Гидроэкологическая характеристика азотных терм Алтын-Арашан

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гидроэкологическая характеристика азотных терм Алтын-Арашан

Т.Н. Мамасериков

В восточном Приисыккулье, в долине р. Арашан расположено несколько групп выходов маломинерализованных азотных терм: 1. Алтын-Арашан Южный [1] или Чатыр-Тор [2], расположен вверх от устья ручья Чатыр-Тор, в 36 км к югу от г. Каракол. 2. Алтын-Арашан Средний, расположен на правом берегу р. Арашан, в 22 км к юго-востоку от г. Каракол. 3. Северный расположен на правом берегу р. Арашан, в 21 км в том же направлении от него. Абсолютные отметки выходов терм уменьшаются от южного к северному участку и соответственно близки к 3310, 2435 и 2390 м. Наши оценки относятся к наиболее перспективной для освоения и уже частично освоенной группе - Алтын-Арашан Средний.

Климат района среднего течения р. Арашан, где расположены выходы Алтын-Арашан Средний, континентальный. По экстраполяции данных многолетних наблюдений метеостанций северного склона хребта Терскей Ала-Тоо - "Чон-Кызыл-Су", "Джеты-Огуз" и "Кара-Баткак" видно, что средняя годовая температура здесь около +3°, средняя температура июля плюс 10-12°, января - минус 5-10°С; годовая сумма осадков находится в пределах 500-600 мм, из них в теплый период выпадает до 500 и в зимний - от 100 до 150 мм; среднегодовое атмосферное давление на участке Алытн-Арашан близко к 750 мб [3].

Первое описание терм Алтын-Арашан Средний в 1926 г. сделал Н.М.Прокопенко [4]. Позже различные уточнения внесли Н.Г.Кон-цевич (1931), П.В.Денисов (1949), Н.П.Ромах и другие участники Гидроминеральной партии КГУ (1955), В.Е. Матыченков в составе Гидроминерального отряда Кыргызской комплексной гидрогеологической экспедиции (1975) и др. В последние два десятилетия специальных гидрогеологических работ, помимо наших (2001), здесь не проводилось.

В 1958 г. рассматриваемая территория была покрыта геологической (Шендерович и др., 1960), а в 1960 г. - гидрогеологической (Поддубный, 1961) съемками масштаба 1:200000; по результатам съемок и даются региональная геолого-гидрогеологическая и экологическая характеристики положения рассматриваемых терм.

В геологическом отношении участок Алтын-Арашан находится в пределах структруно-фациальной зоны Северного Тянь-Шаня, в зоне крупного Айторского разлома, по которому проходит сочленение Терскейской и Аксуйской тектонических подзон. Сам Айторский разлом расположен намного южнее участка. На площади участка развиты ордо-викские гранитоиды, верхнепалеозойские (?) диориты и среднепротерозойские метаморфические породы, перекрытые с поверхности чехлом аллювиальных, пролювиальных, делювиальных, делювиально-пролювиальных, коллювиальных и ледниковых отложений средне-верхнечетвертичного и современного возрастов. Долина р.Арашан выполнена современным аллювием, но на участке Алтын-Арашан Северный в русле и на уровне нижнеголоценовой террасы вскрыты коренные породы - верхнепалеозойские (?) диориты, которым в Прииссыккулье некоторыми исследователями придается роль главного контролирующего показателя формирования азотных маломинерализованных терм региона [2].

С тектонической точки зрения отложения протерозоя имеют моноклинальное залегание с падением на юг и юго-восток под углом от 50 до 80°. Контакт с гранитами - тектонический. Гранитный массив разбит серией субмеридиональных и диагональных разломов, часть которых выражена в рельефе и хорошо прослеживается при дешифрировании аэрофотоснимков.

Среди тектонических разрывов наблюдаются нарушения двух основных направлений - более древние широтные и относительно молодые - северо-восточные. По простиранию последних нередко встречаются дайки верхнепалеозойских (?) диоритов.

Тектонические трещины древнего заложения, несомненно, обновлялись в новейшее время, по положению они вертикальные и, судя по приконтактным изменениям пород, являются сбросо-сдвигами.

С гидрогеологической точки зрения рассматриваемый участок располагается в пределах гидрогеологического массива хр. Терскей Ала-Тоо в той его части, где область питания подземных вод совпадает с областью разгрузки. Здесь развиты пресные подземные воды, циркулирующие по трещинам в коре выветривания интрузивных и метаморфических пород и в порах четвертичных осадков. Кроме того, имеются выходы подземных вод глубокой циркуляции, приуроченных к зонам дробления тектонических нарушений. Термальные воды и воды аллювия являются азональными для данного региона. Покровные породы большей частью безводны, поскольку хорошо проницаемы, залегают на склонах и сдренированы. Здесь выделяются грунтовые воды аллювия, аллюво-пролювия, делюво-пролювия, моренных накоплений и водоносные комплексы зоны эндогенной трещиноватости протерозойских пород и интрузий.

Грунтовые воды современных аллювиальных отложения развиты в пределах поймы и низких надпойменных террас. Водовмещающие породы представлены валунно-галеч-никами с гравийно-песчаным заполнителем. Питание грунтовых вод осуществляется за счет подтока из прилегающих водоносных коренных пород, инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации речных вод и подтока подрусловых потоков боковых саев. Глубина уровня грунтовых вод увеличивается от рек к подножию гор от 1-5 до 10-15 м. В речном аллювии имеется несколько родников. Родники нисходящие, с расходом 3-4 л/с. Вода в родниках пресная, гидрокарбонатная, кальциевая с минерализацией не более 250 мг/дм3.

Грунтовые воды в аллюво-пролювии развиты в районе устья сая Анорты. Водовмещающие породы представлены валунно-галечниками с песчано-гравийно-суглинистым заполнителем. Естественных выходов подземных вод нет, однако по наличию влаголюбивой растительности и водотоков в сае Анорты весьма вероятно наличие грунтовых вод, запасы которых пополняются за счет подтоков из пролювия сая Анорты, из коренных водоносных пород и в процессе инфильтрации атмосферных осадков. Подземные воды здесь залегают на глубине 3-10 м, местами несколько глубже. Именно этот водоносный горизонт при каптаже буровыми скважинами может стать надежным круглогодичным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения эксплуатационного объекта терм Алтын-Арашан Средний.

Грунтовые воды зоны экзогенной трещиноватости интрузивных пород развиты на большей площади оцениваемой территории. Породы с поверхности интенсивно трещиноваты, местами, в зонах тектонических нарушений - трухлявые. Здесь имеются подземные воды зоны экзогенной трещиноватости и подземные воды зоны глубокой циркуляции по глубинным разломам и приконтактовым частям молодых интрузий.

Подземные воды зоны экзогенной трещиноватости разгружаются в виде нисходящих родников в днищах глубоких врезов. Расходы родников 0,4-5 л/с. Вода в них по химическому составу гидрокарбонатная кальциевая и магниево-кальциевая с минерализацией 0,1-0,2 г/л.

Термальные воды на участке Алтын-Арашан Средний разгружаются серией выходов родников из аллювиальных и аллювиально-пролювиальных голоценовых валунно-галечников, местами глыбовых в основном по правобережью р. Арашан в 0,3-0,5 км ниже устья руч. Анорты. Из 29 зарегистрированных здесь в сентябре 1974 г. струй, 3 имели температуру воды плюс 2-5,9°С; 13 - температуру 9-20°С и суммарный дебит 3,07 л/с; 6 - соответственно 20-36°С и 2,15 л/с; 2 - 47; 5 - 50°С и дебит 1,16 л/с. При нашем обследовании участка в августе-сентябре 2001 г. наибольшая температура подземных вод составляла 51,6?С, что указывает на заметный рост ее с момента предыдущего замера (50?С [2]). Температура и дебит других выходов терм на участке, вероятней всего, изменились незначительно, но строгих повторных замеров в ранее опробованных источниках нам провести не удалось в связи с трудностью их идентификации. За прошедшие более чем 25 лет существенно изменился вид источников и их каптажей.

Поскольку за время, прошедшее с момента последних оценок энергетической мощности терм Алтын-Арашан Средний, не произошло принципиальных изменений условий разгрузки, мы принимаем эти оценки [2] как реальные:

суммарный тепловой вынос на участке составляет 530 тут в год; (тут - тонн условного топлива);

ресурсы термальной воды, приведенные к температуре 40?С, равны 430 м3/сут.

Эти показатели дают основание отнести участок Алтын-Арашан Средний к перспективным для разведки крупного по величине месторождения азотных маломинерализованных терм трещинного типа [5].

С гидрогеохимической точки зрения термы Алтын-Арашан Средний относятся к хлоридно-гидрокарбонатным натриевым с наибольшей минерализацией 0,34 г/дм3 (1974) - 0,40 г/дм3 (2001 г.). По солевому составу термы рассматриваемого участка являются аналогами 97-го типа (Апачинского) минеральных вод, по классификации Н.И.Толстихина [5], довольно редких в мире (на территории Кыргызстана их аналогом являются только источники Чон-Кызыл-Суу на том же южном склоне хр. Терскей Ала-Тоо).

Наиболее полный и достоверный анализ микрокомпонентов, по нашему мнению, на рассматриваемом участке выполнен Гидроминеральным отрядом Кыргызской комплексной гидрогеологической экспедиции в 1974 г. В табл. 1 приведены его результаты в сравнении с фоновыми концентрациями сравниваемых компонентов.

Как следует из табл. 1, большинство микроэлементов в термальной и фоновой воде содержатся в равных количествах - йод, уран, хром, медь, кобальт (особенно если учесть, что здесь не приведены обнаруженные в воде терм и в фоновых водах бериллий, висмут, ниобий, фосфор, серебро, ртуть, цирконий). Превышение концентрации в термах над фоновыми водами лития примерно в 3, бора в 7, фтора в 16 раз, по мнению некоторых исследователей [6] отражает глубинное (связанное с магмой?) происхождение терм даже в условиях территорий, не связанных с современным вулканизмом.

Таблица 1. Содержание микрокомпонентов в азотных термах Алтын-Арашан Средний

Таблица 2. Сравнение состава терм участка Алтын-Арашан Средний с показателями оптимального состава питьевой воды, мкг/дм3

Вода является обязательным элементом экологического благополучия существования человека и большинства других живых организмов на Земле, которое, в свою очередь, зависит от количества и качества воды. В понятие "качество" в этом случае включено воздействие воды на живой организм, ее состав и физические свойства, которые необходимо учитывать отдельно.

Изложенный выше материал позволяет дать сравнительно обоснованную оценку влияния состава термальных вод рассматриваемого участка на здоровье человека. Такая оценка, по нашему мнению, может быть названа гидроэкологической, в соответствии с широко распространенными ныне принципами формирования экологической терминологии [7]. Этот термин позволяет четко отличать экологию водной среды (моря, водоема и т.п.) от специфического воздействия состава воды на оценку обстоятельств жизни человека. Если принять, что термином "геоэкология" обозначается ":практический раздел экологии, занимающийся изучением региональных и глобальных изменений компонентов природной среды, обусловленных техногенным воздействием" [8], то гидроэкология, в нашем понимании, термин более широкий, - это междисциплинарный раздел экологии, учитывающий жизнеопределяющую роль состава воды независимо от факторов и причин, сформировавших этот состав, будь они природными или техногенными. Именно в таком значении этот термин уже используется в научной литературе, например, в [9], но без расшифровки содержания.

Бытовое понимание "качества" воды как степень соответствия требованиям потребителя или нормативам, гидроэкологической оценки одной и той же воды может быть и положительной, и отрицательной в зависимости от назначения и способов использования жидкости. Например, высокая мутность поливной воды - достоинство с точки зрения создания экологически благоприятной среды для растений, но существенный недостаток, экологически неблагоприятная характеристика при питьевом потреблении воды. В этой связи гидроэкологическая характеристика терм Алтын-Арашан Средний дается по двум основным направлениям их использования - питьевом и для лечебно-водных процедур.

В качестве лечебных термы рассматриваемого участка оцениваются по составу и физическим свойствам воды и сравниваются с завоевавшими авторитет курортами. В наших условиях - это Алма-Арасан, Жалал-Абад, Иссык-Ата, Ходжа-Оби-Гарм и др. На этих курортах в течение сотни и более лет эффективно лечатся болезни суставов, костей, мышц, кожи, сосудов, гинекологические, полового бессилия и нервной системы. Вода

Алтын-Арашан Средний, кроме того, содержит до 8 мг/дм3 сероводорода, что, безусловно, повышает ее лечебный эффект и бальнеологическую ценность, т.е. гидроэкологическая оценка ее как лечебного средства однозначно положительна, хотя характер использования в этом направлении, очевидно, должен быть определен специалистами медицинского профиля. азотный маломинерализованный алтын арашан

Азотные маломинерализованные термы в принципе не предназначены для питьевых целей, но нередко используются и даже иногда разливаются в качестве столовой воды (в Кыргызстане, например, "Иссык-Ата"). Учитывая это, необходима гидроэкологическая оценка терм рассматриваемого участка. Действующие в Кыргызстане санитарные нормы и правила по оценке качества хозяйственно-питьевых вод устанавливают предельно допустимые нормы (ПДК) концентраций компонентов химического состава воды [10]. Гидроэкологическая же оценка качества воды, на наш взгляд, должна рассматривать не только максимально допустимые количества, но оптимальный состав воды как питательного вещества. Если употребление воды, не содержащей солей (дистиллированной) или с превышением ПДК, вредно для организма, то вода с оптимальным составом растворенных веществ будет считаться экологически благополучной.

Проблема установления минимально достаточных концентраций в питьевой воде большинства микроэлементов (тяжелых металлов и др.) относится к категории актуальных, но слабо разработанных. Если содержание фтора в питьевой воде считается оптимальным в интервале 0,7-1,2 мг/дм3 [10], если оптимальное суточное потребление йода среднего по массе человека составляет 200 мкг, то для ряда биологически активных (эссенциальных) элементов вопрос оптимальных концентраций, суточной потребности остается открытым.

По оценкам ВОЗ [11], 10-20% потребного суточного поступления (ПСП) необходимых неорганических компонентов человек получает с питьевой водой. При этом установлено, что поступление железа составляет 1-50, марганца - 2-8, молибдена, никеля - 0,1-0,3 мг/сутки, суточная потребность мужчины в цинке для воспроизводства потенции составляет 15-20 мг. Этот элемент ничем не может быть заменен, а его отсутствие приводит к прекращению выработки ряда необходимых для существования организма ферментов и резкому снижению потенции [12]. В последнем случае, правда, возникает пока не разрешимое противоречие нормативных требований к ПДК цинка в воде рыбохозяйственного назначения (50 мкг/дм3 [10]) и расчетного оптимального содержания цинка в питьевой воде (200 мкг/дм3).

Общее содержание растворимых в воде твердых веществ имеет ПДК 1000 мг/дм 3 [10]. По экспертным оценкам, оптимальной минерализацией воды для жителей средних и низких географических широт является минерализация, близкая к 300 мг/дм3, имеющая гидрокарбонатный кальциевый химический тип с преобладанием натрия над магнием. (Заметим, именно такая вода, особенно подземная, наиболее распространена на территории Кыргызстана).

В табл. 2 приведены сравнительные данные состава воды терм Алтын-Арашан Средний с оптимальными показателями качества питьевой воды. Как следует из табл. 2, лишь по величине минерализации термы этого участка отвечают требованиям питьевой воды. По остальным учтенным показателям эта вода вредна для здоровья человека, т.е. экологически неблагополучна. Эти обстоятельства должны учитываться при планировании использования месторождений азотных маломинерализованных терм.

Гидроэкологическая оценка различных водных объектов, на наш взгляд, должна стать обязательным элементом при рассмотрении вопросов организации их эксплуатации.

Литература

1. Катаева Н.И., Мельникова З.И., Барсуцкая Р.Д. и др. Подземные минеральные воды Киргизской ССР. - Фрунзе: Кыргызстан, 1969. - 172 с.

2. Матыченков В.Е., Иманкулов Б.И. Минеральные воды Киргизии. - Фрунзе: Илим, 1987. - 248 с.

3. Климат Киргизской ССР // Под общ. ред. З.А.Рязанцевой. - Фрунзе: Илим, 1965. -283 с.

4. Прокопенко Н.М. Термальные источники среднего и восточного Тянь-Шаня // Мат-лы компл. эксп. иссл. АН СССР. - Ч. 1. - Вып. 30, 1930. - С. 42-61.

5. Посохов Е.В., Толстихин Н.И. Минеральные воды: лечебные, промышленные, энергетические. - Л.: Недра, 1977. - 229 с.

6. Арсанова Г.И. Редкие щелочи в термальных водах вулканических областей. - Новосибирск: Наука, 1974. - 74 с.

7. Протасов В.Ф., Матвеев А.С. Экология. Термины и понятия, стандарты, сертификация, нормативы, показатели. - М.: Финансы и статистика, 2001. - 102 с.

8. Осмонбетов К.О. Экология и безопасность жизнедеятельности в горных условиях // Экологические проблемы освоения мине-рально-сырьевых ресурсов гор Тянь-Шаня / Сб. научн. докл. Междунар. научн.-практич. конф., посвященной междунар. году гор. - Бишкек, 2002. - С. 2-10.

9. Мамбеталиева Ш.М. и др. Геохимия элементов в гидросфере Южного Прииссыккулья // Сб. научн. тр., посвященный международному году гор. - Бишкек, 2002. - С. 94-101.

10. Сборник санитарных норм и правил по санитарно-гигиеническим разделам. - Бишкек, 1998. - №5. - 185 с.

11. Руководство по контролю качества питьевой воды. Т. 1. - 2-е изд. - Рекомендации ВОЗ. - Женева, 1994. - 256 с.

12. Комиссаров В.А., Нифадьев В.И., Мамасериков Т.Н. Влияние природных концентраций цинка водных систем на потенцию мужчин зрелого возраста // Экология окружающей среды.- 2001. - №4.

Размещено на Allbest.ru