), т. е. немного выше океанской, но гораздо ниже щелоч­ ности воды Черного и Каспийского морей. Щелочно-хлорный ко­ эффициент при относительно пониженной хлорности воды очень велик (0,7180); по мере оеолонения моря он уменьшается.

Значение рн воды Аральского моря колеблется в пределах 8,06—8,46, среднее для поверхностных слоев — 8,37 летом и 8,2 весной. В приустьевых районах pH повышается до 8,5—8,7, а на мелководьях и в заливах достигает 9,0.: Весной наблюдается

268 Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР

редкое для морей увеличение pH ко дну (на 0,1 ед.) за счет раз­ вития бентосной растительности. Высокие значения pH способст­ вуют перенасыщению морской воды карбонатом кальция.

Состав растворенных газов в море характеризуется высоким содержанием кислорода. В течение весны и лета поверхностные слои не только насыщены, но часто и перенасыщены кислородом, лишь осенью имеется небольшой (до 96—98 %) его дефицит. Осо­ бенностью Аральского моря является увеличение процента насы­ щения кислородом слоя воды ниже термоклина до 125— 150 %. Этот феномен объясняется фотосинтетической деятельностью выс­ шей водной растительности, обитающей у дна вследствие высокой прозрачности воды. Быстрый прогрев верхних слоев воды создает термическую стратификацию, препятствующую перемешиванию слоев. Расход же кислорода на различные окислительные про­ цессы и дыхание в Аральском море невелик из-за бедности планк­ тона.

До понижения уровня Аральское море было обеднено био­ генными веществами, особенно фосфатами* что служило причи­ ной слабого развития фитопланктона. Основным источником био­ генных веществ для моря был речной сток Амударьи и Сырдарьи, воды которых содержали низкие концентрации биогенных веществ благодаря преобладающему высокогорному ледниковому и снего­ вому питанию рек. В последние десятилетия, несмотря на значи­ тельное (более чем на !/з) сокращение стока рек, возрастание доли сбросных и дренажных вод приводит к резкому увеличению выноса биогенных веществ реками (табл. 12.22) и нарушению биогенного баланса в целом (табл. 12.23). Суммарное поступление растворенного минерального азота возросло почти в 5 раз, фос­ фора — в 4 раза.

В приходных статьях биогенного баланса (табл. 12.23) практи­ чески все выносимые реками количества биогенных веществ, за

Таблица 12.22

Изменение содержания растворенных минеральных форм биогенных элементов (мг/м3) в водах рек Сырдарьи и Амударьи на замыкающих створах,

по В. Н. Бортник (1980)

Годы N-N0^

	1
ZО 2
1	СО

N — NH^~

NМИН

Р _ РО3-

SI

			Сырдарья
1911— 1951	1,4-1,6	624—666	34—61	659—729	5,5— 11,1	4855—5300
1961— 1977	45	2527	422	2994	68	5075
			Амударь я
1911— 1951	__	253—286	52—55	305—343	9,9— 12,9	4756—4949
1961— 1977	18	1576	467	2061	18	5827

12.5. Аральское море

269

Таблица 12.23

Среднегодовой баланс растворенных биогенных элементов (тыс. т) Аральского моря для характерных периодов, по В. Н. Бортник (1980)

	Приход	1911-	1961-	Расход	1911-	1961—
		I960 гг.	1977 гг.		1960 гг.	1977 гг.
			Азот
	Речной сток:		0,8		2,0	0,8
	N—N02			Изъятие с про­
			58.7	мыслом
	N—N03-	20,9
	N—NH4+	3,1	15,0	Отложение в грунт	64,8	109,0
	2 N m h h	24,0	74,5
	Nopr	24.7	14,2
	2 N p a c T B	48.7	88.7
	Атмосферные осадки:	11,6
	N—NO3-		8,4
	N—NH4+	6,5	5,1
	2 N pacT B	18,1	13,5
	Всего	66,8	102,2		66,8	109,8
	Изменение запаса				0	7,6
	Итого	66,8	102,2		66,8	102,2
			Фосфор
	Речной сток:		0,97		0,20	0,10
	Р—Р 0 43-	0,54		Изъятие с про­
	р	1,00	0,66	мыслом
	г орг
	D	1,54	1,63	Отложение в грунт	1,34	2,01
	граств
	Всего	1,54	1,63		1,54	2,11
	Изменение запаса				0	0,48
	Итого	1,54	1,63	Итого	1,54	1,63
			Кремний
	Речной сток	288,0	185,6	Отложение в грунт	288
	Изменение запаса				0
	Итого	288,0	185,6		288,0

исключением кремния, претерпели изменения в сторону увели­ чения.

В период высокого стояния уровня моря среднее содержание фосфатов в воде в разные сезоны составляло 1—4 мг Р/м3, содер­ жание нитратов не выходило из пределов 5— 15 мг N/м3, а кон­ центрация аммонийного азота не превышала 80 мг N/м3. Содер­ жание кремния в среднем было невелико и колебалось около

270	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР

250 мг Si/м3. В вертикальном распределении биогенных веществ наблюдалось заметное уменьшение концентраций в придонном слое, где развивается бёнтосная растительность. .

Произошли изменения и в балансе взвешенных форм биогенных веществ (табл. 12.24).

В связи с зарегулированием и трансформацией речного стока поступление в море взвешенных форм азота уменьшилось, а фос­ фора— увеличилось.

Таблица 12.24

Среднегодовой баланс взвешенных биогенных веществ (тыс. т) Аральского моря для характерных периодов, по В. Н. Бортник (1980)'

	П риход	1911—	1961-	Расход	1911 —	1961—
		I960 гг.	1977 гг.		I960 гг.-	1977 гг.

		Азот
Речные взвеси	82,0	67,3	Отложение	87,0
	5,0		в грунт
Атмосферная пыль		4,4
Итого	87,0	71,7		87,0
		Фосфор
Речные взвеси	56,0	69,5	Отложение	57,7
			в грунт
Атмосферная пыль	1,7	1,5
Итого	57,7	71,0		57,7

Понижение уровня и осолонение воды наносят большой ущерб Аральскому морю. В связи с ростом орошаемых площадей следует ожидать дальнейшего понижения уровня и сокращения акватории, а в недалекой перспективе вообще встает вопрос о существовании Арала как уникального природного объекта. Однако, несмотря на большое народнохозяйственное значение водопотребления в бас­ сейне Арала, море будет сохранено. В настоящее время изучается проект переброски части стока р. Оби в бассейн Аральского моря. Тогда увеличится приток возвратных и сбросных вод в Арал, что позволит поддерживать его уровень на определенной отметке. Рассматриваются проекты регулирования водного баланса Арала отчленением отдельных частей его акватории с помощью плотин в проливе Берга (отделить Малый Арал) и с севера на юг от п-ова Куланды до п-ова Муйнак.

Большое значение имеет борьба с потерями воды в ороситель­ ных системах и создание систем водохранилищ многолетнего регу­ лирования стока в горных районах бассейнов Амударьи и Сыр­