ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Цель проекта – установление закономерностей миграции растворенных форм химических элементов в устьевых областях рек и выяснение физико-химических и биогеохимических механизмов трансформации стока растворенных веществ в зоне смешения речных и морских вод. Основные задачи проекта заключались в продолжении ранее начатых исследований распределения компонентов основного солевого состава, биогенных элементов и микроэлементов в устьевых областях рек России, систематизации и обобщении полученных данных, включая оценку межгодовой изменчивости концентраций и степени неконсервативности поведения растворенных веществ на геохимическом барьере река–море.
1. Получены многолетние данные (2007–2010 гг.) о закономерностях миграции главных ионов и растворенных форм биогенных элементов (P, Si) и микроэлементов (Li, Rb, Cs, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd, Ag, Tl, Sb, Al, Ga, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Th, U, р.з.э., B, V, Cr, Ge, As, Se, Mo, W) в водотоках дельты Волги. Показано, что в дельте Волги значительной трансформации подвергается только сток биогенных элементов под влиянием продукционно-деструкционных процессов, тогда как миграция ионов основного солевого состава и растворенных микроэлементов происходит без каких-либо существенных изменений. 2. Проведено обобщение данных авторов и литературных источников о содержании тяжелых металлов в макрофитах дельты Волги. Установлены межвидовые различия химического состава водных растений, проявляющиеся в закономерном возрастании интенсивности накопления всех изученных микроэлементов в ряду: гелофиты (тростник, рогоз, ежеголовник) – крупнолистные гидрофиты (кубышка, кувшинка) – разнолистные гидрофиты (водяной орех, рдесты, наяда) – мелколистные, в том числе полностью погруженные в воду гидрофиты (водокрас, роголистник, сальвиния). Показано, что вне зависимости от интенсивности, механизм накопления микроэлементов разными видами макрофитов, по-видимому, имеет сходные черты, на что указывают тесные корреляционные связи средневзвешенных по данным всех съемок концентраций металлов для отдельных видов растений. 3. Выявлены устойчивые в многолетнем плане закономерности трансформации микроэлементного состава речного стока в зоне смешения вод р. Волги и Каспийского моря. Показано, что поведение большинства микроэлементов (Li, Rb, Cs, B, F, Br, I, Ga, Sc, Y, Co, Ni, Cu, Cd, Ag, V, As, Sb, Bi, Mo, W, U) соответствует консервативному типу. Растворенные фосфаты и кремний в период наибольшей биологической продуктивности подвергаются интенсивной иммобилизации (до 60–90 и 46–82% поступления с речным стоком) преимущественно за счет их потребления водной биотой. Поведение растворенного стронция формально относится к слабонеконсервативному типу, однако периодически возникающие отклонения его содержания от линии консервативного распределения обусловлены не влиянием химических или биологических внутриводоемных процессов, а неоднородностью гидрологической структуры зоны смешения. Барию свойственно неконсервативное поведение, при котором происходит его дополнительное поступление в раствор в области средней солености (до 52%) в результате ионообменных реакций в поглощенном комплексе речных взвесей. Трансформация потоков растворенных форм алюминия, марганца и железа в зоне смешения волжских и каспийских вод контролируется, по-видимому, процессом коагуляции и флоккуляции органических и органо-минеральных коллоидов, о чем свидетельствует резкое снижение концентраций этих элементов на начальном этапе осолонения (соответственно на 59, 91 и 74%) с последующим выходом их содержания на постоянный уровень. Распределение титана, свинца и редкоземельных элементов, концентрации которых после интенсивного удаления из раствора (соответственно до 64–88, 52–87 и 66–83% для Ti, Pb и р.з.э.) плавно возрастают, вероятно, обусловлено превышением содержания этих элементов в водах Северного Каспия над локальным минимумом в зоне активной флоккуляции коллоидов. 4. Исследована миграция растворенных форм минерального, органического фосфора и кремния в зоне смешения речных и морских вод Черноморского побережья Кавказа по данным серии гидролого-гидрохимических съемок устьев наиболее значимых рек водосборов Голубой и Геленджикской бухт (Вулан, Ашамба, Мезыбь, Хотецай) 2006–2012 гг., выполнявшихся в разные фазы гидрологического режима. Показано, что для устьевых областей рек исследуемого района характерна сильная пространственно-временная изменчивость распределения биогенных элементов, возникающая под влиянием двух факторов: а) концентраций изучаемых элементов в речной водной массе, различающихся в зависимости от условий ее формирования; б) трансформации потоков биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод, ведущую роль в которой могут играть как биологические (ассимиляция гидробионтами, реминерализации органического вещества), так и химические (десорбция Рмин с речных взвесей в устьях рек Мезыбь и Хотецай) процессы. 5. Установлено консервативное поведение ионов основного солевого состава и растворенных форм ряда микроэлементов (F, B, Sr, Rb, Cs, V, As, Mo, U) в устье р. Серебрянки (Сихотэ-Алинский заповедник). Распределение растворенного минерального фосфора даже в вегетационный период контролируется в основном химическими процессами (десорбцией с речных взвесей) при второстепенной роли биологического потребления. Поведение растворенного органического фосфора и кремния близко к консервативному. Для бария наблюдается интенсивное удаление из раствора, достигающее 46% его концентрации в речных водах, что может быть связано с сорбцией на взвешенном веществе материкового стока. Для иттрия и редкоземельных элементов (La, Ce, Pr, Nd, Dy, Ho) характерно резкое снижение концентраций растворенных форм на начальных стадиях проникновения речных вод в морскую среду, вызванное, предположительно, коагуляцией и флоккуляцией органических и органо-минеральных коллоидов. 6. Изучена трансформация макро- и микроэлементного состава вод в устьевых областях Онеги и Мезени и проведен сравнительный анализ геохимических черт миграции растворенных веществ при проникновении стока наиболее значимых рек в Белое море. Установлено, что в зоне смешения речных и беломорских вод миграция ионов основного солевого состава и растворенных форм Li, Rb, Cs, Sr, B, F и Mo соответствует консервативному типу поведения и контролируется гидродинамическими процессами. Для урана и бария в устье Мезени характерно дополнительное поступление в раствор в количествах, превышающих их вынос с материковым стоком, тогда как в устьях Онеги, Северной Двины и других рек водосбора Белого моря урану свойственно консервативное поведение, а десорбция бария со взвесей достигает не более 33% его содержания в речных водах. Показано, что столь значительное увеличение миграционной подвижности указанных элементов в устье Мезени обусловлено продолжительным контактом твердых веществ материкового стока с осолоненными водами в подверженном сильному воздействию приливных явлений эстуарии, вследствие чего происходит многократное возрастание интенсивности обменных процессов в поглощенном комплексе взвесей. Для железа, алюминия, лантана и церия в устьевых областях всех изученных рек водосбора Белого моря наблюдается удаление растворенных форм, составляющее соответственно 28–59, 12–63, 25–67 и 20–63% концентраций этих элементов в речных водах и происходящее главным образом в результате коагуляции и флоккуляции органических и органо-минеральных коллоидов. Распределение растворенных форм минерального фосфора и кремния в устье Мезени контролируется, по-видимому, процессом реминерализации органического вещества в донных отложениях, которые, в силу гидрологических особенностей эстуария, регулярно взмучиваются и контактируют с вертикально перемешивающейся водной толщей. В устьях Онеги, Северной Двины и других рек водосбора Белого моря в вегетационный период происходит удаление до 20–46% растворенных фосфатов и до 3–22% кремния материкового стока преимущественно в результате их биологического потребления.
МГУ, геологический ф-т | Координатор |
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. | Промежуточный |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Заключительный |
Результаты этапа: |
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".