Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2023, T. 509, № 2, стр. 272-275

В настоящее время накоплены обширные сведения об основном солевом составе вод крупных рек мира [1]. В отношении растворенных микроэлементов, в том числе сильно токсичных, объем соответствующей информации значительно меньше [2, 3], что существенно осложняет количественную характеристику влияния материкового стока на химию океана, в том числе на эколого-токсикологическое состояние акваторий, прилегающих к устьям крупных рек. Особенно слабо изучен микроэлементный состав арктических рек, геохимический мониторинг которых представляет повышенный интерес в связи с происходящими изменениями климата, влияющими на формирование химического состава вод суши. Целью настоящей работы послужили представление новых данных о концентрациях растворенных микроэлементов в водах устьевого участка р. Колымы и их сравнение с микроэлементным составом речного стока в Белое и Карское моря [4].

Речной границей устьевого участка р. Колымы длиной 282 км принято считать пос. Колымское выше впадения р. Омолон [5, 6]. На протяжении широкопойменного придельтового отрезка встречается несколько крупных очагов размыва едомных отложений, в том числе Дуванный Яр длиной >10 км. Река имеет дельту с вершиной у пос. Черский, подверженную слабому влиянию нагонов. Дельта разделяется на два основных рукава – протоки Походская Колыма и Каменная Колыма, доля стока последнего из которых составляет >70% [5].

Работы проводили на придельтовом отрезке р. Колымы, начиная с речной границы устьевого участка, в вершине дельты и в судоходном рукаве Каменная Колыма на спаде весенне-летнего половодья (2–8 июля 2020 г.) и дважды в период летне-осенней межени (28 июля–10 августа 2019 г. и 20–31 июля 2021 г.). Расходы воды в вершине дельты в эти фазы водного режима составляли соответственно 7680 ± 1400 и 7060 ± 160 м³/с при среднемноголетнем значении 3340 м³/с [5]. Всего было отобрано 20 проб воды.

Пробы воды отбирали пластиковой емкостью с поверхности или пластмассовым батометром из глубинных слоев и сразу после этого подготавливали их для лабораторных исследований. Отфильтрованные через плотный бумажный фильтр в полипропиленовые флаконы растворы использовали для определения содержания хлоридов и сульфатов методом капиллярного электрофореза на установке Капель 103Р, величины щелочности (≈HCO₃) объемным ацидиметрическим методом и концентрации фторидов методом прямой ионометрии с фторидным ионоселективным электродом в присутствии ацетатного солевого буфера. Концентрации главных катионов и растворенных микроэлементов определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе Agilent 7500ce в растворах, полученных путем фильтрации через мембранный ацетат-целлюлозный фильтр с диаметром пор 0.45 мкм во флаконы с предварительно добавленными туда аликвотами 5 N азотной кислоты марки ос.ч. (0.25 мл на 10 мл пробы). Относительная погрешность измерений составила ±3%. Правильность анализов оценивали с помощью международных стандартов речной воды SLRS-4 и SLRS-5, для которых расхождение измеренных и сертифицированных концентраций изученных элементов не превышало 20%.

Среднее содержание ионов основного солевого состава и растворенных микроэлементов в водах устьевого участка р. Колымы приведено в табл. 1. По сравнению со средними концентрациями растворенных микроэлементов в реках мира [3] их содержание в стоке р. Колымы в большинстве случаев в несколько раз ниже (рис. 1). Поскольку минерализация вод р. Колымы (78.9 мг/л) не сильно отличается от среднемирового значения (85.1 мг/л [1]), отмеченная тенденция, по-видимому, обусловлена пониженной интенсивностью водной миграции микроэлементов в условиях холодного арктического климата, при котором снижается скорость химического и биологического выветривания и возрастает относительная роль сорбционной иммобилизации.

Наряду с этим в сходных природно-климатических условиях (в пределах арктической зоны) наблюдается зависимость концентраций растворенных микроэлементов в речных водах от величины их минерализации. Как показано на рис. 2, установлена тесная положительная корреляция между средними концентрациями растворенных микроэлементов в водах устьевых участков р. Колымы (С_Кол, мкг/л), с одной стороны, и рек водосборов Белого и Карского морей (С_БМ и С_КМ, мкг/л), с другой:

причем коэффициенты пропорциональности в этих уравнениях близки к отношению величин минерализации соответствующих речных вод. Так, среднемноголетняя минерализация речного стока в Белое и Карское моря (166 и 124 мг/л [7, 8]) превышает среднюю минерализацию вод р. Колымы в период наблюдений (78.9 мг/л) в 2.1 и 1.6 раза, что достаточно хорошо согласуется коэффициентами пропорциональности в уравнениях (1) и (2). Отсюда следует, что при нормировании на величину минерализации (суммарное содержание растворенных веществ) микроэлементный состав речного стока со всего арктического побережья России должен быть примерно одинаков. Это позволяет аппроксимировать (с приближением ~30%) микроэлементный состав вод неизученных рек Российской Арктики с использованием имеющихся данных по рекам арктических водо-сборов. 

Таким образом, концентрации растворенных микроэлементов в водах устьевого участка р. Колымы тесно коррелируют с таковыми в речном стоке с других арктических территорий России: водосборов Белого и Карского морей. Различия концентраций растворенных микроэлементов в речных водах крупных арктических водосборов пропорциональны отношению величин их минерализации. Нормированные на минерализацию концентрации растворенных микроэлементов характеризуют химический состав речного стока с арктического побережья в целом.