В связи с техническими работами в центре обработки данных, возможность загрузки и скачивания файлов временно недоступна.
 

Трансформация химического состава материкового стока растворенных веществ в устьевых областях рек России: эмпирические закономерности и физико-химические механизмыНИР

Transformation of chemical composition of the continental runoff of dissolved substances in the mouth areas of Russian rivers: Empirical laws and physicochemical mechanisms

Соисполнители НИР

МГУ, геологический ф-т Координатор

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 19 февраля 2020 г.-31 декабря 2020 г. Промежуточный - 1
Результаты этапа: 1. По данным натурных наблюдений определены параметры зависимости “концентрация–хлорность” для растворенных форм макро- и микроэлементов в устьевых областях рек Черноморского побережья России (Анапка, Ашамба, Мезыбь, Хотецай, Вулан, Кудепста, Мзымта). Консервативное поведение (линейная форма зависимости концентрации компонента от содержания хлоридов) установлено для главных ионов, за исключением кальция и гидрокарбонатов, и ряда микроэлементов: Li, Rb, Cs, Sr, Co, Ni, Cu, Cd, Sb, Ga, B, V, As, Mo, U. Неконсервативное поведение (нелинейная форма зависимости концентрации компонента от содержания хлоридов, свидетельствующая о его участии во внутриводоемных процессах в зоне смешения речных и морских вод) характерно для компонентов карбонатной системы (Ca и HCO3); биогенных элементов (P, Si), вовлеченных в продукционно-деструкционные процессы; бария, в большей или меньшей степени десорбирующегося с речных взвесей (от 5 до 240% его концентрации в речных водах), а также для Mn, Fe, Pb, Al, Ti, Y и редкоземельных элементов, которые на 60–80% удаляются из раствора в процессе коагуляции и флоккуляции железо-органических коллоидов. Сопоставление с ранее полученными данными по устьевым областям Волги и Урала, несмотря на специфику химического состава вод Северного Каспия, показало сходство типов распределения растворенных макро- и микроэлементов в устьях крупных и малых рек российских секторов Черного и Каспийского морей, которое отличается только степенью вовлеченности элементов в те или иные внутриводоемные процессы и влияния пространственно-временной изменчивости химического состава речного стока и морской воды. 2. По экспериментальным данным количественно охарактеризована фазовая сорбционно-осадительная дифференциация биогенных элементов и микроэлементов в процессе взаимодействия вод кислых вулканических источников с морской водой, приводящем к осаждению гидроксидов железа (III) и алюминия, с первыми из которых преимущественно соосаждаются Ga, P, V, As и Sb, а со вторыми – Y, редкоземельные элементы, Si, U, Zn, Pb, Cu, Ni, Co, Cd, Mn и Tl. Обнаружено, что на степень соосаждения элементов, помимо величины pH, влияет относительная доля объема морской воды, с увеличением которой предположительно происходит смещение адсорбционных равновесий и, как следствие этого, изменение эффективности соосаждения. 3. Разработана методика прямого экспериментального определения изменения состава поглощенного комплекса пресноводного терригенного материала при его поступлении в морскую среду, исключающая побочные эффекты, вызванные смещением сорбционно-десорбционных равновесий на стадии удаления водорастворимых солей. Показано, что десорбция увеличивает речной сток в Мировой океан растворенных форм марганца, кобальта, никеля, кадмия, таллия и бария соответственно на 99–104, 21–22, 4, 16, 5 и 20–21%, тогда как сорбция снижает глобальный речной сток растворенных форм свинца и цезия на 9 и 3%.
2 23 марта 2021 г.-31 декабря 2021 г. Промежуточный - 2
Результаты этапа: 1. По данным авторов и литературных источников определены закономерности трансформации макро- и микроэлементного состава стока растворенных веществ в устьевых областях рек севера России (Онега, Кянда, Северная Двина, Мезень, малые реки водосбора Белого моря), выявлена их временнáя изменчивость и установлены общие черты и различия для разных устьев. 2. В устье р. Савушкина, впадающей в Охотское море с о. Парамушир, установлено консервативное поведение всех главных ионов и ряда растворенных микроэлементов (B, F, Rb, Cs, Sr, Mn, Cu, Cd, V, Cr, Ga, As, Mo, U), а также слабое потребление водной биотой кремния (не более 3% поступления с речным стоком), сорбция на терригенных взвесях растворенного бария (до 45% его содержания в речных водах) и удаление до 27, 33 и 46±11% стока условно растворенных форм титана, железа и редкоземельных элементов в процессе коагуляции и флоккуляции коллоидов. 3. Систематизированы и обобщены собственные и литературные данные по геохимии фосфора в материковом стоке растворенных и твердых веществ с отдельным рассмотрением процессов трансформации стока в устьевых областях рек мира. Установлено, что распределение растворенных форм минерального и общего фосфора в зоне смешения речных и морских вод в подавляющем большинстве случаев соответствует неконсервативному поведению. Консервативный тип распределения наблюдается редко и проявляется в устьях загрязненных рек с высокими концентрациями фосфора, которые существенно превышают возможные изменения, происходящие в результате протекания биологических и химических процессов. Снижение потоков растворенного минерального и общего растворенного фосфора на геохимическом барьере река–море составляет соответственно 40–80 и 7–38%. 4. Получены количественные характеристики химической трансформации стока растворенных компонентов (Na, K, Mg, Ca, Si, неорганический С) в результате взаимодействия морской воды с терригенными силикатами речного стока твердых веществ. Показано, что предельные концентрации переходящего в раствор кремния при выщелачивании основных породообразующих минералов (0.1–0.3 мМ) соответствуют типичным значениям для поровых вод пород дна океана.
3 25 марта 2022 г.-31 декабря 2022 г. Итоговый
Результаты этапа: 1. По данным авторов и литературных источников выявлена пространственная и временнáя изменчивость закономерностей трансформации макро- и микроэлементного состава стока растворенных веществ в устьевых областях рек севера и юга России (Онега, Кянда, Северная Двина, Мезень, малые реки Кольского побережья Белого моря; реки Дальнего Востока; Волга, Урал, Кубань, малые реки Черноморского побережья). Установлены общие черты и различия в зависимости от природно-климатических условий, водности рек и специфических особенностей некоторых зон смешения. 2. Выделен новый условно неконсервативный тип распределения растворенных компонентов на геохимическом барьере река–море, характерный для устьев рек юга России (Волги, Кубани, Дона, малых рек Черноморского побережья), при котором нелинейность зависимости концентрация–хлорность обусловлена пространственной неоднородностью гидродинамической структуры зоны смешения речных и морских вод при отсутствии влияния внутриводоемных процессов. 3. По данным экспериментального моделирования восстановительного растворения оксигидроксидов марганца (IV) донных отложений в периоды ледовой гипоксии сделаны оценки количеств переходящих в раствор микроэлементов-примесей i/Mn*1000: Li 0.41, Rb 1.65, Cs 0.010, Sr 31.7, Ba 50.3, Co 0.093, Ni 0.65, Сd 0.046, Y 0.070, La 0.030, Ce 0.086, Tl 0.015, U 0.23.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".