ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 3, с. 379-386
= ХИМИЯ МОРЯ =
УДК 551.465
ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ВОДЫ, ВЗВЕСИ И ДОННЫХ ОСАДКОВ БАССЕЙНА РЕКИ КАЙ (ЗАЛИВ НЯЧАНГ, ЮЖНО-КИТАЙСКОЕ МОРЕ)
© 2015 г. Н. В. Лобус1, В. И. Пересыпкин1, Н. А. Шульга1, А. Н. Дроздова1, Е. С. Гусев2
1 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: lobus.nikolay@gmail.com 2 Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, пос. Борок Поступила в редакцию 14.02.2014 г., после доработки 12.05.2014 г.
Получены данные по содержанию органического углерода в воде, взвеси и донных осадках р. Кай и ее притоков (бассейн залива Нячанг). В поверхностных водах изученного бассейна ОВ находится преимущественно в растворенной форме (РОУ/ВОУ = 3). Доля Сорг во взвеси составляет 4.9% (среднее). На основании анализа н-алканов в донных осадках выделено три типа ОВ — автохтонного, смешанного и преимущественно терригенного генезиса, которые последовательно сменяются в продольном профиле реки. Все типы ОВ тесно связаны со спецификой осадконакопления и гидродинамикой вод данной акватории. Геохимические индексы (Pr/Ph, OEP17-19, CPI) отражают влияние окислительных условий на формирование ОВ и активную микробиологическую трансформацию его автохтонной части.
DOI: 10.7868/S0030157415030120
ВВЕДЕНИЕ
Изучение содержания, распределения и состава органического вещества (ОВ) в воде, взвеси и донных осадках позволяет оценить его потоки в экосистеме и установить генезис. В природных водах ОВ существует во многих дисперсных и фазовых состояниях, однако, наиболее часто исследуют две основные формы: растворенную и взвешенную [1]. Их соотношение и общая сумма поступления в конечные бассейны стока зависит от климатических условий региона, разнообразия наземной растительности, почвенного покрова водосборной территории и является важнейшей биогеохимической характеристикой среды [10]. К массе первичного органического углерода (Сорг), продуцируемого в водоеме (автохтонная часть) добавляется ОВ суши (аллохтонная часть). Подвергаясь преобразованию в трофических цепях гетеро-трофами и бактериями, часть ОВ минерализуется, тогда, как более устойчивые к биодеграции компоненты поступают на дно и захораниваются в осадочной толще [2, 4, 9]. В настоящее время на отдельных участках как морских, так и пресноводных акваторий, значительное влияние на состав и распределение ОВ оказывает антропогенный фактор [10, 13].
Водоемы Юго-Восточной Азии характеризуются большими объемами поставки осадочного материала в моря и океан, что является предметом изучения геохимиков [2, 4, 10]. Южно-Китайское море в районе залива Нячанг имеет сложную гидродинамическую обстановку, связанную с достаточно мощными приливно-отливными те-
чениями и наличием сезонного апвеллинга, которые влияют на процесс осадконакопления. В ранее проведенном исследовании было показано, что на формирование состава органического вещества вод и донных отложений залива большое влияние оказывает вынос р. Кай [8].
Целью работы явилось изучение содержания и генезиса органического вещества воды, взвеси и поверхностного слоя донных осадков р. Кай и ее притоков, конечным бассейном стока которых является залив Нячанг (Южно-Китайское море).
РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЯ
Река Кай является главной водной артерией данной местности. Площадь ее водосборного бассейна составляет 1904 км2. В верхнем и среднем течении реки он сложен красными и желтыми подзолистыми почвами, в нижнем преобладают аллювиальные почвы. В реку впадают горные ручьи и около 15 притоков, наиболее крупными из которых считаются Кхе, Кау, Зау. Первые два характеризуются быстрым течением, протекают по гористой и малонаселенной местности, последний является равнинным притоком с медленным течением. Гидрологический режим р. Кай имеет четкую сезонную зависимость, расход воды варьирует от 15—30 м3/с в сухой сезон до 700—800 м3/с в сезон дождей. Годовой сток в среднем составляет 2 км3 [6].
На химический состав вод изученных водоемов большое влияние оказывает антропогенная деятельность: бытовые и коммунальные стоки, а также смывы с городских территорий во время
22°
20°
18°
16°
14°
12°
10° в.д.
102° 104° 106° 108° 110° с.ш.
Провинция Кханьхоа
залив Кам Рань
Рис. 1. Карта-схема района исследований.
ливневых дождей. В эстуарии располагается ряд частных судоверфей, специализирующихся на производстве и ремонте лодок и маломерных судов из деревянных и композитных материалов с применением полиэфирных смол и отвердителей. В технологическом процессе для покрытия их корпусов применяются препараты, содержащие антикоррозионные и антиобрастающие вещества [5, 12].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Пробы воды, взвеси и донных осадков были отобраны в сухой сезон (июль 2010 г.) по следующей сетке станций: река Кай — верхнее (ст. № 1), среднее (ст. № 2), нижнее течение (ст. № 3); эстуарий реки — станции № 4 и № 5; прилегающая часть акватории залива Нячанг — ст. № 6; притоки — Кхе, Кау, Зау (рис. 1).
Для разделения растворенного и взвешенного ОВ в лабораторных условиях воду фильтровали на установке "Millipore" через прокаленные стекло-волокнистые фильтры GF/F ("Whatman", диаметр 47 мм). Фильтрат подкисляли соляной кис-
лотой до рН = 2 и хранили в холодильнике. Фильтры GF/F высушивали в сушильном шкафу при +60°С. Для сбора взвеси и определении ее массовой концентрации (мг/л) использовались мембранные ядерные фильтры диаметром 47 мм и размером пор 0.45 мкм [3]. Донные осадки отбирались пробоотборником, производилось их ли-тологическое описание, далее образцы высушивались в сушильном шкафу при +60° С [7, 8].
Определение органического углерода (Сорг) в воде, взвеси и донных осадках проводилось на анализаторе Shimadzu-Europe ТОС 5000-У-СРН. Для растворенного органического углерода (СР, РОУ) использовали метод высокотемпературного (+680°С) термокаталитического окисления с бездисперсионным ИК детектированием. Количественный анализ органического углерода во взвеси (СВ, ВОУ) и донных осадках осуществляли высокотемпературным (+900°С) сжиганием в токе воздуха с использованием приставки SSM-5000A. Содержание Сорг рассчитывали по разности общего и карбонатного углерода. Диапазон измеряемых концентра-
Таблица 1. Содержание взвешенного вещества, С , Сорг и хл "а" в р. Кай и ее притоках
Водный объект Взвесь, мг/л ^ мг/л ^ мг/л CP / С0 орг / орг Доля С0рг во взвеси, % хл "а"*, мг/м3 хл "а"**, мг/м2
Продольный профиль р. Кай
ст. 1 ст. 2 ст. 3 ст. 4 ст. 5 ст. 6 10.9 42.7 68.0 48.3 15.2 4.7 2.2 2.6 2.3 2.2 2.1 1.4 0.5 1.8 1.9 1.3 0.8 0.2 4.0 1.5 1.2 1.8 2.6 6.0 5.0 4.1 2.8 2.6 5.5 4.9 0.6 1.1 1.9 1.7 1.4 0.8 0.4 21.3 24.2 н/о н/о н/о
Притоки
Кхе Кау Зау 3.0 22.9 32.2 1.0 3.1 5.5 0.2 1.5 2.0 5.3 2.1 2.8 6.3 6.4 6.2 0.8 1.1 11.6 6.2 3.9 43.7
* Концентрация хл "а" в фитопланктоне. ** Концентрация хл "а" в фитобентосе. н/о — не определялось.
ций составлял: для СР 0.05 — 25000 мгС/л, для СВ 5 — 10000 мкгС/л, для донных осадков 0.02 — 30% по массе (на сухой вес). Погрешность прибора 1%. Воспроизводимость результатов анализов ±5%.
Определение хлорофилла "а" (хл "а") осуществляли спектрофотометрически (спектрофотометр HACH DR2010). Пробы фитопланктона концентрировали на стекловолокнистых фильтрах GF/F (Whatman). Сразу после фильтрации их помещали в пробирки с 90% этиловым спиртом и выдерживали в темноте при температуре 4—7°C в течение 16—20 часов [19]. Для анализа хл "а" в фитобентосе пробы донных осадков отбирали пластиковой трубкой с известной площадью захвата. Экстракцию фотосинтетических пигментов осуществляли по описанной выше схеме. Пересчет концентрации хл "а" производили по общепринятой методике и выражали для воды в мг/м3 для осадков в мг/м2 [16, 19].
Экстракции алифатических углеводородов (УВ) из проб донных осадков производилась с использованием ультразвуковой бани "Branson-1210". В качестве растворителя применялся метилен-хлорид, обеспечивающий наиболее полное извлечение УВ. Фракция н-алканов выделялась методом колоночной хроматографии (наполнитель колонки — силикагель, элюент — гексан).
Анализ углеводородов осуществлялся на газовом хроматографе GC-2010 "Shimadzu". Газохромато-графические условия определения: нагрев с 60° до 300°C со скоростью 4°С/мин, изотермический режим при 300°C в течение 30 мин. В качестве газа-носителя использовался гелий. Расход газа через колонку 1.5 мл/мин. Температура инжектора 300°C, детектора — 320°C.
Полученные хроматограммы обрабатывались с помощью программного обеспечения GC solution 2.30 SU4 "Shimadzu". Идентификация пиков проводилась по времени удерживания, а правильность идентификации проверялась по сравнению со спектрами стандартов н-алканов (Solution C8-C20 и С21-С40). Для расчета концентраций использовался внутренний стандарт — сквалан.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Растворенное и взвешенное органическое вещество, попадающее в моря с речным стоком, существенно влияет на распределение и состав ОВ в морских донных осадках [7, 8]. Основная масса речного СР, как правило, представлена гумино-выми соединениями, поступающими из почв водосборной территории. К этой величине добавляются прижизненные метаболиты гидробионтов и продукты разложения отмерших тканей растений и животных [1, 9, 10]. Концентрация РОУ в водах изученной акватории изменялась от 1 до 5.5 мг/л. Минимальные и максимальные значения были приурочены к горному и равнинному притокам Кхе и Зау. В самой р. Кай, на всем ее протяжении, содержание РОУ практически не изменялось и в среднем составляло 2.1 мг/л (табл. 1).
Распределение взвешенного органического углерода в водоемах более неоднородно и часто связано с процессами автотрофного биосинтеза [4]. Его источниками являются фито-, зоопланктон, перифитон, бактерии, мхи, травы, макрофиты, остатки древесной растительности [1, 9]. Концентрация ВОУ изменялась от 0.2 до 2 мг/л, однако,
как и в случае с СР, минимальные и максимальные величины были приурочены к притокам Кхе и Зау. Среднее содержание СВ в бассейне реки составило 1.3 мг/л (табл. 1).
Доля ВОУ во взвешенном веществе р. Кай варьировала от 2.8 до 5.0% (среднее 4%). В притоках взве
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.