1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геохимия
  4. T. 67, № 12, 2022

Геохимия, 2022, T. 67, № 12, стр. 1297-1311

Формирование кислотности дождевых вод в залесенном бассейне Сихотэ-Алинской горной области

Н. К. Кожевникова a, *, А. Г. Болдескул b, **, Т. Н. Луценко b, Т. С. Губарева b, c, С. Ю. Лупаков b, В. В. Шамов b

a Федеральный научный центр биоразнообразия ДВО РАН
690022 Владивосток, пр. 100-летия Владивостока, 159, Россия

b Тихоокеанский институт географии ДВО РАН
690041 Владивосток, ул. Радио, 7, Россия

c Институт водных проблем РАН
119333 Москва, ул. Губкина, 3, Россия

* E-mail: nkozhevnikova@biosoil.ru
** E-mail: boldeskul@yandex.ru

Поступила в редакцию 02.03.2021
После доработки 31.03.2021
Принята к публикации 05.04.2021

Аннотация

Представлены результаты 7-летнего мониторинга макрокомпонентного состава и анализ формирования кислотности дождевых вод в фоновом районе Приморского края. Установлена внутрисезонная и межгодовая изменчивость их минерализации (М) и концентрации отдельных элементов. Из общей выборки было выделено 2 группы лет, характер атмосферной циркуляции которых сыграл важную роль в ионном балансе дождей. Выявлено, что в исследуемом районе выпадали преимущественно кислые осадки, pH которых, даже при низкой концентрации анионов сильных кислот, редко превышал значение 5.3. Для выявления факторов формирования кислотности дождевых вод в работе предлагается базу исходных данных ранжировать по величине фракционной кислотности. В ходе такого разделения выделяются блоки данных с высокой и низкой степенью нейтрализации кислотного потенциала. Внутри каждого блока определяются взаимосвязи величины рН и концентраций основных макрокомпонентов. В процессе анализа было установлено, что механизм формирования кислотных дождей определяется взаимным влиянием природных и техногенных источников. Показано, что соединения растворенного органического углерода (РОУ) участвовали, как в подкислении, так и нейтрализации дождевых вод. Полученные результаты указывают на преобладание природных факторов подкисления дождей. Однако, даже незначительное усиление антропогенной нагрузки в периоды циклональной активности, ведет к повышению кислотности атмосферных выпадений до критических величин.

Ключевые слова: фоновый район, макрокомпонентный состав, кислотность дождевых вод, трансграничный перенос, муссонный климат

Список литературы

  1. Аржанова В.С., Елпатьевский П.В. (2005) Геохимия, функционирование и динамика горных геосистем Сихотэ-Алиня (юг Дальнего Востока России). Владивосток: Дальнаука. 253 с.

  2. Баранов Д.Ю., Моисеенко Т.И., Дину М.И. (2020) Геохимические закономерности формирования атмосферных выпадений в условно фоновом районе Валдайского национального парка. Геохимия. 65(10), 1025-1040.

  3. Baranov D.Y., Moiseenko T.I., Dinu M.I. (2020) Geochemical trends in the formation of atmospheric precipitation in the conditionally background area of the Valdai national park. Geochem. Int. 58(10), 1159-1173.

  4. Болдескул А.Г., Шамов В.В., Гарцман Б.И., Кожевникова Н.К. (2014) Ионный состав генетических типов вод малого речного бассейна: стационарные исследования в Центральном Сихотэ-Алине. Тихоокеанская геология. 33(2), 90-101.

  5. Бримблкумб П. (1988) Состав и химия атмосферы. М.: Мир, 351 с.

  6. Елпатьевский П.В. (1993) Геохимия миграционных потоков в природных и природно-техногенных геосистемах. М.: Наука, 254 с.

  7. Жильцов А.С. (2008) Гидрологическая роль горных хвойно-широколиственных лесов Южного Приморья. Владивосток: Дальнаука, 331 с.

  8. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я., Ровинский Ф.Я. (1989) Кислотные дожди. М.: Гидрометиздат, 243 с.

  9. Кожевникова Н.К. (2009) Динамика погодно-климатических характеристик и экологические функции малого лесного бассейна. Сибирский экологический журн. (5), 693-703.

  10. Кожевникова Н.К., Дюкарев В.Н. (2011) Эколого-защитные свойства лесного покрова верхнего пояса гор. Проблемы региональной экологии. (4), 31-38.

  11. Кожевникова Н.К., Болдескул А.Г. (2014) Преобразование химического состава атмосферных осадков пологом коренных и производных хвойно-широколиственных лесов. Проблемы региональной экологии. (3), 29-35.

  12. Кожевникова Н.К., Луценко Т.Н., Болдескул А.Г., Лупаков С.Ю., Шамов В.В. (2017) Водная миграция макроэлементов в хвойно-широколиственных лесах Сихотэ-Алиня. Сибирский лесной журн. (3), 60-73.

  13. Кондратьев И.И. (2018) Межгодовая и сезонная изменчивость трансграничного потока техногенных загрязняющих веществ в Дальневосточном регионе. Вестник ДВО РАН. 2(198), 110-118.

  14. Кондратьев И.И., Кубай Б.В., Семыкина Г.И., Качур А.Н. (2013) Влияние трансграничного и природного факторов на химический состав осадков в Дальневосточном регионе России. Метеорология и гидрологии. (10), 45-54.

  15. Кондратьев И.И., Муха Д.Э., Болдескул А.Г., Юрченко С.Г., Луценко Т.Н. (2017). О химическом составе атмосферных осадков и снежного покрова в Приморском крае. Метеорология и гидрология. (1), 91-100.

  16. Мезенцева Л.И., Гришина М.А., Кондратьев И.И. (2019). Траектории и глубина циклонов, выходящих на территорию Приморского края. Вестник ДВО РАН. 4(206), 29-38.

  17. Муха Д.Э., Кондратьев И.И., Мезенцева Л.И. (2012) Трансграничный перенос кислотных осадков циклонами восточной Азии на юг Дальнего Востока России. География и природные ресурсы. (2), 21-26.

  18. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2015 г. (2016) М.: Росгидромет, 204 с.

  19. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2018 г. (2019) М.: Росгидромет, 225 с.

  20. Оболкин В.А., Нецветаева О.Г., Голобокова Л.П., Потемкин В.Л., Зимник Е.А., Филлипова У.Г., Ходжер Т.В. (2013) Результаты многолетних исследований кислотных выпадений в районе Южного Байкала. Географ. и природные ресурсы. (2), 66-73.

  21. Посохов Е.В. (1975) Общая гидрогеохимия. Л.: Недра, 208 с.

  22. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши (1977) Л.: Гидрометеоиздат, 542 с.

  23. Свистов П.Ф. (2015) Атмосферные осадки: химический состав и кислотность. Природа. (6), 28-36.

  24. Свистов П.Ф., Полищук А.И., Першина Н.А. (2010) Качественная оценка загрязнения окружающей среды (по данным о химическом составе атмосферных осадков). Труды ГГО. (2), 4-17.

  25. Скирина И.Ф., Родникова И.М., Скирин Ф.В. (2015) Лишайники Дальневосточного морского заповедника. включённые в Красные книги России и Приморского края. Biodiversity and Environment of Far East Reserves. (3), 125-137.

  26. Смоляков Б.С., Шинкоренко М.П., Павлюк Л.А., Филимонова С.Н. (2006) Ионный состав и кислотность атмосферных осадков в Новосибирской области в 2000–2005 гг. Оптика атмосферы и океана. 19(6), 504-512.

  27. Хорват Л. (1990) Кислотный дождь. М.: Стройиздат, 79 с.

  28. Чудаева В.А., Чудаев О.В., Юрченко С.Г. (2008) Особенности химического состава атмосферных осадков на юге Дальнего Востока. Водные ресурсы. 35(1), 60-71.

  29. Anatolaki C., Tsitouridou R. (2009) Relationship between acidity and ionic composition of wet precipitation. A two years study at an urban site, Thessaloniki, Greece. Atmos. Res. 92, 100-113.

  30. Balasubramanian R., Victor T., Chun N. (2001) Chemical and statistical analysis of precipitation in Singapore. Water, Air & Soil Pollut. (130), 451-456.

  31. Berger T.W., Untersteiner H., Schume H., Jost G. (2008) Throughfall fluxes in a secondary spruce (Picea abies), a beech (Fagus sylvatica) and a mixed spruce-beech stand. Forest Ecol. and Man. 255, 605-618.

  32. Caggiano R., Fikova R., Trippetta S., Bratanova–Doncheva S., Ignatova N., Telesca L. (2014) An assessment of rainfall modification in mountainous ecosystems dominated by Fagus sylvatica L. and Picea abies (L.) Karst (Western Balkans, Bulgaria) by multivariate analyses. Eur. J. For. Res. 133(4), 699-711.

  33. Chang C.T., Wang C.P., Chuan J.H., Wang L.J., Liu C.P., Lin T.C. (2017) Trends of two decadal precipitation chemistry in a subtropical rainforest in East Asia. Science of the Total Environment. 605–606(15), 88-98.

  34. Conradie E.H., Van Zyl P.G., Pienaar J.J., Beukes J.P., Galy-Lacaux C., Venter A.D., Mkhatshwa G.V. (2016) The chemical composition and fluxes of atmospheric wet deposition at four sites in South Africa. Atmos. Environ. 146, 113-131.

  35. Du E., de Vries W., McNulty S., Fenn M.E. (2018) Bulk deposition of base cationic nutrients in China’s forests: annual rates and spatial characteristics. Atmos. Environ. 184, 121-128.

  36. Du E.Z, Dong D., Zeng X.T., Sun Z.Z., Jiang X.F., de Vries W. (2017) Direct effect of acid rain on leaf chlorophyll content of terrestrial plants in China. Sci. Total Environ. 605, 764-769.

  37. Duan L., Yu Q., Zhang Q., Wang Z., Pan Y., Larssen T., Tang J., Mulder J. (2016) Acid deposition in Asia: emissions, deposition, and ecosystem effects. Atmos. Environ. 146, 55-69.

  38. Galloway J.N., Likens G.E., Kneen W.C., Miller J.M. (1982) The composition of precipitation in remote areas of the world. J. Geophys. Res. 87(11), 8771-8786.

  39. Glasius M., Boel C., Bruun N., Easa L.M., Hornung P., Klausen H.S., Klitgaard K.C., Lindeskov C., Moller C.K., Nissen H., Petersen A.P.F., Kleefeld S., Boaretto E., Hansen T.S., Heinemeier J., Lohse C. (2001) Relative contribution of biogenic and anthropogenic sources to formic and acetic acids in the atmospheric boundary layer. J. Geophys. Res.-Atmos. 106, 7415-7426.

  40. Huang K., Zhuang G., Xu C., Wang Y., Tang A. (2008) The chemistry of the severe acidic precipitation in Shanghai, China. Atmospheric Research. 89(1–2), 149-160.

  41. Huang L.M., Yang J.L., Zhang G.L. (2012) Chemistry and source identification of wet precipitation in a rural watershed of subtropical China. Chin. J. Geochem. 31(4), 347-354.

  42. Huang Y., Wang Y., Zhang L., (2008) Long-term trend of chemical composition of wet atmospheric precipitation during 1986–2006 at Shenzhen City, China. Atmos. Environ. 42, 3740-3750.

  43. Huo M.Q., Sun Q., Bai Y.H., Xie P., Liu Z.R., Li J.L., Wang X.S., Lu S.H. (2010) Chemical character of precipitation and related particles and trace gases in the North and South of China. J. Atmos. Chem. 67, 29-43.

  44. Iavorivska L., Boyer E.W., De Walle D.R. (2016) Atmospheric deposition of organic carbon via precipitation. Atmos. Environ. 146, 153-163.

  45. Keene W.C., Galloway J.N. (1984) Organic acidity in precipitation of North America. Atmos. Environ. 18, 2491-2497.

  46. Keene W.C., Galloway J.N., Likens G.E., Deviney F.A., Mikkelsen K.N., Moody J.L., Maben J.R. (2015) Atmospheric wet deposition in remote regions: benchmarks for environmental change. J. Atmos. Sci. 72(8), 2947-2978.

  47. Keresztesi Á., Birsan M.-V., Nita I.-A., Bodor Z., Szép R. (2019) Assessing the neutralisation, wet deposition and source contributions of the precipitation chemistry over Europe during 2000–2017. Environ Sci Eur. 31, 50-15.

  48. Khan M.F., Nizam K., Maulud A.K.N., Latif M.T., Chung J.X., Amil N., Alia A., Nadzir M.S.M., Sahani M., Mohammad M., Jahaya M.F., Hassan H., Jeba F., Tahir N.M., Abdullah S.M.S. (2018) Physicochemical factors and their potential sources inferred from long-term rainfall measurements at an urban and a remote rural site in tropical areas. Sci. Total Environ. 613–614, 1401-1416.

  49. Kim S.-T., Maeda Y., Tsujino Y. (2004) Assessment of the effect of air pollution on material damages in Northeast Asia. Atmos. Environ. 38(1), 37-48.

  50. Likens G.E., Driscoll C.T., Buso D.C., Siccama T.G., Johnson C.E., Lovett G.M., Ryan D.F., Fahey T., Reiners W.A. (1994) The biogeochemistry of potassium at Hubbard Brook. Biogeochemistry. 25(2), 61-125.

  51. Likens G.E., Keene W.C., Miller J.M., Galloway J.N. (1987) Chemistry of precipitation from a remote, terrestrial site in Australia. J. Geophys. Res. 92, 13299-13314.

  52. Migliavacca D., Teixeira E. C., Wiegand F., Machado A.C.M., Sanchez J. (2005) Atmospheric precipitation and chemical composition of an urban site, Guaíba Hydrographic Basin, Brazil. Atmos. Environ. 39, 1829-1844.

  53. Millet D. (2012) Atmospheric Chemistry: Natural atmospheric acidity. Nature Geosci. 5(1), 8-9.

  54. Mkadam K.M., Ali S.M., Tokuyama A. (2008) A comparison of bulk precipitation chemistry during normal and typhoon events on subtropical Okinawa Island (Japan). Atmos. Res. 88, 108-115.

  55. Network Center for EANET (2010) Technical Manual for Inland Aquatic Environment Monitoring in East Asia-2010. Network Center for EANET Press, Niigata.

  56. Niu Y., Li X., Huang Z., Zhu C. (2017) Chemical characteristics and possible causes of acid rain at a regional atmospheric background site in eastern China. Air Qual Atmos Health. 10(8), 971-980.

  57. Niu Y., Li X., Pu J., Huang Z. (2018) Organic acids contribute to rainwater acidity at a rural site in eastern China. Air Qual Atmos Health. 11(4), 459-469.

  58. Safai P.D., Rao P.S.P., Momin G.A., Ali K., Chate D.M., Praveen P.S. (2004) Chemical composition of precipitation during 1984–2002 at Pune, India. Atmos. Environ. 38(12), 1705-1714.

  59. Stallard R.F., Edmond J.M. (1981) Geochemistry of the Amazon: 1. Precipitation chemistry and the marine contribution to the dissolved load at the time of peak discharge. J. Geophys. Res. 86, 9844-9858.

  60. Stavrakou T., Muller J.F., Peeters J., Razavi A., Clarisse L., Clerbaux C., Coheur P.F., Hurtmans D., De Maziere M., Vigouroux C., Deutscher N.M., Griffith D.W.T., Jones N., Paton-Walsh C. (2012) Satellite Evidence for a Large Source of Formic Acid from Boreal and Tropical Forests. Nature Geoscience. 5, 26-30.

  61. Sun X., Wang Y., Li H., Yang X., Sun L., Wang X., Wang T., Wang W. (2016) Organic acids in cloud water and rainwater at a mountain site in acid rain areas of South China. Environ. Sci. Pollut. Res. 23, 9529-9539.

  62. Szep R., Mateescu E., Nita I.-A., Birsan M.-V., Bodor Z., Keresztesi A. (2018) Effects of the Eastern Carpathians on atmospheric circulations and precipitation chemistry from 2006 to 2016 at four monitoring stations (Eastern Carpathians, Romania). Atmos. Res. 214, 311-328.

  63. Vet R., Artz R.S., Carou S., Shaw M., Ro C.U., Aas W., Baker A., Bowersox V.C., Dentener F., Galy L.C., Hou A., Pienaar J.J., Gillett R., Forti M.C., Gromov S., Hara H., Khodzherm T., Mahowald N.M., Nickovic S., Rao P.S., Reid N.W. (2014) A global assessment of precipitation chemistry and deposition of sulfur, nitrogen, sea salt, base cations, organic acids, acidity and pH and phosphorus. Atmos. Environ. 93, 3-100.

  64. Walna B. (2013) Interdisciplinary study of post–agricultural pollution in the Wielkopolski National Park (Poland). J. Integrative Environ. Sci. (10), 17-38.

  65. Zhang N., Cao J., He Y., Xiao S. (2014) Chemical composition of rainwater at Lijiang on the Southeast Tibetan Plateau: influences from various air mass sources. J. Atmos. Chem. 71, 157-174.

  66. Zhang Y., Cao Y., Qiao X., Tang Y., Zeng Y., Ying Q., Hopke P.K., Xu X., Xia Z. (2020) Wet deposition of sulfur and nitrogen at mt. Emei in the west China rain zone, southwestern China: status, inter-annual changes, and sources. Sci. Total Environ. 713, 136676.

  67. Zhao M., Li L., Liu Z., Chen B., Huang J., Cai J., Deng S. (2013) Chemical Composition and Sources of Rainwater Collected at a Semi-Rural Site in Ya’an, Southwestern China. Atmospheric and Climate Sciences. 3(4), 486-496.

  68. Zheng B., Tong D., Li, M., Liu F., Hong C.P., Geng G.N., Li H.Y., Li X., Peng L.Q., Qi J., Yan L., Zhang Y.X., Zhao H.Y., Zheng Y.X., He K.B., Zhang Q. (2018) Trends in China’santhropogenic emissions since 2010 as the consequence of clean air actions. Atmos.Chem. Phys. 18, 14 095-14 111.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал