ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 6, с. 579-584
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 551.48:556.54
МИГРАЦИЯ РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В УСТЬЕ р. СЕРЕБРЯНКИ БАССЕЙНА ЯПОНСКОГО МОРЯ (СИХОТЭ-АЛИНСКИЙ ЗАПОВЕДНИК)1
© 2014 г. А. В. Савенко*, О. С. Покровский**
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы E-mail: Alla_Savenko@rambler.ru ***Национальный исследовательский Томский государственный университет 634050 Томск, просп. Ленина, 36 Поступила в редакцию 02.08.2012 г.
Установлено консервативное поведение ионов основного солевого состава и растворенных форм ряда микроэлементов В, Бг, ЯЪ, Сб, V, Аб, Мо, и) в устье р. Серебрянки (Сихотэ-Алинский заповедник) в июле 2009 г. 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 (Ьа, Се, Рг, Nd, Dy, Но) характерно резкое снижение концентраций растворенных форм на начальных стадиях проникновения речных вод в морскую среду, вызванное, предположительно, коагуляцией и флоккуля-цией органических и органо-минеральных коллоидов.
Ключевые слова: устьевые области рек, Сихотэ-Алинский заповедник, Японское море, растворенные вещества, консервативное и неконсервативное поведение.
DOI: 10.7868/S0321059614060182
Комплексные исследования устьев рек Приморского края, включающие изучение миграции растворенных и взвешенных веществ на геохимическом барьере река—море, проводятся с начала 1980-х гг. [1, 3, 5, 10, 11, 13—16]. Однако выявление общих для данного региона закономерностей трансформации химического состава материкового стока при взаимодействии с морской водой затруднено в силу двух причин: недостаточной представительности изученных объектов (устьевые области рек Раздольной, Туманной, Рудной, Зеркальной) и ограниченного числа анализируемых компонентов (ионы основного солевого состава, тяжелые металлы, биогенные элементы, показатели интенсивности продукционно-де-струкционных процессов).
В настоящей работе представлены данные о распределении растворенных форм макро- и микроэлементов в зоне смешения с морской во-
1 Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 12—05— 93105) в рамках Европейской ассоциированной лаборато-
рии "Геохимия окружающей среды" (ЬБАОБ).
дой стока р. Серебрянки (Санхобэ) — одной из трех наиболее протяженных рек восточного макросклона Сихотэ-Алиня, протекающей по территории Сихотэ-Алинского государственного биосферного заповедника.
ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Серебрянка — река длиной 74 км, берет начало при слиянии трех ручьев у перевала Центрального Сихотэ-Алиня с отметкой 858 м. На первых 45 км своего течения имеет узкую долину, окаймленную высокими и крутыми склонами, которая после впадения крупного левого притока — р. Заболоченной расширяется, и река приобретает равнинный характер. Впадает в бух. Серебрянка Японского моря около пос. Терней. Площадь водосбора составляет 2240 км2. Ширина русла реки увеличивается от 3—15 м в верховьях до 10—40 м в среднем течении и до 80—120 м в приустьевой части. Устье реки относится к простому приливному типу, правый берег скалистый, слева — песчаная отмель. Приливно-отливные явления оказывают доми-
580
САВЕНКО, ПОКРОВСКИЙ
136°38' 136°38'30" 136°39'
Рис. 1. Расположение станций (черные кружки, 1—7) отбора проб воды в устье р. Серебрянки.
нирующее влияние на режим устьевого участка, осолоненные воды проникают на расстояние ~500 м вверх по течению. Характерной чертой гидрологического режима р. Серебрянки являются значительные дождевые паводки в теплую часть года (с апреля по ноябрь) при слабо выраженном весеннем половодье и устойчивой зимней межени [2, 9].
Работы проводили 22 июля 2009 г. в фазу прилива на семи станциях, расположенных в пределах устьевого участка реки (рис. 1). Пробы воды отбирали из поверхностного горизонта вдоль правого скалистого берега пластиковой емкостью, сразу после чего выполняли их подготовку для гидрохимических исследований. Для анализа содержания макрокомпонентов и фтора пробы воды фильтровали через плотный бумажный фильтр; для анализа содержания биогенных элементов после фильтрации через плотный бумажный фильтр в полипропиленовые флаконы добавляли небольшое количество хлороформа (1 мл на 100 мл пробы); для анализа содержания микроэлементов пробы воды фильтровали через мембранный фильтр 0.45 мкм в полипропиленовые флаконы с предварительно внесенными туда аликвотами 5 N азотной кислоты марки ос.ч. (0.6 мл на 30 мл пробы).
При аналитических определениях использовали методы объемного титрования (Alk, Cl меркуримет-
рически), капиллярного электрофореза (804),
спектрофотометрии (Р, 81) , ионометрии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (Ш, К, Mg, Са, В, ЯЪ, Сз, 8г, Ва, V, Аз, ^ р.з.э., Мо, и). Относительная погрешность измерений не превышала ±3%.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты исследований (табл. 1) показали, что для ионов основного солевого состава (№, К, Mg, Са, 804, НС03) и растворенных форм ряда микроэлементов (Д В, 8г, ЯЪ, Сз, V, Аз, Мо, и) в устье р. Серебрянки характерно консервативное поведение, о чем свидетельствует линейное увеличение их концентраций с ростом содержания хлоридов (рис. 2, 3), описывающееся уравнениями связи
[ мг/л] = а + Ь[С\, мг/л], (1)
параметры которых приведены в табл. 2.
2 Содержание растворенных форм минерального фосфора и кремния анализировали с добавлением соответственно молибдата аммония с аскорбиновой кислотой и молибдата аммония с солью Мора [8]. Концентрацию общего (минерального и органического) растворенного фосфора определяли по той же методике, что и минерального, но с предварительным окислением органического вещества персульфатом калия при кипячении в течение 1.5 ч.
Mg, Б04, мг/л 6000
4000
2000
К, Са, НС03, мг/л 300
200
• 1
А 2
■ 3
□ 4
5 У^
□ 6
Г —44 1
100
0
5000
10000 С1, мг/л
Рис. 2. Зависимости концентраций ионов основного солевого состава от содержания хлоридов в устье р. Серебрянки. 1 - №, 2 - Mg, 3 - Б04, 4 - К, 5 - Са, 6 - НС03.
В эстуарии р. Раздольной в Амурском зал., по данным съемок, проведенных в июне 2000 г. и июле 2001 г., также установлено консервативное поведение натрия, магния и сульфатов, тогда как для щелочности и в меньшей степени для кальция наблюдаемые концентрации в диапазоне солености 5-29%с были ниже расчетных значений по уравнению консервативного смешения, что указывало на удаление этих компонентов из раствора [12].
Распределение растворенного минерального фосфора даже в вегетационный период контролируется в основном химическими процессами при второстепенной роли биологического потребления: при низких концентрациях в речной и морской водных массах (~8.4 мкг Р/л) в зоне смешения отмечалось дополнительное поступление фосфатов в раствор, достигающее максимальных значений (1.1 мкг Р/л, или 13%) при содержании хлоридов 4-5 г/л (рис. 4). Наиболее вероятной причиной локального повышения концентраций растворенного минерального фосфора в водах промежуточной солености является десорбция с речных взвесей, подтверждением чему служит консервативное поведение растворенного органического фосфора, который, в отличие от фосфатов, не вовлекается в процессы сорбции-десорбции.
Концентрация растворенного кремния почти линейно снижалась с ростом содержания хлоридов с 5.4 до 2.3 мг/л (рис. 4). Незначительное удаление кремния из раствора в пределах зоны смешения (не более 3% концентрации в речной водной массе)
F, В, Бг, мкг/л 4
(а)
0
ЯЪ, мкг/л 60
40
20
5000 (б)
10000
Сб, мкг/л 0.2
1
2
о/^г
0.1
0 5000
V, Аб, Мо, И, мкг/л (в)
10000
5000
10000 С1, мг/л
Рис. 3. Зависимости концентраций растворенных форм микроэлементов с консервативным поведением от содержания хлоридов в устье р. Серебрянки. а: 1 - Б, 2 - В, 3 - Бг; б: 1 - ЯЪ, 2 - Сб; в: 1 - V, 2 - Аб, 3 - Мо, 4 - И.
обусловлено, по-видимому, ассимиляцией водной биотой, в частности диатомовыми водорослями.
В отличие от устья р. Серебрянки, в эстуарии р. Раздольной в Амурском зал. потребление гид-
2
0
0
4
2
0
Таблица 1. Химический состав вод устьевой области р. Серебрянки бассейна Японского моря в июле 2009 г. (прочерк означает отсутствие данных)
Lfi
00 ы
Концентрации в растворе
№ станции Расстояние от устьевого створа, м мг/л мкг/л
С1 so4 НС03 Na К Mg Са Sr F В Si р А мин р А орг Rb Cs Ва V As Y La Се Pr Nd Dy Ho Mo U
1 -313 780 152 25.6 483 20.0 57.3 34.3 0.33 0.128 0.21 5.43 8.36 0.51 5.56 0.036 12.0 0.56 1.05 0.999 0.661 0.584 0.136 0.536 0.118 0.022 1.06 0.21
2 -250 2068 334 33.9 1186 49.9 148 60.4 0.87 0.211 0.48 4.90 8.97 0.58 13.1 0.060 4.31 0.90 - 0.321 0.245 0.387 0.067 0.246 0.041 0.006 1.73 0.35
3 -200 2897 448 38.7 1749 67.7 212 77.5 1.22 0.256 0.70 4.59 9.19 1.67 18.3 0.057 7.13 1.24 1.42 0.224 0.158 0.169 0.048 0.153 0.035 0.001 2.04 0.50
4 -175 3061 476 40.6 1654 65.9 202 75.8 1.28 0.254 0.66 4.54 9.42 1.27 19.1 - 4.17 0.99 1.16 0.168 0.106 0.082 0.028 0.104 0.029 0.002 2.01 0.49
5 -145 6221 921 62.2 3598 133 432 143 2.61 0.454 1.43 3.50 9.35 3.34 38.7 0.123 4.87 2.03 1.78 0.174 0.081 0.072 0.034 0.086 - - 3.51 0.99
6 -107 8814 1270 79.3 5210 190 615 197 3.71 0.617 2.04 2.65 8.36 4.09 55.3 0.145 6.86 2.96 2.13 0.182 0.117 0.103 0.026 0.072 0.007 0.001 4.44 1.35
7 -65 9946 1428 87.2 5602 210 682 216 4.17 0.699 2.28 2.31 8.44 5.58 61.6 0.153 6.20 2.89 2.05 0.169 0.125 0.124 0.039 0.135 0.007 0.001 5.57 1.54
И
О to м е
TJ
и
о %
о
£
on
робионтами играет ведущую роль в трансформации потоков биогенных элементов при смешении речных и морских вод. Об этом свидетельствует установленное летом 2001 и 2005 гг. неконсервативное поведение растворенных фосф
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.