Геохимия, 2022, T. 67, № 2, стр. 136-149

Особенности биогенной миграции азота и фосфора в соленых пересыхающих озерах Крыма

И. И. Руднева a, И. Н. Залевская b*, В. Г. Шайда ac, Г. Н. Меметлаева b**, А. В. Щерба d

a Морской гидрофизический институт РАН
299011 Севастополь, ул. Капитанская, 2, Россия

b Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского
295007 Симферополь, пр. Вернадского, 4, Россия

c ООО “Экосервич-А”
107140 Москва, ул. Верхняя Красносельская, 17А, стр. 16, Россия

d ООО “Севстар”
299055 Севастополь, Хрусталева, 74-А, Россия

* E-mail: inz3@mail.ru
** E-mail: svg-41@mail.ru

Поступила в редакцию 16.06.2021
После доработки 25.06.2021
Принята к публикации 25.06.2021

Аннотация

Представлены результаты исследований особенностей биогенной миграции элементов на примере изучения шести крымских пересыхающих гиперсоленых озер Евпаторийской группы. Поступление биогенов в соленые озера Крыма происходит за счет естественных источников, к которым следует отнести атмосферные осадки, продукты эрозии, перелив морской воды во время штормов, продукты жизнедеятельности водоплавающих птиц и животных, выпас которых осуществляется на прибрежных территориях, процессов в экосистемах (эвтрофирование, жизнедеятельность гидробионтов), а также азота и фосфора, содержащихся в стоках, попадающих как непосредственно в водные объекты, так и через грунтовые воды, рекреационной нагрузки на берегах озер. В летний период при достижении температуры воздуха и воды свыше +30°С происходит интенсивное испарение и их дальнейшее высыхание. Показано, что в пересохших водоемах нарушаются естественные циклы миграции азота и фосфора в связи с прекращением функционирования биоты, в частности микроводорослей, микробных сообществ и ракообразных артемии. В засушливые периоды происходит также накопление и концентрирование азота, фосфора и загрязняющих веществ на дне водоемов, которые во время сильных ветров и штормов, характерных для данного района, разносятся на прилегающие территории и тем самым представляют угрозу для здоровья человека. Обсуждаются вероятные сценарии трансформации экосистем соленых озер в условиях возможного потепления климата и при усилении антропогенной активности.

Ключевые слова: гиперсоленые озера, Крым, пересыхание, сезонные флуктуации, гидрохимические параметры, биогенные элементы, антропогенная деятельность

Список литературы

  1. Васенко В.И. (2012) Результаты рекогносцировочного обследования озера Мойнаки. Отчет СГГРЭС, Саки, 2012 г. 49 с.

  2. Гулов О.А. (2006) Комплексное рекогносцировочное обследование крупнейших месторождений лечебных грязей Крыма. Отчет о геоэкологических работах. Саки: ГГРЭС, 190 с.

  3. Гулов О.А. (2007) Экоцид крымских соляных озер. Теория и практика восстановления внутренних водоемов. С.-Пб: Лема, 60-78.

  4. Ежов В.В., Тарасенко Д.Н. 2002. Секреты крымского здоровья, Симферополь: Бизнес-Информ. 256 с.

  5. Иванютин Н.М. (2016) Влияние антропогенной деятельности на подземные воды Крыма. Пути повышения орошаемого земледелия. 3(59), 25-31.

  6. Иванютин Н.М., Подовалова С.В. (2018) Загрязнение водных объектов Крыма сточными водами. Экология и строительство. 1, 4-8.

  7. Массовая концентрация нитратов в водах. Методика выполнения измерений потенциометрическим методом с ионоселективным электродом. РД 52.24.367-2010.

  8. Массовая концентрация фосфатов и полифосфатов в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом. РД 52.24.382-2006.

  9. Методика измерений массовой концентрации нитрит-ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса. ПНДФ 14.1:2: 4.3-95. 1995.

  10. Моисеенко Т.И. (2017) Эволюция биогеохимических циклов в современных условиях антрпогенных нагрузок: пределы воздействий. Геохимия. (10), 1-22.

  11. Moiseenko T.I. (2017) Evolution of Biogeochemical Cycles under Anthropogenic Loads: Limits Impacts. Geochem. Int. 55(10), 841-860.

  12. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А. (2010). Формирование химического состава вод озер в условиях изменения окружающей среды. М.: Наука. 268 с.

  13. Моисеенко Т.И., Руднева И.И. (2008) Глобальное загрязнение и функции азота в гидросфере. ДАН. 420(3), 676-680.

  14. Понизовский А.М. (1965) Соляные ресурсы Крыма. Симферополь: Крым, 163 с.

  15. Руднева И.И., Залевская И.Н., Шайда В.Г., Меметлаева Г.Н., Щерба А.В. (2020) Биогенная миграция азота и фосфора в соленых озерах Крыма: сезонные аспекты. Геохимия. 65(10), 984–997.

  16. Rudneva I.I., Zalevskaya I.N., Shaida V.G., Memetlaeva G.N., Scherba A.V. (2020) Biogenic Migration of Nitrogen and Phosphorus in Crimean Hypersaline Lakes: A Seasonal Aspect. Geochem. Int. 58(10), 1123-1134.

  17. Тарасенко В.С. (2014) Экология Крыма. Угрозы устойчивому развитию. План действий. Симферополь: Ариал, 176 с.

  18. Хохлов В.А., Васенко В.И., Чабан В.В. и др. (2019). Геоэкологическое изучение, режим, эксплуатация и горно-санитарная охрана месторождений гидроминеральных ресурсов Республики Крым в зоне действия ГУ НПП РК “Крымская ГГРЭС”. Отчет о научно-практической работе за 2018 г. Саки: ГУ НПП РК “Крымская ГГРЭС”. 251 с.

  19. Akhmedenov K.M. (2020) Tourist and recreational potential of the salt lakes of Western Kazakhstan. GeoJ. Tourism and Geosites. 30(2), 782-787.

  20. Amiri V., Nakhaei M., Lak R., Kholghi M. (2016) Investigating the salinization and freshening processes of the coastal groundwater resources in Urmia aquifer, NW Iran. Environ. Monitor. Assess. 188(4), Article N 233.

  21. Bamba D., Coulibaly M., Robert D. (2017) Nitrogen-containing organic compounds: origins, toxicity and conditions of their photocatalytic mineralization over TiO2, Sci. Total Environ. 580, 1489-1504.

  22. Chapra S.C., Dove A, Warren GT.J. (2012) Long-Term trends of Great Lakes Major ion chemistry. J. Great Lakes Research. 38, 550-560.

  23. Cherekarm N., Pathak A.P. (2016) Chemical assessment of Sambhur Soda Lake, a Ramasar site in India. J. Water Chem. Technol. 38(4), 244-247.

  24. Di Meglio, L.Santos, F.Gomariz, M., Almansa, C., López, C., Antón, J., Nercessian, D. (2016) Seasonal dynamics of extremely halophilic microbial communities in three Argentinian salterns. FERMS Microbiol. Ecol. 92(12), Article fiw184.

  25. Fisher KA, Meisinger JJ, James BR. (2016) Urea hydrolysis rate in soil toposequences as influenced by pH, carbon, nitrogen, and soluble metals. J Environ Qual. 45(1), 349-359.

  26. Geldenhuys Ch., Cotiyane Ph., Rajkaran A. (2016) Understanding the creek dynamics and environmental characteristics that determine the distribution of mangrove and saltmarsh communities at Nahoon Estuary. South African J. Botany. 107, 137-147.

  27. Glibert PM, Mayorga E, Seitzinger S. (2008) Prorocentrum minimum tracks anthropogenic nitrogen and phosphorus inputs on a global basis: Application of spatially explicit nutrient export models. Harmful Algae. 8(1), 33-38.

  28. Golan R., Gavrieli I., Ganor J., Lazarc B. (2016) Controls on the pH of hyper-saline lakes – A lesson from the Dead Sea. Earth Planet. Sci. Lett. 434, 289-297.

  29. Guo L, Zhang JZ, Guéguen C. (2004) Speciation and fluxes of nutrients (N, P, Si) from the upper Yukon River. Global Biogeochem Cycles. 18, 1-12.

  30. Hetzel Y., Pattiaratchi C., Lowe R., Hofmeister R. (2015) Wind and tidal mixing controls on stratification and dense water outflows in a large hypersaline bay. J. Geophys. Res. Oceans. 120(9), 6034-60556.

  31. Huang J., Xu C.-C., Ridoutt B.G., Wang X.-C., Ren P.-A. (2017) Nitrogen and phosphorus losses and eutrophication potential associated with fertilizer application to cropland in China. J. Cleaner Prod. 159, 171-179.

  32. Jellison R., Williams W.D., Timms B., Aladin N.V. (2008) Salt lakes: Values, threats, and future. Aquatic Ecosystems: Trends and global prospects. Cambridge University Press: Cambridge, UK. 94-110.

  33. Lazar V., Iordache (FCurutiu) C., Ditu L.M. Holban A., Gheorghe I., Marinescu F., Ilie M., Ivanov A., Dobre D., Chifiriuc M. (2017) Physico-chemical and microbiological assessment of organic pollution in Play Salty lakes from protected regions. J. Environ. Protect. 8, 1474-1489.

  34. Liu H., Chen Z., Guan Y., Xu S. (2018) Role and application of iron in water treatment for nitrogen removal: a review. Chemosphere. 204, 51-62.

  35. Mantyka-Pringle C.S., Martin T.G., Moffatte D.B., et al. 2016) Prioritizing management actions for the conservation of freshwater biodiversity under changing climate and land-cover. Biol. Conserv. 197, 80-89.

  36. Mitchell S., Boateng I., Couceiro F. (2017) Influence of flushing and other characteristics of coastal lagoons using data from Ghana. Ocean Coast. Manag. 143(1), 26-37.

  37. Pepenel I., Cracium N., Jujea V., Florea A., Pop C.E., Stoian G. (2020) Biochemical parameters of salt lakes sapropelic sludge from Buzau Country protected area, with different degrees of microbiological attrition. Sci. Annals Danube Delta Ins. 25. 101-111.

  38. Ravurmaci M., Ustun A. K. (2016) Assessment of groundwater quality using DEA and AHP: a case study in the Serefkikochisar region in Turkey. Environ. Monitor. Assess. 188(4). Article N 25.

  39. Robert J. Ch., Emerson S. (2000) The acid-bas and oxidation-reduction balances of the Earth. Int. Geophys. 72. 421-436.

  40. Santanu R., Mukherjee J,m Mandai S. (2015) Modelling nitrogen and carbon cycles in Hooghy estuary along with adjacent mangrove ecosystem. Develop. Environ. Model. 27, 289-320.

  41. Selemani J.R., Zhang J., Muzuka A.N.N., Njau K.N., Zhang G., Mzuza M.K., Maggid A. (2018): Nutrients’ distribution and their impact on Pangani River Basin’s ecosystem – Tanzania, Environ. Technol. 39(6), 1-15.

  42. Shadkam S, Ludwig F, van Vliet T.H, Pastor A, Kabat P. (2016) Preserving the world second largest hypersaline lake under future irrigation and climate change. Sci. Total Environ. 559, 317-325.

  43. Tusupova K., Peder Hjorth A., Morave M. (2020) Drying lakes: a review on the apllied restoration strategies and health conditions in contiguous areas. Water. 12(749), 1-21.

  44. Wang Z., Zheng J., Tang J., Wang X., Z. Wu Z. (2016) A pilot-scale forward osmosis membrane system for concentrating low-strength municipal wastewater: performance and implications. Sci. Rep.-UK. 6, Article № 21653.

  45. Wooldridge T.H., Adams J.B., Fernandes M. (2016) Biotic responses to extreme hypersalinity in an arid zone estuary. South Africa J. Botany. 107, 160-169.

  46. Wurtsbaugh W.A., Miller C., Null S.E., DeRose R.J., Wilcock P., Hahnenberger M., Howe F., Moore J. (2017) Decline of the world saline lakes. Nat. Geosci. 10. 816-821.

Дополнительные материалы отсутствуют.