1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Океанология
  4. T. 62, № 3, 2022

Океанология, 2022, T. 62, № 3, стр. 380-402

Трансформация макро- и микроэлементного состава стока растворенных веществ в устьях средних и малых рек черноморского побережья России

А. В. Савенко 1, *, О. С. Покровский 2, 3

1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет
Москва, Россия

2 Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики РАН
Архангельск, Россия

3 Национальный исследовательский Томский государственный университет
Томск, Россия

* E-mail: Alla_Savenko@rambler.ru

Поступила в редакцию 12.11.2021
После доработки 24.11.2021
Принята к публикации 25.02.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

По данным натурных наблюдений изучены закономерности миграции растворенных веществ в устьевых областях рек Черноморского побережья России (Анапка, Ашамба, Мезыбь, Хотецай, Вулан, Кудепста, Мзымта). Консервативное поведение (линейная форма зависимости концентрации компонента от содержания хлоридов) установлено для ряда главных ионов и микроэлементов: Na, K, Mg, SO4, Li, Rb, Cs, Sr, Co, Ni, Cu, Cd, Sb, Ga, B, F, V, As, Mo, U. Условно неконсервативное поведение кальция и гидрокарбонатов также фактически соответствует консервативному, поскольку их избыток в устьях некоторых рек связан с притоком в зону смешения, помимо речных вод, рассредоточенного подземного стока. Неконсервативное поведение (нелинейная форма зависимости концентрации компонента от содержания хлоридов, свидетельствующая о его участии во внутриводоемных процессах в зоне смешения речных и морских вод) характерно для биогенных элементов, вовлеченных в продукционно-деструкционные (P, Si) и сорбционно-десорбционные (P) процессы; бария, в большей или меньшей степени десорбирующегося с речных взвесей (от ∼0 до 390% его концентрации в речных водах), а также для Mn, Fe, Pb, Al, Ti, Y и редкоземельных элементов, которые удаляются из раствора в процессе коагуляции и флоккуляции органических и органоминеральных коллоидов (от ∼0 до 85%). Пространственно-временнáя изменчивость распределения растворенных макро- и микроэлементов в зоне смешения речных и морских вод зависит от изменчивости химического состава материкового стока и различий концентраций элементов на речной и морской границах зоны смешения, с возрастанием которых нивелируется влияние первого фактора. С привлечением ранее полученных данных показано сходство типов распределения растворенных макро- и микроэлементов в устьях крупных и малых рек российских секторов Черного и Каспийского морей, которое отличается только степенью вовлеченности элементов в те или иные внутриводоемные процессы в устье каждой реки в конкретный период времени.

Ключевые слова: устья рек, зона смешения речных и морских вод, основной солевой состав, растворенные микроэлементы, консервативное и неконсервативное поведение, Черноморское побережье России

На химическую трансформацию материкового стока растворенных веществ в устьевых областях рек оказывает влияние состав как речных, так и морских вод. Сток рек Российской Арктики и Дальнего Востока формируется преимущественно в зоне таежно-тундровых ландшафтов с гумидным климатом, а принимающие его воды по составу и солености близки к “нормальной” морской воде, что за редкими исключениями (например, эстуарий Мезени с аномально высоким содержанием взвеси) предопределяет сходные черты пространственно-временнóго распределения макро- и микроэлементов в устьях разных рек [1, 2, 5–9, 11, 15]. Реки юга России впадают во внутренние моря с сильно распресненной водой (Азовское и Черное моря) или Каспийское озеро-море со специфическим составом, а их водосборы охватывают области от гумидного субтропического до семиаридного и аридного климата. Учитывая разнообразие химического состава вод южных рек и морских бассейнов, а также значительную роль малых рек и водотоков в материковом стоке на отдельных участках морских побережий, представляет интерес сравнительный анализ закономерностей миграции растворенных веществ в устьевых областях малых, средних и крупных рек Азово-Черноморского бассейна и Каспийского моря.

Цель настоящей работы состояла в установлении общих черт и различий распределения растворенных форм макро- и микроэлементов в устьях средних и малых рек Черноморского побережья России и сопоставлении их с ранее полученными данными для зон смешения вод Волги, Урала и Северного Каспия [4, 10].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Пробы воды, послужившие материалом для исследований, были отобраны в 2006–2014 гг. во время учебно-производственных практик и экспедиций НСО географического факультета МГУ в устьях 7 рек Черноморского побережья (рис. 1): Анапка (М.Н. Кожин), Ашамба (А.В. Полякова, М.В. Кривушин), Мезыбь и Хотецай (М.В. Кривушин), Вулан (А.В. Полякова), Кудепста и Мзымта (А.А. Полухин).

Рис. 1.

Расположение полигонов отбора проб воды в устьях рек Черноморского побережья России.

Опробование производили пластиковой емкостью из поверхностного слоя (с глубины 0.5 м) по разрезам вдоль зоны смешения речных и морских вод. После этого растворы сразу отфильтровывали в 3 полипропиленовых флакона: 1) через плотный бумажный фильтр для анализа содержания главных ионов и фторидов; 2) через плотный бумажный фильтр с добавлением 1 мл хлороформа на 100 мл пробы для определения концентраций биогенных элементов; 3) через мембранный фильтр 0.45 мкм во флакон с предварительно добавленной аликвотой 5 M азотной кислоты марки ос.ч. (0.25 на 10 мл пробы) для анализа микроэлементного состава.

Для аналитических определений использовали методы объемного титрования (Cl меркуриметрически, Alk ≈ HCO3), капиллярного электрофореза (SO4), спектрофотометрии (P, Si), ионометрии (F) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой ИСП МС (Na, K, Mg, Ca, микроэлементы). Для измерений методом ИСП МС высокоминерализованные пробы разбавляли 2% азотной кислотой марки ос.ч. так, чтобы содержание растворенных веществ составляло 300–500 мг/л. Относительная погрешность определений не превышала ±3%. Правильность анализов оценивали с помощью международных стандартов речной воды SLRS-4 и SLRS-5 и стандарта воды из эстуария с соленостью 15‰ SLEW-3, для которых расхождение измеренных и сертифицированных концентраций изученных элементов не превышало 20%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты анализа макро- и микроэлементного состава вод в устьевых областях рек Черноморского побережья России представлены в табл. 1–4. По этим данным были определены типы поведения и рассчитаны параметры зависимостей концентраций компонентов i от содержания хлоридов:

(1)
$[i,\,{{{\text{мг}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{\text{мг}}} {\text{л}}}} \right. \kern-0em} {\text{л}}}{\text{]}} = a + b{\kern 1pt} {\kern 1pt} {\text{[Cl}},\,{{{\text{мг}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{\text{мг}}} {\text{л}}}} \right. \kern-0em} {\text{л}}}{\text{]}},$
где a – параметр, примерно равный концентрации компонента i в речных водах, выраженной в мг/л; b – угловой коэффициент. Численные значения параметров уравнения (1) для главных ионов и микроэлементов приведены в табл. 5.

Таблица 1.  

Концентрации главных ионов и растворенных форм биогенных элементов в устьях средних и малых рек Черноморского побережья России*

№ пробы Cl SO4 HCO3 Na K Mg Ca Si Pмин Pорг
мг/л мкг/л
Р. Анапка, 5 мая 2014 г.
1-1         45.8          44.9 294          36.4           3.91           8.21 106 4.89         17.7 8.75
1-2 274          84.6 303 160           8.37         24.9 116 4.78         70.7    10.7
1-3 848 152 306 451         18.9         62.1 127 4.47 139 8.25
1-4 2100 349 299 1133         43.4 150 148 3.79 136 2.66
1-5 3920 598 273 2196         82.3 283 179 2.95 108 1.20
1-6 6880 1000 235 3730 143 463 232 1.63         61.8 0.70
1-7 9360 1340 198 5189 193 636 274 0.37         12.6 0.69
Р. Ашамба, 15 июля 2010 г.
2-1 6380 948 231 3580 132 437 136 1.25         16.7 1.03
2-2 6510 973 228 3680 135 442 134 1.20         16.5 0.94
2-3     23.4         26.9 183          15.2           1.93           3.79          71.0 3.80         14.1 0.95
2-4 5150 780 227 2910 105 342 122 1.63         16.7 0.82
2-5 7080 1060 218 4010 146 484 144 0.99         13.6 1.74
2-6 7720 1180 223 4480 161 528 151 0.75         11.9 2.73
2-7 8540 1240 213 4760 174 569 160 0.48         11.2 4.87
2-8 7940 1180 221 4480 161 539 152 0.64         12.6 5.19
2-9 7370 1110 227 4210 151 501 148 0.81         14.0 1.42
То же, 30 августа 2010 г.
3-1 1270 233 248 742         27.2         89.4         97.3 2.92         82.2     21.4
3-2 1680 282 257 938         35.4 120         99.2 2.72         78.2     20.4
3-3 2480 400 270 1410         52.5 176 105 2.39         66.9     17.6
3-4 3830 600 264 2200         79.8 265 119 2.05         51.4     13.8
3-5 5130 778 263 2900 104 350 130 1.62         40.5     10.6
3-6 5880 875 260 3290 122 398 137 1.35         34.1 8.97
3-7 7370 1070 240 4080 151 493 152 0.84         24.9 6.42
То же, 27–28 января 2011 г.
4-1 741 139 255 401         16.9         48.3         78.7 2.91         21.4 0.49
4-2 1810 296 275 992         39.2 120         92.9 2.53         22.7 0.71
4-3 5840 853 244 3200 123 386 128 1.28         14.2 1.41
4-4 170         55.3 212         93.6           5.11        12.6         73.2 3.11         15.3 0.14
4-5         18.5         20.7 221         11.6           1.84          2.78         70.3 3.19           8.81 0.30
4-6         20.5         22.6 217         11.1           1.74          2.66         69.1 3.15           2.15 1.75
Р. Мезыбь, 1 сентября 2010 г.
5-1 724 151 266 431         16.9         52.1         66.1 2.79           5.52 3.93
5-2 1110 203 271 639         23.9         78.2         72.8 2.62           6.04 3.77
5-3 1910 308 259 1070         40.1 128         81.4 2.37           9.39 4.22
5-4 2610 402 264 1450         54.8 175         86.7 2.22         16.6 3.39
5-5 3850 577 280 2150         79.7 260         99.1 1.82         15.5 2.94
5-6 5990 892 258 3350 125 404 121 1.17         12.5 3.40
5-7 8600 1250 222 4780 175 576 147 0.38           7.65 5.27
Р. Хотецай, 3 сентября 2010 г.
6-1 490 112 179 262         11.9        34.9         77.1 5.59           4.73 0.31
6-2 1360 230 200 732         29.8         95.7         85.1 4.71           6.84 1.05
6-3 2340 385 192 1350         50.8 162         98.8 4.06          13.9 0.21
6-4 4840 743 223 2760 101 333 118 2.72            7.71 1.05
6-5 6870 1030 212 3920 142 464 139 1.64           7.06 0.32
Р. Вулан, 17 июля 2006 г.
7-1 9050 – 196 – – – 206 0.26           1.87 –
7-2 8010 – 203 – – – 191 0.65           2.87 –
7-3 54.9 – 110 – – –         31.7 3.08           6.46 –
7-4 5650 – 214 – – – 154 1.24           3.60 –
7-5 6140 – 220 – – – 162 1.16           3.73 –
7-6 657 – 137 – – –         52.8 2.40           5.17 –
7-7 6720 – 223 – – – 172 0.90           3.16 –
7-8         34.3 – 114 – – –        34.3 3.14           6.60 –
7-9           8.57 – 101 – – –        28.5 3.02           8.04 –
Р. Кудепста, 30 мая 2011 г.
8-1 5520 846 177 3170 116 382 104 1.22 – –
8-2 7390 1100 189 4290 155 517 130 0.77 – –
8-3 9660 1390 201 5340 196 644 156 0.25 – –
8-4 144         70.0 121 111            5.31         13.4         33.3 2.44 – –
8-5 232          77.3 134 142           6.05         17.8         37.1 2.41 – –
Р. Мзымта, 29 мая 2011 г.
9-1 2.82          13.8      70.8 2.19           0.46          1.65         24.1 2.62 – –
9-2 7150 1060 162 4020 146 484 119 0.72 – –
9-3 9790 1420 185 5470 200 659 159 0.23 – –
9-4 2140 379      99.4 1320         47.9 159         52.1 1.85 – –
9-5 9700 1420 203 5430 197 654 157 0.31 – –
9-6 5550 833 149 3120 115 376         98.5 1.12 – –

* Здесь и в табл. 2–4 прочерк означает отсутствие данных.

Таблица 2.  

Концентрации растворенных форм редких щелочных, щелочноземельных и анионогенных элементов в устьях средних и малых рек Черноморского побережья России

№ пробы Li Rb Cs Sr Ba B F V As Mo
мкг/л мг/л мкг/л мг/л мкг/л
Р. Анапка, 5 мая 2014 г.
1-1 22.3 1.65 0.004 1.67 91.5 0.13 0.25 0.49 0.40 0.52
1-2 24.3 2.68 0.005 1.74 89.5 0.17 0.27 0.50 0.41 0.60
1-3 27.8 5.73 0.011 1.91 86.1 0.28 0.32 0.54 0.48 0.81
1-4 38.0 13.1 0.029 2.25 78.0 0.56 0.41 0.58 0.51 1.39
1-5 51.8 24.4 0.051 2.89 70.6 0.94 0.53 0.70 0.71 2.32
1-6 76.0 40.8 0.105 3.80 51.1 1.57 0.72 0.84 0.83 3.69
1-7 94.4 56.9 0.132 4.52 20.9 2.14 0.90 0.97 1.02 4.83
Р. Ашамба, 15 июля 2010 г.
2-1 – 40.2 0.087 3.35 39.7 1.44 – 0.67 0.85 3.72
2-2 – 39.1 0.096 3.31 38.1 1.44 – 0.60 0.82 3.56
2-3 – 0.83 0.011 1.16 79.6 0.057 – 0.26 0.44 0.31
2-4 – 31.2 0.074 2.88 48.7 1.14 – 0.60 0.78 2.90
2-5 – 43.4 0.114 3.58 34.6 1.60 – 0.71 0.84 3.82
2-6 – 48.9 0.116 3.81 30.8 1.84 – 0.72 0.88 4.32
2-7 – 52.7 0.126 4.04 24.9 1.94 – 0.76 0.96 4.56
2-8 – 48.3 0.112 3.87 28.7 1.87 – 0.79 0.95 4.25
2-9 – 44.2 0.108 3.68 33.9 1.75 – 0.68 0.90 3.88
То же, 30 августа 2010 г.
3-1 – 8.43 0.020 1.86 76.7 0.35 – 0.33 0.44 0.88
3-2 – 11.0 0.026 1.98 73.4 0.44 – 0.33 0.47 1.10
3-3 – 15.7 0.042 2.25 67.9 0.63 – 0.40 0.55 1.36
3-4 – 23.8 0.054 2.66 58.8 0.91 – 0.46 0.64 2.09
3-5 – 31.1 0.078 3.09 50.1 1.17 – 0.57 0.69 2.79
3-6 – 35.7 0.082 3.31 44.9 1.35 – 0.59 0.77 3.25
3-7 – 46.2 0.098 3.89 33.4 1.70 – 0.66 0.89 4.11
То же, 27–28 января 2011 г.
4-1 – 4.70 0.014 1.18 63.3 0.18 – 0.28 0.20 0.59
4-2 – 11.3 0.027 1.50 57.6 0.41 – 0.36 0.29 1.21
4-3 – 35.9 0.088 3.06 37.4 1.28 – 0.63 0.60 3.08
4-4 – 1.45 0.006 0.98 67.1 0.071 – 0.22 0.15 0.32
4-5 – 0.61 0.009 0.92 66.9 0.038 – 0.21 0.14 0.23
4-6 – 0.55 0.006 0.90 67.3 0.037 – 0.21 0.12 0.24
Р. Мезыбь, 1 сентября 2010 г.
5-1 – 4.83 0.015 1.16    118 0.27 – 0.26 0.78 0.84
5-2 – 6.73 0.019 1.31    121 0.35 – 0.28 0.76 0.85
5-3 – 11.3 0.025 1.67    112 0.50 – 0.29 0.84 1.24
5-4 – 16.2 0.040 1.86    103 0.66 – 0.38 0.90 1.47
5-5 – 22.9 0.063 2.27 87.6 0.88 – 0.44 0.93 2.38
5-6 – 36.4 0.081 3.16 62.8 1.33 – 0.58 1.06 3.24
5-7 – 51.5 0.131 4.12 24.6 1.95 – 0.78 1.15 4.60
Р. Хотецай, 3 сентября 2010 г.
6-1 – 3.75 0.011 1.92 78.2 0.25 – 0.39 0.41 0.64
6-2 – 9.14 0.022 2.23 73.8 0.42 – 0.49 0.46 0.98
6-3 – 15.1 0.031 2.49 80.0 0.60 – 0.52 0.58 1.46
6-4 – 30.3 0.077 3.18 58.4 1.11 – 0.67 0.74 2.97
Р. Вулан, 17 июля 2006 г.
7-1 82.6 55.4 0.133 4.50 23.0 2.05 – 0.81 1.02 4.68
7-2 75.0 48.4 0.126 4.02 35.6 1.76 – 0.72 0.98 4.06
7-3 6.03 0.73 0.005 1.13    105 0.076 – 0.22 0.39 0.29
7-4 53.0 34.4 0.074 3.04 57.4 1.36 – 0.55 0.79 3.06
7-5 57.8 37.5 0.090 3.36 54.0 1.50 – 0.65 0.78 3.41
7-6 9.04 3.92 0.019 1.21    107 0.20 – 0.21 0.42 0.46
7-7 62.1 40.6 0.094 3.53 49.2 1.62 – 0.71 0.87 3.53
7-8 7.10 0.61 0.007 0.97    105 0.074 – 0.23 0.32 0.35
7-9 3.61 0.49 0.006 0.84    103 0.044 – 0.16 0.38 0.19
Р. Кудепста, 30 мая 2011 г.
8-1 – 33.5 0.087 2.64 73.8 1.33 – 0.67 0.75 3.18
8-2 – 45.4 0.109 3.48 68.6 1.77 – 0.80 0.86 4.26
8-3 – 57.7 0.140 4.34 23.2 2.26 – 0.93 1.06 5.19
8-4 – 1.72 0.009 0.32 46.6 0.092 – 0.41 0.47 0.63
8-5 – 2.01 0.011 0.36 51.6 0.076 – 0.37 0.39 0.61
Р. Мзымта, 29 мая 2011 г.
9-1 – 0.50 0.009 0.27 5.80 0.034 – 0.47 0.74 0.36
9-2 – 42.9 0.099 3.27 23.5 1.65 – 0.86 1.13 3.74
9-3 – 60.6 0.142 4.48 18.2 2.33 – 1.02 1.25 5.41
9-4 – 15.0 0.041 1.20 31.2 0.59 – 0.58 0.86 1.60
9-5 – 59.6 0.134 4.40 19.3 2.32 – 1.00 1.21 5.07
9-6 – 33.3 0.083 2.56 26.6 1.38 – 0.80 1.03 3.33
Таблица 3.  

Концентрации растворенных форм тяжелых металлов в устьях средних и малых рек Черноморского побережья России, мкг/л

№ пробы Mn Fe Co Ni Cu Cd Pb Sb
Р. Анапка, 5 мая 2014 г.
1-1 11.8 51.5 0.130 1.46 1.86 0.032 0.351 0.075
1-2 8.45 39.4 0.124 1.39 1.80 0.030 0.075 0.082
1-3 7.65 26.2 0.121 1.42 1.70 0.027 0.049 0.088
1-4 6.68 19.6 0.112 1.33 1.66 0.030 0.048 0.112
1-5 5.52 14.3 0.100 1.25 1.38 0.040 0.057 0.149
1-6 3.50 10.2 0.081 1.02 0.91 0.039 0.080 0.204
1-7 2.03 5.15 0.064 0.90 0.60 0.047 0.108 0.242
Р. Ашамба, 15 июля 2010 г.
2-1 0.97 11.6 – 1.10 1.52 0.054 – 0.216
2-2 1.08 12.8 – 1.15 1.61 0.051 – 0.207
2-3 4.94 46.5 – 1.63 3.71 0.058 – 0.127
2-4 1.41 14.9 – 1.23 1.92 0.057 – 0.196
2-5 0.77 10.8 – 1.09 1.52 0.052 – 0.223
2-6 0.81 9.73 – 1.06 1.30 0.049 – 0.229
2-7 1.10 8.65 – 0.99 1.01 0.050 – 0.243
2-8 0.76 7.21 – 1.04 1.03 0.049 – 0.236
2-9 0.95 8.09 – 1.10 1.18 0.050 – 0.220
То же, 30 августа 2010 г.
3-1 25.7 86.8 – 1.11 1.64 0.026 – 0.170
3-2 25.4 79.6 – 1.04 1.52 0.030 – 0.175
3-3 23.5 75.9 – 1.16 1.51 0.033 – 0.182
3-4 18.6 64.0 – 1.03 1.22 0.033 – 0.189
3-5 13.2 52.5 – 1.03 1.21 0.044 – 0.202
3-6 14.9 41.0 – 1.01 1.01 0.040 – 0.213
3-7 8.42 27.6 – 0.94 0.80 0.041 – 0.224
То же, 27–28 января 2011 г.
4-1 0.69 27.4 – 0.55 1.81 0.077 0.113 0.126
4-2 1.04 20.8 – 0.61 1.62 0.077 0.080 0.154
4-3 0.43 14.2 – 0.74 1.17 0.062 0.090 0.202
4-4 0.83 36.2 – 0.60 1.96 0.030 0.334 0.121
4-5 1.22 34.8 – 0.62 2.05 0.086 0.370 0.140
4-6 0.77 32.4 – 0.54 1.72 0.078 0.347 0.117
Р. Мезыбь, 1 сентября 2010 г.
5-1 14.4 72.7 – 1.12 3.27 0.053 – 0.169
5-2 2.59 43.7 – 1.14 3.43 0.051 – 0.158
5-3 1.46 33.5 – 1.09 2.88 0.053 – 0.168
5-4 1.33 30.1 – 1.10 2.74 0.054 – 0.184
5-5 1.25 25.5 – 1.03 2.22 0.052 – 0.193
5-6 1.06 16.0 – 0.96 1.71 0.054 – 0.217
5-7 0.55 9.70 – 0.91 0.83 0.049 – 0.239
Р. Хотецай, 3 сентября 2010 г.
6-1 1.01 39.5 – 1.62 1.83 0.032 – 0.142
6-2 1.12 26.2 – 1.56 1.68 0.037 – 0.141
6-3 1.27 20.1 – 1.43 1.61 0.031 – 0.157
6-4 0.93 15.4 – 1.29 1.33 0.041 – 0.186
Р. Вулан, 17 июля 2006 г.
7-1 0.69 – 0.068 0.81 0.65 0.050 0.110 0.237
7-2 1.07 – 0.077 0.77 0.66 0.052 0.089 0.214
7-3 29.2 – 0.152 0.44 1.07 0.048 0.126 0.053
7-4 1.06 – 0.100 0.62 0.88 0.051 0.059 0.154
7-5 1.10 – 0.099 0.69 0.78 0.051 0.062 0.180
7-6 3.04 – 0.152 0.36 1.09 0.060 0.029 0.062
7-7 0.88 – 0.091 0.74 0.77 0.051 0.078 0.177
7-8 6.29 – 0.174 0.49 1.31 0.067 0.101 0.055
7-9 22.5 – 0.160 0.35 1.02 0.059 0.054 0.040
Р. Кудепста, 30 мая 2011 г.
8-1 4.49 20.9 – 1.18 1.87 0.062 – 0.206
8-2 3.33 16.6 – 1.05 1.36 0.059 – 0.230
8-3 2.10 7.74 – 0.85 0.56 0.050 – 0.251
8-4 29.0 98.7 – 1.61 3.36 0.075 – 0.159
8-5 8.88 96.2 – 1.64 3.55 0.086 – 0.149
Р. Мзымта, 29 мая 2011 г.
9-1 11.3 128 – 1.19 3.53 0.027 0.353 0.133
9-2 3.68 15.8 – 0.94 1.31 0.043 0.100 0.222
9-3 1.52 5.78 – 0.86 0.58 0.046 0.110 0.256
9-4 6.35 51.7 – 1.10 3.07 0.036 0.082 0.157
9-5 1.86 8.76 – 0.88 0.46 0.053 0.100 0.243
9-6 4.00 22.0 – 1.01 1.96 0.041 0.093 0.194
Таблица 4.

Концентрации растворенных форм элементов-гидролизатов в устьях средних и малых рек Черноморского побережья России, мкг/л

№ пробы Al Ga Ti Y La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Dy Ho Er Tm Yb Lu U
Р. Анапка, 5 мая 2014 г.
1-1 17.5 0.007 0.218 0.022 0.050 0.027 0.0032 0.023 0.0043 0.0094 0.0047 0.0040 0.0014 0.0023 0.0009 0.0020 0.0008 0.57
1-2 12.7 0.006 0.188 0.017 0.010 0.013 0.0022 0.013 0.0026 0.0056 0.0019 0.0016 0.0007 0.0012 0.0006 0.0011 0.0005 0.61
1-3 8.04 0.006 0.121 0.016 0.007 0.010 0.0019 0.011 0.0023 0.0056 0.0023 0.0018 0.0010 0.0017 0.0008 0.0013 0.0008 0.67
1-4 6.98 0.014 0.064 0.018 0.008 0.009 0.0017 0.011 0.0028 0.0061 0.0035 0.0021 0.0017 0.0023 0.0013 0.0019 0.0013 0.83
1-5 6.92 0.018 0.051 0.025 0.009 0.010 0.0020 0.012 0.0043 0.0070 0.0055 0.0031 0.0028 0.0035 0.0023 0.0030 0.0021 1.04
1-6 6.01 0.031 0.040 0.037 0.012 0.015 0.0028 0.016 0.0061 0.0079 0.0091 0.0048 0.0046 0.0053 0.0039 0.0045 0.0035 1.40
1-7 6.28 0.037 0.041 0.048 0.015 0.019 0.0033 0.020 0.0078 0.0091 0.0123 0.0063 0.0057 0.0073 0.0050 0.0057 0.0046 1.74
Р. Ашамба, 15 июля 2010 г.
2-1 6.37 0.026 0.077 – 0.012 0.015 0.0028 – – – – – – – – – – 1.25
2-2 6.72 0.027 0.083 – 0.011 0.015 0.0029 – – – – – – – – – – 1.24
2-3 8.57 0.007 0.547 – 0.061 0.075 0.0048 0.014 0.0050 0.0069 0.0053 0.0030 0.0021 0.0018 0.0018 0.0024 0.0022 0.38
2-4 6.49 0.023 0.062 – 0.010 0.013 0.0025 – – – – – – – – – – 1.04
2-5 6.29 0.032 0.077 – 0.013 0.014 0.0028 – – – – – – – – – – 1.25
2-6 6.82 0.033 0.062 – 0.012 0.017 0.0030 – – – – – – – – – – 1.37
2-7 6.21 0.034 0.050 – 0.015 0.017 0.0033 – – – – – – – – – – 1.47
2-8 5.80 0.035 0.049 – 0.014 0.016 0.0030 – – – – – – – – – – 1.44
2-9 6.26 0.031 0.056 – 0.013 0.016 0.0031 – – – – – – – – – – 1.33
То же, 30 августа 2010 г.
3-1 12.5 – 0.797 – – – – – – – – – – – – – – 0.45
3-2 11.7 – 0.709 – – – – – – – – – – – – – – 0.51
3-3 10.0 – 0.574 – – – – – – – – – – – – – – 0.61
3-4 8.91 – 0.508 – – – – – – – – – – – – – – 0.82
3-5 8.08 – 0.422 – – – – – – – – – – – – – – 1.04
3-6 7.32 – 0.326 – – – – – – – – – – – – – – 1.09
3-7 6.60 – 0.245 – – – – – – – – – – – – – – 1.36
То же, 27–28 января 2011 г.
4-1 5.55 0.009 0.185 – 0.006 0.008 0.0016 0.013 0.0025 0.0053 0.0020 0.0018 0.0010 0.0013 0.0006 0.0014 0.0008 0.28
4-2 4.71 0.013 0.097 – 0.009 0.008 0.0017 0.011 0.0035 0.0064 0.0035 0.0019 0.0016 0.0019 0.0014 0.0017 0.0013 0.43
4-3 5.66 0.027 0.064 – 0.010 0.013 0.0025 0.015 0.0055 0.0075 0.0078 0.0039 0.0037 0.0048 0.0033 0.0041 0.0031 1.02
4-4 4.00 0.004 0.323 – 0.011 0.011 0.0019 0.020 0.0020 0.0074 0.0017 0.0031 0.0012 0.0025 0.0021 0.0024 0.0014 0.18
4-5 5.97 0.005 0.463 – 0.022 0.024 0.0041 0.019 0.0037 0.0083 0.0054 0.0056 0.0040 0.0018 0.0029 0.0024 0.0031 0.15
4-6 3.82 0.004 0.444 – 0.013 0.013 0.0032 0.023 0.0057 0.0086 0.0027 0.0036 0.0030 0.0029 0.0027 0.0032 0.0024 0.15
Р. Мезыбь, 1 сентября 2010 г.
5-1 34.6 0.047 1.09 – – – – – – – – – – – – – – 0.41
5-2 29.7 0.047 0.960 – – – – – – – – – – – – – – 0.46
5-3 25.6 0.045 0.667 – – – – – – – – – – – – – – 0.54
5-4 22.1 0.048 0.593 – – – – – – – – – – – – – – 0.67
5-5 18.1 0.044 0.453 – – – – – – – – – – – – – – 0.84
5-6 13.1 0.044 0.322 – – – – – – – – – – – – – – 1.13
5-7 8.13 0.041 0.144 – – – – – – – – – – – – – – 1.47
Р. Хотецай, 3 сентября 2010 г.
6-1 8.70 0.006 0.820 – 0.010 0.010 0.0025 0.011 0.0027 0.0061 0.0029 0.0022 0.0011 0.0015 0.0006 0.0014 0.0007 0.62
6-2 8.37 0.011 0.676 – 0.008 0.009 0.0018 0.009 0.0026 0.0060 0.0029 0.0019 0.0012 0.0020 0.0012 0.0015 0.0010 0.74
6-3 7.66 0.013 0.577 – 0.009 0.010 0.0016 0.009 0.0040 0.0062 0.0041 0.0027 0.0017 0.0024 0.0014 0.0021 0.0014 0.88
6-4 5.70 0.024 0.449 – 0.011 0.015 0.0024 0.012 0.0048 0.0077 0.0065 0.0041 0.0035 0.0043 0.0030 0.0036 0.0026 1.20
Р. Вулан, 17 июля 2006 г.
7-1 5.82 0.038 0.050 0.044 0.015 0.019 0.0034 0.018 0.0081 0.0086 0.0126 0.0062 0.0056 0.0069 0.0049 0.0058 0.0045 1.56
7-2 5.95 0.032 0.064 0.042 0.012 0.018 0.0031 0.018 0.0069 0.0088 0.0105 0.0055 0.0052 0.0063 0.0046 0.0054 0.0042 1.41
7-3 4.73 0.003 0.318 0.013 0.010 0.009 0.0028 0.012 0.0030 0.0088 0.0019 0.0031 0.0007 0.0013 0.0007 0.0018 0.0008 0.31
7-4 5.53 0.027 0.070 0.028 0.010 0.016 0.0025 0.012 0.0049 0.0077 0.0076 0.0043 0.0038 0.0048 0.0029 0.0039 0.0030 1.07
7-5 4.56 0.026 0.058 0.031 0.011 0.016 0.0030 0.014 0.0058 0.0078 0.0089 0.0039 0.0039 0.0049 0.0033 0.0043 0.0031 1.14
7-6 4.57 0.006 0.123 0.009 0.005 0.008 0.0014 0.008 0.0018 0.0054 0.0028 0.0013 0.0008 0.0011 0.0005 0.0012 0.0006 0.38
7-7 5.56 0.029 0.058 0.033 0.013 0.016 0.0029 0.016 0.0067 0.0082 0.0087 0.0046 0.0043 0.0053 0.0036 0.0044 0.0034 1.21
7-8 6.65 0.008 0.252 0.029 0.028 0.057 0.0063 0.030 0.0077 0.0106 0.0083 0.0055 0.0011 0.0020 0.0009 0.0015 0.0009 0.32
7-9 6.11 0.007 0.310 0.023 0.012 0.031 0.0042 0.019 0.0060 0.0100 0.0046 0.0047 0.0010 0.0015 0.0006 0.0019 0.0009 0.27
Р. Кудепста, 30 мая 2011 г.
8-1 6.85 0.032 0.357 – 0.011 0.013 0.0027 0.012 0.0051 0.0076 0.0079 0.0040 0.0035 0.0048 0.0032 0.0038 0.0027 1.24
8-2 5.58 0.035 0.218 – 0.012 0.016 0.0027 0.018 0.0068 0.0088 0.0103 0.0048 0.0048 0.0059 0.0042 0.0047 0.0037 1.45
8-3 5.87 0.039 0.059 – 0.016 0.019 0.0034 0.019 0.0083 0.0090 0.0131 0.0062 0.0062 0.0076 0.0052 0.0061 0.0046 1.80
8-4 44.4 0.022 1.32 – 0.053 0.077 0.0099 0.067 0.0174 0.0149 0.0216 0.0174 0.0040 0.0079 0.0020 0.0069 0.0027 0.66
8-5 39.1 0.024 1.02 – 0.050 0.073 0.0094 0.064 0.0165 0.0134 0.0197 0.0158 0.0037 0.0076 0.0016 0.0064 0.0021 0.55
Р. Мзымта, 29 мая 2011 г.
9-1 35.0 0.068 2.96 – 0.041 0.076 0.0091 0.038 0.0120 0.0117 0.0114 0.0093 0.0024 0.0034 0.0011 0.0034 0.0016 0.35
9-2 6.55 0.048 0.342 – 0.013 0.016 0.0030 0.015 0.0067 0.0084 0.0097 0.0053 0.0045 0.0056 0.0039 0.0047 0.0038 1.28
9-3 5.74 0.043 0.058 – 0.017 0.020 0.0035 0.018 0.0077 0.0095 0.0132 0.0070 0.0062 0.0076 0.0054 0.0060 0.0047 1.62
9-4 7.57 0.061 1.05 – 0.009 0.011 0.0020 0.008 0.0036 0.0061 0.0041 0.0026 0.0020 0.0025 0.0016 0.0019 0.0013 0.61
9-5 6.10 0.041 0.093 – 0.015 0.018 0.0032 0.020 0.0083 0.0096 0.0135 0.0067 0.0061 0.0074 0.0055 0.0062 0.0047 1.68
9-6 5.98 0.052 0.518 – 0.010 0.014 0.0028 0.015 0.0059 0.0073 0.0075 0.0039 0.0039 0.0046 0.0031 0.0039 0.0029 1.11
Таблица 5.

Типы и параметры распределения растворенных компонентов в устьях средних и малых рек Черноморского побережья России

Компонент i Устье реки Поведение Параметры зависимостей (1) или величины дополнительного поступления (удаления)*
a b r
Главные ионы
Na Все устья Конс. 9.83 0.560 0.999
K То же Конс. 2.05 0.0203 0.999
Mg » Конс. 4.16 0.0671 0.999
Ca Анапка Условно неконс.** Избыток (до 7% при [Cl] = 1.0 г/л)
  Ашамба 07.2010, 01.2011 Конс. 70.8 0.0103 0.998
  То же, 08.2010 » 84.3 0.0090 0.999
  Мезыбь » 60.8 0.0100 0.999
  Хотецай » 73.3 0.0095 0.997
  Вулан Условно неконс. Избыток (до 30% при [Cl] = 3.0–5.0 г/л)
  Кудепста Конс. 33.1 0.0129 0.999
  Мзымта » 22.8 0.0138 0.999
SO4 Все устья Конс. 40.1 0.142 0.999
HCO3 Анапка Условно неконс. Избыток (до 9% при [Cl] = 1.0–2.5 г/л)
  Ашамба 07.2010 » Избыток (до 21% при [Cl] = 4.0 г/л)
  То же, 08.2010, 01.2011 » Избыток (до 29% при [Cl] = 2.5–3.5 г/л)
  Мезыбь » Избыток (до 9% при [Cl] = 4.0 г/л)
  Хотецай » Избыток (до 21% при [Cl] = 4.0 г/л)
  Вулан » Избыток (до 67% при [Cl] = 3.0–4.0 г/л)
  Кудепста » Избыток (до 10% при [Cl] = 2.0–3.0 г/л)
  Мзымта Конс. 72.9 0.0126 0.992
Биогенные элементы
Si Анапка Конс. 4.88 –4.80 × 10–4 0.999
  Ашамба 07.2010, 08.2010 Неконс. Потери (до 12% при [Cl] = 2.0–2.5 г/л)
  То же, 01.2011 Конс. 3.16 –3.25 × 10–4 0.999
  Мезыбь » 2.98 –3.03 × 10–4 0.999
  Хотецай Неконс. Потери (до 10% при [Cl] = 2.0–3.0 г/л)
  Вулан » Потери (до 14% при [Cl] = 1.0–1.5 г/л)
  Кудепста Конс. 2.47 –2.29 × 10–4 0.999
  Мзымта Неконс. Потери (до 10% при [Cl] = 2.0–4.0 г/л)
Pмин Анапка Неконс. Избыток (до 700% при [Cl] = 1.3 г/л)
  Ашамба 07.2010 » Избыток (до 35% при [Cl] = 4.0–6.0 г/л)
  То же, 08.2010 » Потери (до 11% при [Cl] = 4.0–4.5 г/л)
  То же, 01.2011 » Избыток (до 950% при [Cl] = 1.0–1.5 г/л)
  Мезыбь » Избыток (до 180% при [Cl] = 2.5 г/л)
  Хотецай » Избыток (до 170% при [Cl] = 2.5 г/л)
  Вулан » Потери (до 32% при [Cl] = 1.0 г/л)
Pорг Анапка Неконс. Потери (до 58% при [Cl] = 2.5 г/л)
  Ашамба 07.2010 » Потери (до 320% при [Cl] = 6.0–6.5 г/л)
То же, 08.2010 » Потери (до 8% при [Cl] = 4.0–4.5 г/л)
То же, 01.2011 » Потери (до 80% при [Cl] = 0.5–1.0 г/л)
Мезыбь » Потери (до 37% при [Cl] = 5.0–6.0 г/л)
  Хотецай » Потери (до 60% при [Cl] = 0.5 г/л)
Микроэлементы
Li Анапка Конс. 0.022 7.79 × 10–6 0.999
Rb Все устья Конс. 5.7 × 10–4 6.02 × 10–6 0.999
Cs То же Конс. 4.5 × 10–6 1.39 × 10–8 0.995
Sr Анапка, Хотецай Конс. 1.71 3.03 × 10–4 0.998
  Ашамба 07.2010, 01.2011 » 0.94 3.69 × 10–4 0.998
  То же, 08.2010 » 1.42 3.28 × 10–4 0.999
  Мезыбь, Вулан » 0.92 3.83 × 10–4 0.998
  Кудепста, Мзымта » 0.26 4.27 × 10–4 0.999
Ba Анапка Неконс. Избыток (до 13% при [Cl] = 6.0 г/л)
  Ашамба 07.2010 Конс. 0.080 –6.41 × 10–6 0.999
  То же, 08.2010 » 0.085 –6.97 × 10–6 0.999
  То же, 01.2011 » 0.067 –5.15 × 10–6 0.999
  Мезыбь Неконс. Избыток (до 17% при [Cl] = 1.0–2.0 г/л)
  Хотецай » Избыток (до 18% при [Cl] = 2.5 г/л)
  Вулан » Избыток (до 8% при [Cl] = 0.5–1.5 г/л)
  Кудепста » Избыток (до 93% при [Cl] = 5.5–7.5 г/л)
  Мзымта » Избыток (до 390% при [Cl] = 2.0–2.5 г/л)
B Все устья Конс. 0.063 2.23 × 10–4 0.998
F Анапка Конс. 0.25 6.89 × 10–5 0.999
V Анапка, Мзымта Конс. 4.8 × 10–4 5.36 × 10–8 0.998
  Ашамба, Мезыбь, Вулан » 2.1 × 10–4 6.66 × 10–8 0.990
  Хотецай, Кудепста » 3.8 × 10–4 5.66 × 10–8 0.994
As Анапка, Ашамба 07.2010, 08.2010, Хотецай, Вулан, Кудепста Конс. 3.9 × 10–4 6.82 × 10–8 0.991
  Ашамба 01.2011 » 1.4 × 10–4 7.94 × 10–8 0.998
  Мезыбь, Мзымта » 7.4 × 10–4 5.08 × 10–8 0.993
Mo Все устья Конс. 3.3 × 10–4 4.97 × 10–7 0.997
Mn Анапка Неконс. Потери (до 28% при [Cl] = 0.5–1.5 г/л)
  Ашамба 07.2010 » Потери (до 43% при [Cl] = 1.0–2.5 г/л)
  То же, 08.2010 Конс. 0.030 –2.87 × 10–6 0.984
  То же, 01.2011 Неконс. Потери (до 20% при [Cl] = 0.5–1.0 г/л)
  Мезыбь » Потери (до 77% при [Cl] = 1.1–1.6 г/л)
  Хотецай Конс. 1.1 × 10–3 –2.57 × 10–8 0.326
  Вулан Неконс. Потери (до 85% при [Cl] = 0.3–0.5 г/л)
  Кудепста » Потери (до 67% при [Cl] = 0.3–0.5 г/л)
  Мзымта » Потери (до 25% при [Cl] = 0.5–1.5 г/л)
Fe Анапка Неконс. Потери (до 42% при [Cl] = 1.0–2.0 г/л)
  Ашамба 07.2010, Хотецай » Потери (до 39% при [Cl] = 1.0–2.0 г/л)
  То же, 08.2010 Конс. 0.098 –9.47 × 10–6 0.996
  То же, 01.2011 Неконс. Потери (до 26% при [Cl] = 1.5–3.0 г/л)
  Мезыбь » Потери (до 39% при [Cl] = 2.0–2.5 г/л)
  Кудепста » Потери (до 32% при [Cl] = 3.0–4.0 г/л)
  Мзымта » Потери (до 41% при [Cl] = 2.5–3.0 г/л)
Co Анапка Конс. 1.3 × 10–4 –6.80 × 10–9 0.998
  Вулан » 1.6 × 10–4 –1.05 × 10–8 0.989
Ni Анапка Конс. 1.4 × 10–3 –5.06 × 10–8 0.993
  Ашамба 07.2010, Хотецай, Кудепста » 1.6 × 10–3 –7.81 × 10–8 0.996
  Ашамба 08.2010, Мезыбь, Мзымта » 1.2 × 10–3 –2.94 × 10–8 0.956
  Ашамба 01.2011 » 5.7 × 10–4    2.78 × 10–8 0.874
  Вулан » 4.0 × 10–4   4.54 × 10–8 0.961
Cu Анапка, Ашамба 08.2010, 01.2011, Хотецай Конс. 1.9 × 10–3 –1.37 × 10–7 0.976
  Ашамба 07.2010, Мезыбь, Кудепста, Мзымта » 3.6 × 10–3 –3.12 × 10–7 0.995
  Вулан » 1.1 × 10–3 –5.46 × 10–8 0.931
Cd Анапка, Ашамба 08.2010, Хотецай, Мзымта Конс. 2.9 × 10–5    1.98 × 10–9 0.946
  Ашамба 07.2010, Мезыбь, Вулан » 5.7 × 10–5   –8.15 × 10–10 0.608
  Ашамба 01.2011, Кудепста » 7.4 × 10–5 –2.14 × 10–9 0.550
Pb Анапка Неконс. Потери (до 80% при [Cl] = 0.5–1.0 г/л)
  Ашамба 01.2011, Мзымта » Потери (до 65% при [Cl] = 1.0–1.5 г/л)
  Вулан » Потери (до 74% при [Cl] = 0.5–1.2 г/л)
Sb Анапка Конс. 7.5 × 10–5 1.82 × 10–8 0.999
  Ашамба 07.2010, 01.2011, Хотецай, Мзымта » 1.3 × 10–4 1.30 × 10–8 0.991
  Ашамба 08.2010, Мезыбь, Кудепста » 1.5 × 10–4 9.89 × 10–9 0.989
  Вулан » 4.8 × 10–5 2.04 × 10–8 0.996
Al Анапка Неконс. Потери (до 48% при [Cl] = 1.0–1.7 г/л)
  Ашамба 07.2010, Хотецай Конс. 8.5 × 10–3 –3.09 × 10–7 0.885
  Ашамба 01.2011, Вулан » 5.1 × 10–3    5.99 × 10–8 0.348
  Ашамба 08.2010 Неконс. Потери (до 14% при [Cl] = 2.5–3.5 г/л)
  Мезыбь » Потери (до 18% при [Cl] = 2.5–3.5 г/л)
  Кудепста » Потери (до 69% при [Cl] = 1.0–1.3 г/л)
  Мзымта » Потери (до 68% при [Cl] = 0.7–1.0 г/л)
Ga Анапка, Ашамба, Хотецай, Вулан Конс. 5.3 × 10–6   3.53 × 10–9 0.993
  Мезыбь » 4.8 × 10–5 –8.17 × 10–10 0.923
  Кудепста » 2.2 × 10–5    1.73 × 10–9 0.996
  Мзымта » 6.7 × 10–5 –2.58 × 10–9 0.996
Ti Анапка, Вулан Неконс. Потери (до 60% при [Cl] = 1.5–2.5 г/л)
  Ашамба 07.2010, 01.2011 » Потери (до 65% при [Cl] = 1.0–2.0 г/л)
  То же, 08.2010 » Потери (до 12% при [Cl] = 2.0–3.0 г/л)
  Мезыбь » Потери (до 25% при [Cl] = 1.5–2.5 г/л)
  Хотецай, Кудепста » Потери (до 38% при [Cl] = 0.7–1.3 г/л)
  Мзымта » Потери (до 42% при [Cl] = 1.3–2.5 г/л)
Y Анапка Неконс. Потери (до 45% при [Cl] = 1.5–2.0 г/л)
  Вулан » Потери (до 68% при [Cl] = 1.0–1.5 г/л)
La Все устья Неконс. Потери (до 63–82% при [Cl] = 0.5 г/л)
Ce То же Неконс. Потери (до 59–82% при [Cl] = 0.5 г/л)
Pr » Неконс. Потери (до 45–79% при [Cl] = 0.5 г/л)
Nd » Неконс. Потери (до 47–81% при [Cl] = 0.5 г/л)
Sm » Неконс. Потери (до 54–85% при [Cl] = 0.5 г/л)
Eu » Неконс. Потери (до 34–54% при [Cl] = 0.5 г/л)
Gd » Неконс. Потери (до 67–88% при [Cl] = 0.5 г/л)
Dy » Неконс. Потери (до 66–89% при [Cl] = 0.5 г/л)
Ho » Неконс. Потери (до 53–84% при [Cl] = 0.5 г/л)
Er » Неконс. Потери (до 45–84% при [Cl] = 0.5 г/л)
Tm » Неконс. Потери (до 55–84% при [Cl] = 0.5 г/л)
Yb » Неконс. Потери (до 48–88% при [Cl] = 0.5 г/л)
Lu » Неконс. Потери (до 46–83% при [Cl] = 0.5 г/л)
U Анапка, Хотецай, Кудепста Конс. 5.7 × 10–4 1.24 × 10–7 0.998
  Ашамба 07.2010, 08.2010, Мезыбь, Вулан, Мзымта » 3.0 × 10–4 1.38 × 10–7 0.998
  Ашамба 01.2011 » 1.6 × 10–4 1.49 × 10–7 0.999

* В % относительно содержания в речной водной массе; ** условно неконсервативное поведение обусловлено притоком в зону смешения подземных вод и фактически соответствует консервативному.

Консервативное поведение, для которого характерна линейная форма зависимости (1), свидетельствующая об изменении концентрации компонентов только в результате гидродинамического смешения речной и морской водных масс, установлено для главных ионов, за исключением кальция и гидрокарбонатов, и ряда растворенных микроэлементов (Li, Rb, Cs, Sr, Co, Ni, Cu, Cd, Sb, Ga, B, F, V, As, Mo, U), что также наблюдалось в устьевых областях Волги и Урала [4, 10]. При этом распределение стронция, кобальта, никеля, меди, кадмия, сурьмы, галлия, ванадия, мышьяка и урана, концентрации которых на речной и морской границах зоны смешения различаются менее чем на порядок величины, находится под влиянием сильной пространственно-временнóй изменчивости химического состава речного стока и в меньшей степени прибрежных морских вод (рис. 2, 3), тогда как для типично морских элементов (натрия, калия, магния, сульфатов, рубидия, цезия, бора и молибдена) этот фактор имеет второстепенное значение (рис. 4).

Рис. 2.

Зависимости концентраций растворенных форм стронция, кобальта, никеля, меди, кадмия и сурьмы от содержания хлоридов в устьях рек Черноморского побережья России. (1) – Анапка, май 2014 г.; (2) – Ашамба, июль 2010 г.; (3) – то же, август 2010 г.; (4) – то же, январь 2011 г.; (5) – Мезыбь, сентябрь 2010 г.; (6) – Хотецай, сентябрь 2010 г.; (7) – Вулан, июль 2006 г.; (8) – Кудепста, май 2011 г.; (9) – Мзымта, май 2011 г.

Рис. 3.

Зависимости концентраций растворенных форм ванадия, мышьяка, галлия и урана от содержания хлоридов в устьях рек Черноморского побережья России. (1) – Анапка, май 2014 г.; (2) – Ашамба, июль 2010 г.; (3) – то же, август 2010 г.; (4) – то же, январь 2011 г.; (5) – Мезыбь, сентябрь 2010 г.; (6) – Хотецай, сентябрь 2010 г.; (7) – Вулан, июль 2006 г.; (8) – Кудепста, май 2011 г.; (9) – Мзымта, май 2011 г.

Рис. 4.

Зависимости концентраций растворенных форм натрия, калия, магния, сульфатов, рубидия, цезия, бора и молибдена от содержания хлоридов в устьях рек Черноморского побережья России. (1) – Анапка, май 2014 г.; (2) – Ашамба, июль 2010 г.; (3) – то же, август 2010 г.; (4) – то же, январь 2011 г.; (5) – Мезыбь, сентябрь 2010 г.; (6) – Хотецай, сентябрь 2010 г.; (7) – Вулан, июль 2006 г.; (8) – Кудепста, май 2011 г.; (9) – Мзымта, май 2011 г.

Поведение растворенного кальция, миграция которого осуществляется в условиях значительных вариаций содержания в речных и морских водах (рис. 5), в устьях большинства рек также относится к консервативному типу, однако в зонах смешения Анапки и Вулана превышение его концентраций относительно расчетных значений по уравнению (1) достигает соответственно 7 и 11 мг/л, или 7 и 30% выноса с речным стоком. Дополнительное поступление гидрокарбонатов более значимо (до 9–67% их содержания в речном стоке с максимумом также для зоны смешения Вулана, см. табл. 5) и проявляется в устьях всех изученных рек, кроме Мзымты – самой многоводной реки региона с наименьшей величиной щелочности [3]. Поскольку хемогенное образование карбоната кальция, распространенное на устьевых взморьях южных рек России [13, 14] и, в частности, р. Урал [10], приводит к синхронному удалению компонентов карбонатной системы из раствора, единственной возможной причиной отмеченного избытка кальция и гидрокарбонатов в устьях черноморских рек может быть присутствие в зоне смешения более двух типов вод, в результате чего возникает нарушение линейности зависимости (1) при фактически консервативном поведении компонентов, т.е. при отсутствии их вовлечения во внутриводоемные процессы. Третью, дополнительную водную массу на Черноморском побережье, скорее всего, образуют расположенные на материковом склоне рассредоточенные выходы гидрокарбонатно-кальциевых подземных вод, вносящих существенный вклад в общий сток растворенных веществ. В устьях Волги, Кубани и Дона также установлена кажущаяся (условная) неконсервативность поведения кальция и связанного с ним стронция, выражающаяся в периодических отклонениях зависимостей (1) от линейного вида, однако в этом случае разделение смешивающихся вод на разные модификации происходит вследствие неодинаковой трансформации материкового стока в проточных и застойных районах устьевого взморья [4, 12].

Рис. 5.

Зависимости концентраций растворенных форм кальция и гидрокарбонатов от содержания хлоридов в устьях рек Черноморского побережья России. (1) – Анапка, май 2014 г.; (2) – Ашамба, июль 2010 г.; (3) – то же, август 2010 г.; (4) – то же, январь 2011 г.; (5) ‒ Мезыбь, сентябрь 2010 г.; (6) – Хотецай, сентябрь 2010 г.; (7) – Вулан, июль 2006 г.; (8) – Кудепста, май 2011 г.; (9) – Мзымта, май 2011 г. Здесь и на рис. 6–9 пунктиром обозначены расчетные линии консервативного смешения двух водных масс.

Распределение биогенных элементов (минерального, органического фосфора и кремния) неодинаково для устьев разных рек и в различные периоды времени (рис. 6, табл. 5). Так, в устье Ашамбы в июле 2010 г. содержание растворенного минерального фосфора было примерно постоянным (0.014–0.017 мг/л) на протяжении всей распресненной части зоны смешения, снижаясь до 0.011 мг/л лишь на устьевом взморье. Для органического фосфора наблюдалась обратная зависимость: при содержании хлоридов менее 6 г/л количество Pорг в растворе поддерживалось на уровне ~0.001 мг/л, тогда как при дальнейшем осолонении возрастало до 0.005 мг/л. Однако к 30 августа 2010 г. ситуация принципиально изменилась: концентрации растворенных форм минерального и органического фосфора в речном стоке возросли на порядок величины, а при взаимодействии с морской водой происходило их резкое снижение с потерями, достигающими в водах средней солености соответственно 11 и 8%. Причиной аномально высокого содержания фосфора в речных водах в этот период мог быть ливневой смыв фосфорсодержащих удобрений с расположенных на водосборе виноградников, поскольку в момент съемки в устье реки проходила высокая паводковая волна. Данное предположение подтверждается при анализе распределения в устье Ашамбы кремния, которое в июле и августе 2010 г. описывалось общей зависимостью от содержания хлоридов с максимальными потерями в результате биологического потребления ~12%.

Рис. 6.

Зависимости концентраций растворенных форм минерального, органического фосфора и кремния от содержания хлоридов в устьях рек Черноморского побережья России. (1) – Анапка, май 2014 г.; (2) – Ашамба, июль 2010 г.; (3) – то же, август 2010 г.; (4) – то же, январь 2011 г.; (5) – Мезыбь, сентябрь 2010 г.; (6) – Хотецай, сентябрь 2010 г.; (7) – Вулан, июль 2006 г.; (8) – Кудепста, май 2011 г.; (9) – Мзымта, май 2011 г.

В январе 2011 г. в устье Ашамбы, а также в мае 2014 г. в устье Анапки во время съемок наблюдалось отсутствие стратификации, в результате чего ведущую роль в трансформации потоков растворенного фосфора играло, по-видимому, поступление в водную толщу поровых вод из взмучивающихся донных отложений, где происходит реминерализация органического вещества, в процессе которой в первую очередь высвобождаются фосфаты. Это привело к резкому возрастанию (соответственно в 9.5 и 7.0 раз) содержания минерального фосфора на начальных стадиях проникновения речных вод в морскую среду с последующим плавным снижением до свойственных морской водной массе значений, а также к противоположно направленному изменению концентрации органического фосфора. Поведение кремния при этом было близко к консервативному, что указывает на слабую интенсивность процессов его ассимиляции–реминерализации в пределах устьевых областей.

В устье Вулана отмечалось синхронное биологическое удаление растворенных форм минерального фосфора и кремния, концентрации которых снижались соответственно с 0.008 до 0.002 и с 3.0 до 0.3 мг/л при максимальных потерях, равных 32 и 14% выноса этих элементов с речными водами.

В устьях Мезыби и Хотецая главным фактором миграции растворенного минерального фосфора, по-видимому, служит десорбция с речных взвесей в водах промежуточной солености, приводящая к его дополнительному поступлению в раствор в количествах, превышающих речной сток до 1.8 и 1.7 раз. Решающим аргументом в пользу хемогенного механизма трансформации потока растворенных фосфатов в данном случае стало отсутствие взаимосвязи с концентрацией растворенного органического фосфора. Степень неконсервативности поведения кремния в устьях Мезыби, Хотецая, а также Кудепсты и Мзымты даже в одни и те же периоды времени сильно различается (табл. 5) и определяется, предположительно, локальными вариациями численности диатомовых водорослей, активно потребляющих этот элемент.

Таким образом, пространственно-временнáя изменчивость и степень неконсервативности распределения биогенных элементов в устьевых областях рек исследуемого района формируются под влиянием двух групп факторов: а) изменчивости химического состава речного стока; б) и-нтенсивности протекания в зоне смешения речных и морских вод внутриводоемных биологических (ассимиляция гидробионтами, реминерализации органического вещества при взмучивании донных отложений) и химических (сорбционно-десорбционный обмен в поглощенном комплексе речных взвесей) процессов. В устьевых областях Волги и Урала поведение биогенных элементов контролируют эти же факторы, однако в первом случае главным внутриводоемным процессом, приводящим к удалению до 60–90 и 46–82% содержащихся в речных водах растворенных фосфатов и кремния, служит их ассимиляция водной биотой [4], а во втором – наиболее значимо поступление фосфатов в раствор из поровых вод поверхностного слоя донных отложений при сильном биологическом потреблении кремния [10].

На миграцию бария в зоне смешения речных и морских вод наибольшее влияние оказывают сорбционно-десорбционные процессы в поглощенном комплексе речных взвесей [1], и его поведение в устьевых областях рек Черноморского побережья России подтверждает этот вывод. Как показано на рис. 7, линейные зависимости концентрации растворенного бария от содержания хлоридов (1) наблюдаются только в устье Ашамбы, тогда как в устьях Вулана, Анапки, Мезыби и Хотецая максимальная десорбция этого элемента составляет 8, 13, 17 и 18% содержания в речных водах, в устье Кудепсты – сравнима с выносом речным стоком, а в устье Мзымты – превышает его почти в 4 раза (табл. 5). Дополнительное поступление бария в раствор в зонах смешения вод Волги и Урала с водами Северного Каспия достигает соответственно 52 и 20% [4, 10].

Рис. 7.

Зависимости концентрации растворенного бария от содержания хлоридов в устьях рек Черноморского побережья России. (1) – Анапка, май 2014 г.; (2) – Ашамба, июль 2010 г.; (3) – то же, август 2010 г.; (4) – то же, январь 2011 г.; (5) – Мезыбь, сентябрь 2010 г.; (6) – Хотецай, сентябрь 2010 г.; (7) – Вулан, июль 2006 г.; (8) – Кудепста, май 2011 г.; (9) ‒ Мзымта, май 2011 г.

Распределение растворенных форм марганца, железа, свинца, алюминия, титана, иттрия и редкоземельных элементов также аналогично характерному для устьевых областей Волги, Урала и большинства рек мира [1, 4, 10]: доминирование прочных комплексов с образующим коллоидную фракцию растворенным органическим веществом приводит к резкому снижению подвижности этих элементов уже на ранних стадиях смешения с морской водой в результате коагуляции и флоккуляции органических и органоминеральных коллоидов (рис. 8, 9). Степень удаления элементов из раствора в устьях разных рек и в различные периоды времени варьируется в довольно широких пределах и зависит от их содержания в речных водах и химического состава последних (главным образом от содержания и состава органического вещества), причем для марганца, железа, свинца, алюминия, титана и иттрия оба фактора сопоставимы по значимости, тогда как для редкоземельных элементов ведущую роль играет их содержание в речном стоке. Так, в большинстве случаев максимальные потери марганца, железа и алюминия находятся в диапазоне 14–48%, хотя для устьев некоторых рек и Ашамбы в отдельные периоды поведение этих элементов близко к консервативному, а иногда их удаление из раствора достигает 67–85% (табл. 5). Сток растворенных свинца, титана и иттрия в зоне активной флоккуляции коллоидов уменьшается соответственно на 65–80, 12–65 и 45–68%; редкоземельных элементов – на 34–54…66–89% с минимумом для европия и максимумом для гадолиния и диспрозия. Для устьевых областей Волги и Урала, несмотря на специфику химического состава вод Северного Каспия, оценки потерь элементов этой группы на геохимическом барьере река–море за редкими исключениями (консервативное поведение иттрия, более интенсивное удаление титана) близки к таковым для устьев рек Черноморского побережья России [4, 10].

Рис. 8.

Зависимости концентраций растворенных форм марганца, железа, свинца, алюминия, титана и иттрия от содержания хлоридов в устьях рек Черноморского побережья России. (1) – Анапка, май 2014 г.; (2) – Ашамба, июль 2010 г.; (3) – то же, август 2010 г.; (4) – то же, январь 2011 г.; (5) – Мезыбь, сентябрь 2010 г.; (6) – Хотецай, сентябрь 2010 г.; (7) – Вулан, июль 2006 г.; (8) – Кудепста, май 2011 г.; (9) – Мзымта, май 2011 г.

Рис. 9.

Зависимости концентраций растворенных форм редкоземельных элементов от содержания хлоридов в устьях рек Черноморского побережья России. (1) – Анапка, май 2014 г.; (2) – Ашамба, июль 2010 г.; (3) – то же, январь 2011 г.; (4) – Мезыбь, сентябрь 2010 г.; (5) – Хотецай, сентябрь 2010 г.; (6) – Вулан, июль 2006 г.; (7) – Кудепста, май 2011 г.; (8) – Мзымта, май 2011 г.

В итоге, проведенные исследования позволили установить сходство типов распределения растворенных макро- и микроэлементов в устьях крупных и малых рек российских секторов Черного и Каспийского морей, которое в подавляющем большинстве случаев отличается только степенью вовлеченности элементов в те или иные внутриводоемные процессы.

ВЫВОДЫ

1. В устьях 7 средних и малых рек Черноморского побережья России установлено консервативное поведение ряда главных ионов (Na, K, Mg, SO4) и растворенных микроэлементов (Li, Rb, Cs, Sr, Co, Ni, Cu, Cd, Sb, Ga, B, F, V, As, Mo, U), а также условно неконсервативное, т.е. фактически соответствующее консервативному поведение кальция и гидрокарбонатов, обусловленное вкладом рассредоточенного подземного стока в их поступление в зону смешения речных и морских вод.

2. Степень неконсервативности распределения биогенных элементов (P, Si) в зоне смешения речных и морских вод является следствием совместного влияния двух групп факторов: а) условий формирования химического состава речного стока; б) вовлеченности во внутриводоемные биологические (ассимиляция гидробионтами, реминерализации органического вещества при взмучивании донных отложений) и химические (сорбционно-десорбционный обмен в поглощенном комплексе речных взвесей) процессы.

3. Сток растворенного бария в устьях изученных рек, за исключением Ашамбы, увеличивается на 8–390% его концентрации в речных водах за счет десорбции из поглощенного комплекса терригенного материала.

4. Доминирование прочных комплексов с образующим коллоидную фракцию растворенным органическим веществом приводит к снижению подвижности марганца, железа, свинца, алюминия, титана, иттрия и редкоземельных элементов (от ∼0 до 85%) на ранних стадиях смешения с морской водой в результате коагуляции и флоккуляции органических и органоминеральных коллоидов.

5. Пространственно-временнáя изменчивость распределения всех изученных растворенных макро- и микроэлементов в зоне смешения речных и морских вод зависит от изменчивости химического состава материкового стока и различий концентраций элементов на речной и морской границах зоны смешения, с возрастанием которых нивелируется влияние первого фактора.

6. Сопоставление с ранее полученными данными для устьевых областей Волги и Урала показало сходство типов распределения растворенных макро- и микроэлементов в устьях крупных и малых рек российских секторов Черного и Каспийского морей, отличающееся степенью вовлеченности элементов в те или иные внутриводоемные процессы в устье каждой реки в конкретный период времени.

Источники финансирования. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 20-05-00802).

Список литературы

  1. Гордеев В.В. Геохимия системы река–море. М., 2012. 452 с.

  2. Гордеев В.В., Филиппов А.С., Кравчишина М.Д. и др. Особенности геохимии речного стока в Белое море // Система Белого моря. Т. 2. Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера. Глава 4. М.: Научный мир, 2012. С. 225–308.

  3. Маккавеев П.Н., Завьялов П.О. Сток малых и средник рек российского побережья Черного моря и его влияние на характеристики вод // Система Черного моря. Глава 3. Геохимия речного стока в Черное море. Раздел 3.2. М.: Научный мир, 2018. С. 287–322.

  4. Савенко А.В., Бреховских В.Ф., Покровский О.С. Миграция растворенных микроэлементов в зоне смешения вод Волги и Каспийского моря (по многолетним данным) // Геохимия. 2014. № 7. С. 590–604.

  5. Савенко А.В., Демиденко Н.А., Покровский О.С. Химическая трансформация стока растворенных веществ в устьевых областях Онеги и Мезени // Геохимия. 2016. № 5. С. 447–456.

  6. Савенко А.В., Демиденко Н.А., Покровский О.С. Пространственно-временнáя изменчивость трансформации стока растворенных веществ в эстуарии Мезени // Океанология. 2019. Т. 59. № 2. С. 216–226.

  7. Савенко А.В., Ефимова Л.Е. Трансформация стока растворенных веществ в зоне смешения речных и морских вод // Геоэкологическое состояние Арктического побережья России и безопасность природопользования. М.: ГЕОС, 2007. С. 285–299.

  8. Савенко А.В., Покровский О.С. Миграция растворенных веществ в устье р. Серебрянки бассейна Японского моря (Сихотэ-Алинский заповедник) // Водные ресурсы. 2014. Т. 41. № 6. С. 579–584.

  9. Савенко А.В., Покровский О.С. Распределение растворенных веществ в эстуарии Енисея и на прилегающей акватории Карского моря и его межгодовая изменчивость // Геохимия. 2019. Т. 64. № 11. С. 1175–1186.

  10. Савенко А.В., Покровский О.С. Трансформация стока растворенных веществ в устье р. Урал // Геохимия. 2020. Т. 65. № 8. С. 811–822.

  11. Савенко А.В., Покровский О.С., Кожин М.Н. Трансформация стока растворенных веществ в устьевых областях малых водотоков южного побережья Кольского полуострова // Океанология. 2011. Т. 51. № 5. С. 837–848.

  12. Савенко А.В., Цыцарин А.Г., Повалишникова Е.С. Поведение стронция, фтора и бора в устьевых областях Кубани и Дона // Водные ресурсы. 2002. Т. 29. № 6. С. 732–742.

  13. Хрусталев Ю.П. Закономерности современного осадконакопления в Северном Каспии. Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1978. 208 с.

  14. Хрусталев Ю.П. Закономерности осадконакопления во внутриконтинентальных морях аридной зоны. Л.: Наука, 1989. 261 с.

  15. Шулькин В.М. Металлы в экосистемах морских мелководий. Владивосток: Дальнаука, 2004. 279 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Океанология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал