Соленые озера России - Устойчивое развитие

Использование соленых озер России
как
альтернативных источников
энергетических, биологических и минеральных ресурсов – залог
устойчивого развития России.
Егоров А.Н.
Низкий уровень современного исследования и использования природно-ресурсного
потенциала соленых озер России не позволяет в полной мере решить ряд задач по
применению
иновационно-технологических
методов
для
устойчивого
развития
Российской Федерации на региональном и местном уровнях. Поэтому основную задачу
данной работы автор видит
в необходимости привлечь внимание к всестороннему
изучению особенностей физической, химической и биологической структур соленых
озер, их эволюции и возможностям использования их природных ресурсов.
В
условиях
современного
глобального
ухудшения
состояния
экосистем
окружающей среды, снижения порогов их устойчивости под суммарным воздействием
естественных и антропогенных факторов и истощения природных ресурсов возрастает
значение естественнонаучных дисциплин в изучении условий формирования и
функционирования современной среды обитания, одной из актуальных задач которых
является развитие новых нетрадиционных направлений исследований, имеющих ресурсосберегающие и природоохранные акценты. В связи с этим важная роль отводится
изучению соленых озер, расположенных в аридных и семиаридных районах России, о
которых еще в начале прошлого века известный ученый-геолог А.Е.Ферсман
отмечал”...Аридная зона минеральных озер СССР представляет собой огромные и
притом совершенно специфические богатства...”. К сожалению, после распада
Советского Союза большинство районов расположения соленых озер оказалось на
территории Украины, Казахстана и республик Средней Азии. Тем не менее, достаточно
большое количество соленых озер с богатым природно-ресурсным потенциалом
находится на территории России, а если учесть интенсивные интеграционные процессы
на постсоветском пространстве, то можно говорить и о совместном с соседними
государствами (особенно с Казахстаном) изучении соленых озер и использовании их
ресурсов.
Как показывает история развития лимнологии, ее становление как науки, основные
ее достижения и успехи связаны с исследованиями пресноводных водоемов. В то же
время, среди водных объектов нашей планеты широко распространены и наименее
изучены соленые озера с различной степенью минерализации. Соленые озера
встречаются, практически, на всех континентах (Рис.1). Так, из 253 крупнейших озер
Мира (с площадью водного зеркала не менее 500 км2 к соленым относится 64
(Henderdorf, 1982). На долю пресных озер и рек приходится 0,009% всего объема вод
Земного шара, а на долю соленых озер - 0,008% (Wetzel, 1975). Без учета стока рек
очевидно, что масса сосредоточенных в соленых озерах вод превышает объем пресных
озерных вод.
Изучение лимногенеза соленых озер позволяет выявить новые аспекты лимнологии
как комплексной, фундаментальной науки, имеющей широкое прикладное значение,
учитывая, что около 600 млн. человек на Земном шаре живут в условиях аридных и
семиаридных зон (Williams, 1998).
Исследования соленых озер важны для таких дисциплин как экология (например,
вопросы бедности видового состава гидробионтов, упрощенные трофические связи и
т.д.), физиология водных организмов и проблема их адаптации к экстремальным
условиям, эволюционная биология (например, проблемы ферментативного воздействия
на галофилы), гидрофизика и гидрохимия (закономерности и особенности формирования
термохалинной структуры), разработка ресурсосберегающих технологий и охрана
окружающей среды.
Рис.2. Распределение солёных озёр по Земному Шару (по W.D.Williams, 1986)
Соленые озера являются уникальным природным объектом для палеолимнологии.
Более выраженная, по сравнению с пресноводными водоемами, стратиграфия донных
отложений обладает большей информативностью о роли климатических условий в
эволюции флоры и фауны от прошлого к настоящему. В значительной степени это
обусловлено тем, что соленые озера, благодаря особенностям своей физико-химической
2
и биологической структуры, быстрее, чем пресные озера, реагируют на изменения
внешних
условий,
приводящих
к
"мгновенному"
(для
естественных
условий)
формированию нового химического состава, изменению уровня воды, накоплению
автохтонного и аллохтонного материала, что позволяет рассматривать их как удобные
индикаторы внешних естественных и антропогенных изменений.
Практический интерес к соленым озерам до настоящего времени ограничивался, в
основном, содержащимися в них минеральными ресурсами, предпринимались отдельные
попытки освоить биологические и бальнеологические ресурсы. Но даже такой, сугубо
утилитарный, подход к соленым озерам не исчерпывает на сегодняшний день всех
возможностей использования широкого спектра их природных богатств. Особенно это
относится к России, в которой с распадом СССР и отходом многих соледобывающих
регионов к территориям Казахстана, бывших республик Средней Азии и Украины
возникла проблема переоценки природных ресурсов соленых озер, обладающих
широким спектром: минеральными (различные соли, цеолиты, уран, литий, бром, йод и
т.д.), энергетическими (возможности преобразования тепловой энергии в электрическую), биологическими (культивация и добыча отдельных водорослей - Spirulina,
Dunaliella,
и
важнейшей
кормовой
аквакультуры
-
рачка
Artemia
salina)
бальнеологическими (целебные грязи) и рекреационными.
Исходя из изложенного и из того факта, что интенсивное изучение соленых озер (в
основном,
как источников минерального и химического сырья) в советский период
пришлось на первую половину XX века, а с 80-х годов, практически, прекратилось,
следует отметить актуальность рассматриваемых в данной работе проблем, которая
связана, среди прочего, с недостаточной изученностью закономерностей формирования
взаимообусловленных природных и антропогенных процессов в соленых озерах и их
бассейнах, особенностей функционирования их экосистем и формирования природных
ресурсов в различных географических зонах. Решение этих проблем позволит развивать
новые направления естественно-научных исследований и уменьшить диспропорцию
между изученностью лимногенеза пресных и соленых озер.
Осознавая необходимость изучения, рационального использования и сохранения
природы соленых озер участниками V Международного симпозиума по изучению
соленых озер (Боливия, 1991 г.) был принят Манифест:
" В связи с тем, что соленые озера имеют широкое распространение в Мире,
являются важными и ценными природными объектами для экономики, культуры,
рекреации и научных исследований, но при этом:
- в некоторых регионах Мира соленые озера интенсивно деградируют
3
- не являются объектами активного сохранения в той степени, которою они
заслуживают благодаря своим уникальным ресурсам
Мы, участники 5-го Международного симпозиума по изучению соленых озер,
собравшиеся в Ла-Пасе (Боливия) 18-22 марта 1991 г. под эгидой Международного
лимнологического общества вынуждены обратиться к национальным и Международным
организациям с призывом к более активным действиям в деле охраны природы соленых
озер; с целью финансового обеспечения этих действий Мы, одновременно, вынуждены
обратиться к Фондам с просьбой поддержать более активные научные исследования этих
важных природных объектов".
По поручению участников Симпозиума: Dr. P.Ashton (Южная Африка)
Dr. A.Nissenbaum (Израиль)
Манифест был разослан в Международные и национальные организации: SIL,
IVCN, IWRB, UNEP, Экологический комитет при Верховном Совете СССР.
К Манифесту прилагался список соленых озер, нуждающихся в незамедлительном
принятии мер по охране их природы: Uru-Uru и Poopo (Боливия), Laguna Colorado
(Боливия), озера Балхаш, Арал, Каспий (СНГ), Alchichica и La Presiosa Lake и assosiated
Lagunas (Чили), Salar de Punta Negra и assosiated Lagunas (Чили), Salton Sea (USA),
Pyramid Lake, Nevada (USA).
Манифест был поддержан рядом правительственных и неправительственных
организаций Мира, в результате чего были выделены средства на проведение
исследований Арала, соленых озер Боливийских Анд, соленых озер Китая, организацию
VI Международного симпозиума по изучению соленых озер в Китае (1994 г.).
Как уже упоминалось выше, современное состояние изученности проблемы
лимногенеза соленых озер характеризуется значительным ее отставанием от масштабов,
темпов и результатов изучения этой проблемы для пресноводных водоемов. Если в
изучении причинно-следственных связей между структурой пресноводного озера его
бассейном и окружающей средой, определяющих характер круговорота вещества и
энергии в различных географических условиях к настоящему времени достигнут
значительный прогресс, объединяющий усилия многих ученых, то изучение лимногенеза
соленых озер позволяет говорить о новом, перспективном, интенсивно развивающемся
направлении в лимнологии, в частности, и в природопользовании, вообще, имеющих
большой практический выход.
1.География соленых озер СНГ.
4
В географической зоне соленых озер СНГ насчитывается более 30 бессточных
бассейнов современного соленакопления, к отдельным котловинам которых приурочено
формирование соленых озер (Рис.2).
Зона минеральных озер СНГ включает в себя широкую полосу степей, полупустынь
и пустынь. География соленых озер подчинена физико-географической зональности,
главным фактором влияния которой является климат. Как и вообще на поверхности
Земли, география некоторых соленых озер подчинена азональным факторам: орографии
местности, геологическому строению, тектонике и антропогенному фактору (добыча
полезных ископаемых, строительство, сельскохозяйственные работы и пр.) На севере
региона зону соляных озер окаймляет почвенная зона степных черноземов, на юге - моря
и горные хребты. Северная граница тянется от устья Дуная, вдоль побережья Черного и
Азовского морей к устью р. Дон. Далее зона круто поднимается вдоль Ергеней, у г. Камышина переходит на левый берег р. Волги и далее вдоль южного склона Сырта к
южной оконечности Мугоджар. Вдоль восточных склонов Мугоджар граница резко
поворачивает на север и от Челябинска на всей Западно-Сибирской низменности
совпадает с линией Великого Сибирского пути.
Рис.2. Бассейны солёных озёр России и СНГ (по Дзенс-Литовский, 1957): 1-АзовоЧерноморский бассейн приморских минеральных озёр (лиманы, лагуны, сиваши, озёра);
2-Кура-Тбилисский бассейн грузинских сульфатников; 3-Прикаспийский басен
приморских и континентальных минеральных озёр; 4-Урало-Эмбенский бассейн
приморских, смешанных и континентальных солёных озёр; 5-Усть-Уртский бассейн
континентальных соляных озёр; 6-Каракумский бассейн континентальных соляных озёр
и шоров; Бассейны приморских и континентальных соляных озёр: 7-Приаральский , 8Кызылкумский, 9-Тоболо-Убаганский, 10-Ишимский, 11-Тургайский 12-Чу-СарыСуйский, 13-Прииртышский, 14-Прибалхашский, 15-Кулундинский, 16-Минусинский,
17Селенгинский, 18-Ингодинский, 19-Аргунский, 20-Алгинский, 21-Кемпендяйский, 22Абалахский.
5
Затем, не доходя до р. Оби, граница резко поворачивает на юг и по степям
левобережья уходит к предгорьям Алтая и далее на восток, через горные гряды уходит в
пустыни и полупустыни Монголии и Китая. К востоку от р.Оби зона соляных озер не
имеет выраженной физико-географической зональности, а образует отдельные озерные
области в Минусинской котловине, Селенгинской Даурии, Заяблонье и Якутии (Рис.1).
Там, где питание соляных озер происходит за счет природных рассолов, образующихся
за счет растворения ископаемых солей, граница озерной зоны нарушается и может
продвигаться далеко на север, в зону лесных почв (подзолов). Примером служат
Кемпендяйские озера на огромной Лено-Вилюйской равнине (Рис.1). Мелкие соленые
озера этой равнины питаются соляными источниками из толщи палеозойских отложений.
В Европейской части России также имеется ряд соленых озер, расположенных
далеко за пределами северной границы: соленые озера Славянска (Вейсово, Рапное),
Старой Руссы, Бахмутской котловины, Среднего Приуралья и др. Все они образовались в
результате выхода на поверхность рассолов ископаемых солей и выщелачивания
засоленных горных пород.
Области современного распространения соленых озер орографически расположены
в обширных внутриматериковых котловинах, являющихся солесборными бассейнами и
окруженных горными сооружениями и возвышенностями, в пределах которых
мигрируют соли к центральным бессточным котловинам. Примерами такой орографии
служат Западно-Сибирская низменность, окруженная горными массивами Алтая, Урала,
Саян, Средне-Сибирским плоскогорьем и Казахской складчатой страной. Для соленых
озер Туранской низменности, окруженной горами Тянь-Шаня, Памиро-Алая, Копет-Дага,
Казахской складчатой страной, возвышенностями Устюрта и Мангышлака характерны
многочисленные котловины дефляции и эрозии, древнерусловые депрессии, речные
старицы и другие понижения рельефа. Аналогичные элементы орографии наблюдаются и
в других частях Света: межгорные котловины Монголии: степные и полупустнные
районы отрогов Монгольского Алтая, Хангая и Хэнтэя; межгорные полупустыни ТяньШаня и Тибета, Скалистых гор, Анд и Кордильер.
По географическому признаку соленые озера в пределах СНГ относятся к
бассейнам внешнего морского и внутреннего континентального поверхностного и
подземного стока. Среди бассейнов соленых озер внутреннего стока различаются
сточные и бессточные бассейны. Первые формируются под воздействием азональных
факторов, а вторые только в климатических зонах, где испарение преобладает над
осадками.
6
Таким образом, в зоне соленых озер СНГ можно выделить две основные группы
бассейнов:
1. бассейны приморских соленых озер, расположенные в современных и древних
отложениях на плоских побережьях Черного, Азовского, Каспийского и
Аральского морей.
2. Бассейны континентальных соленых озер, расположенные в современных и
древних отложениях речных аллювиальных долин, на террасах и дельтах и на
побережьях солоноватых водоемов.
По совокупности физико-географических, геохимических и гидрохимических
признаков зон выделены основные бассейны приморских и континентальных соленых
озер на территории СНГ ( Рис.2):
Урало-Эмбенский бассейн занимает северную часть Прикаспийской низменности,
представляющей собой отрицательную форму рельефа, выполненную осадочными
породами, среди которых наибольшую мощность имеет толща морских солоноватых
глин, суглинков и песков неогенового и четвертичного возраста. В юго-восточной части
низменности перевеянные пески представляют барханно-бугристые и грядовые массивы.
В центральной части бассейна широко распространены соляные купола.
На условия соленакопления и формирование химического состава соленых озер
этого бассейна оказывает влияние недавняя регрессия моря, соляные купола и сбросные
воды нефтепромыслов. Все воды Урало-Эмбенского бассейна, как поверхностные, так и
подземные засолены в той или иной степени. В донных отложениях озер распространены
галит, мирабилит, тенардит, глауберит, астраханит, эпсомит и другие. Для многих озер
характерно повышенное содержание калия, брома, йода и пр.
Прикаспийский бассейн представляет собой плоскую суглинистую равнину с
широким развитием в ее пределах соровых (шоровых) и лиманных котловин, занятых
минеральными озерами и солончаками. Цепь лиманов и соров Прикаспийской
низменности является реликтом существовавшей ранее речной гидрографической сети,
топографической поверхности морского дна, береговых валов и террас отступавшего
моря. Береговая линия Каспийского моря в пределах Прикаспийской низменности
сильно изрезана мелкими бухтами (култуками) и дельтами рек Куры, Терека, Кумы,
Волги, Урала, Эмбы и других менее крупных. В Прикаспийском бассейне выделяются
подбассейны: Приморский, Дельтовый, Мангышлакский, Кара-Богазский, Чагишлярский
и др. Эти ландшафтные фации вытянуты узкой полосой шириной 10-12 км вокруг Каспия, причем дельтовые бассейны имеют своеобразный ландшафт первичной поверхности
аккумулятивной морской равнины, видоизмененной работой "слепых" рек, не имеющих
стока в море. Таковы ландшафты дельтовых подбассейнов рек Волги, Куры, Урала.
7
Приаральский бассейн занимает самую низкую часть Туранской низменности пустынной равнины, прилегающей к Аральскому морю. Бассейн включает в себя район
песков, современные и древние дельты и староречья Сыр-Дарьи, Аму-Дарьи и Тургая.
Вся область к востоку и к югу от Арала представляет собой территорию древних и
современных дельт основных притоков Аральского моря. Современное усыхание Арала
оказывает значительное влияние на режим соленых озер. Много соленых озер
образовалось в прибрежной зоне моря в результате его отступления.
Прииртышский бассейн представляет собой наклонную равнину, известную под
названием Павлодарского Прииртышья. Этот район охватывает правобережье Иртыша и
равнину между Иртышом и Казахской складчатой страной, сложенную озерноаллювиальными и делювиальными отложениями песков, лесовидными суглинками и
глинами неогена и четвертичного периода. Характерно слабое развитие речных долин и
обилие замкнутых озерных котловин, часть из которых расположена ниже уровня р.
Иртыш. Наиболее известны крупные соленые озера Коряковское, Большой и Малый
Таволжан, Селетыгениз, Теке, Кызылкак, Маралды и др. Поверхностный сток почти
отсутствует. Вода большинства озер соленая.
К Прииртышскому
бассейну
примыкают
Чу-Сары-Суйский и Кулундинский
бассейны, схожие с ним по орографии, условиям формирования и питания соленых
озер. Особенно разнообразием и обилием соленых озер выделяется Кулундинская степь,
многие озера которой обладают промышленными запасами солей.
Абалахский
бассейн
расположен
в
таежной
зоне
Якутской
Республики.
Распределение соленых озер на территории Якутии выходит далеко за пределы
основного ареала своего распространения и подчиняется азональным факторам. Соленые
озера этого бассейна являются самыми северными из всех известных соленых озер СНГ.
Из содовых озер этого бассейна лучше других изучено озеро Абалах, в котором
установлено зимнее образование садки соды - наблюдалось образование рапы с 8.0-8.5%
суммы солей при толщине льда 90 см. Соленакопление в этом озере связано с
выщелачиванием почв, представлеными песками и лессовидными суглинками. На
глубине 40-100 см встречается вечная мерзлота.
Соленые озера степных островов Центральной Якутии на Лено-Амгинском
водоразделе образовались одновременно с возникновением степей, которые являются
реликтами былых палеоландшафтов.
Озера Кемпендяйского бассейна Якутии - Малый и Большой Рассол, Могсоголах и
Тус-Кель питаются соляными источниками из соляных пород нижнего кембрия, в
котором залегают мощные пласты каменной соли. Также азональным факторам
(поступление солей с поверхностными и подземными водами при выщелачивании и
8
ветровой эрозии горных пород, соленакопление в горных выработках) подчиняются и
остальные, небольшие бассейны на территории СНГ: Селенгинский, Ингодинский,
Аргунский и Алгинский (Рис.2).
Отдельно следует отметить соленые озера антропогенного происхождения,
образовавшиеся на месте горных выработок (оз. Развал и др. в Оренбургской области, оз.
Мerserburg Ost, восточная Германия и др.).
2.Энергетические ресурсы соленых озер и возможности их использования.
Одной из интересной и слабоизученной особенностью физико-химической структуры
соленых озер является является возможность преобразования их тепловой энергии в
электрическую.
Среди обширного класса
соленых
озер выделяется группа,
так называемых,
гелиотермальных озер с “парниковым” эффектом, изученность которых в рамках
отечественной лимнологии весьма слабая.
Гелиотермальные озера - особый тип
мезотермических водоемов, в которых максимум температуры в период открытой воды
расположен на некоторой глубине (Yoshimura,
1936).
Солнечное (не термальное)
происхождение тепла в соленых озерах по мнению зарубежных исследователей
(Sonnenfeld and Hudec, 1980) впервые предположил G. Ziegler (1898) хотя уже в период
1768-1900 г.г.
русскими исследователями при посещении соленых озер Нижнего
Поволжья, Казахстана, Крыма, Западной Сибири и Средней Азии было отмечено
влияние поступления солнечного тепла на физические свойства соленых озер. Первым,
кто экспериментально воспроизвел физические условия гелиотермального озера был A.
Kalecsinszky (1901). Термин "гелиотермальный" впервые был использован I.A. Maxim
(1930, 1936). Практически, с этого времени началось планомерное изучение физических,
химических и биологических свойств гелиотермальных озер (в основном, это относится
к
зарубежным
исследованиям).
стратифицированные
по
(1935,
I.Findenegg
плотности
воды
как
1937)
рассматривал
"меромиктические
озера,
озера".
В
меромиктических озерах не развивается конвекция в их нижних слоях, которые остаются
стагнационными с анаэробными придонными слоями,
обогащенными сульфидом
водорода. Однако не все меромиктические озера являются гелиотермическими.
Как
показали зарубежные (Sonnenfeld & Hudec, 1980) и отечественные исследования на
озерах Тянь-Шаня и Монголии (Егоров, 1991, 1994) минимальные различия в плотности
воды, при которых может возникнуть "парниковый" эффект должны быть не менее 15
г/л.
Только
стратифицированные
по плотности хлоридные и сульфатные озера
достигают (и превышают) этой величины, карбонатные и бикарбонатные озера - нет. Чем
больше
плотностные
различия
тем
более
устойчиво
сохраняется
9
тепло
в
гелиотермальных
озерах
(Maxim,1936).
антропогенными
(соленые
Гелиотермальные озера
бывают
озера Илецкого соляного купола,
горные выработки
Merseburg Ost в восточной Германии и т.д.) и естественными.
При естественном
происхождении гелиотермальные озера образуются за счет следующих процессов:
1. Испарение морских вод в ограниченных приточных бассейнах
2. Испарение пресных вод во внутриконтинентальных замкнутых бассейнах
3. Поступление рассолов на площадь бассейна, в депрессии или озера
Вертикальная термохалинная структура соленых озер формируется в зависимости от
климатических и геологических условий бассейна,
под воздействием его физико-
географических особенностей. роме наличия определенной величины минерализации,
необходимым условием развития термохалинной структуры гелиотермического озера
является наличие верхнего (в отдельных
слабоминерализованного
слоя
воды
-
случаях
до
15 см) пресного или
миксолимниона
(Дзенс-Литовский,1957;
Sonnenfeld and Hudec, 1980; Kirkland et al.,1983; Егоров, 1991). Этот слой образуется за
счет притока в озеро
поверхностных и подпочвенных пресных вод,
атмосферных
осадков, а также при таянии льда. В случае отсутствия миксолимниона, при высокой
мутности воды в нем, большой мощности этого слоя, а также при условиях, указанных
выше "парниковый" эффект не выражен. Формирование миксолимниона в соленом
озере приводит к вертикальному физико-химическому расслоению воды за счет
аккумулирования нижними
слоями
поступающей солнечной энергии.
Возникает
инверсия температуры и солености в водной среде и донных отложениях.
Чаще всего
в
гелиотермальных
озерах реализуется трехслойная вертикальная
термохалинная структура с верхним слоем миксолимнионом, нижним - хемоклином и
придонным - монимолимнионом (Рис.3А).
Миксолимнион - слой пресной или слабоминерализованной воды, гомотермичный
или
незначительно
стратифицированный
по
температуре
и
минерализации.
Гомогенность слоя обусловливается ветровым перемешиванием. В термохалинной
структуре озера температура и минерализация миксолимниона всегда меньше,
нижележащих слоев, поэтому этот слой часто называют "холодным". Миксолимнион
обычно богат растворенным кислородом и
характеризуется по сравнению с
нижележащими слоями обильной жизнью (например, массовым развитием Artemia
saline).
Ниже миксолимниона расположен хемоклин - слой,
в пределах которого
происходит резкое увеличение температуры и солености. Глубина этого слоя зависит от
морфометрических, гидрофизических и гидрохимических особенностей озера, его
основная функция связана с улавливанием поступающего солнечного тепла. Поток
световой энергии на поверхности соленого
озера
лишь
в ничтожной
10
доле
преобразуется
в
миксолимнионе
в
химическую
энергию
фотосинтезирующими
организмами, большая его часть отражается в атмосферу,
Рис.3: Типы вертикального распределения минерализации воды в гелиотермальных
озерах. А – трехслойная зональность солености; В – линейное распределение
солености (без миксолимниона и монимолимниона); C-D – распределение
солености без миксолимнионав (С) или без монимолимниона (D); Е –
многослойное вертикальное распределение солености. (по Kirkland et al.,
1983).
а меньшая поглощается хемоклином. Для проявления парникового эффекта в озере,
кроме условий отмеченных выше, необходимо попадание в хемоклин не менее 3% всей
солнечной энергии, поступающей на поверхность озера (Kirkland et al.,1983). Световая
энергия солнца в хемоклине превращается в тепловую и расходуется на нагревание
слоев воды,
лежащих ниже миксолимниона.
теряется при излучении,
Тепло хемоклина и нижнего слоя не
так как водная среда не пропускает длинноволновую
инфракрасную радиацию (соответствующую максимуму температуры в диапазоне 3090
О
С). Потеря тепла прогретой водной массой (хемоклином и монимолимнионом)
11
путем конвекции также невозможна даже в случае небольшого различия в удельном весе
воды миксолимниона и нижележащих слоев. И даже при значительном повышении
температуры
в
пределах
хемоклина
и
монимолимниона
естественного
гелиотермического озера удельный вес воды уменьшается незначительно и остается
большим, чем в миксолимнионе (при этом сохраняется достаточно большой градиент
солености и плотности). Теплопотери из прогретой водной массы гелиотермического
озера происходят, в основном, путем теплопроводности в направлении миксолимниона,
границы котловины озера и донных отложений, но этот процесс идет с очень медленной
скоростью, так как даже насыщенная хлоридом натрия водная среда - очень плохой
проводник тепла (Sodium...,1960). Так например, стратифицированный слой воды
толщиной в 1 метр - такой же теплоизолятор, как пятисантиметровый лист пенопласта
(Rable and Nielsen, 1975). Хемоклин уместно сравнить со стеклянными окнами теплицы
– он препятствует потерям тепла,
в результате чего возникает парниковый эффект
(формируется прогретая водная масса в гелиотермическом озера).
Наиболее консервативен и минерализован нижний,
придонный слой воды -
монимолимнион (Рис.3 A,B,D). В отличие от миксолимниона монимолимнион богат
растворенным
сероводородом
Существование
инверсионной
и
обычно
содержит
только
микробную
жизнь.
термохалинной структуры гелиотермического озера
может быть временным (периодическим) или постоянным (круглогодичным) в
зависимости от климатических, геологических и гидрографических условий бассейна.
Разрушение термохалинной структуры гелиотермического озера может произойти в
результате:
1. Существенного увеличения температуры хемоклина и монимолимниона, когда
плотность этих слоев по сравнению с миксолимнионом может уменьшиться настолько,
что станет возможна плотностная коннвекция. Однако такая ситуация в естественных
гелиотермических озерах мало вероятна, так как небольшое (всего в 1%) различие в
солености воды
в миксолимнионе и монимолимнионе обычно предотвращает
конвекцию (Kirkland et al., 1983).
2. Увеличения минерализации воды миксолимниона до тех пор пока она не сравняется
с минерализацией монимолимниона или не превысит ее: эта ситуация может возникнуть
при недостаточном притоке пресных вод, когда в результате увеличения концентрации
солей в воде миксолимниона в озере формируются изохалинные условия (Егоров, 1991).
3. Выравнивание термохалинной структуры за счет постоянного движения ионов в
направлении меньшей их концентрации (процесс диффузии). В гелиотермальных озерах,
однако, диффузионные процессы протекают крайне медленно. Например, скорость
12
диффузии из нижней части хемоклина оз. Ванда (Антарктида) составляет всего около 2,5
см/год (Wilson,1967).
4. Ветрового перемешивания, которое может увеличить толщину миксолимниона до
дна мелководных озер или способствовать опусканию хемоклина в глубоких озерах до
глубины ниже
отметок
проникновения основной части солнечного света.
Так,
хемоклин в Мертвом море (Израиль) лежит на глубине ниже 30 м.
Кроме наиболее распространенного в природе трехслойного профиля солености
(Рис.3 A) в естественных гелиотермических озерах отмечается еще четыре типа
формирования вертикальной структуры солености
распределения солености
Понд (Аризона, США),
(Рис.3,B-E).
Тип
вертикального
на Рис.3, B характерен для оз.Сант Иоан (Румыния), Рэд
Хот Лэйк (штат Вашингтон,
США) и Кэйп Эванс Понд
(Антарктида). На Рис.3, C показана вертикальная структура минерализации воды,
наблюдавшаяся в оз.Урсулуй (Румыния), а на Рис.3,D - в оз.Ванда (Антарктида).
Редкий тип вертикального распределения минерализации воды (Рис.3,E) был отмечен в
оз.Эвран Янку (Румыния).
Профили солености
и
температуры
правило, повторяют друг друга.
воды
для
гелиотермальных озер,
как
Эта связь выражается с уменьшением с глубиной
величины удельной теплоты воды озера с ростом ее солености. Если удельная теплота
дистиллированной воды при 25 0 С равна 1, то удельная теплота раствора, насыщенного
хлоридом натрия при температуре 50 0 С составляет О.78 (Rable & Nielsen,1975).
Поэтому при одинаковом количестве тепла, поступающего в озеро единица объема воды
из хемоклина или монимолимниона повышает свою температуру на 28% больше, чем тот
же объем воды из миксолимниона. Также как и для солености в гелиотермических озерах
отмечается несколько типов вертикальной термической структуры. Гелиотермический
озеро представляет собой водоем, вмещающий слой теплой воды между двумя слоями
более холодной. Верхняя "холодная" зона совпадает с миксолимнионом, а более теплая с хемоклином, иногда, с верхней частью монимолимниона. Нижняя "холодная" зона
совпадает обычнос монимолимнионом (Рис.4,A). В некоторых озерах может быть две
"горячих" зоны (Рис.4,Б). Часто "горячая" зона располагается в придонном
слое
монимолимниона и в таком случае вертикальная термическая структура озера состоит из
верхней "холодной" зоны и нижней
"горячей"
как это наблюдалось в оз.Ванда
(Антарктида), Соляр Лэйк Элат (Израиль), в некоторых озерах Кулундинской степи, на
Крымском полуострове, Каракумах (Дзенс-Литовский,1957) и на оз.Сассыккуль на
Восточном Памире (Егоров,1991).
13
Рис.4: Вертикальное распределение температуры в естественном
гелиотермальном
озере. А – обычное трехслойное распределение: В – распределение с наличием двух
“горячих” зон (по J.P.Bradburu, 1967).
Максимальные температуры воды, измеренные в естественных гелиотермальных
озерах Мира представлены в Таблице 1. Ввиду слабой изученности гелиотермальных
озер на территории России данные по ним в приведенной ниже таблице отсутствуют.
14
Таблица 1
Максимальные температуры воды, измеренные в естественных
гелиотермальных озерах Мира (по различным источникам)
Озеро
Страна, область
Градиент
Географическая
температуры,°Сширота
Урсула
Румыния
70
46 О 35′с.ш.
Султан-Санджар Кара-Кумы, СНГ
65
Тузлучное
Оренбургская 60
51° 00'с.ш.
обл., Россия
Хот Лэйк
Штат
Вашингтон,
55
48°58'с.ш.
США
Соляр Лэйк ИлатИзраиль
54
29°20'с.ш.
Лэйк Росу
Румыния
54
46°35'с.ш.
Лэйк Эвран ЯнкуРумыния
53
46°00'с.ш.
Лэйк Ротунд
Румыния
50
46°40'с.ш.
Лэйк Фэрэ Фунд Румыния
47
46°00' с.ш.
Лаго Пуэбло
Венесуэла
45
11°58'ю.ш
Рэд Понд
США
44
34°50'с.ш.
Солоновка "Крик"
СНГ
44
52°30'с.ш.
Лэйк "Вердэ"
Румыния
43
46°35'с.ш.
Лэйк Санта ИоанРумыния
42
46°00' с.ш.
Синдер Кол Пул США
40
34°27'с.ш.
Лэйк Элунис
Румыния
39
46°35'с.ш.
Сассыккуль
СНГ
38
38°00' с.ш.
Эспевич Понд Норвегия
36
60°00' с.ш.
Лэйк Негру
Румыния
35
46°35'с.ш.
Лэйк Роман
Румыния
34
46°40'с.ш.
Лэйк Ванда
Антарктида 26
77°35'ю.ш.
Лэйк Меггарине Алжир
26
33°12'с.ш.
Лэйк Hayward Зап.Австралия20
32°52'ю.ш.
Кэйп Эванс ПондАнтарктида 16
77°38'ю.ш.
Сватиково
Россия, Тува 16
Лэйк Бонней
Антарктида 8
77°55'ю.ш.
География гелиотермальных озер очень обширна (Рис.5), их распространение на
Земном шаре совпадает с географией соленых озер, хотя следует отметить, что многие
гелиотермальные озера открыты случайно, а многие до сих пор неизвестны.
Рис.5 построен по сравнительно ограниченным данным, которые на сегодня
известны из немногочисленных исследований. Так, в Африке гелиотермальное озеро
Lake Bahr-el-Assal в Республике Джибутти было обнаружено Fulda (1928). Melack and
Kilham (1972) описали Lake Mahega в Западной Уганде. В соленых бассейнах Siwas
оазиса в Египте соли в течении сезона растворяются и затем возобновляются благодаря
водам артезианских источников. Американские военно-морские силы в результате
15
различных действий в Суэцком канале обнаружили в 1975 г. обжигающе горячую
водную линзу в Bittern Lake. Por (1972) and Eckstein (1970) описали Solar Pond на запад-
Рис.5. Распределение гелиотермальных озер на Земном шаре
(по: P.Sonnenfeld, P.P.Hudec, 1980)
ном побережье Суэцкого полуострова питающегося благодаря подземному притоку из
Красного моря.
Anderson (1958) упоминал о горячем озере в заброшенной сульфатной
шахте штата Вашингтон. Sonnenfeld at al.(1976a,b; 1977, 1978) обнаружили горячие
водные линзы в Lago Pueblo в Los Roques atoll (Venezuela) и в Jan Thiel Bay (Curacao),
сформированные из стратифицированных, концентрированных морских вод, также как
в
сульфатных
озерах
Центральной
Британской
Колумбии
(Канада).
Другие
местоположения гелиотермальных озер известны в Ellesmere Island, Северной Канаде,
Калифорнии,
пустыни
Атакама в Чили, кратерах Индонезии и Мексики.
Гелиотермальные озера в
Антарктиде были описаны Wilson and Wellman (1962) и
Shirtcliffe (1964). Гелиотермальное озеро Miyake в Японии было описано Yoshimura
(1936, 1937). Позднее гелиотермальное озеро с одним максимумом под хемоклином и
одним дополнительным около поверхности был описан Hutshinson (1957).
Однако, все же первые описания гелиотермальных внутриконтинентальных озер
были сделаны русскими учеными. Их исследования продолжались вплоть до конца 80-х
годов прошлого столетия, когда научные исследования, в том числе полевые, достаточно
субсидировались и были востребованы как в России так и за рубежом.
2.1. Термодинамическая структура соленого озера с “парниковым” эффетом.
До
сих
пор отсутствовало достаточно корректное теоретическое объяснение
термодинамического механизма возникновения и существования парникового эффекта в
соленых озерах.
Впервые это сделано российскими учеными А.Н.Егоровым и
С.С.Зилинтикевичем (1999).
16
В основу исследования легли натурные наблюдения, полученные во время полевых
исследований
на
Термосъемка
в
бессточном
соленом
озере
Сассыккуль
(Восточный
Памир).
июле 1985г. выявила аномальное вертикальное распределение
температуры и минерализации воды: при температуре воды на поверхности озера 15-17
ºС придонный слой воды и прилегающий к нему слой донных отложений имел
температуру 37,8 ºС.
Источники термальных вод на дне обнаружены не были.
Минерализация воды при этом изменялась от 100 г/л на поверхности до 125 г/л у дна
озера.
Озеро Сассыккуль расположенно в среднем течении р.Аличур на 73ºв.д. и 38º с.ш.
Озеро лежит в холодной, высокогорной пустыне на высоте 3825 м.абс над уровнем моря.
В плане озеро элипсоидальное, вытянутое в северо-восточном направлении, со слабо
изрезанной
береговой
линией. Котловина озера блюдцеобразная, площадь водного
зеркала - 8,92км, средняя глубина - 3,07 м., максимальная глубина - 5,30 м. Берега озера
пологие, заболоченные. Дно озера сложено гравием и крупными зернистыми песками,
перекрытыми слоем ила мощностью до 1-1,5 м. На отдельных участках центральной
части озерной котловины отмечаются выходы кристаллических пород. Внутриводная
растительность
неразвита.
Ихтиофауна отсутствует. Годовая амплитуда колебаний
уровня воды не превышает 50 см. Химический состав вод, питающих озеро гидрокарбонатно-натриевый и кальциевый,
а состав озерных вод в результате
накопления солей и их метаморфизации - хлоридно-натриевый и карбонатно-натриевый.
Такой тип накопления вещества в озере характеризуется повышением общей
минерализации вод и выпадением из раствора и отложением на дне кристаллических
солей, таких как галит, тенардит, мирабилит, трона. В прибрежных участках озера в зоне
разгрузки трещинно-жильных вод глубокой циркуляции отмечается выпадение в осадок
железа и марганца, связанное с изменением карбонатного равновесия и окислительновосстановительных условий в водной среде. Прозрачность озерных вод достигает 2 м. по
диску Секки. Температурное
зондирование производилось по семи станциям,
расположенным на линии соединяющей прибрежное мелководье и центральную,
наиболее глубокую часть озера.
Измерения
температуры
воды
показали,
стратифицировано обычным для этого времени
что
до
глубины
1,5м.
озеро
года образом, когда температура
поверхности воды несколько выше температуры воды у дна. Однако, начиная со станции
4, при глубине 2 м. температурная стратификация становится "аномальной": при
незначительном увеличении температуры поверхности воды к центру озера (до 1,5ºС на
500 м.) температура воды по вертикали резко возрастает - с 17ºС на поверхности воды до
17
25 ºС и более у дна (Рис.6).
Ниже границы дна
-
в
слое донных
отложений
температура столь же резко падает с глубиной (Рис.6).
Рис.6: Пространственное распределение температуры воды и донных отложений в
оз.Сассыккуль (Восточный Памир). Н – глубина,м: I-VII – номера станций.
Как уже было отмечено, термальных источников на дне озера обнаружено не было.
При этом, в результате интенсивной термокарстовой переработки и залегания вблизи
уреза воды вечномерзлых пород вертикальное распределение температуры воды в
прибрежной области озера совершенно иное: температура в полости грязевого окна в
непосредственной
близости от уреза воды понижалась с 14 ºС на поверхности до 2 5 ºС на глубине 1,8 м.
Теоретическое объяснение
механизма возникновения парникового эффекта в
соленом озере приводится на основе решения уравнения состояния и создания
упрощённой двухслойной модели аномальной термодинамической структуры, для чего
необходимо определить температуру поверхности, разность температур поверхностного
и придонного слоёв воды.
Определение уравнение состояния.
Очевидно, что выявленная аномальная стратификация может существовать лишь
тогда, когда более теплая вода является одновременно и более соленой
соответственно,
и,
более плотной - в противном случае в результате конвективного
перемешивания температура выравнялась бы по глубине.
Уравнение состояния насыщенного соляного раствора можно приближенно записать:
18
ρ = ρ о {1 - а Т (Т - Т о ) + а S [S m (T) - S о ]} …
……….(1)
где ρ – плотность раствора, а ρ о - её значение при температуре Т и солёности S,
соответственно равных Т о и S о , S m (T) – насыщающая солёность при температуре Т, a Т =
0,000278 и a S = 0,753765 – коэффициенты расширения, соответственно по температуре и
солёности.
Для Cl и Na (основные солевые компоненты озера) зависимость S m от Т о С дана в
таблице 2.
Таблица 2
Изменение насыщающей солёности озера от температуры воды
То С
10
Sm
26,3 26,4 26,5 26,7 26,8
20
30
40
50
60
27,0
Согласно этой таблице в интересующем нас диапазоне температур 10 о C< Т < 40 о С
плотность насыщенного раствора увеличивается с ростом температуры:
1
о
ּ
d
dT
= - aT + a S
dS m
dT
 0,014796
Таким образом, принципиальная возможность гидростатической
…(2)
устойчивости
аномально стратифицированной воды, действительно, существует. Каким же образом
возникает и поддерживается аномальная стратификация? Для ответа на этот вопрос
рассмотрим двухслойную
(упрощенную) модель аномальной термодинамической
структуры, когда в озере существует верхний перемешанный слой толщиной h,
в
пределах которого температура не меняется с глубиной (то-есть Т = Т S , где Т S температура поверхности), а ниже его расположен слой со средней температурой Т =
Т S +  Т.
Для решения поставленной задачи необходимо теоретически определить величины
Т S и  Т в равновесном режиме, при котором озеро не накапливает тепло и не теряет
его, то-есть находится в тепловом равновесии с окружающей средой.
Для определения температуры поверхности рассмотрим уравнение теплового баланса
озера:
(1-А) F  + F L - F L - H - LE = F S ,
где
F  и F L
...(3)
- нисходящие потоки солнечной (коротковолновой) и атмосферной
(длинноволновой) радиации, А≈24% - коротковолновое альбедо водной поверхности,
19
F L
- уходящий в атмосферу поток длинноволновой радиации, Н и Е - турбулентные
потоки тепла и влаги в приводном слое воздуха, L - скрытая теплота испарения, F S суммарный (турбулентный + радиационный) поток тепла, проникающий в воду через ее
поверхность.
Величины (1 - А)F  и F L
определяют внешние условия и могут рассматриваться
как заданные внешние параметры.
Турбулентные потоки Н и E выражаются через температуру водной поверхности Т S :
Н = C H ∙ C Р ∙  а ∙ U а ∙ (T S - T а ),
...(4)
Е = С D ∙  а ∙U а ∙[g m (T S ) - g a ] ≈ C D ∙  a ∙U a [g m (T a ) - g a +
RL g m (Ta )
∙
∙(T S - T а )
P
Rv2Ta2
...(5)
где U а , T а и g а - скорость ветра, температура и удельная влажность на некоторой
фиксированной высоте z а в приводном слое воздуха,  а - плотность воздуха, C Р теплоемкость воздуха при постоянном давлении, C Н
и
C D - коэффициенты
теплопередачи и диффузии водяного пара (при z а = 10м для водной поверхности, вполне,
допустимым является значение C Н = С D = 1,32 ∙10 3 ; Краус, 1979), g m - максимальная
удельная влажность при температуре Т; R и R v - газовые постоянные воздуха и водяного
пара, P
- атмосферное давление, e m - насыщающая
упругость
водяного
пара,
зависящая только от температуры. Приближенное равенство в формуле 5 соответствует
линеаризации зависимости g m (T S ) относительно разности Т S - Т a .
Уходящий поток длинноволновой радиации определяется по формуле СтефанаБольцмана или приближенно по ее линеаризированному варианту:
F L =  T 4S ≈  T 4а (1+4
TS  Ta
),
Ta
…(6)
где:  - постоянная Стефана-Больцмана.
В допущенном нами условии о равновесном режиме суммарный поток тепла в воду
равен нулю (F S = 0), а температура водной поверхности T a , исходя из формул 3 - 6
определяется следующим образом:
(1  A) F  FL  Ta4  CD  aU a Lg m (Ta )  g m 

T S =T a +
…
RL2lm (Ta )
4T  CH CP  aU a  CD  aU a
Rv2Ta2 P
(7)
3
a
Определение разности температур придонного и поверхностного слоев воды.
Распределение температуры в водной массе озера описывается уравнением переноса
тепла:
20
dT
dT
dT
dT
1 dF
U
V
W

dt
dx
dy
dz
C dz
…(8)
где t - время, x,y,z - декартовы координаты (z - вертикальная координата, отсчитываемая
от водной поверхности вниз), U,V,W - соответствующие этим координатам компоненты
скорости течения, - теплоемкость и плотность воды, F - суммарный поток тепла:
F = F T +F 
где F T
-турбулентная, а F 
,
...(9)
- коротковолновые радиационные составляющие.
Ослабление радиационной составляющей с глубиной подчиняется следующему закону:
F  = (1 - А)F  e  mz
…(10)
где m - коэффициент ослабления, характеризующий прозрачность воды (значение F 
у поверхности принято равным разности нисходящего и отраженного атмосферных
коротковолновых потоков).
Рассматриваемый равновесный режим стационарен (dT/dt = 0) и, как уже
упоминалось, характеризуется нулевым значением суммарного теплового потока через
водную поверхность:
F
z 0
=F S  o или F T z 0 = - (1 – A)F 
...(11)
Исходя из этих условий, формулы 10 и уравнения неразрывности:
dU dV dW


0
dx dy
dz
…(12)
затем проинтегрируем уравнение 8 по всему верхнему перемешанному слою, то-есть, по
глубине z от 0 до h, а в горизонтальной плоскости по всей площади озера. Поскольку
при h=const турбулентный поток тепла на
его нижней границе превращается в 0,
получим:
C  <WT>h=-(1-A)F  e  mh ,
...(13)
где < WT > h - среднее по всей поверхности озера значение произведения WT , для
которого возможно принять (при z=h):
h< WT > h  - W  T,
...(14)
где  T - разность температур нижнего и верхнего слоев, W - характерный масштаб
вертикальной скорости на уровне z=h.
21
Примем в качестве характерных масштабов горизонтальных скоростей в верхнем
перемешанном слое средние скорости дрейфового течения, определяемые из уравнения
Экмана:
U=
 U2 cos
,
fh
V=
U 2 sin 
,
fh
…(15)
где f - параметр Кориолиса (f = 2  sin  , где  - угловая скорость вращения Земли,  широта местности),
U  - скорость трения в воде у поверхности,  - угол между
направлением ветра и осью x. При этом в силу уравнения
12
будет справедлива
следующая оценка относительно порядка величин:
h
 dU dV 
U2
w≈  
dz   ,

dx dy 
fl
0 
…(16)
где l - ширина озера в направлении, перпендикулярному ветру.
Из уравнений 13, 14 и 16 для  Т получаем общую оценочную формулу:
T  flU2 (1  A) Femh ,
...(17)
в правой части которой остаются неизвестными две величины: U  и h.
Скорость трения в воде U  выражается через скорость ветра U a на некоторой высоте
z a , исходя из закона сопротивления, простейший вариант которого имеет вид:
U 2  CRU a2  a / 
где С R -
коэффициент
сопротивления,
...(18)
численное значение которого для водной
поверхности при средних скоростях ветра и z =10 м
приближается к С R  103 (под
ред.Крауса, 1979).
Затем выразим через внешние параметры толщину перемешанного
слоя h.
При
наличие стабилизирующего внешнего турбулентного потока плавучести через водную
поверхность В S толщина слоя h определяется формулой (Zilitinkevich, 1972):
h=C o U 2 ( fBS ) 1 / 2
...(19)
где С o - универсальная константа, эмпирическое значение которой составляет: С o =1,1
(Canghey, 1982; Румянцев и др., 1986).
В рассматриваемом нами случае, исходя из уравнения состояния (1) и граничного
условия (11) В S определяется уравнением:
 dS
 g (1  A) F
B S   aS m  aT 
C
 dT

Численные значения рассмотренных параметров
…(20)
модели
явления
для озера
Сассыккуль с известной степенью приближения (опираясь на имеющиеся данные
22
полевых наблюдений и данные других исследователей) в рассматриваемый летний
период (период наибольшего нагревания водной массы озера) могут быть приняты
следующими (Таблица 3; в системе СИ):
Таблица 3
Исходные расчетные параметры термодинамической системы оз.Сассыккуль
U,м/сек
T, °К
G a , Па
F, Вт/м 2
3,6
280
5,6·10 2
314
F  , Вт/м 2
90
p, Па
l, м
m,м 1
658·10 2
1500
0,02
Из уравнений (7,17,19) получим следующие, вполне реальные значения Т S = 7,0 o С,
T  31,9o C , и h = 0,12 м.
Таким образом, рассмотренная элементарная модель дает на качественном уровне
объяснение аномальной температурной стратификации, обнаруженной в оз.Сассыккуль.
Приведенное выше теоретическое объяснение "парникового эффекта" позволяет понять
почему этот феномен наблюдается в природе не так часто. Как видно из приведенных
уравнений
для
его формирования в
озере
необходимо выполнение целого ряда
специфических условий. Так, нисходящий поток коротковолновой солнечной радиации
должен быть достаточно интенсивным для прогревания слоя воды (монимолимниона),
расположенного ниже квазиоднородного, перемешанного слоя (миксолимниона). При
этом, необходимым условием для формирования "парникового эффекта", кроме прочего,
должна быть высокая прозрачность воды и отсутствие сильного
перемешивания.
ветрового
Важное для формирования "парникового эффекта" имеет значение
глубина водоема, основная роль которой сводится к следующему: радиационный поток
тепла (1-A)F  e mh , проникающий на глубину z = h действует не бесконечно долго, а
лишь
в течении периода летнего нагревания
t . Поэтому достаточный нагрев
придонного слоя воды до равновесной температуры TS  T
может осуществиться лишь
при условии:


1
t  ta  ( D  h)CT (1  A) Fe  mh ,
…(21)
где ta - период тепловой инерции озера, D - глубина озера (в районе проведения
измерений).
Изложенное выше объясняет почему в природе существует ограниченное количество
озер с "парниковым эффектом". В зависимости от физико-географических условий и
морфометрических характеристик "парниковый эффект" в озере может существовать как
23
круглогодично так и течении ограниченного периода времени от нескольких дней до
нескольких месяцев.
Существование "парникового эффекта" в природных водоемах открывает большие
возможности для развития как фундаментальных научных исследований так и для
практического использования,
например, для создания небольших, экологически
безопасных, электростанций, что особенно важно для создания инфраструктур в
малообжитых аридных и семиаридных зонах России.
2.2. Энергетический потенциал соленых озер и его расчёт.
Суть использования энергетических ресурсов соленых озер заключается в
извлечении и преобразовании нетрадиционных видов тепловой энергии озера в
электрическую посредством строительства небольших, экологически безопасных
электростанций,
способных
обеспечивать
электроэнергией
определенные
технологические процессы (рыбоводства, животноводства, местной промышленности) и
жизнеобеспечения
социально-экономических
инфраструктур
в
малообжитых,
труднодоступных регионах. Исследования по использованию тепловой энергии водоемов
проводились и на пресных озерах, в результате чего была выявлена потенциальная
возможность использования особенностей формирования их термической структуры
для целей народного хозяйства.
Так например, установлено, что для пресноводных
водоемов Белоруссии эксергия тепла (то-есть максимальная работа, которая может
быть получена при использовании этого тепла в заданных условиях) может достигать
средних годовых значений до 26,7 Тк (озеро Нарочь, Табл. 4).
Таблица 4
Средние суточные величины эксергии тепла озер Белоруссии
(в среднем за год, по данным Доброжанской, Коваленко,1985)
Озеро
Объем
воды,
млн.м 3
Эксергия,
Тк
Дрис- Освей- Ото- На-
Луко- Засла-
Осипо-
вяты
моль- вльское
вичское
ское
(вдхр)
(вдхр)
243
108
17,4
15
67,3
4,89
0,80
3,34
2,35
ское
лово рочь
313
104
25,5
710
15,00
4,62
1,32
26,70 31,20
Белое Червоное
24
Такие
величины
низкопотенциальной
тепловой
энергии,
накопленной
в
пресноводных водоемах позволяют не только использовать ее для перспективного
обеспечения энергией
селскохозяйственных
экологической мелиорации водоемов:
регионов, но и использовать ее для
например,
для обеспечения электроэнергией
установок аэрации и флотации при борьбе с тепловым "загрязнением" и "цветением"
воды озер (Доброжанская, Коваленко, 1985). Еще более
широкие
перспективы
открываются при изучении и использовании тепловых ресурсов минерализованных
морских и озерных вод. Исследования по энергетике океана в США, Японии, Франции,
Израиле и некоторых других странах проводятся с начала 70-х годов и уже к 1984 г. на
исследования по энергетическим станциям на основе использования тепловой энергии
океана было израсходовано 520 млн. долларов. В промышленно развитых странах
ведется разработка проектов и технические испытания крупномасштабных моделей
коммерческих промышленных станций для использования их к 2000 г. в развивающихся
странах. Характерная мощность океанских тепловых энергетических станций будет
составлять около 100 МВт. Несмотря на то, что капитальные затраты на их сооружение в
2-4 раза больше, чем для обычных тепловых и атомных электростанций, при примерно
одинаковой
стоимости
вырабатываемой
электроэнергии
строительство
таких
электростанций опрвдывается уместностью их расположения в труднодоступных для
получения электроэнергии другими способами районах Земли. На сегодня созданы и
действуют ряд тепловых океанических электростанций, в том числе две в Японии (50 и
100 кВт) и одна в США (50 кВт). К 2000 г. все энергопотребление на Гавайских
островах обеспечено за счет возобновляемых энергоресурсов, в том числе за счет
тепловой энергии океана (1600 мВт). В России исследования по этой проблеме ведутся с
1980 г. Наиболее серьезные исследования проведены А.К.Ильиным и его коллегами в
Тихоокеанском
океанологическом
институте
Дальневосточного
отделения
РАН
(Ильин,1988).
Не менее важной является проблема использования тепла, так называемых,
гелиотермальных соленых озер, тысячи которых расположены в аридных зонах России и
ближнего зарубежья. В рамках отечественной науки эта проблема еще менее изучена,
чем вопросы использования тепла морей и океанов. Однако ее актуальность не меньше,
а на сегодняшний день и больше для России ввиду слабой освоенности больших
площадей аридных и семиаридных зон - зон расположения соленых озер. Очевидно, что
перспективы строительства электростанций
на соленых озерах позволят создать
необходимую для этих регионов новую социально-экономическую инфраструктуру. На
территории бывшего СССР исследования по возможности использования тепла, в
25
основном искусcтвенных соленых озер, проводились в отделе гелиофизики Физикотехнического института Академии наук Узбекской ССР под руководством членкорреспондента Г.Я.Умарова. Исследователями было доказано, что у солевого водоема
площадью в 1 кв.км. можно построить электростанцию мощностью 100 000 кВт. Причем
стоимость создания такого искусcтвенного водоема была бы в 100 раз ниже самой
дешевой современной солнечной установки. К сожалению, после распада СССР работы
в этом направлении в России,
практически, прекратились. Основные достижения в
области современного изучения проблемы
использования
тепла исскуственных и
природных соленых озер Мира изложены в работе американских ученых W.D.Kirkland,
J.P.Bradbury, W.E.Dean (1983). Проведенное в этой работе исследование показывает
перспективность использования тепла соленых озер.
Вследствие слабой
изученности
термохалинного режима соленых озер СНГ не
представляется возможным оценить совокупные
теплоэнергетические ресурсы всех
гелиотермальных озер. Поэтому в данном случае ограничимся решением поставленной
проблемы
на
примере
материалов
исследований
типичного
гелиотермального,
бессточного озера Сассыккуль, расположенного в горах Восточного Памира на высоте
3825 м. над уровнем моря в бассейне р.Аличур (Егоров,1991).
Физико-химические
характеристики озера на дату максимального прогрева его водной массы (август)
приведены в таблице 5:
Таблица 5
Основные физико-химические параметры оз. Сассыккуль
Площадь
км 2
Средняя
зеркала,
глубина,
м
Максимальная
глубина, м
Температура Общая минера- лизация, г/л
воды, o К
пов.
дно
пов.
дно
14,10
3,07
5,30
290
310
100
125
Эффективность тепловых энергетических ресурсов соленого озера обусловливается
разностью
температур
поверхностных
и
глубинных
слоев,
достигающей
на
оз.Сассыккуль 20 o С. При их оценке необходимо определить такие теплофизические
параметры как коэффициент преобразования энергии ( 
t
), мощность тепловых
энергетических ресурсов (W), степень использования природного потенциала ( ),
максимальную работу в процессе преобразования энергии (эксергию).
Согласно основным принципам термодинамики коэффициент преобразования энергии
равен:
T
п
-T
д
T
t = ----------- • ------- = 0,5 tk ,
T
п
+T
д
2T
п
26
где: - T
п
and
T
д
абсолютная температура придонного и поверхностного слоев
воды, о К.
 tk =
Tд  Tп
Tд
- термодинамический КПД цикла Карно, осуществляемого в данном
интервале температур.
Таким образом,
 tk =
310  290
= 0,064, отсюда: t = 0,032
310
Следует отметить, что эти величины близки к таковым для тропических районов
океана, где  tk = 0,0733 (Ильин, 1988). В данном случае t учитывает только потери
тепла,
обусловленные вторым законом термодинамики и соответствует условию
полного использования данной разницы температур для получения работы. Поэтому при
оценке энергетических ресурсов озера целесообразно использовать именно это значение
коэффициента преобразования энергии.
Исследования преобразования тепловой энергии океана в электрическую показали,
что допустимые изменения температуры поверхностных слоев океана при этом не
должны превышать 0,5 o К (Будыко,1980). По данным Европейской комиссии ООН для
пресноводных внутренних водоемов эта величина может достигать 1 o К (  T
доп
). Для
наших расчетов с известной погрешностью примем эту величину. Допустим, что при
уменьшение температуры поверхности воды озера на 1 о К падающий на нее поток
солнечного излучения не изменяется, хотя существенно уменьшается собственное
излучение водной поверхности. Разность между собственным излучением поверхности
соленого озера при начальной T
о
и T -T
доп
дает то количество тепловой энергии,
которое можно без ущерба изъять из озера и преобразовать в электрическую энергию. В
этом случае мощность тепловых энергетических ресурсов озера можно рассчитать по
формуле:
W =  q · S · t
где:  q - величина изменения плотности собственного
поверхности озера при изменении ее температуры на  T
доп
теплового излучения
, S - площадь озера, км 2 .
Плотность собственного теплового излучения соленого озера равна:
q=  · (
T 4
) ,
100
где:  =0,99-излучательная способность поверхности; T - температура поверхности, o К;
 = 5,67 Вт/м 2 ·К 4 . Тогда получим:
dT
dq
= 4
,
T
q
27
отсюда:
q   [(
T
T  Tдоп
)·4 – (
)·4].
100
100
Рассчитав исходные данные, определим,
что:
 q = 5,44 Вт/м 2 , Tдоп = 1,0 o К, S = 14,1·10 6 м 2 .
Следовательно, мощность энергоресурсов гелиотермального озера Сассыккуль в
период его максимального прогрева равна:
W = 5,44 (14,1· 10 6 )· 0,032 = 2450 кВт.
Полученной общей мощности тепловых ресурсов озера соответствует годовая
выработка электроэнергии в 0,01 млрд. кВт/час. Очевидно, что энергоресурсы даже
такого сравнительно небольшого естественного водоема могут быть использованы для
обеспечения жизнедеятельности ограниченной инфраструктуры (небольшого поселка,
фермы и т.д.), что немаловажно для развития труднодоступных и слабоосвоенных
регионов, каковыми являются аридные и семиаридные зоны. Для более полной
характеристики энергетического потенциала соленого озера определим коэффициент
работоспособности тепла водоема и величину его максимальной работы (эксергии).
Очевидно, что при использовании разности придонной и поверхностной температуры
воды ее охлаждение в энергетической установке от температуры Tд до Tп практически
невозможно, поэтому коэффициент работоспособности тепла озера (то-есть степень
использования природного потенциала) равен:

Тд  Тк
,
Тд  Тп
Тк 
1
Т n in
·
n
Т д in
,
где: n - отношение массовых расходов теплой и холодной озерной воды, проходящей
через систему. Экспериментальным путем установлено (Ильин, 1988), что значение n
близко к 1 и в нашем случае мы примем его равным 0,9. Тогда:
Т к  Т n 0 , 53 · Т д 0 , 4 7  299,
  0,5
При этом максимальная теоретическая работа, которая может быть получена от 1 кг
теплой
воды
(с
учетом
только
коэффициента
преобразования
энергии
в
термодинамическом цикле) будет равна:
l max  c
T 2
 1,6 кДж/кг
Tд
где с - удельная теплоемкость, Дж/кг о К, T 
Tд  Т к
 22
0,5
Работа, отнесенная к 1 куб.м. воды равна: L v  lmax и представляет собой,
по
существу, плотность энергии которую можно получить при использовании тепловых
28
энергоресурсов соленого озера. При этом значение плотности по формуле Chen and
Millero (1977 a,b):
    0 1   / k 1
где соотношением  /  для мелководного водоема можно принебречь, а величина 
будет равна:
 =0,9998395 + 6,7914 · 10 5 · t 1 - 9,0894 · 10 6 · t 2 + 1,0171 · 10 7 · t 3 - 1,2846 · 10 9 ·
t 4 + 1,1592 · 10 11 · t 5 - 5,0125 · 10 14 · t 6 + (8,181 · 10 4 - 3,85 · 10 6 · t + 4,96 · 10 8 ·
t 2 )·S,
где t - температура воды при минерализации S. Для рассматриваемого озера значение S
для придонных слоев будет 125 г/л, а для поверхности - 100 г/л. Соответственно:
д  1,09 г/см 3 ,
L vд  0,001744 кДж
 п  1,08 г/см 3 ,
Принципиальная схема
извлечения
тепловой энергии из соленого водоема
(естественного или искусственнного) показана на Рис. 7.
Рис.7: Принципиальная схема извлечения электрической энергии из гелиотермального
озера
29
Следует отметить, что полученные значения  , Lv , lmax близки к таковым для океанов
и морей, строительство тепловых электростанций на которых успешно ведется
различными странами. Учитывая, что в природе России и сопредельных стран широкое
распространение имеют соленые озера с перепадом температур воды по вертикале до
60 0 С и более, использование их энергетических ресурсов сегодня - актуальная задача
науки и практики.
При реализации такой схемы может возникнуть ряд проблем,
соленостной
нестабильности,
диффузии,
нестабильности верхнего слоя и испарении,
метеорологическом
заключающихся в
индуцировании
которые, однако, имеют возможность
решения.
В заключении отметим, что приведенные выше расчеты выполнены впервые в
отечественной и зарубежной практике и
показывают, что энергии оз.Сассыккуль
хватило бы для энергоснабжения, примерно, 500 трехкомнатных квартир с полным
набором энергопотребляющей техники.
3.Важнейшие аквакультуры
соленых
озер , особенности
их экологии и
практического применения. География артемийных озер СНГ.
Данный раздел посвящен уникальным свойствам и практической значимости флоры и
фауны соленых озер.. Автором собраны малоизвестные материалы, разбросанные по
различным источникам и сделаны некоторые выводы подтвержденные личными
наблюдениями во время многолетних экспедиций.
Соленые озера,
аквакультур,
как
среда
обитания, характеризуются уникальным спектром
используемых в различных областях фармакологии,
медицины,
парфюмерной, сельскохозяйственной и пищевой промышленнности.
Некоторые синезеленые (цианобактериальные) и обычные водоросли, обнаруженные
в соленых озерах, представляют огромный практический интерес. Так например, как
_Spirulina platensis так и Spirulina maxima . содержат особенно высокие концентрации
протеина (до 70%) и в этом сравнимы с соей. Кроме того, Spirulina обладает широким
диапазоном аминокислот, витаминов и факторов роста (особенно важно низкое, менее
5% сухого веса, содержание Y-linolenic кислоты, нуклеиновой кислоты и холестерола). В
современной индустрии (к сожалению, в основном, зарубежной) этот вид водорослей
рассматривается как важнейшая пищевая составляющая и как биомасса для извлечения
из нее натуральных продуктов и биохимикалиев, а также как исходный продукт для
биологического производства водорода. Некоторые свойства
Spirulina
благоприятным фактором для ее коммерческого использования:
30
являются
- высокая
Spirulina
плотность позволяет использовать ее как лекарственную культуру -
может
быть
легко собрана по сравнению с другими водорослями или
одноклеточными организмами - ее
развитие
нуждается в минимуме воды при ее
высокой толерантности к экстремальным условиям. Другие виды
цианофитов,
галофильных
например Aphanothece halopthytica, также богаты протеином (до 76%
сухого веса) и аминокислотами и могут служить ценным пищевым продуктом. Зеленая
водоросль Dunaliella .,
более чем Spirulina обычная для соленых озер, так как она
произрастает, преимущественно, в хлоридной, а не карбонатной среде. Также как и
Spirulina она представляет значительный коммерческий интерес так как:
- она аккумулирует большое количество глицерола как осмолита
- некоторые виды накапливают большое количество  -каротина
- она богата протеинами
Глицерол - важная органическая составляющая при производстве нефтепродуктов и
побочный продукт при производстве мыла и жиров. Он входит в состав красок, резины,
зубной пасты, косметики, лекарств и взрывчатки.
 -Каротин используется как провитамин А и как красящий реагент. Кроме того,
большой практический интерес представляют вещества, входящие в обмен веществ
Dunaliella (липиды, стеролы, особенно, эргостерол, энзимы и другие витамины).
Содержащиеся в этой водоросли вещества являются более легко усваиваемыми
продуктами, чем в других водорослях. Наилучшими условиями для продуцирования
являются семи-аридные зоны, где большинство озер являются в различной степени
солеными. Кроме рассмотренных выше представителей флоры в соленых озерах
обнаружены
"истинно"
практическую ценность.
акватические макрофиты (камыш), имеющие большую
Так, виды Juncus в Египетских соленых бассейнах давно
используются в производстве матов, веревок, корзин и различных медициныских
препаратов.
Представители семейства маревых (Сhenopodiaceal) в различных частях Мира
используются
как кормовые растения и в отдельных случаях для приготовления
медицинских препаратов и декоративных изделий. С расширением площадей вторично
засоленных земель в зонах ирригационного строительства и возрастанием потребности
их превращения в продуктивные сельхозугодья современный интерес к галофитам
увеличивается. Не меньшее значение для науки и практики имеет галотолерантность
макрофитов соленых озер. При современных возможностях генной инженерии свойство
галотолерантности может быть перенесена между видами, то-есть галофиты имеют
огромный потенциал как генетический банк галотолерантности.
31
В последнее время установлена возможность в ближайшем будущем использовать
бактериальную продукцию. соленых озер, что, в частности, связано с увеличением в
промышленности потребности в катализаторах (энзимах), источником которых, главным
образом,
являются
микробиологические
промышленные технологии
используют
живые
энзимы
организмы.
(через
Современные
процессы брожения) при
переработке продуктов для получения антибиотиков, органических кислот и витаминов.
В составе аквакультур соленых озер важнейшее значение имеют представители
фауны. Различные животные, обнаруженные в соленых озерах и включающие в себя
безпозвоночных и позвоночных, природные и интродуцированные виды могут служить
пищей как для человека, так и для других животных. Наиболее важным и ценным
представителем безпозвоночных является рачок Artemia, служащий важным пищевым
продуктом для аборигенов в некоторых районах Мира,
но наибольший интерес
представляющий для сельскохозяйственной индустрии, где он начал сравнительно
недавно использоваться.
Лишь в 1933 г. было обнаружено,
что только-что
вылупившаяся личинка Artemia (науплия) была привлекательной и питательной
пищей для молоди рыб. Впоследствии личинка Artemia стала широко использоваться (в
основном, в зарубежной практике) как ценная пищевая основа в культуре многих
видов рыб, птиц, животных, ракообразных и моллюсков. В большинстве случаев
используются высушенные яйца Artemia, а в последнее время, и живые и замороженые
взрослые особи.
В течении
последних
нескольких десятилетий проблемы экологии Artemia,
ее
пищевой ценности, инкубации стали предметом исследований в различных странах
(Persoone
at.al.,1980; Sorgeloos at.al.,1987; Browne at.al.,1991) в том числе и в России
(Соловов и Студенкина,1990; Гусев,1990). Однако, до сих пор в странах СНГ нет полного
учета и анализа сырьевой базы рачка Artemia salina. Эпизодические сведения об артемии
и среде его обитания посвящены, в основном, соленым озерам Крыма и восточного
побережья Каспия. Исследования были вполнены учеными Института гидробиологии
АН Украины, Института охраны природы и заповедного дела Министерства экологии и
природных ресурсов России (Москва), АзНИИРХа. Наиболее детальные исследования
морфологии, экологии, среды обитания и перспектив хозяйственного использования
артемии некоторых соленых озер Западной Сибири проведены, начиная с середины 70-х
годов учеными Сибирского научно-исследовательского и проектно-конструкторского
института
рыбного хозяйства Министерства рыбного хозяйства РСФСР. Артемия
населяет водоемы континентального и морского происхождения с диапазоном солености
от 20 до 340%о, причем артемия обитает как в карбонатных, так в сульфатных и
хлоридных озерах. на территории СНГ он обитает в соленых водоемах аридной и
32
семиаридной (полуаридной) зон Азово-Черноморского и Каспийского бассейнов,
Западной и Восточной Сибири, Казахстана и Средней Азии, Северного Кавказа и
Дальнего Востока. Общая площадь артемиевых озер в пределах СНГ превышает 2500
км 2 .
Артемия хорошо приспосабливается к колебаниям внешней среды. К кислородному
режиму не требовательна, может жить при концентрациях кислорода 0,5 мг/л. Под
влиянием
солености
рачок
образует
характеризующиеся различиями в общей
различные
морфологические
расы,
длине, соотношении длины и ширины
абдомена, длины фурки. Артемия теплолюбива и не живет при температуре ниже 5 o С,
оптимальный диапазон температуры воды 15-27 o С, но выживать они могут и при
температуре 35-37 0 С. Яйца сохраняют жизнеспособность при замерзании. Стойкость к
низким температурам выше у молодых особей,
вылупившиеся науплии переносят
понижение температуры до -30 0 С.
Количество яиц, продуцируемых артемией зависит от солености и обилия корма. В
среднем одна особь может откладывать до 200 яиц с интервалом 3-11 дней. В состоянии
диапаузы сухие яйца артемии могут находиться в течении нескольких лет; попадая в
воду, они способны к дальнейшему развитию. В первый период жизни науплии быстро
растут за счет резервов желтка, проходят 29 стадий развития, утрачивают окраску и
становятся сегментированными взрослыми рачками, достигая длины 18 мм и массы 8 мг.
Оптимальная концентрация корма первых трех дней жизни - 0,1 мг сухой массы на
одну особь.
опыте,
Принципы хозяйственной оценки артемийных соленых озер основаны на
накопленном различными исследователями при изучении гипергалинных
акваторий Крыма, Приазовья, районов Мангышлака и Кара-Богаз гола, Южного Урала
и Зауралья, Северного Казахстана и Алтая,
гидрохимических и морфометрических
который позволяет, исходя из
характеристик водоема,
оценить критерий
перспективности конкретного водоема для его экстенсивной эксплуатации
как
артемийного или создания на его базе гипергалинного аквахозяйства интенсивного типа.
Разумеется, желательно комплексное и детальное полевое обследование выбранных
акваторий,
однако
это
требует
больших
затрат средств
и
времени
поэтому
выработаны тесты (Соловов и Студенкиа,1990), по которым можно быстро и без особых
материальных затрат оценить пригодность данного водоема для существования в нем
Artemia salina. В этом случае используются как литературные источники, так и
упрощенные полевые исследования.
Лучшее время для обследования - сентябрь.
получить характеристику котловины,
При оценке
водоема необходимо
определить качество воды, изучить население
33
водоема и др. Характеристика водоема включает в себя определение формы котловины,
наличие обширных топких отмелей,
наличие
притока
вод меньшей солености. У
перспективного для гипергалинной аквакультуры водоема площадь зеркала в летний
период должна изменяться незначительно. Предпочтительны крупные, относительно
глубокие, чашеобразные водоемы с хорошо выраженной котловиной.
Мелководные
водоемы, не имеющие достаточного притока пресных вод, сильно высыхающие и
осолоняющиеся за летний период, не могут считаться перспективными, несмотря на то
что в начале лета в них может наблюдаться высокая численность галобионтов. Наличие
обширных топких отмелей не только затруднит эксплуатацию биологических ресурсов,
но и указывает, как правило, на значительное сезонное сокращение площади водного
зеркала,
что является отрицательным фактором.
Для водоема, намеченного под
создание аквахозяйства необходимо наличие на водосборе пресноводных рек, ручьев,
ключей, самоизливающихся скважин, сопредельных пресных или морской солености
акваторий, позволяющих стабилизировать и управлять солевым режимом. Качество воды
включает плотность, вкус, рН, наличие самосадочной соли. Плотность рапы измеряют
денсиметром,
определяя
затем
по
переводным
таблицам
Желательно, чтобы большую часть вегетационного периода,
уровень
солености.
вплоть до осени,
химический состав рапы и ее соленость изменялись незначительно, не выходя за зону
преферендума
(предпочтение
данным
организмом
оптимального
диапазона
экологических характеристик) гидробионтов. Следует помнить, что хотя артемия может
существовать в рапе с соленостью 300 и более промиль повышение солености более
220%о сопровождается уменьшением цистоносящих особей и количества цист в кладке.
Известно, что артемия существует в широком диапазоне солености и химического
состава воды, встречаясь в хлоридных, сульфатных и карбонатных гипергалинных
водоемах, при этом анион доминирующей соли не имеет особого значения. С катионами
все обстоит иначе. Так, доли солей магния приводит к угнетению развития артемии
вплоть до полной элиминации (исчезновения).
желателен
химический
анализ,
однако,
Для определения солевого состава
учитывая
его
дороговизну
можно
воспользоваться простым наблюдением цвета, вкуса и рН рапы. Рапа гипергалинных
озер может быть окрашена в зеленоватый, розовый, малиновый, пунцово-красный,
голубой, синий, васильковый. светло-серый, молочно-белый и черный цвет (то-есть во
все цвета радуги) в зависимости от гидрохимических и гидробиологических
особенностей и иметь различный запах - от серо-водородного до фиалкового. Черный
цвет рапы обусловлен растворением карбонатными водами гумуса почв водосборного
бассейна.
Во время осаждения из рапы гипса,
карбонатов кальция и магния, что
происходит при строго определенных уровнях солености, вода приобретает белесый
34
цвет. Содовые озера имеют цвет от голубого до синего, часто обрамлены белой каймой
пены. К осени в континентальных сульфатных гипергалинных водоемах начинается
садка сульфатных солей и цвет воды постепенно становится васильковым. Различные
оттенки красного цвета имеет рапа хлоридных водоемов,
такой цвет обусловлен
развитием микроорганизмов и водорослей, содержащих каротин. Более интенсивная
окраска обычно связана с более высокой соленостью рапы. Зеленоватый цвет рапы
обусловлен развитием хлорофиллосодержащих микроводорослей, как правило, в
слабоконцентрированной рапе. Увеличение процентного содержания магниевых солей
придает рапе горький привкус. Многие соленые озера получили свои названия по
цвету и вкусу рапы: Малиновое, Беленькое, Горькое и др. Активную реакцию рапы
можно определить полоской
универсальной индикаторной бумаги (рН 1-10). Этот
показатель не только характеризует состояние и направленность гидрохимических
процессов, но позволяет четко выделить категорию содовых озер, рапа которых имеет
рН от 8.5 и выше, кроме того, их рапа "мылится" при растирании пальцами.
Некоторые исследователи (Гусев, 1990) считают, что наличие самосадочной соли на
дне
водоема
является
однозначно
концентрирования солей,
что должно
свидетельством
преобладания
служить индикатором
процессов
непригодности такой
акватории для выращивания артемии. Однако, представляется, что такая формулировка
является слишком категоричной,
так как многие озера, в которых в определенные
периоды или постоянно происходит или происходила садка солей тем
не
менее
являются средой обитания большого количества галобионтов (например озера Эбейты Омская обл.; Кулундинское, Малиновое, Яровое, Танатары и Кучук в Алтайском крае).
Население водоема определяется наличием животных, цист и яицв илах, рапе и
прибойной зоне. Наличие и состояние популяции галофилов в гипергалинном водоеме
является
прямым индикатором степени пригодности озера для эксплуатации.
Наблюдение, а тем более отбор проб, по которым могут быть определены запасы
гидробионтов, должны производиться тщательно и охватывать возможно большую часть
акватории в связи с неравномерным распределением организмов в пространстве под
воздействием ветра. В артемийных водоемах обычна ситуация, при которой вдоль
наветренного берега рачки полностью отсутствуют, а у подветренного берега плотность
популяции очень высока. Следует тщательно определить с помощью лупы наличие (а
может и количество) цист и яиц, а также куколок и личинок в рапе, илах и прибойной
зоне.
География артемийных озер СНГ
связана с распределением соленых озер,
перспективных на наличие в них промышленных запасов
артемии на территориях
Азово-Черноморского бассейна, Приволжского и Западной Сибири. Предполагается,
35
что такие озера имеются и в других регионах: Туве, юге Красноярского края, Забайкалье
и Дальнем Востоке, но из-за их географической отдаленности и слабой изученности эти
районы России в данной работе не рассматриваются.
Не рассматриваются также
соленые озера Казахстана, Азербайджана и республик
Средней Азии из-за
невозможности и отсутствия необходимости решения этой проблемы в настоящее время.
Артемийные озера Азово-Черноморского бассейна расположены в аридной зоне России
и Украины, что соответствует районам соленых озер зоны степей, полупустынь и
пустынь.
Среди них можно выделить западный район Черноморского побережья,
расположенный к востоку
и западу от Днепровского лимана и ,собственно, Азово-
Черноморский район, занимающий побережье Азовского моря, степной Крым и Тамань.
Климат этих районов засушлив - осадков выпадает менее 10 мм, снежный покров
неустойчив, температура января выше -8 0 С, морозы превышающие -25 0 С отмечаются
в редкие годы, температура июля +23 0 С.
География соленых озер этого бассейна подробно освящена в работе Г.П.Федченко
(1870), который считал, что центром Черноморского соляного бассейна служит
Крымский полуостров: северная,
северо-восточная,
юго-западная и,отчасти, юго-
восточная окраины. Между Геническом (Дженишке) и Перекопом вдоль оз.Сиваш
расположена группа озер: Старое (Тузлы), Красное (Асс), Круглое (Адаман), Айгуль
(Чурюмское), Кият, Керлеут, Большой Кырк, Аугул (Пусурман), Чонгары (Сунак),
Малый Кырк, Алгазы (Альдаче или Аль-Эача), Чайка и др. К перекопским озерам с
восточной стороны примыкает оз.Геническое, лежащее на северном, широком конце
Арбатской стрелки. По северо-восточному побережью Сиваша расположено также
несколько озер (преимущественно на Чонгарском полуострове). В Новороссийской
степи,
в прибрежном районе Сиваша между д.Бурачки (в 3 км) и селением
Михайловским (в 10 км) расположено оз. Аверьяновское (Бураки). Кроме названных озер
к этим двум групам озер (Генической и Перекопской) следует отнести сам Сиваш. К
юго-востоку от побережья Сиваша расположено оз.Шейх-Эйли; по северному
прибрежью Керченского полуострова оз.Окташ (или Аль-иль близ Азовского моря),
оз.Чокрак (или Миссырь близ Керчи); по восточному прибрежью - Камыш-бурунское
(Олива), Чурбаш
(близ
Ортели),
Тобечик;
по южному прибрежью - озера Опук
(Елкинское) и Узунлар. На юго-западной оконечности Крыма, близ Евпатории лежит
отдельная группа озер, главное из которых - оз.Саки (Сакское) и смежное
с ним
оз.Гнилое (Сасык). К западу от Евпатории по берегу моря расположены озера Майнак
(Мойнак), Конрат, Аирча, Аджи-Байчи, Султан-Эйли, Донузлав, Табулды. К этой же
группе причисляются несоле родные озера северо-западного прибрежья
Крымской
36
степи: Ярылгач, Керлав, Байкал и др. Между Геничиком и Бердянском на Бердянской
(Обиточной) косе расположены лагунные озера:
Скалковатое, Судовое, Грузное,
Казакли и Обиточное. К северо-западу от Перекопа на Кинбурской косе расположено
около 400 озер, о динамике артемии в которых будет рассказано ниже. Размеры
большинства озер незначительные и
по
данным
Г.П.Федченко длина окружности
наиболее значительных составляет: оз.Гречковатое -1.2 км, Сапетное - 1.3 км, Долгое 0.09 км, Артиллерийское - 1 км, Глаголь - 1.3 км. За Кинбурской косой, между Бугом и
Днестром, от Одессы до Очакова расположен 7 морских лиманов, называемых
"одесскими", из которых наиболее крупными являются Куяльницкий и Хаджибейский.
Лиманы являются
средой обитания артемии (см.ниже).
Длина береговой линии
Куяльницкого лимана более 62 км, а длина Хаджибейского лимана -около 30 км (при
ширине до 2,5 км). Artemia salina обнаружена исследователями во втором Херсонском
озере за Севастополем. Размеры наиболее крупных Крымских озер в окружности:
Старое -14 км (площадь-1.1 км2), Красное - 30 км (площадь-2.7 км2), Кият -20 км
(площадь-1.2 км2),
Керлеут - 35 км (площадь-1.8
км2),
Кырк большой - 45 км
(площадь-4 км2), Алгазы (площадь-5 км2), Чокракское - 12 км, Сакское - 25 км. В работе
Г.П.Федченко (1870) упоминаются Манычские соленые озера Ставропольского края.
Они расположены в 300 км к юго-востоку от г.Новочеркасска и составляют две группы:
первую группу (около северо-восточной границы Ставропольского края) образуют озера
Грузкое и Лебяжье с лиманами Большие и Малые Лопушки, Лебедки, Круглый и
Красный.
Вторую группу (вблизи западной границы Астраханской области) составляет
Староманычское озеро с лиманами Долгинский, Вонючка, Песчанка,
Красненький
(Отпадное озеро), Фетиска и Голый. Из других соленых озер Ставропольского края
известно оз.Чалгинское. На территории современной Калмыкии упоминаются озера
Большие и Малые Калмычки и озеро Каразухо (территория Калмыкии на границах
Ставропольского края и Астраханской обл.). В Дагестане известны три соленых
Терейских озера и оз. Давигское близ Дербента. Наибольшее количество соленых озер в
Европейской части России, перспективных на наличие в них артемии сосредоточено в
Приволжском
бассейне,
являющегося главной составной частью Каспийского
бассейна. Однако необходимо отметить,
что Г.П.Федченко (1870), обобщая в своей
работе результаты исследований Приволжских соленых озер русских исследователей и
путешественников, пишет:"...Если с одной стороны, многие факты говорят за то, что
на Крымских озерах действительно есть инфузории, которые своим присутствием могут
служить причиною окрашивания как рапы, так и новосадки; то с другой стороны мы не
можем сказать ничего подобного относительно большинства
озер Приволжского
37
бассейна. Ни в одном из этих озер нам не удалось заметить также и приутствия Artemia".
Эти выводы относились и к крупнейшим озерам Каспийского бассейна - Эльтону и
Баскунчаку. Казалось бы такие результаты исследований прошлого не
позволяют
рассматривать соленые озера Нижнего Поволжья и Каспийского бассейна как пригодные
для промышленной добычи артемии. Однако, следует учитывать, что эти исследования
проводились около 200 лет назад, а мы знаем, что эволюция соленых озер настолько
динамична, что изменения их химического состава,
флоры и фауны могут, иногда
происходить в течении одного сезона не то, что в течений столетий. К тому же сами
авторы признают слабую, недостаточную изученность артемии в озерах этого региона.
Кроме того, исследователей прошлого привлекали, в основном, "солеродные" озера с
садкой мощных соляных отложений и, соответственно, с высокой концентрацией солей,
ограничивающих в ряде случаев,
как было сказано выше, развитие артемии. Но в
Приволжском бассейне много и "несолеродных" , но соленых озер, в которых могут
быть достаточные условия для массового развития артемии. Поэтому представляется
необходимым, учитывая остающуюся до сих пор
слабую изученность артемии в
соленых озерах Поволжья, в частности, и Каспийского бассейна вообще осветить в
настоящей работе географию и, по возможности, гидрохимию соленых озер Нижнего
Поволжья.
Приволжский бассейн расположен на левом берегу Волги, в пределах ВолжскоУральской степи и низовьях правого берега. На левом берегу Волги он начинается около
49 0 с.ш. На 49 o 6' с.ш. и 64 0 20' расположено оз.Эльтон,
составляющее,
как бы,
начальный пункт соленых озер рассматриваемого бассейна. Несколько выше оз.Эльтон
(почти на 20') лежит оз.Горькое, не садящее соли. К югу от оз.Эльтон, под 48 0 30' с.ш.,
у подошвы горы Богдо лежит второе по величине (после оз.Эльтон) оз.Баскунчак. К
северу
от
него на линии,
соединяющей его с оз.Эльтон расположено крупное
оз.Боткуль, считающееся "несолеродным". К юго-востоку от оз.Баскунчак , примерно в
100 км поднимается возвышенность Чапчачи, содержащая каменную соль. За горой
Чапчачи, почти параллельно главному рукаву Волги,
тянется группа приволжских
"солеродных" озер, в большинстве незначительных по объему рапы. Из наиболее
крупных озер, расположенных ближе к горе Чапчачи являются оз.Тимичи (в 25 км от
горы) и оз.Миликте (в 20 км от горы). Озера, расположенные ближе к р.Волге носят
названия соседних деревень и хуторов: Сосыкольское, Харабалинское, Тамбовское. За
поселком Селитрянным,
к востоку от р.Волги соленые озера встречаются чаще и
местами образуют сплошные группы. Эти озера расположены между возвышенностями
или буграми солончаковой песчаной степи. Если от селения Сеитовского, лежащего на
38
р.Ахтуба, провести линию, параллельную северному берегу Каспийского моря, то на
полосе шириной около 50 км и длиной более 100 км от Волги до Урала расположено
множество приморских соленых озер. Большинство этих озер не изучено. Из озер,
прилегающих к Волге и образующих "кигачскую" группу астраханских озер наиболее
известны мелководные озера Сеитовские, Кочетавские, Теплинские, Леденецкие,
Белинские, Кордуанские (большое и малое) и Коневские, расположенные близ селений
того же названия. Длина озер составляет до 0.7 км, ширина до 300-400 м. Из озер,
расположенных с запада на восток на границе Астраханской области, вдоль берега
Каспия наиболее крупными являются три Коневских озера, 5 Бакаевских, 3 Джанаевских,
8 Джамбаевских, 6 Кокоревских, 8 Косалгинских, 5 Кульпинскихи 3 Кургайских. В
степи наиболее крупными являются оз.Батарбек (длина около 1.4 км, ширина около 1
км) и оз. Бишчоко (более 3 км в длину и шириной более 2 км).
Граница Приволжского бассейна на правом берегу Волги лежит за 47 0 с.ш., то-есть на
2 5 о ниже границы того же бассейна на левом берегу. Пока нагорный правый берег
сохраняет свой рельеф соленые озера не встречаются. Только ниже г.Енотаевска, где
гористая
местность переходит в степь появляются соленые озера. Станица
Сероглазинская служит на севере границей Астраханских озер на правом берегу Волги.
Полоса, наиболее богатая солеными озерами начинается за станицей Лебяжинской.
Начиная от этой станицы, следуя очертанию северо-западного и западного побережья
Каспия, можно выделить полосу шириной около 50 км, которая охватит зону соленых
озер, расположенных по правую сторону волжской дельты и по дороге на г. Кизляр.
Эта полоса тянется с севера на юг до р. Кумы, где последними солеными озерами
являются оз.Гуйдукские и оз. Можарское. Озера в пределах этой полосы, лежащие
выше Астрахани (наиболее крупные из которых озера
Абдырь и Бирючье близ
Лебяжинской станицы) являются горько-солеными и не играют роли в соляном
промысле.
Озера, на которых в прошлом был сосредоточен
соляной промысел
расположены ниже Астрахани, по кизлярской дороге и занимают северо-западный угол
побережья Каспия, изрезанный буграми, ильменями и протокакми, которые находятся
между дельтой Волги и калмыцкой степью. Если от с.Шурали (примерно в 100 км от
Астрахани) провести прямую линию к Астрахани, то между ней и кизлярской дорогой
расположен округ соленых озер, на которых издава был сосредоточен соляной промысел.
Следуя от Астрахани к с.Басы по кизлярской дороге наиболее значительные (до 10
км в окружности) соленые озера расположены в следующем порядке: Кошкошинские,
Шайна,
Бешкуль,
Курочкинские,
Дарминские,
Харадузунское, Хаптага, Джуруковские,
Мочаговские,
Аджи-Гуджи,
Байкузуцкие,
Кобыльские, Малиновское,
39
Башмочаговские, Басинские, Новонайденное, Хочатинские, Горькинское, Шавердово и
несколько далее в степь - Муктайские, Ганзейские, Халгата, Уту-Дабанские, Мантай,
Маштакские, Этокчи, Культюкунские и др.
По данным исследователей прошлого в
Астраханской области состредоточено около 1000 соленых озер, которых, на самом
деле, значительно больше.
Ареал артемии в Западной Сибири приурочен к аридной зоне степей и, частично,
лесостепи и ограничен с севера линией Барабинск-Тюкалинск-Ишим-Шадринск, а с
юга примыкает к казахскому ареалу рачка в соленых озерах пустынь и полупустынь. По
данным В.П.Соловов и Т.Л.Студенкиной (1990) фонд артемийных озер
Западной
Сибири значителен, акватория только изученных озер составляет более 2.1 тыс.км
2
(Табл.6):
Таблица 6
Фонд артемийных озер Западной Сибири, км
2
(по:В.П.Соловов, Т.Л.Студенкина, 1990)
Край, область
малые
Общая
площадь
средние большие акватории
22
182
846
1050
3
111
650
704
68
202
-
270
1
11
-
12
42
-
42
Градация озер по площади
Алтайский
Новосибирская
Омская
Тюменская
Курганская
-
1.1 тыс.км 2 озерного фонда артемии расположены на территории Алтайского края.
Как уже было отмечено выше, количество таких озер и их морфометрические
характеристики находятся
в
зависимости
от водных условий и могут заметно
колебаться в отдельные годы. Наиболее неустойчив гидрологический режим малых озер,
которые могут быть чаще всего местом временного обитания артемии. В некоторых
озерах артемия погибает после распреснения их в отдельные годы (оз.Сиверга в
Тюменской обл., оз.Горько-Перешеечное в Алтайском крае) или превращения их в
самосадочные водоемы, в которых численность рачка невилика и базируется только
на одной весенне-летней генерации (оз.Петуховское в Алтайском крае). С другой
стороны фонд артемийных озер постоянно пополняется при дальнейшем осолонении
40
мезогалинных водоемов, особенно после регулирования местного водного стока или
исчезновении мелководных заливов, как это произошло с Юдинским плесом оз.Чаны
(Новосибирская обл.). Общая минерализация
воды
изученных
артемийных озер
Западной Сибири колеблется от 33,7 до 265,6 г/кг. Так, в оз.Кулундинском сезонные
колебания общей минерализации (солености) составили в 1980 г. 33,71-64.07 г/кг, в
оз.Малом Яровом - 183.58-235.88
г/кг.
По осенним наблюдениям 1980-84 г.г.
в
оз.Соленом содержание солей колебалось в пределах 75.07-97.38 г/кг. Озеро Малиновое
в Алтайском крае с общим содержанием солей в 311 г/кг является местом временного
обитания рачка артемии в период весеннего распреснения рапы на части акватории. В
ионном составе из катионов наиболее лабильны концентрации калия и магния, из
анионов - сульфатов и карбонатов.
Наибольшее значение
для
жизнедеятельности
ракообразных имеет концентрация кальция в воде (Романенко и др., 1982). При этом
важен не только уровень содержания кальция в воде, но и его соотношение с другими
катионами (Табл.7).
Таблица 7
Содержание солей и соотношение некоторых ионов в артемийных
озерах Западной Сибири (по: В.П.Соловов, Т.Л.Студенкина, 1990)
Бол.Яровое
Общая
Ca 2
минералиMg 2
зация, г/кг
171.89
0.056
Мал.Яровое
235.88
Край, Область Озеро
Алтайский
Ca 2
Cl 
Na   K  SO42
Na   K 
Ca 2  Mg 2
0.011
04.43
4.62
0.025
0.004
09.52
6.65
Кулундинское 64.07
0.030
0.012
40.66
2.48
Куричье
98.36
0.086
0.035
38.18
2.25
Мормышанское-1
Соленое
47.53
0.106
0.018
12.81
5.43
75.07
0.021
0.090
39.73
2.31
Сиверга
40.57
0.065
0.007
17.17
8.26
Соленое-18
72.13
0.029
0.014
-
1.98
Новосибирская Карачи
130.88
0.011
0.006
2.58
2.04
Омская
Ульжай
158.48
0.140
0.002
6.68
27.2
Эбейты
150.07
0.043
0.009
1.53
4.65
239.60
0.029
0.009
Тюменская
Курганская
Медвежье
-
3.19
41
Примечательно, что во всех изученных озерах артемия обитает при незначительной
концентрации кальция и, видимо, приспособилась к его замене магнием (Ялынская,
Струбицкий, 1981). По соотношению ионов Cl и SO 2
алтайские озера ближе к
крымским, а другие - к северо-казахстанским (Воронов,1979; Студенкина, 1986).
Рассолы гипергалинных артемийных озер по составу ионов подразделяются на три
основных типа:
карбоннатный,
сульфатный и хлоридный,
характеризуемые
определенным соотношением ионов и коэффициентами метаморфизации. В Западной
Сибири типичными карбонатными озерами
являются
озера
системы Танатар и
оз.Петуховское в Алтайском крае. В этом же регионе расположены сульфатные озера
Ажбулат
(конечное в системе р.Бурлы), Маралды, Мормышанское. Большинство
соленых озер относятся к хлоридному типу: Кулундинское, Бол. и Мал. Яровые в
Алтайском крае, Карачи в Новосибирской обл., Эбейты в Омской, Медвежье в
Курганской обл. Перманганатная окисляемость воды минерализованных озер довольно
высокая и колеблется в пределах 28.51-51.20 мгО/л, а в оз.Соленом она достигает 115.24
мгО/л (при пороге выживаемости артемии - 0.12 мгО/л).
В Таблице 8 приведена ориентировочная оценка ресурсов Artemia salina в некоторых
озерах Западной Сибири.
Таблица 8
Ориентировочная оценка сырьевых ресурсов артемии в озерах Западной Сибири
(по: В.П.Соловов, Т.Л.Студенкина, 1990):
Категория озер
Показатель
большие Всего
малые
средние
Средняя биомасса, г/м 3
37.20
28.38
5.04
65.58
Продукция:
рачка, тыс.т
яиц, т
66.96
588
43.08
992
16.56
460
126.6
2040
60
60
30
-
Доля изъятия, % :
рачка
яиц
рачка и яиц
Объем возможной
заготовки при раздельном использовании ресурса:
рачка, тыс.т
яиц,т
Объем возможной заготовки при комплексном использовании ресурса:
40
-
26.78
-
50
60
30
21.54
149
9.94
155
58.26
304
42
рачка, тыс.т
яиц, т
26.78
-
19.92
75
4.97
52
44.67
127
По сравнению с Artemia salina промышленное значение других
беспозвоночных
соленых озер менее значительно и носит локальный характер. Так, личинки Ephydrid из
озера Mono Lake (Калифорния)
использовались в пищу местными индейцами.
Brachionus plicatilis - обычная ротиферия соленых озер служит пищей для рыб. Diaptomus
connexus североамериканская копепода собиралась из некоторых озер Саскачевана
(Канада) как корм для тропических рыб.
В Азии многие виды
морских рачков и
устрицы культивируются в прибрежных соленых озерах. Некоторые другие морские
безпозвоночные, хотя их нельзя использовать непосредственно как пищу, могут
стать важной цепочкой в питании рыб, поддерживая тем самым коммерческое
рыболовство. Например, почти
все беспозвоночные Salton Sea - искусственного
соленого озера в Калифорнии были интродуцированы. Почти все представители
позвоночной фауны соленых озер (птицы, рыбы и,
в отдельных случаях,
млекопитающие) имеют важное экономическое значение. В некоторых перманентных
соленых озерах с минерализацией воды менее 20 г/л поддерживают популяцию рыб
коммерческой значимости.
В Азии такими внутренними озерами-морями являются
Каспий, Балхаш, Иссык-Куль и Qinghai. В Северной Америки - озера Pyramid и Walker
Lakes (штат Невада). Кроме природного видового разнообразия рыб во многие соленые
озера интродуцируются популяции других видов рыб. В некоторые соленые озера
Канады интродуцированы некоторые виды белой рыбы (Coregonus clupeaformis) и щука
(Stizostedion vitrium). В Австралийское озеро Bullen Mery с минерализацией воды 4~ 08
г/л
интродуцированы
рыбы
семейства
лососевых
(Oncorhynchus
tshawytscha),
являющиеся объектом любительского рыболовства. В озеро Quarum (Египет) после
естественного превращения его из пресноводного в соленое была интродуцирована рыба
из Средиземного моря.
Птица, обычно
обитающая
на
берегах
соленых озер –
фламинго имеет долгую историю эксплуатации. Яйца и мясо фламинго до сих пор
употребляется в пищу индейцами Боливии, Перу и других стран Южной Америки (по
собственным наблюдениям). На территории России таким примером может служить
Каспийский тюлень, добыча которого ведется, хотя и под строгим контролем.
Кроме названных выше природных ресурсов соленых озер существуют ресурсы,
денежную стоимость которых оценить труднее, но которые имеют не менее важное
значение для человека. Акватическая рекреация развивается во многих частях Земного
шара в последние десятилетия,
что сопровождается ростом
различных отраслей
43
индустрии: строительство лодок и катеров, изготовление рыболовных принадлежностей,
гостиничного и туристического бизнеса и так далее). Большая часть видов отдыха на
воде связана с морем или пресноводными озерами или реками, но в районах, удаленных
от моря, где пресной воды недостаточно или она вовсе отсутствует соленые озера могут
удовлетворить определенные рекреационные потребности. Большинство соленых озер,
пригодных для этих целей являются глубокими и постоянно существующими озерами,
которые пригодны для любительского рыболовства. Существует много примеров
соленых озер, которые удовлетворяют всем трем классам рекреационных требований:
первичному контакту (плаванию, умению обращаться с водой), вторичному контакту
(хождению под парусом, рыболовству и т.д.) и пассивному отдыху (обозревание водной
поверхности, наблюдение за водоплавающими птицами и т.д.). Еще больше озер,
которые могут удовлетворять двум из приведенных требований (следует отметить, что
если для, например, Монголии одним из авторов установлены такие озера, то для
территории России такая работа еще предстоит, за исключением Республики Тыва, где
располагается несколько таких озер, наиболее известное из которых озеро Тере-холь).
Особым важным аспектом рекреационной ценности многих соленых озер является их
эстетическая ценность, что делает их привлекательными
для туристов.
Это
немаловажное обстоятельство, если учесть, что "индустрия туризма" быстро растет и
развивается
в
настоящее время
и составляет в некоторых странах главную часть
национального дохода, что особенно следует учитывать в отношении экономических
проблем России, располагающей огромным ресурсным потенциалом для туризма. Это
особенно важно если учесть, что туристический потенциал многих стран в настоящее
время подорван в результате нерациональной природоохранной деятельности, войн и
природных
катастроф. Так например, экономическая ценость многих Африканских
соленых озер находится под угрозой: озеро Nakuru (Кения) с его огромной популяцией
фламинго и озеро Etosha Pan (Намибия) с его богатой дикой природой. В Европе, район
Seewinkel (Австрия) и Camargue (южная Франция), которые располагают многими
солеными озерами ежегодно привлекают тысячи водных птиц и туристов. Также и oзеро
Mono Lake (Калифорния) и даже озеро Эри в Австралии, далекое от каких-либо
благоприятных условий для туризма и в пределах наиболее аридного ландшафта
привлекает сотни туристов в короткие моменты, когда оно наполнено водой. Многие
крупные соленые озера в течении всей истории своего существования и до сих пор
имели большое значение для культуры человечества. Так, Аральское и Каспийское
моря издавна упоминались в литературе Центральной Азии также как и Мертвое Море
играло большую роль в культуре Среднего Востока и Восточной Европы (Nissenbaum,
1979). Аральский регион
является
одним
из древнейших центров,
где возникла
44
цивилизация
и
сельское
хозяйство,
при
котором
примитивная
ирригация
практиковалась ранее YII века до нашей эры. Озеро Mono Lake (Калифорния) обладало
важной культурной ценностью для местных индейцев (Patten et.al.,1987). Соленые озера
во многих регионах Мира всегда обладали целительной силой для больных людей, в
чем заключается их
терапевтичес кая ценность. Медицинское обоснование этого
явления остается до сих пор неясным, но во все времена аборигены верили в лечебные
свойства соленых озер. Так, соли Мертвого Моря с давних пор излечивали людей от
псориаза и ревматизма. Румынский исследователь B.A.C.Bulgarenau (1996) упоминает в
своей работе о терапевтических свойствах соленых озер Румынии. Атцеки Мексики
верили в целительную силу соленого озера Texcoco. Озеро Soap (Мыльное) в штате
Вашингтон
посещается многими
людьми,
ищущими
исцеление
от различных
болезней.
Озеро Little Manitou (Канада) называлось индейскими племенами,
населявшими его берега, "Озеро Здоровых Вод". Многие современные медицинские
курорты расположены на берегах этого озера. Россия не менее богата солеными озерами,
вода и донные отложения которых издавна славятся как лечебные.
Крупные
оздоровительные учреждения и дома отдыха расположены на минеральных озерах
Минусинской котловины (озера Шира, Тагарское, Учум), Республики Тыва (Озера
Чагытай,
Тере-Холь). Имеются такие озера в регионах Нижнего Поволжья,
Ставропольского края,
Калмыкии, Южного Урала. Богатейшим бальнеологическим
потенциалом обладает Монголия, Республики Средней Азии.
Соленые озера обладают многими уникальными свойствами, которые позволяют,
например, сделать доступной для изучения целую экосистему в отличие от экосистем
пресноводной или морской окружающей среды. Сложность изучения пресноводных и
морских экосистем связана
с большим
видовым разнообразием гидробионтов,
гетерогенностью среды обитания, недостаточной дискретностью и сложностью
трофических связей. Эти проблемы минимизированы в соленых озерах: видовое
разнообразие относительно низкое, гомогенетичность среды обитания, они дискретны,
сложность трофических связей или пищевых цепочек упрощена.
Для физиологов
представляет большой интерес природа физиологической адаптации гидробионтов
соленых озер к стрессам при существовании в условиях высокой солености или ее
изменчивости, сильного светового воздействия и высоких температур, эфемерности
среды обитания, кислородного дефицита. Эта проблема решается на основе изучения
молекулярной структуры и метаболизма разнообразных гидробионтов соленых озер: от
бактерий до позвоночных.
Для биологов, занимающихся проблемами эволюционной
биологии соленые озера представляют особый интерес: во-первых, некоторые организмы
соленых
озер
(строматолиты
и
археобактерии)
являются, по-видимому,
45
очень
древними формами жизни и они могут пролить свет на то как развивалась жизнь на
Земле; во-вторых, соленые озера сами дают интересный материал для изучения
эволюционного механизма. Для палеолимнологов представляет интерес чувствительная
зависимость
происхождения
и
эволюции соленых озер от климатических и
тектонических изменений окружающей среды.
Действительно,
даже небольшие
изменения в соотношении осадков и испарения приводит к значительным изменениям
экологии соленых озер:
они
становятся
более солеными (пресными),
более
эфемерными и, вообще, сухими (или, наоборот, перманентными). До недавнего времени
палеолимнологическое изучение
соленых
озер
было
связано с геологическим и
физическим анализом осадков, при этом биология соленых озер не рассматривалась. В
последние десятилетия ситуация изменилась: сформировалось понимание того, что
растительные и животные остатки лучше сохраняются в донных отложениях соленых
озер и являются более информативными для палеолимнологической интерпретации
эволюции окружающей среды от прошлого к настоящему. И, наконец, существует ряд
сложных
геологических,
гидрохимических
и
гидрологических
проблем,
взаимосвязанных в соленых озерах (Eugster & Hardie,1978). Решение многих из них
может дать ключ к разгадке природы океанической и континентальной эволюции.
4.
Минеральные
ресурсы
соленых
озер.
Закономерности
и
особенности
пространственного распределения.
Соленые озера давно известны как источники различных минералов, необходимых в
пищевой,
фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.
Особенно это относится к хлористому натрию (поваренной соли),
человечество всегда
нуждалось.
в котором
Соль получают из трех основных источников: из
морской воды путем выпаривания, из рассолов или донных отложений соленых озер, из
каменной соли. В первом случае, обычно, обустраиваются для добычи соли части
акваторий морских лиманов или отдельные прибрежные озера и котловины, заполненные
морской водой (имеющие, как правило, связь с морем). В СНГ и России этот промысел
характерен для побережий Черного и Азовского морей. Добыча соли из рассолов
континентальных соленых озер ведется,
практически, на всех континентах (за
исключением Антарктиды). На территории России соль добывается в соленых озерах
Западной Сибири и Нижнего Поволжья. И, наконец, известные месторождения каменной
соли располагаются в Оренбургской области (г.Илецк), Якутии, Забайкалье. Поваренная
соль
всегда использовалась не только для приготовления и сохранения пищевых
продуктов, но и, в разные исторические периоды, как валюта и предмет бартера.
Сейчас, поваренная соль является важным индустриальным ресурсом и каждый год ее
46
добывается около 200 млн. тонн. Однако, соль является только одним из
многочисленных
полезных продуктов получаемых из рассолов соленых озер и их
донных отложений (Федченко,
1870; Дзенс-Литовский, 1957; Reeves, 1978). Другие
продукты делятся на три сорта:
эвапориты, кластики (производные материалы) и
аутигениксы (осадки пор донных отложений; Н.М.Страхов,
1963; П.Сонненфельд,
1988). Основные эвапоритовые минералы и их область их применения приведены в
Таблице 9.
Таблица 9
Основные эвапоритовые минералы и их использование
(Дзенс-Литовский,1957; Reeves,1978; Warren,1989)
Соли
Минералы
Использование
Карбонаты,
Карбонат натрия
Кальцит, натрон,
Трона
Поташ, магнезий,
сульфат натрия,
глауберит
Мирабилит, полигалит, тенардит,
Удобрения, стекло, мыло,
лангбейнит, эпсоспички,
взрывчатка,
краски,
мит, каинит, гипс,
дубильные вещества, бумага, картон,
текстиль, хемикалии,медицина
Натрий, поташ, хлориды Галит,сильвинит
Строительные материалы,
Сода для стирки и мытья,
Пищевая сода
Приправы,мыло,краски,
глазурь,цемент,консервирование,инсектициды,
лекарства, химикалии,
удобрения
Бораты, нитраты
Колеманит, селитра,
Фарфор, стекло, эмаль,
улексит
удобрения, взрывчатка,
химикалии
Рассолы минеральных озер можно рассматривать как систему из семи компонентов:
Na  , Mg 2 , Ca 2 , Cl  , SO 24  , CO 32  , HCO 3 , H 2 O.
В этой системе в интервале определенных температур, состава и концентрации рапы
в соленых озерах различных бассейнов встречаются следующие соли в виде новосадки,
старосадки или донных отложений корневых солей (Таблица 10).
В Таблицах 9 и 10 не отмечены минералы и соли, которые, как правило, редко
встречаются, но интерес к которым в последнее время возрастает: йод, бром, литий,
уран. Соли урана в отличие от солей лития могут иметь высокую концентрацию в рапе
47
озера. Отложения солей урана хорошо сортированы в пространстве и представляют
интерес для горной разработки.
Йод и бром в рапе соленых озер связаны с
месторождениями ископаемых солей, с рассолами минеральных озер, нефтяными и
сопочными водами (Дзенс-Литовский, 1957). Главным источником промышленного
брома в настоящее время являются рассолы самосадочных озер, в которых бром
представляет собой один из конечнных продуктов, остающихся в маточных рассолах.
Таблица 10
Химический состав некоторых наиболее простых эвапоритовых минералов
(Дзенс-Литовский,1957; Глинка, 1985)
Минералы
Сульфаты: Ангидрит
Эпсомит
Глауберит
MgSO 4 7H 2 O
Гипс
Лангбейнит
K 2 SO 4 2 MgSO 4
Мирабилит
Na 2 SO 4 10H 2 O
Тенардит
K 2 SO 4 MgSO 4 2CaSO 4 2H 2 O
MgSO 4
Астраханит
Na 2 SO 4 MgSO 4 4H 2 O
Хлориды: Бишофит
Карналлит
Галит
Каинит
Сильвинит
Боракс
MgCl 2 6H 2 O
KCl MgCl 2 6H 2 O
NaCl
4KCl 4MgSO 4 11H 2 O
KCl
Улексит
Na 2 B 4 O 7 10H 2 O
Ca 2 B 6 O 11 5H 2 O
NaCaB 5 O 9 8H 2 O
Селитра
KNO 3
Колеманит
Нитраты:
CaSO 4
CaSO 4 Na 2 SO 4
CaSO 4 2H 2 O
Полигалит
Бораты:
Состав
48
Бромный режим в озерах находится в строгой зависимости от геологических,
гидрологических
и климатических факторов.
В условиях сильной испаряемости
бессточные озера могут повышать концентрацию брома до очень больших величин. Так
в Кемпирских соленых озерах Чикишлярского района Туркмении количество брома
достигает 9.262 г/л в отличие от обычного среднего содержания 0.685 г/л брома в
озерах Прикаспия. Солевая масса бромсодержащих вод и рассолов состоит из хлоридов
и сульфатов натрия, магния, кальция и калия; содержание других солей (карбонатов,
боратов, иодидов, невелико - не более 1-3% от суммы солей (Дзенс-Литовский, 1957).
Бром встречается в
бромистого
магния.
природе, главным
Морская
вода
высококонцентрированных рассолах,
в
образом,
в виде химического соединения
содержит
0.072
г/л
брома.
В
рапе приморских соленых озер содержание
брома доходит до 3 г/л. Обычно в маточных рассолах соленых озер содержание брома
колеблется в пределах 2-4.5 г/л.
Концентрация брома в морской воде невелика и
непосредственное добывание его из морской воды существующими методами
нерентабельно. Поэтому бром добывают из рассолов минеральных озер. Присутствие
йода до настоящего времени ни разу не констатировалось в рапе и самосадочной соли
минеральных озер приморского и континентального типа. Геохимия и пути миграции
йода имеют характер, отличный от геохимии брома. Соляные озера районов соляных
куполов богаты бромом, но бедны йодом. Это объясняется тем, что бром в процессе
отложения солей концентрируется в
некоторых
осадках
в виде бром-карналлита,
изоморфно подмешивается к бишофиту, тахгидрату и другим химическим соединениям.
Йод же всегда адсорбируется илами до выпадения солей в осадок и поэтому подобного
брому обогащения с солями не дает и присутствует в максимальных количествах 01.1%. Отношение хлор/бром является показательной генетической характеристикой
природных
вод.
Пониженние
величины
этого
отношения
концентрирование брома в воде, а повышение - на рассеивание.
значения
этого
отношения находятся в пределах 1000-2000.
указывает
на
Максимальные
Получение рассолов,
концентрированных по иону брома, экономически выгодно лишь путем естественного
солнечного испарения рассолов в озерных котловинах. В озерных и нефтяных водах
среднее содержание
брома в рапе можно увеличить при правильно поставленном
бассейновом хозяйстве. Путем концентрации бедных бромом нефтяных вод и озерных
рассолов содержание брома можно довести до пределов, необходимых для ведения
технологического процесса добычи. Иод при концентрации рассолов адсорбируется
илами.
49
Из кластиков, наиболее важными являются пески, гравий, илы и глины. Наиболее
важные аутигениксы включают в себя пирит (FeS 2 ), марказит, серу, гипс и различные
силикаты. Цеолиты (гидратированный аллюмосиликат) вследствии их уникальных
химических свойств, выражающихся в способности к гидратному, каталитическому и
ионному обмену привлекают, в настоящее время, все большее и большее внимание. Одно
из важнейших направлений использования цеолита - решение экологических проблем.
Так по данным руководителя лаборатории минералогии и геологии нерудных полезных
ископаемых Института геологии Азербайджана профессора А.Г.Сеидова цеолит в
качестве фильтра способен на ионном уровне улавливать ядовитые окислы азота, серы,
углерода, ионы тяжелых металлов и радиоактивные
поглощая
изотопы,
при
этом
цеолит,
радиоактивные металлы сам превращается в качественную руду. Замена
фильтрующих элементов на цеолит на одной из водозаборных станций на р.Кура в сотни
раз повысила эффективность очистки, тот же эффект наблюдался при испытаниях
цеолита в качестве фильтров для очистки и осушки природного газа. При внесении
цеолита вместе с минеральными удобрениями в почву повысилась
сельскохозяйственных
культур до 50%,
животноводстве. В заключении, следует
урожайность
также эффективность отмечалась и в
отметить важную роль углеводородов как
природных ресурсов соленых озер. Так например, как отмечает A.Nissenbaum (1993)
асфальт
из
Мертвого
моря до XIX века служил для местных жителей топливом.
Причем вес асфальтовых блоков в озере достигал многих тонн. Асфальт и другие
углеводороды соленых озер привлекали внимание человека как индикаторы возможного
расположения нефти поблизости от них. Однако, это было неверное представление. Тем
не менее,
впоследствии было доказано,
что морские
эвапориты, лежащие на
карбонатах, содержат по предварительным оценкам 50% мировых запасов нефти
(Kirkland and Evans,1981). По последним данным (Javor, 1989) то место, где отложились
карбонаты, а соленость колеблется в пределах 40-120 г/кг, располагаются глобальные
месторождения нефти.
5. Соленые озера как источники воды.
Вода, которую притоки привносят в соленые озера, является другим ценным
минералом. Причем она является наиболее ценной до попадания в соленое озеро. На
сегодня имеется ряд проектов, предусматривающих отвод пресных вод притоков от
соленых озер. Вода соленых
озер
является
также
пригодной к эксплуатации.
Большинство современных исследований этой проблемы связано с:
- проблемами сельского хозяйства,
связанных с вторичным засолением почв
(особенно, в отношении галотолерантности пищевых групп).
50
-
исследованиями
сельскохозяйственного
использования
морских
вод
–
рациональным использованием слабосоленых и иногда эфемерных вод в
дополнение к пресным водам.
Несомненно, что ближайшее будущее связано с использованием озерных вод пока
умеренной солености и ,относительно, постоянного уровня. В этом отношении вода,
например, таких крупных, глубоководных, умеренно соленых озер Монголии (Тэлмен,
Хяргис, Сангийн-далай, Урэг, Буст, Джугнай и других) представляет несомненные
перспективы. Кроме того, учитывая дефицит пресной воды в аридных и семиаридных
зонах,
соленых
где располагаются соленые озера,
можно предположить использование
их
водных масс для распреснения различными способами (дистилляция,
электродиализ, гиперфильтрация, замораживание) с целью увеличения ресурсов пресных
вод. Мировая и отечественная практика решения этой проблемы показала,
что
опреснение воды это не столько техническая, сколько экономическая проблема.
Таким образом, изложенное выше показывает значительный природно-ресурсный
потенциал соленых озер, а приведенные примеры, относящиеся, в основном, к
зарубежным регионам и литературным источникам говорит о необходимом, но
недостаточном вниманию к исследованию соленых озер России.
Список литературы
Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем.Л.,"Гидрометеоиздат".1980. 352 с.
Воронов П.М. Солевой состав воды изменчивость Artemia salina(L.) //Зоол.журн.,
1979.т.58.вып.2.С.175-178.а
Глинка Н.Л. Общая химия.Изд.24.Л.,"Химия",1985.С.704.
Гусев Е.Е. Гипергалинная аквакультура. М.,"Агропромиздат",1990.160с.
Дзенс-Литовский А.И.
соляных
Доброжанская
Методы
комплексного
исследования и разведки озерных
месторождений//Тр.ВНИИГ,Госхимиздат,1957, вып.XXXIV.212 с.
Ж.В.,
Э.П.Коваленко.
Возможность
использования
низко
потенциального тепла водоемов Белоруссии //Использование водных
ресурсов, Минск:ЦНИИКИВР, 1985.С.23-29.
Егоров
А.Н.
Парниковый
эффект
в
соленых
озерах
//Водные
ресурсы,М.,
1991,N6.С.31-37.
Егоров А.Н., Фрумин Г.Т., Богдан М.И. Соленые озера Монголии (география,
гидрохимия,
экология)
//География
и
природные
ресурсы,
Новосибирск,1994,N1.С.64-69.
51
Егоров А.Н., Зилинтикевич С.С. Термодинамическая структура соленого озера с
парниковым эффектом//Метеорология
и
гидрология,М.,1999,N4. С.98-
105.
Ильин
А.К.
Вопросы
преобразования
тепловой
энергии
океана.
Владивосток,1988.Деп.ВИНИТИ,N3378-В.88.148 с.
Румянцев В.А., Разумов Е.В., Зилинтикевич С.С. Параметризованная модель сезонных
изменений температуры и условий
приложением
к
проблеме
перемешивания
Севана).Препринт
в
озере
Ин-та
(с
озеров.АН
СССР,1986.74с.
Соловов В.П.,
Студеникина Т.Л. Рачок Артемия в озерах Западной Сибири.
Новосибирск,1990.81 с.
Сонненфельд П. Рассолы и эвапориты. М.:Мир,1988.480 с.
Страхов Н.М. О значении современных озерных и лагунных водоемов для познания
процессов осадкообразования//Изв.АН СССР,сер. геол.,1945.N1.
Студенкина Т.Л., Голубых О.С. Рачок Артемия салина как резерв кормовых ресурсов в
рыбоводстве//Пути
рационального
использования
почвенных,
растительных и животных ресурсов Сибири. Томск,1986.С.161-163.
Федченко Г.П. О самосадочной соли в соляных озерах Каспийского и Азовского
бассейнов
//Изв.
Импер.об-ва
любит.
естеств.,
антроп.и
этнограф.М.,1870.Т.V, вып.1.114 с.
Anderson G.C. 1958. Some limnological features of a shallow saline meromictic
lake//Limnol.Oceanogr.3(3):259-270.
Bradburu J.P. Origin, paleolimnology, and limnology of Zuni Salt Lake maar, west central
New Mexico//Ph.D.Thesis, New Mexico Univ., 1967, Albuguerque.247 p.
Browne R.A., Bowen S.T. Taxonomy and populations genetics of Artemia//R.A.Browne,
P.Sorgeloos and
C.N.A.Trotman, Eds 1991 Artemia Biology.CRC Press,
1991. Boca Raton.
Bulgarenau V.A.C..Protection and management of anthroposaline lakes in Romania//Lakes
and Reservoirs:Research and Management, 1996.2(3/4):211-229.
Canghey S.J. Observed characteristics
of
atmospheric
boudary layer//Atmospheric
Turbulence and Air Pollution Modelling. Ed.F.T.M.Nieuwstadi and H.Van
Dop. 1982. D.Reidel Publ.Co.:107-158.
Eckstein Y. Physicochemical limnology and geology of a meromictic pond on the Red Sea
shore//Limnology and Oceanography.1970. 15(3):363-372.c
52
Eugster
H.P.,
Hardie
L.A.
Saline
Lakes//A.Lerman,Ed.Lakes:Chemistry,Geology,Physics.SpringerVerlag,New-York. 1978.
Findenegg I. Limnologishe Untersuchungen im Karntner Seengebie te.Ein Beitrag zur Kennthis
des Stoffhaushaltes in Alpenseen//Int.Rev.Hydrobiol. 1935.32:369-423.
Findenegg I. Holomiktische und meromiktische Seen.Intern.Rev.
Hydrobiol., 1937. 35:586-610.
Fulda E. Der Assalsee in Somaliland und seine Bedentung fur die
Erklarung der Entstehung
machtiger Salzscht//Zeitschr.deutsch.geol.Ges., 1928. 79(1):70-75.
Herdendorf C.E.Large Lakes of the world//IAGLR Central Office, The University of
Michigan.
Michigan,1982.V.8(3).P.379-412
Hutchinson G.E. A Treaste on Limnology, New York:John Wiley & Sons. 1957. 3 vols.
Javor B. Hypersaline Environments Microbiology and Biogeoche mistry//Springer-Verlag,
Berlin. 1989.
Kalecsinszky A.von..Uberder ungarichen warmen und heiseen Kochsalzeen als naturliche
Warmaccumulatoren,sowie uber die Herstcllung von wartmen Salzeen und
Warmaccumulatore//Ann.Phys. 1901. 4(7):408-418.
Kirkland
D.W.,
Evans
R.
Source
rock
potential
of
evaporotic
environments
//Bull.Amer.Ass.Petroleum Geologist, 1981.65:181-190.
Kirkland D.W., Bradbury J.P., Dean W.E. The heliothermic a direct
method of collecting
and storing solar energy//Arch.Hydrobiol.Supplemented,vol. 1983. 65,N1:160.
Maxim I.A. Contributini la explicarea fenomennului de inkalzire al apelor lacurilor sarate din
Transilvania. Kontribu tion
zur
Erlarung des Erwarmungsprozesses des
Wassers der Salzteiche von Transilvanien.III.Lacurile Sarate dela Turda:Die
Teiche von Turda//Univ.Cluj,Rev.Muz.Geol.Mineral. 1936. 6(1,2):209-320.
Nissenbaum A. Life in a Dead Sea - fables, allegories and scientific search//Bioscience,1979.
24:153-157.
Nissenbaum A. The Dead Sea - an economic resources for 10 000 years //Hydrobiologia
,1993. 267:127-141.
Paffen at al.The Mono Basin Ecosystem:Effects of changing lake level. National Academy
Press, Washington, 1987.
Persoone G., Sorgeloos P. General aspects of the
Artemia//G.Persoone,
ecology and biogeography
of
P.Sorgeloos and E.Jaspers Eds:The Brine Shrimp
Artemia.Universa Press, 1980.Wettern.3:3-24.
53
Por F.D. Limnology of the theliotermal Solar Lake on the coast of Sinai (Gulf of
Elat)//Rapp.Comm.Int.Mer Medit., 1972. 20(4):511-513.
Rable A., Nielsen C.E. Solar ponds for space heating //Solar Energy, 1975.17.1-12.
Reeves
C.C.J.
Economic
significance
of
playa
lake
deposits//Spec.int.Ass.Sediment,1978.2:279-290.
Shirtcliffe T.G.L..Lake Bonney,Antarctica:Cause of elevated temperatures //J.Geophys.Res.
1964.69(24):5257-5268.
Sonnenfeld P. Stratified heliothermal brines as metal concentrators//Acta.Clent Venezolana,
1976. 27:190-195.
Sonnenfeld P., Hudec P.P. Stratified brines in restricted basins as sources of oil and oil-field
brines//IInd.Int.Sym pos.Water-Rock Interaction,Proc., 1977. 2:42-49.
Sonnenfeld P.and Hudec
P.P. Heliothermal
lakes//Hypersaline Brines and Evaporitic
Environ,Amsterdam, 1980. 93-100.
Sorgeloos P., Bengston D.A., Decleir W. and Jaspers E.Eds.1987. Artemia Research and its
Applications.Universa Press,Wetteren.
Wetzel R.G. Limnology, Saunders,Philadelphia,Pa., 1975.:743.
Williams W.D. Limnological imbalances: an antipodean viewpoint // Freshwater Biology,1988.
20:830-844.
Williams
W.D.
Management
of
Inland
saline
waters
//Guidelines
of
Lake
Management.Japan,1998.V.6.108 p.
Wilson A.T., Wellman H.W. Lake Vanda: an Antarctic lake// Nature, 1962. 196(4860):11711173.
Yoshimura S. Abnormal thermal stratifications of inland lakes //Japan.Imper.Acad.Sci.Proc.
1937. 13:316-319.
Ziegler G.. An den Herausgeber des Prometheus: Absonderliche Temperaturverhaltnisse in
einem Solbenhalter. Prometheus, 9:79 and discussion, 1898 9:325.
Zilitinkevich S.S. On the determination of the height of the Ekman boundary layer //BoundLayer Meteorol., 1972. v.3,N2:141-148.
54
55