Химическая трансформация материкового стока растворенных веществ в устьевых областях рек РоссииНИР

Chemical transformation of continental runoff of dissolved matter in the mouth areas of Russian rivers

Соисполнители НИР

МГУ, геологический ф-т Координатор

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 3 февраля 2016 г.-31 декабря 2016 г. Промежуточный - 1
Результаты этапа: 1. Проанализированы методические аспекты выделения процессов трансформации материкового стока растворенных веществ в устьях рек по данным натурных наблюдений и экспериментального моделирования. 2. Выполнено обобщение литературных данных по содержанию микроэлементов в поглощенном комплексе речных взвесей, а также пресноводных и морских донных отложений. 3. Изучено распределение растворенных форм макро- и микроэлементов в эстуарии Мезени и выполнен сравнительный анализ закономерностей трансформации химического состава материкового стока в устьях рек водосбора Белого моря (Мезени, Онеги, Северной Двины, малых рек) по данным авторов и литературных источников. Показано, что для эстуария Мезени, обладающего специфическими особенностями гидрологического режима, характерно нетипичное для устьев рек водосбора Белого моря поведение ряда компонентов, в частности бария и урана, для которых дополнительное поступление в раствор превышает их вынос с материковым стоком, а также минерального фосфора и кремния, которые в больших количествах поступают в регулярно взмучивающуюся водную толщу из поровых растворов донных отложений. 4. Проанализировано распределение растворенных форм макро- и микроэлементов в эстуарии Енисея и на прилегающей акватории. Определены типы их поведения и количественные характеристики закономерностей миграции в зоне смешения речных и морских вод. Полученные результаты сопоставлены с данными ранее проведенных гидрохимических исследований этого района. 5. Экспериментально изучена трансформация материкового стока растворенного аммония в зоне смешения речных и морских вод под влиянием сорбционно-десорбционных процессов. Показано, что для илисто-песчаных донных отложений при смене пресноводной среды на морскую происходит десорбция ионов аммония в количестве 0.014–0.034 мкмоль/г, что составляет 12.6–18.5% их содержания в равновесии с пресной водой.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Промежуточный - 2
Результаты этапа: 1. По данным многолетних наблюдений, включая экспедиционные исследования 2015–2016 гг., изучено распределение растворенных форм макро- и микроэлементов в эстуарии Енисея, в устьях малых рек Кандалакшского залива Белого моря, а также в устье Урала в 2016 г. Определены типы поведения растворенных компонентов, количественные характеристики закономерностей их миграции в зоне смешения речных и морских вод и устойчивость полученных параметров в многолетнем плане. Полученные результаты сопоставлены с данными ранее проведенных гидрохимических исследований. 2. Опубликована коллективная монография “Загрязняющие вещества в водах Волжско-Каспийского бассейна”, в которой приведены результаты многолетних (1978–2014 гг.) исследований качества водной среды Нижней Волги, ее дельты, зоны смешения волжских и каспийских вод и акватории Каспийского моря, выполненных при участии исполнителей проекта. В 2017 г. было продолжено изучение геохимии дельты Волги, в частности был осуществлен сбор образцов макрофитов и их подготовка для анализа микроэлементного состава с целью расширения видового разнообразия. 3. Экспериментально определен сорбционно-десорбционный баланс главных катионов (Na, K, Mg, Ca) на геохимическом барьере река–море. Показано, что при изменении состава среды с речной на морскую терригенным материалом поглощается в среднем 35.2, 8.8 и 6.0 %-экв натрия, калия и магния, вытесняя соответствующее количество кальция в раствор. Эти величины сопоставимы с результатами расчетов по имеющимся в литературе данным натурных наблюдений и экспериментов. 4. Экспериментально определен сорбционно-десорбционный баланс бария при взаимодействии илисто-песчаного терригенного материала с морской водой. Средняя величина десорбции бария в зоне смешения речных и морских вод составляет 13 мкг/г, что приводит к дополнительному поступлению в океан 80 тыс. т Ba/год, или 8.6% его выноса в океан без учета трансформации стока на геохимическом барьере река–море. Сделанная оценка роли процессов десорбции в трансформации стока растворенного бария по порядку величины согласуется с данными натурных наблюдений для большинства устьевых областей рек мира. 5. Установлены диапазоны значений коэффициентов распределения микроэлементов (Cs, Sr, Co, Zn, Cd, Pb, Ra) для поглощенного комплекса взвешенного вещества и отложений рек и водных потоков и показано, что изменчивость данного параметра возникает главным образом под влиянием двух факторов: величины pH раствора и гранулометрического состава донных отложений.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Итоговый
Результаты этапа: 1. По данным многолетних наблюдений, включая экспедиционные исследования 2015–2017 гг., изучено распределение растворенных форм макро- и микроэлементов в эстуариях Енисея, Мезени, устьях малых рек Кольского побережья Белого моря, а также в устье Урала. Установлены типы поведения растворенных компонентов, определены количественные характеристики закономерностей их миграции в зоне смешения речных и морских вод и устойчивость полученных параметров в многолетнем плане. В совокупности с литературными данными по исследованным и прилегающим акваториям это позволило получить характеристику химической трансформации материкового стока растворенных веществ на уровне региональных обобщений. В частности, выявлены отличительные особенности гидрохимического режима эстуария Мезени по сравнению с устьевыми областями других рек водосбора Белого моря (дополнительное поступление из поровых растворов фосфатов и кремния и десорбция с речных взвесей урана и бария в количествах, превышающих их вынос с материковым стоком), а также показана общность закономерностей трансформации стока растворенных веществ в устьях рек Волги и Урала, которые определяются спецификой химического состава речных вод и акватории Северного Каспия. 2. Опубликована коллективная монография “Загрязняющие вещества в водах Волжско-Каспийского бассейна”, в которой приведены результаты многолетних (1978–2014 гг.) исследований качества водной среды Нижней Волги, ее дельты, зоны смешения волжских и каспийских вод и акватории Каспийского моря, выполненных при участии исполнителей проекта. В продолжение этих исследований определен макро- и микроэлементный состав макрофитов пресноводной части устьевой области Волги. Установлены тесные корреляционные связи средневидовых содержаний 42 изученных микроэлементов в макрофитах пресноводной части устьевой области Волги, что свидетельствует об их преимущественно групповом концентрировании. Исключение составляют наиболее устойчивые в водной среде бор и молибден, а также макрокомпоненты (Na, K, Mg, Ca, P) и ассоциированный с кальцием стронций, ведущую роль в накоплении которых, по-видимому, играют индивидуальные особенности водных растений. Межвидовые различия химического состава макрофитов заключаются в закономерном возрастании концентраций микроэлементов и в меньшей степени магния и кальция в ряду “гелофиты – крупнолистные гидрофиты – разнолистные гидрофиты – мелколистные, в том числе полностью погруженные в воду гидрофиты”, который соответствует увеличению эффективной площади поверхности растений, находящейся в водной среде. 3. Предложена методика прямого определения изменения состава поглощенного комплекса пресноводного терригенного материала при его поступлении в морскую среду. Показано, что расчет изменения состава поглощенного комплекса по разности содержания главных катионов до и после контакта с морской водой близко соответствует данным, полученным по представленной методике, которая исключает побочные эффекты, вызванные смещением сорбционно-десорбционных равновесий на стадии удаления водорастворимых солей при использовании традиционной методики определения состава поглощенного комплекса. 4. Экспериментально определен сорбционно-десорбционный баланс аммония и бария при взаимодействии илисто-песчаного терригенного материала с морской водой. В результате этого процесса в океан дополнительно поступает 340 т/год растворенного аммонийного азота, что составляет менее 0.1% выноса последнего с материковым стоком. Средняя величина десорбции бария в зоне смешения речных и морских вод составляет 13 мкг/г, что приводит к дополнительному поступлению в океан 80 тыс. т Ba/год, или 8.6% его выноса в океан без учета трансформации стока на геохимическом барьере река–море. Сделанная оценка роли процессов десорбции в трансформации стока растворенного бария по порядку величины согласуется с данными натурных наблюдений для большинства устьевых областей рек мира.

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".