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哈萨克斯坦某些水体的生态环境变化

时间:2022-10-12 百科知识 版权反馈
【摘要】:在哈萨克斯坦,水资源匮乏,形势严峻。哈萨克斯坦总统Н.А·纳扎尔巴耶夫说:“20%死亡的原因,是由于目前恶劣的生态环境造成。我们现在有1/3的人喝着劣质的水。”Table 1 The evaluation index of water strain degree in Kazakhstan另外,在哈萨克斯坦的4个自然经济系统中,有8个环境压力指标严重超过世界指标。例如,仅仅在一年之内,哈萨克斯坦的水体中污染面积就急剧扩大了。根据2006~2007年的资料,锡尔河从乌兹别克斯坦流出的水已遭受严重污染。

哈萨克斯坦某些水体的生态环境变化

Р.И·加尔别林[1]

(哈萨克斯坦国立大学干旱地质系)

【摘 要】本文较详细地分析了哈萨克斯坦水资源匮乏、河湖萎缩、水体污染的严峻形势。在额尔齐斯河,作者选了三条水文观测剖面,详细观察了哈萨克斯坦北部主要河流的水化学特征的变化情况,包括:矿化度,化学需氧量及铜、锌等金属成分的含量。特别应指出的是,这些剖面选在毗邻我国的跨界河,这对于我们了解邻国的水资源和水环境情况十分重要。

【关键词】生态环境,水资源使用率,矿化度,化学需氧量,水化学成分

Change of Some Water

Eco-environment in Kazakhstan

R.E.Gal Perin(ГальперинР.И.)

(The Drought and Geological Department of Kazakhstan National University)

【Abstract】This paper has a detailed analysis of the serious situation of water resources shortage,rivers and lakes shrinkage and water pollution in Kazakhstan.The author select three hydrology profiles in the Irtysh River,and observe the change of water chemical characteristic in themain river in the northern Kazakhstan,including,mineralization,Chemical Oxygen Demand(COD)and the content of copper,zinc and othermetal.Pay special attention,these hydrology profiles are chosen in adjacent to China's Cross-border river,it is very important to we understand water resources and water environment of the neighbors’.

【Key words】Eco-environment;Utilization rate of water resources;Mineralization;Chemical Oxygen Demand(COD);Water Chemical Composition

某地的生态现状与该区的供水量和水事活动有着直接的关系。据全世界气象组织的统计,目前有20亿人面临着缺水的困境,而10年后全世界将会有2/3的人遭受缺水的影响。由于饮用水的缺乏,世界上每年死亡人数达500万人。人类的水事活动排放的废水占用水量的80%,导致不清洁的水广布,以致清洁的水已不多见。总之,人为活动对水的影响已超过了环境的承载力

在哈萨克斯坦,水资源匮乏,形势严峻。哈萨克斯坦总统《2030——哈萨克斯坦》的计划文件中就指出:哈萨克斯坦将近一半的发病率都是因为饮用水供给不足引起的。

哈萨克斯坦总统Н.А·纳扎尔巴耶夫说:“20%死亡的原因,是由于目前恶劣的生态环境造成。我们现在有1/3的人喝着劣质的水。”

按照上述总统计划文件,2030年哈萨克斯坦有望变成空气清新、水质纯净、环境良好的国家。

世界气象组织提出了用水紧张的标准[3],规定的缺水指标为:

S=X/Q (%)

式中,Q为河流多年平均径流量;X为年需水量。

每年水的短缺计算,是根据国家水总储量,由评价的水资源的使用总量来计算。水的短缺程度划分为以下四种:

(1)低度缺水——根据国家评价,水资源使用率少于10%,总体上不属水资源短缺。

(2)中度缺水——根据国家评价,水资源使用率为10%~20%,水成为限制发展的因素,必须采取措施减少需水量,并提高供水设施建设的投资。

(3)中高度缺水——根据国家评价,水的使用率为20%~40%。必须加强管理确保供水率,保障水的使用量稳定,以解决人们各种用水的需求,并重视为生态系统提供充足的水量。

(4)高度缺水——水的使用率超过40%,显示出用水量不足,水经常被过量使用,超过自然储水量。为此,应研究代替型的水源,如淡化水,同时必须立即重视加强水资源的管理和解决水资源的需求问题。水资源使用的特点具有不稳定性,水的短缺会成为经济增长的限制因素。

面对哈萨克斯坦水资源短缺问题,仅有这些缺水指标是不够的,为此,生态学家补充了以下两个等级。

(5)高度水紧张:S=60%~80%(S为水紧张度,以下同)。

(6)极度水紧张:S=80%~100%。

哈萨克斯坦目前使用的评价指标[4]见(表1):

表1 哈萨克斯坦水紧张程度的评价指标

Table 1 The evaluation index of water strain degree in Kazakhstan

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续表

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另外,在哈萨克斯坦的4个自然经济系统中,有8个环境压力指标严重超过世界指标。河流及其流域的生态环境变化趋势与下列因素有关:河水的径流量变化情况(受水的使用及气候总的变化趋势影响),水源的丰与贫,水利设施的构建,人类的生产、生活对集水区的影响。其中人为活动对大型水体的影响尤为显著。

专家评价:

根据2010年在塔拉茨举办的国际会议资料表明:咸海正在不断缩小,大型湖泊巴尔喀什、斋桑泊以及阿拉克里河已处于萎缩状态,哈萨克斯坦正面临着生态系统退化的险情。

在一些区域内,大型工业中心的污染水平超出最高允许排放标准的10~40倍。乌拉尔河、额尔齐斯河、萨雷苏河、努拉河的污染状况,将是灾害发生的前兆。例如,仅仅在一年之内,哈萨克斯坦的水体中污染面积就急剧扩大了。

1995年汇集在哈萨克斯坦水体中的污染物质及其数量为:悬浮物质2510万t;重金属化合物2005万t;总磷5.14t;表面活性剂8.4万t;汞3570t;锌71100t。

个别地区的情况更严重,这里的人为活动对水体影响非常大。专家М.Ж·布尔里巴耶夫和布尔里巴耶娃认为:在所有流域都观察到环境退化和水资源灾害现象,这表明这些流域及周边区域的社会经济发展将会遭受危机。

根据河流的检测数据,这些河流实际上已经快变成了化学溶液。根据2006~2007年的资料,锡尔河从乌兹别克斯坦流出的水已遭受严重污染。

从乌兹别克斯坦流出的锡尔河,在哈萨克斯坦境内其化学指标超过最高允许浓度的有以下几种:石油产品超过最高允许浓度值的7倍;苯超过3倍;铜超过3倍;氨氮超过8倍;硫酸盐超过3倍。

此外,还有一个环境恶化的例子,即硫酸盐浓度剧增。表2中选取了锡尔河—托梅纳雷克河段剖面和克孜尔河剖面,分析了两个时期内硫酸盐含量的变化。时期1为1960年以前,时期2是现在。

表2 两河段剖面硫酸盐含量的变化情况

Table 2 Change of sulphate content in two river section

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咸海的生态灾难世界闻名。20世纪80年代,汇入到咸海中的水量已缩减为零,同时期咸海已被分割成了两个水体,目前水体还在继续退化,退化过程见图1。

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图1 咸海萎缩过程

Fig.1 The process of shrivel of the Aral Sea

在萎缩的咸海底部,形成了新的沙漠——阿库姆沙漠,其面积近4万km2,现在已变成了盐和细颗粒粉沙的供应地。

恰尔达里水库和锡尔河中还分布有放射性物质,它们在浮游生物、底栖生物和鱼体当中大量积累。COD的浓度在锡尔河河口处达到80~90倍的最高允许浓度值。锡尔河的水是居民区供水源地,其中包括供给克孜洛尔市。由于高浓度的农药、硫酸盐、氯化物、重金属、有机化合物存在于水体中,现在使用这里的水,对于人体健康是危险的,例如,比较2005年与2004年河流水质,有6个指标变差,在克孜洛尔区就发现存在病毒性肝炎隐患的水质。

额尔齐斯河是哈萨克斯坦的最大河流,该河流量的1/3来自中国。额尔齐斯河不仅为周边区域供水,而且也是中亚干旱区的贡献者(额尔齐斯—卡拉干达河道)。

该流域附近有3个区域,运营着100个工业企业,80%的污废水汇集到河中。1995年在水体中汇入了2.1km3的废水,这一年发生了16起高污染事件,铜、苯、氨氮分布在河流周边的各个区域,对该区域的水质评价结果为“污染严重”。在所排放的废水中,铅、锌、铝、铜以及砷的污染程度高;在该区域的岩层中还存在着重金属、放射性物质。乌利巴河、布列克萨河、顿河、格鲁巴恰卡河是哈萨克斯坦境内污染最严重的河,评价结果为污染最重的水源。

在巴甫洛达市,15年的生产开发活动,使汞成了当地土壤和地下水的污染源。

在河流中建成的大型布赫达尔民水库,蓄水量为50km3,这对河流的影响很大。为了保证航运,于是进行挖深河床的工作,1960年挖深河床的工作量达68.6万t砂砾石,到90年代末挖沙量增加了几乎4倍,即236万t,年水位降为1.5m。

表3 额尔齐斯河在人为活动因素作用下的水位下降

Table 3 Decline of water levels of IrtySh River because of the human activities

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这说明在额尔齐斯河漫滩有水的侵入(表3)。如果在早几年巴甫洛达尔市的河漫滩淹没需要40昼夜,那么后来只需要10个昼夜,但是要知道河漫滩是作物生长地,也是鱼的产卵地,河漫滩被淹没将会对部分生态环境会造成不可恢复的破坏。

在巴尔哈萨克斯坦什—阿拉克里流域,在伊犁河建成了卡普恰盖水库,它的设计容量为28km3。图尔苏诺夫教授曾写道:“如果实现水库的设计值,那么巴尔喀什湖将萎缩。”当时解决的办法只能是限制蓄水量,蓄水量限制值约为14km3

水库水量的调节对生态的影响,首先是对各种生产活动所需的水量,如灌溉所需的水量的影响。

根据达斯达雅的资料,在20世纪70年代末期伊犁河的500km处(从国界处到乌什热尔玛村),该段的矿化度从286mg/L升高到395mg/L。作者认为矿化度的升高是由于有机物污染和有毒金属物污染了河水,这将对农业产生影响。伊犁河生态现状评价结果为污染型水。

巴尔喀什湖水中,目前铜的浓度约为最高允许浓度的28倍。

在乌拉罗—卡斯宾地区,对乌拉尔河水的污染的评价是:由于大量未净化的废水排放,1995年相对1984年污染指数上升了3倍。

乌拉尔工业区和阿克秋宾斯基铁合金工厂排放废水的现象仍然在持续着。

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图2 伊列克河(航拍图)

Fig.2 Ilek River(Aerialmap)

因此,伊列克河是哈萨克斯坦污染最严重的一条河流。

在努拉-锡尔河区域的缺水地区,生产排放水的水质出现明显异常。

特米尔达乌市由于人为活动(工业生产中将汞排放到周围环境),使汞分布于周围很多城市,如:萨马尔甘茨水库及其周边地区,努拉河至科尔伽厘金湖的河谷,努拉—锡尔河床和努拉—伊西姆河床及周边农业用地。

工业城市热斯卡斯甘座落于肯吉尔水库旁,水库中汇入了污染的废水,然而国营水电站所用的冷却水是由水库补给。

在该区还有著名的库尔加里仁国家自然保护区,保护区北部是火烈鸟及其他迁徙鸟类的栖息地。20世纪30年代兴建的拦砂坝将田吉兹湖切分为三角洲型湖泊。

根据文献[11]哈萨克斯坦地区水资源的使用率为88%,超过了允许水平(65%),使沿额尔齐斯—卡拉干达河道、努拉河的水十分匮乏,而随着哈萨克斯坦的阿斯塔纳市的经济发展,该区的需水量正在迅速增加。

一个很重要的问题是保护哈萨克斯坦的“瑞士”,即科克舍达乌斯湖的一个水域系统。

哈萨克斯坦某些河流水化学成分的变化情况

水体及其周边区域的生态现状是由水的化学成分所决定,另一方面,水的化学成分又是描述集水区内一些变化过程的指标。

作者与哈萨克斯坦大学的布尔里巴耶夫一同观察了哈萨克斯坦北部主要河流的水化学成分的特征变化情况。

在额尔齐斯河,作者选了三条水文观察剖面线分别位于波兰村(靠近中国边界),谢梅伊市和谢米亚尔卡村。分别观察了三条剖面(a为卡拉叶尔吉斯河—波兰村,b为卡拉叶尔吉斯河—谢梅伊市,c为卡拉叶尔吉斯河—谢米亚尔卡村)在洪水期间多年来水的总矿化度平均值的变化。

第一条剖面线(图3a)的水质类型取决于中国,在洪水期间,多年的矿化度平均值增加,70年以来增加了2倍,从68mg/L上升到160mg/L(按照趋势线);第二条剖面线(图3b),增长量小16%;第三条剖面线(图3c)更小。

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图3 近10年来洪水期矿化度平均值变化图(检测剖面a—卡拉叶尔吉斯河—波兰村;
b—卡拉叶尔吉斯河—谢梅伊市;c—卡拉叶尔吉斯河—谢米亚尔卡村)
Fig.3 Change of the average of mineralizationduring floods period in the recent10 years(Measuring profile a—Carla YeEr Gith River—BaoLun village;b—YeEr Gith River—Xie Mei Iraq city;c—YeEr Gith River—Shimyer village)

冬季矿化度只是在卡拉—叶尔吉斯地段有所增加(图4a)。

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图4 近10年冬季矿化度平均值变化图(检测剖面a—卡拉叶尔吉斯河—波兰村;
b—卡拉叶尔吉斯河—谢梅伊市;c—卡拉叶尔吉斯河—谢米亚尔卡村)
Fig.4 Change of the average of mineralizationin winter in the recent 10 years
(Measuring profile a—Carla YeEr Gith River—BaoLun village;b—YeEr Gith River—XieMei Iraq city;c—YeEr Gith River—Shimyer village)

在含有机物和矿化物的水中,根据3个站观测的化学需氧量值是增加的,尤其是在20世纪70年代初期,当气候发展的新时期开始时,这个时期的特点是河流的流量下降,而化学需氧量增加了30%~70%(图5)。

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图5 近10年来洪水期化学需氧量均值变化图(检测剖面a—卡拉叶尔吉斯河—波兰村;
b—卡拉叶尔吉斯河—谢梅伊市;c—卡拉叶尔吉斯河—谢米亚尔卡村)
Fig.5 Change of the average of CODduring floods period in the recent10 years(Measuring profile a—CarlaYeEr Gith River—BaoLun village;b—YeEr Gith River—XieMei Iraq city;c—YeEr Gith River—Shimyer village)

在叶熙里河,根据5条剖面线观测,趋势变化没有严格的一致,主要是在4月份(洪水期)矿化度增加。在剖面线的前段(阿斯塔纳市图6a)几乎上升80%。

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图6 近10年来4月份(洪水期)矿化度平均值变化图(检测剖面a—叶熙里河—阿斯塔纳市(城市以上河段);b—叶熙里河—阿斯塔纳市(城市以下河段);c—叶熙里河—石制卡梅村;d—叶熙里河—别特洛巴夫斯克市(城市以上河段);e—叶熙里河—别特洛巴夫斯克市(第二热电厂排水以下)
Fig.6 Change of the average of mineralization in April(floods period)in the recent10 years(Measuringprofile a—Yexili River—Astana City(Abover the city);b—Yexili River—Astana City(Below the city);c—Yexili River—Shizhikami village;d—Yexili River—Bieteloubafusi City(Abover the city);e—Yexili River—Bieteloubafusi City(Below the second thermal power plant)

相反,在秋冬季矿化度总体是下降的(图7a、d、e),仅某些剖面(叶熙里河—阿斯塔纳下游城市段;叶熙里河—卡梅村段,见图7b和图7c)的矿化度是在增加的。在这个时期河流处于枯水期,可见地方条件起着决定性作用(其中包括汇入的水)。

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图7 近10年来10月~2月矿化度平均值变化图(检测剖面a—叶熙里河—阿斯塔纳市(城市以上河段);
b—叶熙里河—阿斯塔纳市(城市以下河段);c—叶熙里河—石制卡梅村;d—叶熙里河—别特洛巴夫斯克市(城市以上河段);e—叶熙里河—别特洛巴夫斯克市(第二热电厂排水以下))
Fig.7 Change of totalmineralization from October to February in the recent10 years(Measuring profilea—Yexili River—Astana City(Abover the city);b—Yexili River—Astana City(Below the city);c—Yexili River—Shizhikami village;d—Yexili River—Bieteloubafusi City(Abover the city);e—Yexili River—Bieteloubafusi City(Below the second thermal power plant))

然而,在近10年来洪水期中,叶熙里河—阿斯塔纳上游城市;叶熙里河—阿斯塔纳下游城市;叶熙里河—卡梅村;叶熙里—别特洛巴夫斯克—城市上游;叶熙里—别特洛巴夫斯克—城市下游五个河段,均发生了生物化学需氧量(BOD5)的下降(图8)。

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图8 近10年来洪水期4月份BOD5平均值(检测剖面a—叶熙里河—阿斯塔纳市(城市以上河段);
b—叶熙里河—阿斯塔纳市(城市以下河段);c—叶熙里河—石制卡梅村;d—叶熙里河—别特洛巴夫斯克市(城市以上河段);e—叶熙里河—别特洛巴夫斯克市(第二热电厂排水以下))
Fig.8 Change of the average of BOD5 in April(floods period)in the recent10 years(Measuringprofile a—Yexili River—Astana City(Abover the city);b—Yexili River—Astana City(Below thecity);c—Yexili River—Shizhikami village;d—Yexili River—Bieteloubafusi City(Abover the city);e—Yexili River—Bieteloubafusi City(Below the second thermal power plant))

根据4条剖面线观察,托博尔河在4月的矿化度平均值变化特征(见图9)。

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图9 近10年来洪水期4月份矿化度平均值(监测剖面a—托博尔河—格里什卡村;b—托博尔河-鲁德市;
c—托博尔河—科斯塔纳伊市(果尔沃多卡纳尔(Упр.Горводоканал)排水口以上);d—托博尔河—科斯塔纳伊市(克斯克(КСК)排水口以下))
Fig.9 Change of the average of Total Ion Concentration in April(floods period)in the recent10 years(Measuring profile A—Tobol River—Gelikashi village;B—Tobol River—Ruud city;C—TobolRiver—Kastnayi city(located in the drainage ofУпр.Горводоканалabove);D—Tobol River—Kastnayicity(located in the drainage ofКСКbelow))

从图9可见,3个剖面上水中的矿化度平均值在增加(图9a、b、c),在上游的格里什卡村剖面几乎增加了1.5倍(图9a)。该站位于主要水库的上部,这种变化趋势可能与水文气候条件的变化有关。只是在剖面线的下段(克斯克排水口以下,见图9d),由于废水汇入的影响,矿化度平均值下降,同时,氯浓度明显增加。在剖面线的1/3处,比剖面线的前段高出2倍,见图10。

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图10 近10年洪水期4月份氯(Cl)的平均值(检测剖面a—托博尔河—格里什卡村;
b—托博尔河—鲁德市;c—托博尔河—科斯塔纳伊市;(果尔沃多卡纳尔(Упр.Горводоканал)排水口以上);d—托博尔河—科斯塔纳伊市(克斯克(КСК)排水口以下))
Fig.10 Change of the average of Chloridion in April(floods period)in the recent10 years(Measuring profile A—Tobol River—Gelikashi village;B—Tobol River—Ruud city;C—Tobol River—Kastnayi city(located in the drainage ofУпр.Горводоканалabove);D—Tobol River—Kastnayi city(located in the drainage ofКСКbelow))

在冬季枯水期,情况较复杂,一些剖面线上的矿化度增加,另一些剖面线上的矿化度则减少。因此,在所检测的剖面上观察到生物化学需氧量(BOD5)在4月份时在托博尔河—格里什卡村和托博尔河—鲁德市两条剖面上呈增加趋势如图11 a、d所示;BOD5在托博尔河—科斯塔纳伊市(果尔沃多卡纳尔排水口以上)和托博尔河—科斯塔纳伊市(克斯克排水口以下)的2条剖面上呈减少趋势如图11 b、c所示。

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图11 近10年洪水期4月份生物化学需氧量(BOD5)平均值(检测剖面a—托博尔河—格里什卡村;
b—托博尔河—鲁德市;c—托博尔河—科斯塔纳伊市(果尔沃多卡纳尔(Упр.Горводоканал)排水口以上);d—托博尔河—科斯塔纳伊市(克斯克(КСК)排水口以下))
Fig.11 Change of the average of BOD5 in April(floods period)in the recent 10 years(Measuring profileA—Tobol River—Gelikashi village;B—Tobol River—Ruud city;C—Tobol River—Kastnayi city(located in the drainage ofУпр.Горводоканалabove);D—Tobol River—Kastnayi city(located in thedrainage ofКСКbelow))

在托博尔河—格里什卡村,托博尔河—鲁德市,托博尔河—科斯塔纳伊市(果尔沃多卡纳尔排水口以上)和托博尔河—科斯塔纳伊市(克斯克排水口以下)四个剖面的观测结果显示,多年生物化学需氧量(BOD5)的平均值全部呈减少趋势(见图12a、b、c、d)。

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图12 近10年来10月~2月BOD5平均值(检测剖面a—托博尔河—格里什卡村;
b—托博尔河—鲁德市;c—托博尔河—科斯塔纳伊市;(果尔沃多卡纳尔(Упр.Горводоканал)排水口以上);d—托博尔河—科斯塔纳伊市(克斯克(КСК)排水口以下))
Fig.12 Change of the average of BOD5 from October to February in the recent10 years in the recent10 years(Measuring profile a—Tobol River—Gelikashi village;b—Tobol River—Ruud city;c—Tobol River—Kastnayi city(located in the drainage ofУпр.Горводоканалabove);d—Tobol River—Kastnayi city(located in the drainage ofКСКbelow))

综上所述,在多年内所观察的3个河流中,矿化度平均值是增加的。此现象不仅对于座落于水库下游的剖面有影响,而且影响范围较广,如在托博尔,氯离子含量也同时增加了。

对额尔齐斯河资料进行分析表明,在河流的上游,铜和锌的浓度降低,而在河的下游地区铜和锌的浓度增加(图13和图14)。

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图13 近10年来Cu含量的年均值(监测剖面а—卡拉河—叶尔吉斯—波兰村;
b—叶尔吉斯河—谢梅市;c—叶尔吉斯河—谢民亚尔卡村)
Fig.13 Annual average of Copper content in the recent10 years(Measuring profilea—Carla YeEr Gith River—BaoLun village;b—Carla YeEr Gith River—XieMeiyi city;c—Carla YeEr Gith River—Shimyer village)

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图14 近10年来Zn含量的年均值(监测剖面а—卡拉河—叶尔吉斯—波兰村;
b—叶尔吉斯河—谢梅市;c—叶尔吉斯河—谢民亚尔卡村)
Fig.14 Annual average of Zinc content in the recent10 years(Measuring profile a—Carla YeEr Gith River—BaoLun village;b—Carla YeEr Gith River—XieMeiyi city;c—Carla YeEr Gith River—Shimyer village)

总之,哈萨克斯坦北部的主要河流矿化度在增加,而径流量在减少,同时一些污染物的浓度在降低。文中研究的问题及方向还需继续深入探究。

(俄译中:李军媛;中译英:郭曼)

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【注释】

[1]作者简介:P.И·加尔别林,国际环境科学院院士、水文水资源专家、哈萨克斯坦国立大学干旱地质系教授。

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