А.Н.Диких, д.г.н., проф.
ЛедникиТянь-Шаня – один из стокоформирующих элементов природной среды ЦентральнойАзии. Максимально их влияние на водность рек проявляется в теплую часть года,количественно завися от площади оледенения речного бассейна и интенсивноститаяния.
Начинаясо второй половины ХIХ столетия размеры ледников направленно сокращаются инемалое количество их растаяло или образовались мелкие за счет распада крупныхледников. Только на северной периферии Тянь-Шаня за период с 1955 по 1990 годыисчезло 57 ледников, а при распаде 56 крупных образовалось 131 новых ледников,при этом площадь оледенения сократилась на 29,2% [4].
Причинамидеградации оледенения являются происходящее потепление климата и увеличениезагрязненности поверхности ледника, повышающее интенсивность таяния.Загрязнение ледника обусловлено несколькими факторами, но в данной работерассматривается проявление только одного – циркуляции атмосферы.
Располагаясьв центре Азиатского материка и поднимаясь до 5000-7000 м, горная системаТянь-Шань активизирует циркуляционные процессы, связанные с вторжениямивоздушных масс с различных направлений. Содержащиеся в атмосфере аэрозоливыпадают главным образом с осадками, но нередко оседают и в сухом виде.Количественный и качественный состав аэрозолей не одинаков в воздушных массах,пришедших из различных регионов земного шара, и обусловленфизико-географическими условиями районов формирования и прохождения воздушныхмасс. Поступление аэрозолей в атмосферу происходит как за счет естественныхпроцессов (выветривание пород), так и антропогенных выбросов. Только врезультате усыхания Аральского моря подъем пыли в атмосферу с 1975 по 1990 годвозрос в два раза и достиг 90 млн. т в год [8]. Важным при этом является нестолько общая величина поступающей в атмосферу пыли, сколько ее доля,достигающая ледников Тянь-Шаня. По результатам натурных исследований дальностьвыноса аэрозолей зависит от их веса и высоты слоя перемешивания атмосферы.Мелкие взвеси в атмосфере могут переноситься на расстояние несколько тысячкилометров. По наблюдениям на станциях “Северный полюс” выявлен принос вРоссийскую Арктику тяжелых металлов и хлорорганических пестицидов даже израйонов юго-восточной Азии и Северной Америки, хотя выбросы промышленныхпредприятий городов Архангельск, Воркута, Норильск распространяются нарасстоянии 80-100 км, а иногда до 250 км [6].
Пыль,поднимаемая в районе Аральского моря, доходит до Хорезма и Ташкента [10].Исключительное влияние на загрязнение атмосферы оказывают извержения вулканов,когда столб пепла поднимается до 15-35 км, а в отдельных случаях и до 70-80 км,растекается впоследствии по значительной части всех континентов. Так, облако отизвержения вулкана Эль-Чичон в 1982 г обошло земной шар за 21 день [5]. Наледниках Тянь-Шаня осаждалась сажа после нефтяных пожаров в Кувейте, возрослоколичество радиоактивных веществ после Чернобыльской аварии [7]. Большоевлияние на загрязнение поверхности льда оказывает перенос пыли из пустынныхрайонов Такла-Макана и Тарима в виде мглы. После ее прохождения от осевшей пылизона аккумуляции ледника приобретает желтоватый цвет, а интенсивность таяниярезко возрастает. На примере изменения повторяемости количества дней с мглой помере удаления от южной и юго-восточной периферии Тянь-Шаня к северной исеверо-западной можно говорить о снижении массы выпадающих аэрозолей в этом женаправлении. Если на южной окраине Тянь-Шаня в среднем за год отмечается 9,3дней с мглой (ГМС Чатыр-Куль), то к северу их повторяемость уменьшается до 8,1дней (ГМС Тянь-Шань) и 5,7 дней (ГМС Пржевальск) [9].
Числоотдельных типов синоптических процессов значительно больше и в целом они должныопределять химическую загрязненность поверхности ледников, хотя в их проявленииотмечаются значительные внутри- и межгодовые колебания. Синоптические процессыСредней Азии исследованы достаточно детально и результаты представлены в капитальномтруде В.А.Бугаева, В.Н.Джорджио и др. [2]. Со времени выхода этой монографиипрошел большой срок и выяснилось, что, несмотря на масштабность процессов,когда в сфере их деятельности оказываются огромные территории, интенсивностьвторжения воздушных масс и, соответственно их последствия, в горных регионах невсегда одинаковы. Исходя из этого, для Кыргызстана была скорректирована [11]общая типизация синоптических процессов, в которых нашли отражение региональныеособенности. В последние годы конструктивны исследования И.А.Павловой [12, 13],результаты которых являются одной из основ данной работы.
Надтерриторией Кыргызстана проявляются 17 типов синоптических процессов,повторяемость которых изменяется от 0,1% (широкий вынос теплого воздуха) до15,1% (западное вторжение). Если учесть, что на высотах более 3000 м, т.е. взоне распространения оледенения, воздушные потоки всех подтипов периферииСибирского антициклона характеризуются западным или близким к немунаправлением, то повторяемость этих воздушных течений достигает 47,5% [13]. Всреднем за год смена синоптических процессов происходит 239 раз, чтосоответствует средней продолжительности процесса в 1,5 суток. В отличие отповторяемости вторжений, количество которых изменяется в широких пределах, продолжительностьих проявления однотипна как для часто, так и для редко повторяющихся процессов.Для первых средние значения составляют 1-2 суток, для вторых 0,86–2,59 суток[13].
Дляоценки интенсивности загрязнения и его элементного состава кроме рассмотренныхсредних показателей проявления синоптических процессов важна и их временнаяизменчивость. Смена преобладающих направлений с широтной на долготнуюобусловливает изменения в величинах накопления различных химических элементов.Обратимся к данным таблицы 1, в которой представлены результаты определениязагрязнения металлами поверхности ледников, расположенных в различных регионахЦентральной Азии. Эти данные позволяют выявить временные и пространственныеособенности приноса различных аэрозолей в регион. В таблице 1 помещенырезультаты анализа проб, отобранных различными исследователями [7, 15] и нашиданные, полученные при работе по проекту Международного научно-техническогоцентра (МНТЦ)
Анализвеличин химических содержащихся во льду и сезонном снеге свидетельствует означительной временной и пространственной изменчивости геохимическойзагрязненности ледников. К сожалению, представленные данные к настоящемувремени не позволяют сделать однозначный вывод о проявлении превалирующегофактора в годовой аккумуляции металлов на ледниках. За период с 1973 по 1984год резко возросло содержание химических элементов на леднике Энилчек:: от 3,2раза свинца до 13,1 раза никеля. Несмотря на значительное повышение величинынакопления металлов в годовом слое, за исключением железа, их концентрация былазначительно ниже предельно допустимой концентрации (ПДК.) Такую высокуюконцентрацию элементов в годовом слое можно связать только с неблагоприятнымбалансовым состоянием ледника и низкой высотой места отбора пробы.
Таблица1
Содержаниеметаллов в ледниках Центральной Азии, мкг/лЛедник год Ni Fe Cu Zn Pb Cr
Энилчекх 1973-74 5,4 1800 3,0 69 6,0 5 Энилчек 1980-81 15,6 3000 6,5 70 2,4 17 Бадамистон 1980-81 3 1450 8,5 20 15 100 500 1000 1000 30 500
Примечание:расположение ледников и высота места отбора проб – Энилчек — массив пиковПобеда и Хантенгри, 4000 м; Бадамистон – юго-западная часть Гиссарского хребта,3700 м; Карасу – Туркестанский хребет, 4200 м; Айлама – северный склон хребтаТерскей Ала-Тоо, 3930 м; Ашутер северный – северный склон хребта ТерскейАла-Тоо, 4000 м; Джеруй – Таласский хребет, 4050 м; Голубина – ХребетКиргизский Ала-Тоо, 4180 м; Григорьева – южный склон хребта Терскей Ала-Тоо,4280 м; Сары-Бет – хребет Адыр-Тор, 4160 м.
Наэтом леднике фирновая линия практически нигде не опускается ниже 4200 м, алетом 1984 года она поднялась до 4600 м. При таком режиме таяния происходитосвобождение склонов от снега и возрастает перенос выветренной породы наледник. В данном случае проба бралась с самого верхнего горизонта, а на другихледниках, где слой 1983-84 годов был перекрыт более поздними отложениями,содержание элементов было далеким от экстремальных величин. Но общая тенденцияувеличения концентрации отдельных металлов достаточно четкая. На ледникеБадамистон с 1980 по 1988 годы за исключением меди возросло содержание всех элементов,представленных в таблице 1. Подобный процесс с некоторыми нюансами проявляетсяи на леднике Карасу. Кроме хрома здесь увеличилось накопление всех металлов, аконцентрация цинка и свинца возрастала до 1991 г.
Вусловиях происходящего потепления климата и устойчивом с 1972 годаотрицательном балансе массы ледников [16] следует предположить, что из-запроисходящей миграции элементов из верхних слоев в нижние и даже выноса их запределы ледника, разновременной отбор проб повлиял на результаты оценки содержанияметаллов в слоях каждого конкретного года. Тем не менее, основные особенностинакопления, свойственные регионам, сохраняются и отражают геологию района ирежим циркуляции атмосферы тех лет, в которые формировался конкретный годовойслой.
Установлено,что химизм льда [3, 7] в значительной степени соответствует составу атмосферныхосадков, отражающих уровень химического и радиоактивного загрязнения техрайонов, над которыми они сформировались или проходили воздушные массы. Поэтомупри постоянстве геологического строения различия в загрязненности долины должнысвязываться с изменениями циркуляционных процессов. Важным является не толькогодовое, но и внутригодовое проявление повторяемости одних или другихпроцессов, так как в зависимости от прохождения воздушных масс над территориямипокрытыми снеговым покровом, или свободными от него, содержание аэрозолей ватмосфере будет неодинаковым. Поступление металлов на поверхности ледниковТянь-Шаня следует связать с такими предприятиями Казахстана как свинцово-цинковыйкомбинат в Усть-Каменогорске, свинцово-фосфатным в Чимкенте, хромовым вАктюбинске [14] и Кыргызстана – ртутным производством в Хайдаркане и сурьмянымв Кадамжае. В связи с этим привнос тяжелых металлов в высокогорную зонуТянь-Шаня происходит с разной интенсивностью при западных, юго-западных,северо-западных и северных вторжениях. При этом следует учесть, что вторжения сюжных направлений приурочены к холодному периоду и в районы ВнутреннегоТянь-Шаня почти не проникают, сокращая возможное значительное поступлениеаэрозолей.
Исследованиями[12] определена средняя величина повторяемости различных типов синоптическихпроцессов как за год, так и отдельные сезоны. Учитывая, что отбор проб,проводимый лабораторией гляциологии института геологии НАН КР, приурочивался кпериоду максимального снегонакопления, к анализу привлечены данные поциркуляции атмосферы за зимне-весенний период 1998, 1999, 2001 годов инакоплению химических элементов на леднике Голубина.
Таблица2
Повторяемостьтипов синоптических процессов, %Тип процесса 1998 1999 2001 норма 1 Южно-каспийский циклон – 3,3 0,9 2,6 2 Мургабский циклон 5,1 0,8 1,7 2,2 3 Верхнеамударьинский циклон 1,0 2,5 4,3 1,6 4 Широкий вынос теплого воздуха – – 0,9 0,2 5 Северо-западное вторжение 5,1 4,1 3,4 3,1 6 Северное вторжение 2,0 4,9 3,4 2,5 7 Волновая деятельность 16,7 4,1 4,3 8,5 8 Малоподвижный циклон над Средней Азией 4,0 – – 3,7 9 Юго-западная периферия антициклона 10,2 11,5 15,4 13.4 9а Южная периферия антициклона 9,1 13,9 18,8 12,7 9б Юго-восточная периферия антициклона 10,1 8,2 8,5 7,9 10 Западное вторжение 16,2 18,0 15,4 14,7 12 Малоградиентное поле пониженного давления 2,0 2,5 5,1 5,8 12а Малоградиентное поле повышенного давления 8,1 9,0 3,4 6,4 13 Центральная часть антициклона – – – 0,3 14 Теплый сектор циклона или предфронтальное положение 11,1 17,2 14,5 14,4 /> Общее число случаев 99 122 117 106
Таблица3
Содержаниетяжелых металлов в пробах снега на леднике Голубина, мкг/лГод Al Cr Fe Ni Cu Zn Pb 1998 не обн. Примечание:Результаты анализа проб для ледников Тянь-Шаня за исключением ледника Энилчек,представленные в таблице 1 и 3, получены методами атомно-абсорбционнойспектрометрии и эмиссионного спектрального анализа.
Представленныев таблицах 2 и 3 данные позволяют сделать некоторые предварительные выводы озависимости уменьшения или увеличения тяжелых металлов от измененияповторяемости отдельных типов синоптических процессов. Повышенное содержаниемеди и свинца в 1998 году связывается с увеличением повторяемости синоптическихпроцессов с южного направления (Мургабский циклон, волновой деятельности иприхода воздушных масс с северо-запада). В 1999 году появление алюминия, ростаккумуляции хрома и железа следует отнести за счет увеличившихся вторжений ссевера и запада. Возрастание хрома и особенно цинка в 2001 г. можно объяснитьвозросшими вторжениями верхнеамударьинского циклона, активностью южнойпериферии антициклона и большей повторяемостью северных вторжений. Повышениеконцентрации химических элементов на леднике может происходить и при числеслучаев вторжений, не выходящих за пределы нормы, но в условиях обусловливающихвысокий выброс аэрозолей в атмосферу. Примером могут быть значительныепоступления сажи в атмосферу во время пожаров Ирако-Кувейтского конфликта [1] ирадиоактивных элементов при Чернобыльской аварии [7]. В обоих случаях наледниках Тянь-Шаня отмечено увеличение концентрации сажи, цезия, церия,лантана.
Завершаяизложенное, необходимо обратить внимание на следующее. Полученные выводыявляются предварительными, но позволяющие связать режим циркуляционныхпроцессов над территорией Кыргызстана с аккумуляцией химических элементов наледниках. Работа такого плана для ледников Тянь-Шаня выполнена впервые и еенеобходимо продолжить. Результаты анализа проб взятых со снежных толщнакопленных за холодный период и весь год в сопоставлении с материаламинаблюдений за синоптическими процессами позволят надежно определять загрязнениевысокогорной зоны Республики различными аэрозолями с выявлением естественных иантропогенных, местных и внешних источников выбросов химических элементов.
Список литературы
БоконбаевК.Дж., Диких А.Н., Детыненко Л.А. Примеси в снежном покрове ледников ВнутреннегоТянь-Шаня. //География и природные ресурсы, №2, Новосибирск. 1995, с. 181-183.
БугаевВ.А., Джорджио В.А., Козик Е.М. и др. Синоптические процессы Средней Азии.Ташкент, Изд-во АН Узб. ССР, 1957, 477 с.
ВилесовЕ.Н., Токмагамбетов Г.А, Черкасов П.А. Химический состав и качество талых водледников Казахстана. //МГИ, вып. 38, М. 1980, с.162-166
ВилесовЕ.Н., Уваров В.Н. Современная деградация оледенения северного склонаЗаилийского Ала-Тау. // МГИ, вып.84, М.1998, с.52-59
Вулканы,стратосферный аэрозоль и климат Земли. Л. ГИМИЗ, 1986, 256 с.
ГлазовМ.В., Горячкин С.В. Изменение природных зон Российской Арктики. //Природа, №5,1997, с.32-47
ГоловинА.В., Ивлев К.А., Кондратьев К.Я., Кудряшов В.И. Исследования запыленностиледников Памира и Тянь-Шаня. // Изв. РГО, т.125, вып.4. 1993, М.с.54-61
ГригорьевА.А., Кондратьев К.Я. Спутниковый мониторинг природных и антропогенныхкатастроф. // Исслед. из космоса, №3, М. 1996, с.68-78
ДикихА.Н. Некоторые результаты исследований естественной загрязненности эоловыммелкоземом поверхности ледников Тянь-Шаня. // Гляциологические исследования наТянь-Шане, Фрунзе, “Илим”, 1975, с 81-89
ИвановаЛ.А. Гидрологические аспекты проблемы Аральского моря. //Водные ресурсы №2, М.1992, С.39-49
КурбаткинВ.П., Скиба Е.С., Ушинцева В.Ф. Характеристика синоптических процессовКиргизии. //Тр. САНИГМИ, вып. 75(156), Л. 1980, с.61-73
ПавловаИ.А. Повторяемость типов синоптических процессов в Чуйской долине.//Метеорология и гидрология в Кыргызстане, вып.1, Бишкек, 2001, с.102-110
ПавловаИ.А. Продолжительность типов синоптических процессов в Чуйской долине.//Метеорология и гидрология в Кыргызстане, вып.1, Бишкек, 2001, с.119-125.
РаисоваА., Сартбаева А. Предотвращение изменения климата: переход от дискуссий кпрактическим шагам. Алматы, 1999, 123 с.
УсубалиевР.А. Антропогенная составляющая геохимии ледников Тянь-Шаня. //Изв. НАН КР, №1,Бишкек, 1999, с.48-51
GLACIER MASS BALANCE BULLETIN. Bulletin 2 (1990-1991)IAHS-UNEP-UNESCO. Zurich 1993 p.74