Особенности формирования солевого состава и распределения биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод в Белом море

Ефимова, Людмила Евгеньевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Особенности формирования солевого состава и распределения биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод в Белом море
ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Особенности формирования солевого состава и распределения биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод в Белом море"

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (РОСГИДРОМЕТ)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОИН)

На правах рукописи

Ефимова Людмила Евгеньевна

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СОЛЕВОГО СОСТАВА И

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЗОНЕ СМЕШЕНИЯ РЕЧНЫХ И МОРСКИХ ВОД В БЕЛОМ МОРЕ

25.00.28. - Океанология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Государственном океанографическом институте Росгидромета.

Научный руководитель:

Кандидат географических наук, старший научный сотрудник

А.Г. Цыцарин

Официальные оппоненты:

Доктор географических наук, профессор

В.В. Сапожников

Кандидат географических наук, старший научный сотрудник

А.В. Полякова

Ведущая организация:

Институт водных проблем РАН

Защита состоится « 22 » декабря 2005 г. в 15 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета К.327.007.001 в Государственном океанографическом институте по адресу: 119034, г. Москва, Кропоткинский пер., 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного океанографического института.

Автореферат разослан « » ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук

Н.В. Жохова

¿июб^ г'мзт

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Химический состав вод Белого моря определяется взаимодействием материкового стока и вод Баренцева моря. В Белое море впадают такие крупные реки, как Северная Двина, Онега, Мезень, Кемь, Выг. Это приводит к формированию обширных зон смешения речных и морских вод. Устьевые области рек, включая дельты и устьевое взморье, где происходит взаимодействие речных и морских вод, представляют собой комплексные седиментационные, геохимические и гидробиологические барьеры, на которых задерживаются многие химические вещества, мигрирующие как в растворенном, так и во взвешенном состоянии.

Зонам смешения речных и морских вод присуща значительная пространственно-временная изменчивость количественных характеристик ионного стока и стока биогенных веществ. Растворенные и взвешенные соединения биогенных элементов -основа продукционных процессов. Согласно последним исследованиям [Максимова, 2004], Белое море может быть отнесено к водоемам мезотрофного типа. Однако, увеличение потоков биогенных веществ, связанное с хозяйственной деятельностью на водосборе (широким использованием миндальных удобрений в сельском хозяйстве, поступлением коммунально-бытовых и промышленных стоков) сопровождается эвтрофированием вод, оказывающим негативное влияние на экологическое состояние устьевых и прибрежных экосистем.

Исследование зон смешения речных и морских вод в Белом море важно не только с научной и практической, но и с методической точки зрения. Солевой состав беломорских вод отличается от океанского. Опресняющее влияние речного стока проявляется в том, что в зонах смешения речных и морских вод в Белом море нарушается квазипостоянство межионных соотношений. Поэтому расчет солености беломорских вод по содержанию одного из ионов - хлора, либо по относительной электропроводимости согласно международным уравнениям, предложенным ЮНЕСКО для океанских вод, не всегда может обеспечить надежный результат. Для повышения точности расчетов солености воды и их соответствия современной метрологической базе, необходимо разработать новый алгоритм вычисления солености по относительной электропроводимости для вод Белого моря.

Цель исследования. Цель работы - определение основных пространственно-временных закономерностей распределения растворенных компонентов солевого состава и биогенных элементов в зоне сцртмпщ ргмньгг и м<тргкич вод и получение

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА

С. Пете] •Э

- - —»

комплексного представления о гидрохимической структуре зон смешения речных и морских вод в Белом море. Задачи работы:

- изучить пространственно-временную изменчивость солевого состава и концентраций биогенных элементов в зонах смешения речных и беломорских вод;

- определить основные факторы, влияющие на поведение ионов солевого состава и биогенных элементов при контакте речных и беломорских вод;

- оценить роль геохимического барьера река-море в формировании гидрохимических характеристик прибрежных акваторий Белого моря;

- вывести отвечающее современным метрологическим требованиям уравнение для определения солености воды по величине относительной электропроводимости в зоне смешения речных вод и вод Белого моря.

Защищаемые положения:

- Распределение большинства ионов основного солевого состава в зоне смешения речных и морских вод соответствует консервативному типу поведения химических компонентов и определяется, главным образом, процессами динамического смешения. Для биогенных элементов, напротив, характерны процессы, приводящие к поступлению или удалению их из раствора.

- Колебания речного стока - основной фактор в формировании сезонных изменений солевого состава вод зоны смешения. Короткопериодная изменчивость солевого состава вод определяется приливными явлениями.

- В барьерной зоне водно-солевая система, соответствующая началу трансформации ионного состава вод, постепенно переходит к состоянию собственно вод моря.

Научная новизна. На основе наиболее полного массива собственных и литературных данных получено комплексное представление о сезонной и пространственной изменчивости солевого состава и содержания биогенных элементов в воде зоны смешения речных и беломорских вод. Численно описаны соотношения этих

компонентов в широком диапазоне солености воды. Определены границы применимости гипотезы о квазипостоянстве солевого состава воды для Белого моря. Впервые установлены приоритетные факторы, регулирующие поведение кремния и растворенных форм фосфора в зоне смешения речных и беломорских вод. Впервые получено отвечающее современной метрологической базе и совместимое с Международным уравнением ШПС-78 уравнение для вычисления солености воды в зоне смешения в Белом море по величине относительной электропроводимости

Практическая значимость. Результаты исследования могут быть применены для расчета солености воды и содержания основных компонентов солевого состава зоны смешения в Белом море Количественные характеристики трансформации стока биогенных элементов могут быть использованы для прогноза качества воды и состояния экосистем устьевых областей рек и прибрежных вод, а также для глобальных оценок потерь биогенных элементов на границе раздела река-море.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены на научных семинарах Лаборатории гидрохимии эпиконтиненталышх морей ГОИНа в 2000-2001 гг., XIV Международной школе морской геологии «Геология морей и океанов» (Москва, ИОАН, 2001), Международной конференции «Экология Северных территорий России» (Архангельск, 2002), V Международной конференции «Взаимодействие суша-океан в Российской Арктике» (Москва, ИОАН, 2002), Международной конференции «Экологические проблемы северных регионов и пути их решения» (Апатиты, 2004), Международной конференции «Seventh Workshop on Land Ocean Interactions in the Russian Arctic», LOIRA (Москва, 2004).

Фактический материал, личный вклад автора. В работе использованы материалы, полученные в 1999-2003 гг. в совместных экспедициях Государственного океанографического института, географического факультета МГУ и Института экологических проблем Севера УРО РАН, четыре из которых были подготовлены и проведены автором.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 статей и тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 144 страницах, включая 20 таблиц, 43 рисунка и список литературы из 198 наименований, включающий 62 зарубежных источника.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 99-05-64085) и Минпромнауки РФ но ФЦП «Мировой океан».

Автор глубоко признателен д.г.н. В.Н. Михайлову, д.г.-м.н. B.C. Савенко, к г н A.B. Савенко и кгн В.С Архипкину за предоставленные консультации по работе, а также к г н Л Э Скибинскому, О Ю. Моревой, М Ю. Таптыгину, принимавшим участие в совместных исследованиях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, отражена научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе представлен обзор исследований основного солевого состава и содержания биогенных элементов в устьевых областях рек, впадающих в Белое море и в воде самого моря. В главе также дана краткая физико-географическая характеристика района исследования, рассмотрен гидрологический и гидрохимический режим вод Белого моря в целом и вод материкового стока, описана методика выполненных работ.

Исследования солевого состава и солености вод Белого моря (раздел 1.1) начаты на рубеже 19-20 веков экспедицией под руководством Н.М.Книповича. В 1939 г. солевой состав вод Белого моря был изучен A.A. Мусиной и П.П. Воронковым. На фоне относительного постоянства солевого состава и его близости к водам океана отмечены некоторые региональные различия межионных соотношений, связанные с влиянием речного стока В конце 50-х годов 20 века впервые были выполнены комплексные исследования всей акватории Белого моря, включая определение всех основных форм биогенных и органических веществ, и рассчитан их баланс, позволивший оценить роль различных факторов в формировании гидрохимического режима моря [Максимова, 1959. 1960. 1961]. В середине 70-х годов 20 века СУГМС начаты систематические сезонные исследования гидрохимического режима Белого моря по общегосударственной программе наблюдений и контроля состояния окружающей среды Тем не менее, в настоящее время практически отсутствуют сведения о зимнем гидрохимическом режиме зон смешения речных и беломорских вод, поведении ионов солевого состава и биогенных элементов в ледяном покрове, слабо изучен режим биогенных элементов в устьевых областях малых рек водосбора Белого моря.

Для изучения особенностей солевого состава и электропроводимости беломорских вод в 1980-1981 гт сотрудниками Лаборатории гидрохимии эпиконтинентальных морей ГОИНа в распреснснных районах Белого моря были отобраны и проанализированы пробы воды, характеризующие разные стадии смешения речных и морских вод. В результате была получена связь между хлорностью и относительной электропроводимостью, а затем по формуле связи хлорности с соленостью воды, получена формула связи солености с относительной электропроводимостью для беломорских вод [Друмева, 1984]. Таким образом, вплоть до настоящего времени соленость вод Белого моря фактически определялась через хлорность, а не через электропроводимость. Это понижало качество измерений, поскольку хлорность показывает лишь концентрацию одного из ионов, а относительная электропроводимость является интегральной характеристикой. Кроме того, существующие таблицы для расчета солености по электропроводимости [1984] выполнены только для температуры 20° С и не позволяют проводить вычисления в более широком температурном диапазоне.

Использование современных высокоточных солемеров вызвало необходимость проведения комплекса работ по получению нового уравнения для пересчета электропроводимости в соленость. При выполнении этой задачи автором настоящей работы систематизированы и расширены знания о солевом составе вод зоны смешения в Белом море, особое внимание уделено гидрохимическим особенностям устьевых областей рек.

В разделе 1.2 представлена краткая физико-географическая характеристика Белого моря. Морфологические особенности и географическое положение Белого моря влияют на протекающие в нем 1фупномасштабные динамические процессы, формирующие систему циркуляции его вод, гидрологический и гидрохимический режим отдельных районов.

В разделе 1.3 рассмотрены морфометричёские особенности и основные гидролого-гидрохимические характеристики устьевых областей рек Северная Двина, Онега, Пурнема и Лямца. Представлены новые данные о водном и солевом стоке этих рек [С^та, Ейтоуа ег а1., 2004], рассмотрена внутригодовая и межгодовая изменчивость стока. В период интенсивного антропогенного воздействия (1970-2000гт.) заметно возросла минерализация вод Северной Двины и Онеги (на 14% и 7% соответственно) по

сравнению с минерализацией в предыдущий фоновый период. Ионный сток в Двинский и Онежский заливы увеличился соответственно на 17,5 % и 6,5 %.

Материалом для диссертационной работы (1.4) послужили результаты анализа проб воды, снсга и льда, отобранных в 1999-2003 гт. в экспедициях Государственного океанографического института, географического факультета МГУ и Института экологических проблем Севера УРО РАН. Комплексные гидролого-гидрохимические съемки устьевых областей Северной Двины, Онеги, малых рек Онежского полуострова и прибрежных акваторий Белого моря охватывали разные фазы водного режима рек: зимнюю межень, весеннее половодье, летне-осенний период. Учитывалась также приливная динамика. Было проанализировано около 500 проб воды, снега и льда, в них проведено 5511 определений различных химических элементов, большинство из которых выполнено лично автором. Полученный массив данных по солевому составу был дополнен литературными и архивными материалами.

Собственные определения относительной электропроводимости производились на высокоточном солемере AUTOSOL - 8400 при температурах 15, 18, 21, 24, 27, 30 °С.

Исследования химического состава воды выполнялись по стандартным методикам В работе дана оценка точности проведенных аналитических измерений.

Во второй главе представлены современные представления о гидрологической структуре и районировании зон смешения речных и морских вод, рассмотрены основные процессы, контролирующие миграцию растворенных и взвешенных веществ в зоне смешения речных и морских вод.

В пределах зоны смешения речных и морских вод выделяется зона наиболее активного взаимодействия двух водных масс, с максимальными горизонтальными градиентами гидролого-гидрохимических характеристик. В геохимии ее принято называть барьерной зоной, «которая характеризуется резким изменением миграционной способности элементов, определяемым механическими, физико-химическими и биохимическими факторами» [Перельман, 1969].

В результате трансформации химического состава вод в зоне смешения реальное поступление растворенных и взвешенных форм химических веществ в открытое море может существенно отличаться от расчетных значений, полученных по данным о концентрациях соответствующих компонентов в речной воде и величинах водного стока

В зависимости от степени вовлечения в химические и биохимические реакции поведение химических компонентов может быть как консервативным, так и неконсервативным (Гордеев, 1983; Михайлов и др., 1997; Савенко, 2003]. В случае консервативного поведения компонента изменение его концентрации обусловлено процессами динамического смешения речных и морских вод. В качестве косвенной характеристики консервативности обычно используют концентрацию хлоридов [Пвв, 1976; Гордеев, 1983], для которых характерно слабое участие в химических и биологических процессах. Использование солености (или фактической суммы солей) в качестве консервативного показателя, некорректно, поскольку другие компоненты основного солевого состава не являются полностью химически и биологически инертными. При смешении двух водных масс между концентрацией хлорида и любого консервативного компонента (1) должна наблюдаться линейная зависимость:

[<] = о+й[С1], (1)

Отклонения концентрации компонента ([) от этой зависимости свидетельствует о его неконсервативном поведении, вызванном как внутриводоемными процессами, так и обменом на границах раздела вода-дно, вода-воздух.

Третья глава посвящена детальному описанию солевого состава вод Белого моря в диапазоне солености от 0 до 25 °!т и его пространственно-временной изменчивости. В этой главе определены и детально проанализированы особенности вод Белого моря по сравнению с водами океана и других морей, а также предложен совместимый с Международными уравнениями ШПС-78 полином для расчета солености воды по измеренной ее относительной электропроводимости.

В разделе 3 1 представлен подробный анализ распределения главных ионов солевого состава, рассмотрены их абсолютные (г/кг) и относительные (%-эквивалентные) концентрации. Результаты проведенных исследований показали, что поведение основных солеобразующих ионов в зоне смешения речных и морских вод в Белом море формально соответствует консервативному типу и может быть описано линейными или близкими к линейным зависимостями между концентрациями изучаемых компонентов и содержанием хлоридов (табл.1), миграция которых определяется исключительно процессом динамического смешения водных масс.

Сравнение расчетов по формулам, предложенным автором и формулам, полученным Л.Б. Друмевой [Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР, 1991],

показало, что большие расхождения относятся к расчетам при концентрации хлоридов

ниже 3 г/кг, минимальные - при концентрациях хлоридов 5-10 г/кг

Таблица 1. Параметры зависимостей между концентрациями ионов солевого состава и

содержанием хлоридов в зонах смешения речных и беломорских вод

Период наблюдений Параметры регрессионных зависимостей [1, г/кг] = а + Ь Г С1, г/кг]

а Ь г коэффициент корреляции п число проб Эа дисперсия «а» БЬ дисперсия «Ь»

1 = НСО'з

Весна 0,042 0,055 0,955 90 0,0087 0,001

Зима 0,181 -0,031 0,937 122 0,034 0,005

1 = во %

Весна 0,026 0,150 0,989 95 0,0021 0,0040

Лето, осень,зима 0,089 0,128 0,981 555 0,0030 0,0046

1 =Са'+

Весна 0,018 0,015 0,994 93 0,0009 0,0002

Лею, осень, зима 0,035 0,017 0,991 543 0,0014 0,0002

1 =МяГ

Весна 0,002 0,068 0,990 95 0,0036 0,0008

Лето, осень, зима 0,014 0,065 0,996 554 0,0011 0,0002

1 =N8*

Весна 0,005 0,554 1,000 95 0,0013 0,0027

Лето, осень, зима 0,045 0,554 1,000 555 0,0154 0,0022

1 = К+

Весна 0,001 0,022 0,995 55 0,0008 0,0003

Лето, осень 0,002 0,018 0,996 410 0,0016 0,0002

1 = Хсолей (фактическая сумма солей)*

Весна 0,0918 1,8111 0,999 55 0,026 0,0013

Лето, осень 0,259 1,7877 1,000 502 0,047 0,0049

♦Фактическая сумма солей (г/кг) может несколько отличаться от величины солености (до 0,45 %) [Алекин, 1970].

Непосгоянсшо межионных соотношений, представление о которых дают хлорные коэффициенты рассматриваемых ионов (табл. 2), подтверждает, что метод определения солености морской воды по концентрации хлор-иона для вод устьевых и прибрежных областей Белого моря, по сути, неприменим.

В результате совместного анализа полученных зависимостей и величин хлорных коэффициентов в зоне смешения речных и беломорских вод можно выделить следующие этапы трансформации ионного состава вод:

- Вследствие нарушения состояния речной водно-солевой системы при смешении речных и морских вод наиболее резкие изменения межионных соотношений

наблюдаются в диапазоне суммы солей 0,5-2,0 г/кг. Для этого диапазона характерны заметные сезонные различия всех компонентов солевого состава;

- В диапазоне суммы солей 2,0-5,0 г/кг происходит подстройка ионного состава вод зоны смешения к водам собственно моря. Наблюдается более медленное снижение значений хлорного коэффициента, сохраняются небольшие сезонные различия;

- В водах со значениями суммы солей более 5 г/кг наблюдается постепенное увеличение доли морских ионов. При сумме солей 10-11 г/кг изменения солевого состава свидетельствуют о переходе к морскому типу вод.

Таблица 2 Хлорные коэффициенты солеобразующих ионов зоны смешения речных и

беломорских вод для разных гидрологических сезонов

Фактическая НС03 Са во4 ме N8 К

сумма солей, г/кг

Весна

0,5 0,20 0,08 0,9 0,084 0,1 0,034

1,0 0,8 0,045 0,25 0,065 0,18 0,028

2,0 0,3 0,035 0,2 0,065 0,48 0,023

4,0 0,02 0,03 0,18 0,064 0,55 0,021

5,0 0,02 0,025 0,16 0,070 0,55 0,019

15,0 0,0009 0,02 0,15 0,070 0,55 0,020

лето

0,5 0,8 0,27 0,4 0,11 0,20 0,035

1,0 0,33 0,11 0,34 0,09 0,27 0,025

2,0 0,13 0,07 0,2 0,075 0,5 0,024

4,0 0,04 0,045 0,18 0,072 0,54 0,021

5,0 0,02 0,035 0,14 0,071 0,54 0,017

15,0 0,008 0,022 0,13 0,070 0,56 0,016

осень

0,5 0,9 0,47 0,5 0,08 0,19 0,036

1,0 0,25 0,096 0,28 0,82 0,25 -

2,0 0,14 0,05 0,21 0,068 0,54 0,025

4,0 0,05 0,045 0,23 0,069 0,55 -

5,0 0,02 0,035 0,12 0,072 0,55 0,020

15,0 0,001 0,02 0,15 0,07 0,55 0,018

зима

0,5 2,0 0,52 1,2 - 0,23 0,037

1,0 0,3 0,12 - - 0,29 0,029

2,0 0,16 0,07 0,23 - 0,55 0,025

4,0 0,04 0,043 0,19 - 0,55 0,022

5,0 0,02 0,036 0,13 - 0,55 0,019

15,0 0,008 0,022 0,14 0,07 0,56 0,018

Мировой океан

35,0 0,0074 | 0,021 0,14 0,067 0,556 0,02

Реки Северная Двина и Онега, впадающие в Белое море, формируют зоны смешения в Двинском и Онежском заливах (3.2.1). В воде заливов содержание ионов материкового происхождения значительно выше, чем в других частях Белого моря. Максимальной изменчивостью характеризуется солевой состав вод Двинского залива, в воде которого при содержании хлоридов 0,5 г/кг относительная концентрация гидрокарбонатов в эквивалентной форме в 15 раз выше, чем в водах Бассейна. Также в водах заливов в 2 и более раз повышено содержание ионов кальция при пониженном относительном содержании ионов натрия и хлора.

Среди факторов, определяющих сезонную изменчивость, структуру и динамику зоны смешения, основным является внутригодовая изменчивость речного стока. Район больших вертикальных и горизонтальных градиентов ионов солевого состава и солености вод (соответствующей фактической сумме солей) при увеличенном стоке располагается значительно дальше в море, чем при пониженном стоке (рис.1), а изменение его положения у поверхности приводит к изменению положения у дна. В период весеннего половодья в поверхностном слое Двинского залива в зоне распространения основного потока речных вод соленость равна 1 "/,„ на расстоянии 40 км от морского края дельты. При этом у дна данная характеристика достигает величины 30 °/00. Горизонтальные градиенты солености в поверхностном слое составляют около 4 0/оо на 1 км. Вертикальные градиенты суммы солей в период половодья особенно велики между слоем скачка и придонными водами (3,5-4,0 "/„о на 1м).

Уменьшение речного стока способствует перемещению зоны смешения в сторону берега. В период пониженного стока в летнюю и зимнюю межень трансформация вод Северной Двины начинается почти в вершине дельты (рис.2).

Приливные явления оказывают доминирующее влияние на кратковременную изменчивость пространственного распределения суммы солей и компонентов солевого состава. Колебания солености могут достигать в придонном горизонте зоны смешения 8-10 "/„о. Отмечена следующая закономерность - чем больше величина прилива, тем протяженнее становится зона максимальных пространственных градиентов с одновременным их уменьшением [Мискевич, 2005]. Наличие ледяного покрова тормозит распространение приливной волны, в результате чего в поверхностном горизонте в сторону моря сильнее распространяется речная вода, а стратификация вод в зоне смешения особенно усиливается в фазу отлива.

Весна (22-24 мая)

Лето (5-8 августа)

Осень (21-23 октября)

Рнс. 1. Сезонные изменения зоны смешения северодвинских и беломорских вод в 2001 шду (А - поверхностный горизонт, Б - придонный горизонт)

Ра ¡ре* вершина дельты Сев.Двины -траверз Куиского маяка Соленость (%„)

Д)

О 5 Расстояние, км,

Рис. 2. Распределение солености в зоне смешения двинских и беломорских вод в 2001 году на разрезе: вершина дельты Северной Двины - траверз Куйского маяка

а) весеннее половодье (23 мая, 0=11250 мЗ/с, отпив);

б) летняя межень (07 августа, 0= 1302 мЗ/с, отпив);

в) летняя межень (06 августа, 0=1318 мЗ/с, прилив);

г) осенняя межень (20 октябрь, 0=1764 мЗ/с,прилив);

д) зимняя межень (18 марта, 0=695 мЗ/с, прилив).

В осенний период конвективное перемешивание приводит к уменьшению вертикальных градиентов концентраций всех гидрохимических характеристик Распределение их в придонном горизонте практически повторяет распределение на поверхности.

Сезонная динамика юны смешения вод р. Онеги с водами Белого моря также связана с изменчивостью водного стока, а короткопериодная динамика - с приливными явлениями Специфика зоны смешения онежских и беломорских вод определяется такими факторами как: рельеф дна устьевой области, способствующий быстрому загуханию приливной волны (в 15 км 01 устьевого створа), и несколько повышенная соленость хорошо переметанных вод устьевою взморья Водный сток р Онеш почж в 7 раз меньше стока р Северной Двины, поэтому в период весеннего половодья речные воды располагаются на расстоянии около 40 км от вершины устьевой области (12 км от устьевого створа), где и формируется зона максимальных градиентов солености. Под влиянием приливных течений происходит изменение положения и структуры зоны смешения В фазу прилива при расходе воды р Онеги (с. Порог) 506 м3/с горизонтальные градиенты поверхностной солености превышали 4,5 "/¡к, на 1 км, а при том же расходе воды в фазу отлива - были в 2,5 раза меньше. Вертикальные градиенты солености составляли около 4 "/1Ю на 1 м.

В \с1ьях малых рек Пурнема и Лямца, впадающих в Онежский залив, при контакте \ чьтрапрссных вод с морскими, градиенты солености определяют структуру зон смешения в течение всего года. Сезонная изменчивость зон смешения определяется колебаниями речного стока и незначительна вследствие малых расходов воды (среднемноголетний расход не более 7 м3/с). Кратковременные изменения пространственного положения зон смешения зависят от фазы и величины прилива. За приливный цикл они могут смещаться на 200-300 м.

Важным фактором формирования сезонной изменчивое!и солевого состава и солености в зоне смешения речных и беломорских вод является наличие ледяного покрова (3.2.2). Для зоны смешения речных и беломорских вод справедливо утверждение об увеличении солености льда с увеличением суммы солей в воде, из которой образовался лед Как было показано ранее, там, где сумма солей в воде равна 1,0 1,5 |/кг, происходит резкая трансформация солевого состава воды, которая прослеживаем и в ионном составе льда. При значениях суммы солей в воде более 5 г/кг в ледяном покрове величины хлорных коэффициентов увеличиваются для ионов

морского происхождения и уменьшаются для ионов речного происхождения, достигая на ст. Мудьюг значений, характерных для льда центральной части Белого моря (например, отношение Са/С1 изменяется от 2,55 до 0,04).

В разделе 3 3 проведено сравнение солевою сошава беломорских вод с водами океана и водами других арктических и южных морей России. Значения межионных соотношений на морской границе зоны смешения речных и беломорских вод обнаруживают большое сходство с аналогичными величинами, полученными для Карского моря Наибольшее отклонение (по сравнению с водами Мирового океана и связанно! о с Белым морем Баренцева моря) наблюдается в отношении к хлору гидрокарбонатного иона и иона кальция, что обусловлено поступлением данных компонентов солевого состава с материковым стоком. Значение осредненного коэффициент «Ь» (табл 1) для зоны смешения речных и морских вод в Белом море больше, чем в Карском и Балтийском морях.

В разделе 3.4 представлен полином для расчета солености вод зоны смешения Белого моря по величине относительной электропроводимости Был выбран оптимальный методический подход, позволяющий достичь совместимости с Международными уравнениями ШПС-78 (ЮНЕСКО, 1981, т.36). При проведении экспериментальных исследовании в качестве калибровочного рас!вора использована нормальная морская вода, в качесгве рабочих образцов - природная беломорская вода и ее имеси, <1 в качестве интегральной характеристики содержания солей - фактическая сумма солей. Такой подход широко распространен в отношении водоемов с ограниченным водообменом [Миллеро, 1978].

Автором работы получено, что соленость вод зоны смешения Белого моря может быть рассчитана по относительной электропроводимости следующим образом: 8%о=0,0079-0,2327К|5|/2+25,7277Ки+13,4037К|53/2-6,4671К]52+2,5604К|55/2 (2)

где К|5 - отношение электропроводимости воды при 15° С и нормальном атмосферном давлении к электропроводимости раствора хлорида калия точно определенной концентрации при гех же условиях.

Для расчета солености по относительной электропроводимости И,, измеренной на электросолемере при температуре t и нормальном атмосферном давлении, необходимо ввести поправку (18:

I- 15

¿8 =------------------------- (0,0028-0,00631*,+ 0,0389 Я,3'2) (3)

1 +0,0162 а-15)

Среднеквадратические отклонения солености, рассчитанной по полученному полиному, не превышаю! 0,025%о. При малых значениях солености относительная погрешность уравнений растет. Поэтому полученные уравнения не рекомендуется применять при солености ниже 3 "/„,.

В четвертой главе анализируются закономерности миграции растворенных форм биогенных элементов в зоне смешения речных и беломорских вод, Этот анализ позволяет получить представление о направленности и интенсивности трансформации стока биогенных элементов.

В разделе 4.1 проанализированы основные процессы, влияющие на распределение биогенных компонентов в зонах смешения речных и морских вод в арктических морях. Поступление или удаление биогенных элементов связано, в первую очередь, с биологическими и физико-химическими (сорбция-десорбция) процессами, на интенсивность протекания которых оказывают влияние гидрометеорологические условия. Совместное влияние приливов и морфометрических особенностей устьевой области реки проявляется в том, что приливная волна вызывает значительное увеличение мутности устьевых вод, тем самым, с одной стороны, ослабляя процессы фотосинтеза, с другой - усиливая биохимическую трансформацию веществ на приливных маршах. Для зон смешения в арктическом бассейне весьма существенным оказывается совместное влияние приливов и ледяного покрова. Приливные движения вод приводят к образованию в ледяном покрове трещин, через которые вода поступает на лед, а при отливе, возвращается под лед, изменив свои химические свойства. В ледяном покрове при этом продолжаются биохимические процессы. Характерная черта водных экосистем зон смешения речных и морских вод - присутствие солоноватоводной биоты, наряду с пресноводными и морскими видами фито- и зоопланк-шна. Благодаря этому в зависимости от вегетирующих в период исследований тех или иных видов фитопланктона биологическое поглощение биогенных компонентов наблюдается практически во всех диапазонах солености воды.

Проведенные автором исследования (раздел 4.2) позволили сделать вывод о том, что в зоне смешения речных и беломорских вод происходит активное вовлечение биогенных элементов в биогеохимические циклы. Максимальное содержание

растворенного кремния, валового и минерального фосфора отмечено в зимний период, когда их концентрации в 1,5-2 раза выше, чем в период летней межени. При этом поведение рассматриваемых биогенных элементов, при отсутствии дополнительных источников поступления, является консервативным и обусловлено исключительно процессом динамического смешения речных и морских вод, описываемое линейной зависимостью (табл.3).

Таблица 3. Сезонная изменчивость параметров зависимостей между концентрацией кремния и содержанием хлоридов в устьях Сев. Двины, Онеги и малых рек Онежского полуострова в период зимней межепи

Зона смешения рек, впадающих в Белое море Параметры регрессионных зависимостей П , мкг-ат/л! = а + Ь [С1, г/л ]

а Ь г коэффициент корреляции п число проб Ба дисперсия "а" оь дисперсия "Ь"

Сев. Двина 167,2 -30,03 0,980 39 0,936 0,0018

Сев. Двина (перед началом половодья) 154,1 -16,1 0,995 14 0,702 0,0023

Онега, Пурнема, Лямца 123,2 -12,02 0,992 26 0,768 0,0014

Полученные зависимости позволяют использовать кремний в зимний период как репрезентативный показатель для выделения влияния материкового стока наряду с ионами основного солевого состава (в первую очередь, с хлоридами).

Распределение валового и минерального фосфора, в зимний период также не подвержено трансформации в зонах смешения устьевых областей рек Онега, Пурнема и Лямца. В речной части зоны смешения двинских и беломорских вод (около 17 км от вершины дельты, протока Кузнечиха), наоборот, происходит обогащение водной толщи фосфором вследствие его антропогенного поступления (до 0,3 мкг-атРмин/л и 0,85 мкг-ат Рвал/л. Этот процесс наблюдался в период проведения всех зимних съемок, когда водный сток был минимальным. В придонном слое органический фосфор являлся преобладающей формой, составляя 49-57 % от валового фосфора, а в области поступления стоков 29 лесозавода его доля увеличивалась до 63 % от валового фосфора. Аналогичным образом распределялся в речной части зоны смешения и аммонийный азот. Наличие большого количества органического вещества в низовьях протоки Кузнечиха приводило к истощению запасов кислорода до 3 - 4 мл/л (20 -30 % нас), что подтверждается данными других авторов [Бреховских и др., 2003, Мискевич, 2005].

С началом активного развития диатомовых водорослей у кромки льда биологические процессы становятся основными в трансформации стока растворенных биогенных элементов в устьях исследованных рек В течение всего вегетационного периода с апреля по август в эвфотическом слое отмечено постепенное снижение концентраций изучаемых элементов, как на речной, так и на морской границе зоны смешения, обусловленное превышением продукции органического вещества над деструкцией.

На спаде весеннего половодья содержание кремния уменьшается в речных водах в 22,5 раза, его удаление составляет около 15 % от содержания в речной водной массе (рис.3).

Рис. 3. Зависимость концентрации кремния от содержания хлоридов в зоне смешения вод Северной Двины и Белого моря (----линии консервативного смешения)

Максимальное потребление минерального фосфора (20-25 %) характерно для июля-августа, и связано со сменой видового состава фитопланктона (диатомовый фитопланктон сменяется популяциями жгутиковых) [Тарасова, 2003].

В летний период, в верхнем 10-метровом слое, где наиболее интенсивны процессы фотосинтеза, подавляющая часть соединений фосфора и азота представлена органическими формами, доля которых составляет до 70 % от валового содержания этих элементов. С глубиной доля органических форм фосфора в их валовом количестве уменьшается, и под слоем скачка плотности соотношение Рмии/Рорг достигает 75 % Доля минеральных соединений азота к концу лета несколько возрастает за счет увеличения концентраций аммонийного азота.

В придонных горизонтах зоны смешения в Двинском и Онежском заливах в вегетационный период процесс удаления кремния и минерального фосфора из раствора наблюдается в основном на мелководных, хорошо прогретых участках. В придонных

горизонтах, наоборот, отмечено накопление кремния (рис.3) и минерального фосфора. Вероятнее всего, поступление этих элементов в придонные горизонты зоны смешения может происходить при взмучивании донных осадков под влиянием приливных течений. Подтверждением этого служит таюке значительное увеличение объемной концентрации взвеси в придонном горизонте (рис.4).

Ш| Р МИН, 0,012 Объемная концентрация

0,30 мкг-ат/л • 0,01 взвеси, %

ОД)

0,70 0,008 > \

060 . ■ / \

0,50- 0,006 • а ♦ / \

0,40

0.30 • 0,004 .

* V

0.20 0,002

0,10 Объемная ♦ ч1

концентрация взвеси, % 0 ♦ ■ а, г/л

0,002 0,004 0,006 0,006 0,01 0,012 5 10 16 20

поверхность и-дно

Рис. 4. Зависимость концентрации минерального фосфора от объемной концентрации взвеси в придонном слое и зависимость объемной концентрации взвеси от содержания хлоридов ( август 2001 год)

Для зоны смешения вод р. Лямцы и Белого моря в период летней межени (август 2003 г.) характерным оказалось квазиконсервативное поведение фосфора, при котором, несмотря на активно идущие биологические процессы, концентрация растворенного фосфора мало изменяется вдоль оси смешения. Подобное распределение обусловлено хорошей сбалансированностью продукционно-деструкционных процессов, о чем также свидетельствует удаление из вод в аэробных условиях нитратного азота и высокая степень фосфатазной активности, наблюдаемая в летний период в водах Белого моря [Агатова и др., 1994]. Распределение растворенных форм фосфора на мелководных участках в зоне смешения р. Пурнемы и Белого моря несколько отличается от их поведения в устьевых зонах других рассмотренных рек. Скопление на литорали большого количесгва органического вещества во время штормов способствует значительному обогащению вод фосфором - до 0,5 мкг-ат Рмин/л и до 1,8 мкг-ат Рвал/л. Наибольшие концентрации растворешюго фосфора наблюдаются в придонных слоях, где он поступает в воду из разлагающегося органического вещества, оседающего на дно. Пониженные концентрации кислорода в придонном водном слое (60-65 %

насыщения) также свидетельствуют об интенсивно протекающих в благоприятных температурных условиях процессах деструкции органического вещества.

Наиболее ярко по распределению концентраций биогенных элементов биогеохимический барьер прослеживается в Двинском заливе, где в период летней межени он расположен между островами Лапоминка и Мудьюг (рис.5). В динамически активной барьерной зоне концентрируются взвеси (илистая пробка), живые организмы и отмершая органика В этой зоне наблюдается максимальное содержание суммарна о минерального - до 1,5 мкг-ат/л и валового фосфора - до 2,5 мкг-ат/л. По распределению аммонийного азота (в поверхностном и придонном горизонтах) также определяется положение геохимического барьера. Максимальные концентрации аммонийного азота и минимальные - нитратного азота связаны со значительным накоплением и последующей деструкцией органического вещества.

Осенью в зонах смешения в устьевых областях Северной Двины и Онеги отмечен рост концентраций растворенного кремния и минерального фосфора, связанный с увеличением содержания этих элементов в речной воде и затуханием процессов биологического потребления, а также наблюдается выравнивание концентраций по глубине, обусловленное конвективным перемешиванием.

Анализ сезонных изменений концентраций основных биогенных элементов в зонах смешения речных и беломорских вод позволил оценить первичную продукцию (1111) фитопланктона за вегетационный период (от начала вегетации до конца августа 2001 года). Расчет основан на убыли содержания биогенных элементов в эвфотическом слое зоны смешения [Руководство...., 2003]. Наиболее близка к реальной величина первичной продукции, рассчитанная по убыли кремния, скорость регенерации которого невелика и не оказывает существенного влияния на его содержание. Величина первичной продукции в Двинском заливе составила 0,32-0,45 г С/(м2сут) в барьерной зоне, снижаясь к морской границе зоны смешения до 0,16-0,20 г С/(м2сут). В зоне смешения вод Оиеги и Белого моря величина первичной продукции в эвфотическом слое также была невелика и колебалась от 0,13 до 0,25 г С/(м2сут). Полученные результаты согласуются с другими данными для Белого моря [Налетова и др., 1994] Расчеты на основе стехиометрических молярных соотношений показали, что в зоне смешения двинских и беломорских вод лимитирующим первичную продукцию компонентом является минеральный азот, а в зоне смешения онежских и беломорских вод - кремний, активное потребление которого начинается в апреле еще подо льдом.

38 5 39 39 5 40

Рис. 5. Распределение биогенных элементов в зоне смешения речных и беломорских вод в августе 2000 г

а) Ы-ЫН-) (мкг-ат/л) в поверхностном слое

б) И-МНа (мкг-ат''я) в придонном слое,

в) N-N05 (мкг-ат/л) в поверхностном слое

г) Р мин (мкг-ат/л) в поверхностном слое;

д) Р мин (мкг-ат/л) в придоннном слое

Важным интегральным показателем биогеохимической активности морей, количественно характеризующим обмен веществом на границах сред, являются коэффициенты водообмена и коэффициенты обмена веществом (в частности, биогенными элементами) [Максимова, 2004]. В представленной работе рассчитаны коэффициенты обмена кремнием и минеральным фосфором для поверхностной водной массы (до слоя скачка) в зоне смешения в Двинском и Онежском заливах с учетом потерь на геохимическом барьере река-море. Период условного водообмена составляет для Двинского залива 1,3 года, а для Онежского - 6,5 лет. Обновление запасов кремния происходит в зоне смешения вод Северная Двина - Двинский залив в 6,0 раз быстрее, а в зоне смешения вод Онега - Онежский залив в 1,3 раза быстрее, чем для всего Белого моря. Для минерального фосфора это обновление в зоне смешения двинских и беломорских вод происходит более чем в два раза быстрее, чем для всего Белого моря.

В заключении приводятся основные результаты диссертационной работы:

- Получены статистически обоснованные линейные зависимости между компонентами основного солевого состава в зонах смешения речных и морских вод в Белом море для разных гидрологических периодов. Поведение ионов магния, натрия, калия и сульфатов при смешении речных и беломорских вод во все гидрологические сезоны соответствует консервативному типу. В связи с участием в биохимических процессах, в летне-осенний период поведение гидрокарбоиат-ионов и ионов кальция квазиконсервативно.

- Статистический анализ базы данных по пространственной и временной изменчивости солевого состава вод Белою моря показал, что ошибка определения солености по хлорности минимальна для вод с соленостью 10 - 12 и резко увеличивается с понижением солености.

- В результате экспериментальных исследований и теоретических расчетов определены параметры полинома, связывающего соленость, относительную электропроводимость и температуру в широком диапазоне этих характеристик;

- Биологические процессы играют существенную роль в трансформации потоков кремния и фосфора в зонах смешения речных и морских вод. Удаление растворенного кремния и минерального фосфора в барьерной зоне река-море составляет соответственно 10-15 % и 20-25 % в зависимости от сезона года и

происходит в результате потребления фигопланктонным сообществом и биоседиментации.

- Расчет продукции фитопланктона по убыли биогенных элементов в эвфотическом слое показал, что ее величина от начала вегетации до конца августа составила в зоне смешения вод Северной Двины и Белого моря 4,3 - 6,5 г С/м2, в зоне смешения вод Онеги и Белого моря - 2,3 - 3,6 г С/м2. В зоне смешения двинских и беломорских вод лимитирующим первичную продукцию компонентом являлся минеральный азот, а в зоне смешения онежских и беломорских вод - кремний.

- Содержание биогенных элементов (кремния и фосфора) в речной воде выше, чем в воде прилегающих к устьям акваторий Белого моря. Геохимический барьер река-море особенно ярко выражен в Двинском заливе. Коэффициенты обмена кремнием и минеральным фосфором (за счет поступления этих компонентов с речным стоком) в поверхностной водной массе Двинского залива превышают аналогичные показатели для Белого моря в целом более чем в 6 и 2 раза соответственно.

Публикации по теме диссертации:

1. Ефимова JI.E .Шмидеберг H.A., Цыцарин А.Г., Овинова H.A. Химический состав вод устьевой зоны Северной Двины и Двинского залива Белого моря в весенний и осенний периоды 1999 г. // ГОИН. М. 2000. 20 с. Деп. ВИНИТИ. № 40-В00, 2000.

2. Ефимова JI.E., Цыцарин А.Г., Шмидеберг H.A., Чернова Т.А. Сезонные особенности химического состава вод устьевой области Северной Двины // ГОИН. М. 2001.17 с. Деп. ВИНИТИ. № 39-В01,2000.

3.Ефимова Л.Е., Лебедев И.М, Цыцарин А.Г., Чернова ТА. Гранулометрический состав взвесей в зонах смешения Белого, Азовского и Каспийского морей // ГОИН. М. 2001.17 с. Деп. ВИНИТИ. № 39-В01,2000.

4 Ефимова Л.Е., Русакова К.А., Цыцарин А.Г., Шмидеберг Н А. О сезонной изменчивости ионного состава вод устья Северной Двины в 2001 г. // ГОИН. М. 2002. 19 с. Деп. ВИНИТИ. № 47-В02,2002.

5. Ефимова Л.Е , Русакова К.А., Цыцарин А.Г., Шмидеберг H.A. О распределении биогенных элементов и кислорода в устье Северной Двины в 2001 г. // ГОИН. М. 2002. 13 с. Деп. ВИНИТИ. № 49-В02, 2002.

6. Ефимова Л.Е., Цыцарин А.Г. Пространственно-временное распределение биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод Двинского залива Белого

моря (на примере устьевой области Северной Двины и верхней части залива) // Труды ГОИН. 2002. Вып. 208. С. 199-216.

7. Савенко А В., Ефимова J1.E., Цыцарин А.Г. Поведение стронция, кальция, фтора и бора в устье Северной Двины //Труды ГОИН. 2002. Вып. 208. С. 217-225

8 Ефимова J1.E., Русакова К Л., Цыцарин А.Г. Распределение биогенных элементов в устьевой области Северной Двины // Материалы международной конференции «Экология Северных территорий России. Проблемы. Прогноз. Пути развития. Решения» Архангельск. 2002. С. 128-133.

9. Efimova L Е., Rusakova К.А. Peculiarities of distribution of hydrochemical characteristics at the Mouth of Northern Dvina river // Материалы международного совещания «Взаимодействие суша-океан в Российской Арктике». М. ИО РАН. 2002. С. 518-520.

10. Savenko AV, Chevchenko V.P., Novigatskii A.N. and Efimova L.E. Effect of Seasonal Variability in the Riverine Runoff on the Distribution of Dissolved Forms of Strontium, Calcium, Fluorine, and Boron in the Mouths of the Severnaya Dvina and Onega Rivers // Marine Chemistry. 2003. V.43. Suppl. 1. P. 99-107.

11 Ефимова JT.E Сезонная динамика растворенных фосфатов и кремния в устьевых областях рек Северная Двина и Онега // Материалы международной конференции "Экологические проблемы северных регионов и пути их решения". Апатиты. 2004. С. 51-52.

12. Efimova L.E. On the seasonal dynamic of dissolved silica and inorganic phosphorus in river estuaries of the White Sea // Seventh Workshop on Land Ocean Interactions in the Russian Arctic, LOIRA project. Moscow. 2004. P. 27-28.

13. Gogina M.A., Efimova L.E., Zaslavskaja M.B. Solute flow from the European part of Russia into Arctic Seas // Seventh Workshop on Land Ocean Interactions in the Russian Arctic, LOIRA project. Moscow. 2004. P. 31-32.

Отпечатано в копицентре «СТ ПРИНТ» Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 Гуманитарный корпус. www.stprint.ru e-mail: zakaz@stprint.ru тел.: 939-33-38 Тираж 100 экз. Подписано в печать 21.11.2005 г.

№ 22928

РЫБ Русский фонд ^

2006-4 26979

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Ефимова, Людмила Евгеньевна

Введение.

Глава 1. Обзор и методика исследования солевого состава и содержания биогенных элементов в воде Белого моря и устьевых областей впадающих в него рек.

1.1. Обзор гидрохимических исследований вод Белого моря и устьевых областей впадающих в него рек (солевой состав, электропроводимость, биогенные элементы).

1.2. Физико-географические особенности Белого моря.

1.3. Гидролого-гидрохимическая характеристика устьевых областей рек Северная Двина, Онега, Пурнема и Лямца.

1.4. Материалы и методика иследования.

Глава 2. Трансформация потоков растворенных веществ в зонах смешения речных и морских вод.

2.1.Гидрологическая структура зоны смешения речных и морских вод.

2.2. Процессы, определяющие миграцию химических веществ в зоне смешения речных и морских вод.

2.3. Консервативное и неконсервативное поведение химических элементов.

Глава 3. Особенности солевого состава зоны смешения речных и беломорских

3.1. Главные компоненты солевого состава.

3.1.1. Хлор-ион.

3.1.2. Сульфат-ион.

3.1.3. Общая щелочность.

3.1.4. Кальций.

3.1.5. Магний.

3.1.6. Натрий.

3.1.7. Калий.

3.2. Региональные и сезонные особенности солевого состава вод.

3.2.1. Сезонная изменчивость зон смешения.

3.2.2. Солевой состав льда в зоне смешения.

3.3. Отличие солевого состава вод Белого моря от солевого состава вод арктических и южных морей России и вод океана.

3.4. Соотношения между относительной электропроводимостью и соленостью вод зоны смешения Белого моря.

Глава 4. Распределение растворенных биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод в Белом море.

4.1. Причины сезонной динамики распределения биогенных элементов в зонах смешения в арктических морях.

4.2. Пространственно-временные закономерности поведения биогенных элементов в зоне смешения Белого моря.

4.2.1 Сезонная и межгодовая изменчивость концентраций растворенного кремния и фосфора на речной и морской границах зоны смешения.

4.2.2. Характеристика зоны смешения речных и беломорских вод в период проведения гидролого-гидрохимических съемок.

4.2.3. Закономерности поведения растворенных форм биогенных элементов в зонах смешения речных и беломорских вод.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Особенности формирования солевого состава и распределения биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод в Белом море"

Химический состав вод Белого моря определяется взаимодействием материкового стока и вод Баренцева моря. В Белое море впадают такие крупные реки, как Северная Двина, Онега, Мезень, Кемь, Выг. Это приводит к формированию обширных зон смешения речных и морских вод. Устьевые области рек, включая дельты и устьевое взморье, где происходит взаимодействие речных и морских вод, представляют собой комплексные седиментационные, геохимические и гидробиологические барьеры, где задерживаются многие химические вещества, мигрирующие как в растворенном, так и во взвешенном состоянии.

Зонам смешения речных и морских вод присуща значительная пространственно-временная изменчивость количественных характеристик ионного стока и стока биогенных веществ. Растворенные и взвешенные соединения биогенных элементов -основа продукционных процессов. Согласно последним исследованиям [Максимова, 2004], Белое море может быть отнесено к водоемам мезотрофного типа. Однако, увеличение потоков биогенных веществ, связанное с хозяйственной деятельностью на водосборе (широким использованием минеральных удобрений в сельском хозяйстве, поступлением коммунально-бытовых и промышленных стоков) сопровождается эвтрофированием вод, оказывающим негативное влияние на экологическое состояние устьевых и прибрежных экосистем.

Цель работы - определение основных пространственно-временных закономерностей распределения растворенных компонентов солевого состава и биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод и получение комплексного представления о гидрохимической структуре зон смешения речных и морских вод в Белом море.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- изучить пространственно-временную изменчивость солевого состава и концентраций биогенных элементов в зонах смешения речных и беломорских вод; определить основные факторы, влияющие на поведение ионов солевого состава и биогенных элементов при контакте речных и беломорских вод; оценить роль геохимического барьера река-море в формировании гидрохимических характеристик прибрежных акваторий Белого моря; вывести отвечающее современным метрологическим требованиям уравнение для определения солености воды по величине относительной электропроводимости в зоне смешения речных вод и вод Белого моря. На защиту выносятся следующие положения:

Распределение большинства ионов основного солевого состава в зоне смешения речных и морских вод соответствует консервативному типу поведения химических компонентов и определяется, главным образом, процессами динамического смешения. Для биогенных элементов, напротив, характерны процессы, приводящие к поступлению или удалению их из раствора.

- В барьерной зоне водно-солевая система, соответствующая началу трансформации ионного состава постепенно переходит к состоянию собственно вод моря.

- Гипотеза о квазипостоянстве межионных соотношений не всегда может быть применена к водам Белого моря, так как их солевой состав подвержен большей изменчивости, чем солевой состав вод океана. Для уменьшения ошибки при определения солености воды в зоне смешения речных и беломорских вод рекомендуется использовать в качестве базового параметра расчетов относительную электропроводимость, а не концентрацию одного из ионов. Научная новизна работы. На основе наиболее полного массива собственных и литературных данных получено комплексное представление о сезонной и пространственной изменчивости солевого состава и содержания биогенных элементов в воде зоны смешения речных и беломорских вод. Численно описаны соотношения этих компонентов в широком диапазоне солености воды. Определены границы применимости гипотезы о квазипостоянстве солевого состава воды для Белого моря. Впервые установлены приоритетные факторы, регулирующие поведение кремния и растворенных форм фосфора в зоне смешения речных и беломорских вод. Впервые получено отвечающее современной метрологической базе и совместимое с Международным уравнением ШПС-78 уравнение для вычисления солености воды в зоне смешения в Белом море по величине относительной электропроводимости.

Практическая значимость работы. Результаты исследования могут быть применены для расчета солености воды и содержания основных компонентов солевого состава зоны смешения в Белом море. Количественные характеристики трансформации стока биогенных элементов могут быть использованы для прогноза качества воды и состояния экосистем устьевых областей рек и прибрежных вод, а также для глобальных оценок потерь биогенных элементов на границе раздела река-море.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены на научных семинарах Лаборатории гидрохимии эпиконтинентальных морей ГОИНа в 2000-2001 гг., XIV Международной школе морской геологии «Геология морей и океанов» (Москва, ИОАН, 2001), Международной конференции «Экология Северных территорий России» (Архангельск, 2002), V Международной конференции «Взаимодействие суша-океан в Российской Арктике» (Москва, ИОАН, 2002), Международной конференции «Экологические проблемы северных регионов и пути их решения» (Апатиты, 2004), Международной конференции «Seventh Workshop on Land Ocean Interactions in the Russian Arctic», LOIRA. (Москва, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 статей и тезисов докладов.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Ефимова, Людмила Евгеньевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная работа является продолжением работ, посвященных исследованиям химического состава вод замкнутых и полузамкнутых морей России, начатых в 90-е годы Лабораторией гидрохимии эпиконтинентальных морей ГОИНа.

Химический состав вод Белого моря в целом определяется взаимодействием большого объема материкового стока и вод Баренцева моря. Влияние на химический состав вод оказывает также наличие продолжительного ледяного покрова и связанные с ним процессы льдообразования и ледотаяния. Вследствие этого солевая система моря менее инертна, чем океанская, и воды разных его районов характеризуются особенностями солевого состава. Очень ярко эти особенности проявляются в зонах смешения речных и морских вод, формирующихся В устьевых областях рек и вершинных частях заливов. Зона смешения речных и морских вод в Белом море представляет собой геохимический барьер, на котором происходит трансформация потоков различных химических веществ.

В результате совместного анализа полученных зависимостей между различными компонентами основного солевого состава и величин хлорных коэффициентов в зоне смешения речных и беломорских вод можно выделить несколько этапов метаморфизации ионного состава вод. 1) Вследствие нарушения состояния речной водно-солевой системы, наиболее резкие изменения межионных соотношений, сопровождающиеся формированием солевого барьера, наблюдаются в диапазоне суммы солей 0,5-2,0 г/кг. Для данного диапазона суммы солей характерны заметные сезонные различия всех компонентов солевого состава. 2) В диапазоне суммы солей 2,0-5,0 г/кг происходит подстройка ионного состава вод зоны смешения к водам собственно моря. Наблюдается более медленное снижение значений хлорного коэффициента, сохраняются небольшие сезонные различия. 3) В водах со значениями суммы солей более 5 г/кг наблюдается постепенное увеличение доли морских ионов. Переход к морскому типу вод происходит при сумме солей 10-11 г/кг и обусловлен явными изменениями в солевом составе вод.

Поскольку колебания межионных соотношений значительно больше, чем в океане, они не могут не учитываться при проведении высокоточных океанологических работ. Определенные на основе современных океанографических представлений соотношения для относительной электропроводимости, солености и температуры воды в зонах смешения речных и беломорских вод предпочтительнее по сравнению с имевшимися ранее. Они позволяют получить более близкие к реальным результаты. Среднеквадратические отклонения солености, рассчитанные по полученному полиному, не превышают 0,025 %о. При малых значениях солености относительная погрешность уравнений растет. Поэтому их рекомендуется использовать при солености выше 3 %о.

В зоне смешения речных и морских вод Белого моря также происходит значительная трансформация стока биогенных элементов. Поведение биогенных элементов по сравнению с ионами солевого состава индивидуально для каждой конкретной устьевой области, а распределение их имеет сложную картину в результате влияния большого комплекса природных и антропогенных факторов. В устьевых областях рек, впадающих в Белое море, наблюдается активное вовлечение биогенных элементов в биогеохимические циклы, о чем свидетельствует преимущественно биологическое удаление кремния, минерального фосфора и азота в периоды интенсивного «цветения», сопровождающееся поступлением органических форм фосфора и азота в водную толщу. Биологические процессы, играющие существенную роль в трансформации потоков растворенного кремния и фосфора в зонах смешения речных и морских вод, обусловливают неконсервативное поведение этих веществ. В работе установлены основные закономерности сезонной изменчивости биогенных элементов в зонах смешения речных и беломорских вод в Двинском и Онежском заливах.

При проведении исследования были решены два типа задач. Во-первых, было получено комплексное представление о гидрохимических особенностях зон смешения речных и беломорских вод, в частности, о солевом составе и поведении биогенных элементов. Решение методической задачи позволило получить уравнение для определения точных значений солености воды при проведении океанологических работ в зоне смешения речных и беломорских вод. Основные выводы:

- Получены статистически обоснованные линейные зависимости между компонентами основного солевого состава в зонах смешения речных и морских вод в Белом море для разных гидрологических периодов. Поведение ионов магния, натрия, калия и сульфатов в зонах смешения речных и морских вод во все гидрологические сезоны соответствует консервативному типу. В связи с участием в биохимических процессах, в летне-осенний сезон поведение гидрокарбонат-ионов и ионов кальция квазиконсервативно.

- Статистический анализ базы данных по пространственной и временной изменчивости солевого состава вод Белого моря показал, что ошибка определения солености по хлорности минимальна для вод с соленостью 10-12 °/оо и резко увеличивается с понижением солености.

С/м2. В зоне смешения двинских и беломорских вод лимитирующим первичную продукцию компонентом являлся минеральный азот, а в зоне смешения онежских и беломорских вод - кремний.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Ефимова, Людмила Евгеньевна, Москва

1. Агатова А.И., Дафнер Е.В., Торгунова Н.И. Биохимический состав органического вещества Белого моря и скорости регенерации биогенных элементов в летний период // Комплексные исследования экосистемы белого моря. М.: ВНИРО. 1994. С.53-75.

2. Алекин O.A., Моричева Н.П. Изменение насыщенности карбонатом кальция речной воды при смешении ее с морской водой // Гидрохимические материалы. 1961. Т.31. С. 905-107.

3. Алекин O.A., Моричева Н.П. К вопросу о стабильности карбонатной системы в природных водах // ДАН СССР. 1957. Т. 117. № 6. С.1030-1033.

4. Алекин O.A., Моричева Н.П. Влияние карбонатной системы в природных водах на содержание органических веществ // ДАН СССР. 1958. Т.119. № 2. С.322-325.

5. Алекин O.A. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970,441 с.

6. Антонов B.C. Распространение речных вод в арктических морях // Тр. ААНИИ. Л.: Морской транспорт. 1957. Т.208. Вып. 2. С. 25-88.

7. Артемьев В.Е. Биохимические исследования в эстуариях // Биохимия океана. М.: Наука, 1983. С. 48-59.

8. Артемьев В.Е., Демина Л.Л., Вайштейн М.Б. Органическое вещество и микроэлементы в водах эстуария р. Кубань и юго-восточной части Азовского моря // Океанология. 1982. Т. 22. № 5. С. 764-769.

9. Артемьев В.Е. Геохимия органического вещества в системе река-море. М.: Наука. 1993.204 с.

10. Аржанова Н.В., Грузевич А.К., Сапожников В.В. Гидрохимические условия в Белом море летом 1991 г. // Комплексные исследования экосистемы белого моря. М.: ВНИРО. 1994. С.25-52.

11. Белая Т.И., Федоров В.Д. Гидрологические и гидрохимические особенности Белого моря как условия, определяющие уровень его первичной продукции // Комплексные исследования прирды океана. М. МГУ. 1972. Вып.З. С.184-211.

12. Белов А.Б., Васильев A.C. Климатические характеристики белого моря и его основных районов // Тр. ГОИН. Вып. 208. 2001.

13. Блинов Л.К. Солевой состав морской воды и льда // Тр. ГОИН. 1965. Вып.83. С. 355.

14. Бреслав Е. И др. Снежный покров источник загрязнения поверхностных вод // Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды. Вып. 4. Л. 1986. С. 75-79.

15. Бреховских В.Ф., Волкова З.В., Колесниченко H.H. Проблемы качества поверхностных вод в бассейне Северной Двины. М.: Наука. 2003. 233 с.

16. Бреховских В.Ф., Волкова З.В., Ломова Д.В. Пространственно-временная изменчивость ионного состава и минерализации вод р. Сев.Двина // Метеорология и гидрология. 2004. № 10. С. 87-99.

17. Бруевич C.B. Очерк гидрохимии Белого моря // Тр. ГОИН. 1952. Вып. 011. С.114-161.

18. Бруевич C.B. Гидрохимические исследования Белого моря // Тр. ПО АН. 1960. Т. 17. С. 199-254.

19. Воронков П.П., Мусина A.A. Солевой состав воды Белого моря // Тр. ГГИ. 1939.

20. Гидрология устьевой области Северной Двины. М.: Гидрометеоиздат. 1965. 376 с.

21. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. П. Белое море. Вып. 2. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 193 с.

22. Гордеев В.В. Речной сток в океан и черты его геохимии. М.: Наука, 1983. 160 с.

23. Гурьянова А.П., Мусина A.A. Основные черты распределения кислорода и щелочности в воде атлантического происхождения арктических морей // Тр. ААНИИ. 1960. Т. 218. С. 125-208.

24. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1982.

25. Друмева Л.Б. Определение хлорности по электропроводности в водах Белого моря и Сев. Каспия // Тр. ГОИН. 1982. Вып. 161. С. 18-20.

26. Друмева Л.Б. О современном солевом составе вод Белого и Каспийского морей // ГОИН. М. 1982. 12 с. Деп. В НИЦ ВНИИГМИ-МЦД. № 167 ГМ-Д82.

27. Друмева Л.Б. Особенности солевых составов и соотношения между хлорностью, соленостью и электропроводностью вод замкнутых и полузамкнутых морей // Автореф. Дисс. на соиск. ученой степ. канд. геогр. Наук. М. 1983. 17 с.

28. Друмева Л.Б. Об определении и расчете солености морских вод // Водные ресурсы. 1986. №2. С.72-76.

29. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши. ГВК. Т.1 (28), вып. 9. Архангельск. 1980-2000.

30. Елисов В.В. Исследование фронтальных зон Белого моря // Метеорология и гидрология. 1996. № 3. С. 74-82.

31. Ефимова Л.Е.Шмидеберг H.A., Цыцарин А.Г., Овинова H.A. Химический состав вод устьевой зоны Северной Двины и Двинского залива Белого моря в весенний и осенний периоды 1999 г. // ГОИН. М. 2000. 20 с. Деп. ВИНИТИ. № 40-В00, 2000.

32. Ефимова Л.Е., Цыцарин А.Г., Шмидеберг H.A., Чернова Т.А. Сезонные особенности химического состава вод устьевой области Северной Двины // ГОИН. М. 2001. 17 с. Деп. ВИНИТИ. № 39-В01,2000.

33. Ефимова Л.Е., Лебедев И.М, Цыцарин А.Г., Чернова Т.А. Гранулометрический состав взвесей в зонах смешения Белого, Азовского и Каспийского морей // ГОИН. М. 2001. 17 с. Деп. ВИНИТИ. № 39-В01, 2000.

34. Ефимова Л.Е., Русакова К.А., Цыцарин А.Г., Шмидеберг H.A. О распределении биогенных элементов и кислорода в устье Северной Двины в 2001 г. // ГОИН. М. 2002. 13 с. Деп. ВИНИТИ. № 49-В02, 2002.

35. Ефимова Л.Е. Сезонная динамика растворенных фосфатов и кремния в устьевых областях рек Северная Двина и Онега // Материалы международной конференции "Экологические проблемы северных регионов и пути их решения". Апатиты. 2004. С. 51-52.

36. Захаров В.Ф. Определение распространения речных вод в море Лаптевых. Океанология. 1962. Т.2. Вып. 2. С. 233-238.

37. Захарова Е.А., Савенко B.C. Биогенные элементы в эстуариях малых рек Кандалакшского залива Белого моря // Вестник МГУ. Сер. 5. География. 1993. № 6. С. 64-67.

38. Зубов H.H. Морские воды и льды. М.: Гидрометеоиздат. 1938. 453 с.

39. Иванов В.В., Русанов В.П., Гордин О.И., Осипова И.В. Межгодовая изменчивость распространения речных вод в Карском море // Тр. ААНИИ. 1984. Т. 368. С.74-81.

40. Иванов К.И. Об оседании взвесей на предустьевом взморье Куры // Труды ГОИН. 1955. Вып. 28. С.131-136.

41. Корж В.Д. Геохимия элементного состава гидросферы. М.: Наука. 1991. 207 с.

42. Коротаев В.Н., Чистяков А.А. Процессы седиментации в устьевых областях рек // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 2000. № 5. С. 3-7.

43. Кузнецов B.C., Мискевич И.В., Зайцева Г.Б. Гидрохимическая характеристика крупных рек бассейна Северной Двины. Л.: Гидрометеоиздат. 1991. 194 с.

44. Кураева Л.Н., Лупачев Ю.В. Особенности циркуляции и перемешивания вод в устьевой области Онеги // Труды ГОИН. 1986. - Вып. 179. - С.11-17.

45. Лисицына Л.В. Особенности солевого состава вод Азовского моря // Автореф. Дисс. на соиск. учен, степени канд. хим. наук. М. ГОИН. 1997.

46. Лобов А.Л. Комплексное исследование солевого режима замкнутых и полузамкнутых морей на примере Аральского моря //Дисс. канд. геогр. Наук. М.: 1994.217 с.

47. Лукин Л.Р. Мискевич И.В. Гидрологические и гидрохимические показатели вод Унской губы Белого моря // Вопросы промысловой океанологии. Мурманск. 1989. С. 177-183.

48. Лупачев Ю.В. Возможные изменения гидрологического режима в морском заливе при отделении его от моря дамбой // Труды ГОИН. 1980. - Вып. 159. - С. 59-70.

49. Лупачев Ю.В. Особенности гидрологического режима устьевой области Онеги // Тр. ГОИН. 1982. Вып. 161. С. 92-96

50. Лупачев Ю.В. О механизме циркуляции вод Онежского залива // Труды ГОИН. -1986. Вып. 179. С.27-31.

51. Мазавина С.С. О режиме солености устьевых взморий Северной двины, Печоры и Оби // Водные ресурсы. 1977. № 5. С.89-102.

52. Максимова М.П. Органический углерод и окисляемость в водах белого моря // Изв. Карельского и Кольского филиалов АН СССР. 1959. № 1. С. 71-71.

53. Максимова М.П. Органическое вещество и биогенные элементы в водах Белого моря // Автореф. Дисс. На соиск. Учен. Степени канд. хим. наук . Петрозаводск. 1960. 20 с.

54. Максимова М.П. Значение первичной продукции в балансе органического вещества в Белом море // Первичная продукция морей и внутренних вод. Минск. 1961. С. 8386.

55. Максимова М.П. Формирование химического состава воды рек, впадающих в Белое море // Материалы XVII гидрохимического совещания. Новочеркасск. 1963. С. 6365.

56. Максимова М.П. Ионный и органический сток и соотношение главнейших ионов в реках Карельского побережья Белого моря // Гидробиологические исследования на Карельском побережье Белого моря. Л. 1967. С.9-14.

57. Максимова М.П. сток биогенных элементов с речными водами Карельского побережья в Белое море // Гидробиологические исследования на Карельском побережье Белого моря. Л. 1967. С. 15-20.

58. Максимова М.П. Сравнительная гидрохимическая характеристика рек Терского, Кандалакшского, Карельского, Поморского и Лямицкого побережий Белого моря // Итоги и перспективы изучения биологических ресурсов Белого моря. Л. 1983. С. 18-30.

59. Максимова М.П. Антропогенные изменения ионного стока крупных рек Советского Союза// Водные ресурсы. 1991. №5. С. 65-69

60. Максимова М.П. Воздействие техногенного геохимического давления на внутриматериковые моря.//Водные ресурсы, 1986, №5, С. 159-164

61. Максимова М.П. Сравнительная гидрохимия морей // Новые идеи в океанологии. Т. 1. М.: Наука. 2004. С. 168-179.

62. Методические указания по химическому анализу распресненных вод морских устьевых областей рек и эпиконтинентальных морей. N° 46, М.: Гидрометеоиздат, 1984, 83 с.

63. Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. М.: Изд. ВНИРО, 1988, 120 с.

64. Мискевич И.В. Гидрохимия устьевой области Онеги // Водные ресурсы. 1988. № 4. С. 74-84.

65. Мискевич И.В. Сравнительная характеристика гидрохимических режимов устьев наиболее крупных рек Европейского Севера // Социально-экологические проблемы Европейского Севера. Архангельск. Изд-во «Правда Севера». 1991.

66. Мискевич И.В. Гидрохимия приливных устьев рек: Методы расчетов и прогнозирования // Автореф. дисс. на соискание ученой степени д.г.н., Спб.: 2005. 50 с.

67. Михайлов В.Н., Повалишникова Е.С. Устьевая область реки как зона динамического смешения речных и морских вод // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 1992. № 5. С. 29-37.

68. Михайлов В.Н., Косарев А.Н., Повалишникова Е.С., Савенко B.C. Процессы смешения речных и морских вод в устьевых областях рек // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 1997. № 5. С.15-21.

69. Михайлов В.Н. Гидрологические процессы в устьях рек. М.: ГЕОС, 1997а. 176 с.

70. Михайлов В.Н. Устья рек России и сопредельных стран: прошлое, настоящее и будущее. М.: ГЕОС, 19976. 413 с.

71. Михайлов В.Н. Гидрология устьев рек. М.: Изд-во Моск. Ун-та. 2001. 444 с.

72. Михайлов В.Н., Повалишникова Е.С. Гидрологические аспекты смешения речных и морских вод // Проблемы гидрологии и гидроэкологии. Вып. 1. М.: Геогр. Ф-т МГУ, 1999. С. 367-376.

73. Налетова И. А., Сапожников В.В., Метревели М.П. Продукционно-деструкционные процессы в Белом море // Комплексные исследования экосистемы белого моря. М.: ВНИРО. 1994. С.76 83.

74. Никольский Б.П., Смирнова Н.А., Панов М.Ю. и др. Физическая химия. JL: Химия, 1987. 880 с.

75. Никаноров A.M. Гидрохимия. Спб. Гидрометеоиздат, 1970, 441 с

76. Оценка роли речного стока и береговых процессов в российской Арктике в глобальных изменениях природной среды и климата. Отчет о НИР. М., 2004.

77. Пантюлин А.Н. Некоторые особенности структуры вод Белого моря // Биология Белого моря (Труды ББС МГУ). М.: МГУ. Т.4. 1974, С.7-13.

78. Пантюлин А.Н. Взаимодействие океана с водами материкового стока // Взаимодействие океана с окружающей средой. М. 1983. С. 129-154.

79. Пантюлин А.Н. Характеристика взаимодействия морских и материковых вод// Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. геогр. наук. М.: изд-во МГУ. 1989. 24 с.

80. Перельман А.И. Геохимия эпигенетических процессов (зона гипергенеза) // М. Недра. 1969. 331 с.

81. Повалишникова Е.С. О возможности применения теории водных масс при исследовании устьев рек // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 1993. № 5. С.31-40.

82. Повалишникова Е.С. Структура и динамика зоны смешения речных и морских вод в устьях рек // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 1995. № 5. С.16-23.

83. Полонский В.Ф., Кузьмина В.И. О распределении стока в дельте Северной Двины // Тр. ГОИН. 1986. Вып. 179. С.49-56.

84. Полонский В.Ф., Лупачев Ю.В., Скриптунов H.A. Гидролого-морфологические процессы в устьях рек и методы и расчета (прогноза). Спб: Гидрометеоиздат, 1992. - 383 с.

85. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. Том 3. Северный Край. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 395 с.

86. Руководство по морским гидрохимическим исследованиям (Под ред. Л.К.Блинова). М.: 1959. 256 с.

87. Руководство по методам химического анализа поверхностных вод суши (Под ред. С.Г. Орадовского). Л.: Гидрометеоиздат, 1977,208 с.

88. Руководство по методам химического анализа поверхностных вод суши (Под ред. А.Д. Семенова). Л.: Гидрометеоиздат, 1977, 541 с.

89. Руководство по химическому анализу морских и пресных вод при экологическом мониторинге рыбохозяйственных водоемов и перспективных для промысла районов Мирового Океана. М.: ВНИРО. 2003. 202 с.

90. Русанов В.П., Васильев А.Н. Распространение речных вод в Карском море по данным гидрохимических определений // Тр. ААНИИ. 1976. Т. 323. С. 188-196.

91. Савенко A.B. Геохимия стронция, фтора и бора в зоне смешения речных и морских вод. М.: Геос, 2003,170 с.

92. Савенко A.B. Гидрохимическая структура устьевых областей малых рек, впадающих в Кандалакшский залив Белого моря // Океанология. 2001. Т. 41. № 6. С.835-843.

93. Савенко A.B. Экспериментальное моделирование процесса соосаждения стронция с карбонатом кальция в устьевых областях рек. // Геохимия. 2003. № 2.

94. Савенко A.B., Ефимова Л.Е., Цыцарин А.Г. Поведение стронция, кальция, фтора и бора в устье Северной Двины // Труды ГОИН. 2002. Вып. 208. С. 217-225.

95. Савенко B.C. Кислотно-основное равновесие карбонатной системы как показатель интенсивности продукционно-деструационных процессов в водоемах // Докл. АН СССР. 1977. Т. 231. № 1. С. 190-193.

96. Савенко B.C. Геохимические проблемы глобального гидрологического цикла // Проблемы гидрологии и гидроэкологии. М.: Изд-во МГУ. 1999. С.48-72.

97. Савенко B.C., Захарова Е.А. // Докл.РАН. 1995. Т. 345. № 5. С. 682.

98. Сапожников В.В., Гусарова А.Н., Лукашев Ю.Ф. Определение нитратов в морской воде // Химия морей и океанов. М.:Наука. 1973. С.115-123.

99. Скибинский Л.Э. Современное гидрохимическое состояние прибрежных и устьевых акваторий Белого и Печорского морей // Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. геогр. наук. М:. 2003. 28 с.

100. Скопинцев Б.А. О коагуляции терригенных взвешенных частиц речного стока в морской воде // Известия АН СССР. Сер. Географич. И геофизич. 1946. Т. 10. № 4. С. 357-371.

101. Скопинцев Б.А. О коагуляции гумусовых веществ речного стока в морской воде // Известия АН СССР. Сер. Географич. и геофизич. 1947. Т. 11. № 1. С. 21-36.

102. Скороход А.И. Особенности солевого состава вод Каспийского моря // Дисс. канд. геогр. Наук. М.: 1996. 178 с.

103. Скриптунов H.A. Основные закономерности гидрологического режима неприливных устьевых взморьев // Тр. ГОИН. 1978. Вып.142. С. 25-33.

104. Скриптунов Н.А. Основные закономерности гидрологических процессов взаимодействия реки и моря // Водные ресурсы. 1987. Т. 14. № 4. С.114-119.

105. Таблицы пересчета относительной электропроводности в соленость для вод Белого моря. М.: Гидрометеоиздат. 1984.34 с.

106. Тарасова H.A. Экология мезозоопланктона юго-востока Баренцева моря // Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. биолог, наук. Сыктывкар: 2003. 24 с.

107. Тищенко П.Я., Семилетов И.П., Павлова Г.Ю., Волкова Т.И., Гуков А.Ю. Изменчивость кальций/магниевого отношения в эстуарии р. Лена море Лаптевых // Труды арктического регионального центра. 1998. Т. 1. С. 137-142.

108. Уланова A.A. Водоросли водоемов с нестабильной соленостью побережий Белого и Баренцева морей // Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. биолог, наук. Спб: 2003. 24 с.

109. Уильяме У.Дж. Определение анионов. М.: Химия. 1982.

110. Феоктистов В.М. Химический состав вод и вынос растворенных веществ водами рек Карельского побережья в Белое море// Водные ресурсы. 2004. Т.31. № 6. С. 683-690.

111. Федоров К.Н. Физическая природа и структура океанических фронтов. Л.: Гидрометеоиздат, 1983.296 с.

112. Хорн P.A. Морская химия М.: Мир. 1972. 213 с.

113. Хрусталев Ю.П. Особенности седиментогенеза в области влияния речного стока // Лавинная седиментация в океане. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовск. Ун-та, 1982. С. 59-71.

114. Хрусталев Ю.П. Закономерности осадконакопления во внутриконтинентальных морях аридной зоны. JL, Наука, 1989. 261 с.

115. Цуриков B.JI. О формировании ионного состава и солености морского льда // Океанология. 1965. Т. 5. Вып. 3. С. 463-472.

116. Цурикова А.П. Карбонатно-кальциевое равновесие и углекислота в Азовском море // Тр. ГОИН. Вып. 68. 1962. С. 118-136.

117. Цыцарин А.Г. К вопросу о проведении морских ледохимических исследований / ГОИН. М.:, 1988, 11с. Деп. ИЦ ВНИИГМИ-МЦД 14.03.88, № 751-ГМ88.

118. Цыцарин А.Г. Гидрохимические аспекты льдообразования опыт экспериментального моделирования // Тр. ГОИН. Юбилейный выпуск 2. Спб.: гидрометеоиздат. 1995. С.224-249.

119. Цыцарин А.Г., Скороход А.И., Лобов А.Л. Исследование солевого состава каспийских вод в районе устья реки Урал // Метеорология и гидрология. 1994. № 6. С.99-104

120. Цыцарин А.Г., Прохода А.Л. О некоторых методических аспектах определения ионного состава морских вод и сопоставимости результатов // Тр. ГОИН. 1995. Юбилейный сборник. Вып.З. С. 8-15

121. Цыцарин А.Г., Лисицына Л.В., Свиридова И.В. Изменение ионного состава вод Таганрогского залива в весенне-летний период и их роль в формировании солевых барьеров.// Тр. ГОИН. Юбилейный выпуск 2. Спб.: гидрометеоиздат. 1995. С.224-249.

122. Цыцарин А.Г., Скороход А.И. О точности определения солености по электропрводимости в водах Охотского моря // Метеорология и гидрология. 1996. № 12. С.73-77.

123. Цыцарин А. Г., Овинова Н.В. Об изменчивости ионного состава вод Карского моря и определении солености в зонах взаимодействия река-море // Метеорология и гидрология. 2000. № 11. С. 80-85.

124. Цыцарин А. Г., Овинова Н.В. Трансформация солевого состава вод Балтийского моря от устьевых зон до морских // Метеорология и гидрология. 2001. № 2. С. 6671.

125. Цыцарин Г.В., Шмидеберг H.A. Общие методы анализа и обработки основных гидрохимических данных. 4.1. М.: Изд. МГУ, 1973, 128 С.

126. Цыцарин Г.В., Шмидеберг H.A. Общие методы анализа и обработки основных гидрохимических данных. 4.2. М.: Изд. МГУ, 1981, 128 с.

127. Черногаева Г.М., Мошиашвили Л.Д. Антропогенные изменения выноса сульфатов речным стоком // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 1995. № 2. С.40-49.

128. Шпайхер А.О., Русанов В.П. Распределение кремния как индикатора водных масс морей сибирского шельфа // Проблемы Арктики и Антарктики. 1972. Вып. 40. С. 64-70.

129. Эрхард Ж.П., Сежен Ж. Планктон. Л.: Гидрометеоиздат. 1984.

130. Bennecom A.I. Van, Berger G. W., Helder W., Vries R.T.P. Nutritien distribution in the Zaire estuary and rivers plume // Netherl. J. Sea Res. 1978. Vol. 12. № з/4. p.296-323.

131. Bennecom A.I. Van, Salomons W. Pathways of nutrients and organic matter from land to ocean through rivers // In: River inputs to ocean systems. Printed in Switzerland: UNEP and UNESCO. 1981. P. 33-51.

132. Beswick G., Johnson R.M. // Talanta, 1970, v.17, P.397

133. Borole D.W., KrisHnaswami S., Somayajilu B.L.K. Investigation on dissolved uranium, silicon and particulate trace elements in estuaries // Estuarine coast. Mar. Sci. 1977. V. 5. N 6. P. 743-754.

134. Borole D.W., Mohanti M., Ray S.B., Somayajilu B.L.K. Preliminary investigation on dissolved uranium and silicon and major elements in the Mahandi estuary // Proc. Ind. Acad Sci. 1979. V. 88-A. Pt. 2. N 3. P. 161-170.

135. Boyle E.A., Collier R., Dengler A.T. et al. On the chemical mass balance in estuaries // Ibid. 1974. V. 38. N 11. P. 1719-1728.

136. Burton J.D., Leatherland T.M., Liss P.S. Reactivity of dissolved silicon in some natural waters // Limnol. And Oceanogr. 1970. V. 15. № 3/4. P. 368-381.

137. Burton J.D. Basic properties and processes in estuarine chemistry // Estuarine chemistry. 1976. P. 1-36.

138. CabeCadas G., Nogueira M., Brogueira M.J. Nutritien dinamics and productivity in three Europian estuaries // Marine Pollution Bull. 1999. V. 38. № 12. P. 1092-1096.

139. Cadee G.C. Primary production and chlorophyll in the Zaire river, estuary and plume // Netherl. J. Sea Res. 1978. V. 12. №3/4. P. 368-381.

140. Cox R.A., Culkin F., Riley J.P. The electrical conductivity / chlorinity relationship in natural seawater. Deep-Sea Res. 1967. V. 14. P. 203-220.

141. DeMaster D.J., Nittrouer A. Dissolution and accumulation of silica near mouth of Changjiana River // Limnol. And Oceanogr. 1970. V. 15. № 3/4. P. 215-219/

142. Duinker J.C., Wollast R., Billan G. Manganese in the Rhine and Scheldt estuaries. Pt 2: Geochimical cycling // Estuarine Coast. Mar. Sci/ 1979. V.9. № 7. P. 727-738.

143. Garvine R.W. Dynamics of small-scale oceanic fronts // J. Phys. Oceanogr. 1974. Vol. 4.

144. Gogina M.A., Efimova L.E., Zaslavskaja M.B. Solute flow from the European part of Russia into Arctic Seas // Seventh Workshop on Land Ocean Interactions in the Russian Arctic, Loira project. Moscow. 2004. P.31-32.

145. Edzwald J.K., Upchach J.B., O'Melia C.R. Coagulation in estuaries // Environ. Sci. And Technol. 1974. V. 8. № 1. P. 58-63.

146. Eisma D., Kalf J. van der. Suspended matter in the Zaire estuary and the adjacent Atlantic Ocean // Netherl. J. Sea Res. 1978. V. 12. № 3 / 4. P. 172-191.

147. Efimova L.E., Rusakova K.A. Peculiarities of distribution of hydrochemical characteristics at the Mouth of Northern Dvina river // Материалы международного совещания «Взаимодействие суша-океан в Российской Арктике». М. ИО РАН. 2002. С. 518-520.

148. Efimova On the seasonal dynamic of dissolved silica and inorganic phosphorus in river estuaries of the White Sea // Seventh Workshop on Land Ocean Interactions in the Russian Arctic, Loira project. Moscow. 2004. P.25-26.

149. Farnning K.A., Maynard V.I. Dissolved boron and nutrients in the mixing plumes of major tropical rivers // Neth. J. Sea Res. 1978. V.12. № 3-4. P. 345-354.

150. Gac J.Y., Kane A. Le fleuve Senegal: II Flux continenteaux de matieres dissoutes a 1' embouchure // Sci. Geol.: Bull. 1986. V.39 .151-172.

151. Gogina M.A., Efimova L.E., Zaslavskaja M.B. Solute flow from the European part of Russia into Arctic Seas // Seventh Workshop on Land Ocean Interactions in the Russian Arctic, Loira project. Moscow. 2004. P.31-32.

152. Gordeev V.V., Sidorov I.S. Concentration of major elements and their outflow into the Laptev Sea by the Lena River // Marine Chemistry. 1993. V.43. P.33-45.

153. Dittmar Т., Kattner G. The biogeochemistry of the river and shelf ecosystem of the Arctic Ocean: a rewiew // Marine Chemistry. 2003. V.83. P.103-120.

154. Hammond D.E. Diffusion in interstitial waters and transport across the sediment-water interface // River inputs to ocean systems. Switzerland: UNEP and UNESCO, 1981. P. 275-282.

155. Helder W., Vries R.T.P. de. Dynamics of dissolved silicium and nitrogen-nutrints at low temperature in Ems-Dollard estuary // Neth. J. Sea Res. 1986. V.20. № 2-3. P. 277284.

156. Hansen D.V., Rattray M. New dimensions in estuary classification // Limnol. And Oceanogr. 1966. V. 11. № 3. P. 319-326.

157. Hosokava I., Ohshima N., Kondo N. On the concentration of dissolved chemical elements in estuary of Chikugogava river // J. Oceanogr. Soc. Jap. 1970. V. 26. № 1. P. 1-5.

158. Liss P.S. Conservative and non-conservative beyaviour of dissolved constituents during estuarine mixing // Estuarine Chemistry. L.: Acad. Press. 1976. P. 93-130.

159. Liss P.S., Spencer C.P. Abiological processus in the removal of silicate from sea water // Geochim. Et cosmochim acta. 1970. V. 34. N 8. P. 1073-1088.

160. Meybeck M. Concentration des aux fluviales en elements majeure et apports en solution aux oceans // Rev. Geol. Dinam. Et Geogr. Phys. 1979. V. 21. № 3. P. 215-246.

161. Millero F.J. The physical chemistry of sea water // Am. Rev. Earth Planet. Sci., 1974. V.2. P. 101-112.

162. Millero F.J. The physical chemistry of Baltic sea water // Thalassia Jugoslavica. 1978. V. 14. P.l.

163. Millero F.J. Chemical speciation of ionic components in estuarine systems // In: River inputs to ocean systems. Print in Switzerland: UNEP and UNESCO. 1981. P. 116-131.

164. Milliman J. D., Summerhayer C.P., Baretto H.T. Oceanography and suspended matter off the Amazon river, February March 1973 // J. Sediment. Petrol. 1975. V. 45. № 1. P. 189-206.

165. Morris A.W., Rilley J.P. The determination of nitrate in sea water // Analit. Chim. Acta. 1963. Vol.29. P.272.

166. Morris A.W., Bale A.J., Howland R.J.M. Nutrien distribution in an estuary: evidence of chemical precipitation of dissolved silicate and phosphate // Estuarine Coast. Shelf. Sci. 1981. V. 12. N 2 P. 205-216.

167. Morris A.W., Howland R.J.M., Woodward E.M.S., Bale A.J., Mantoura R.F.C. Nitrite and ammonia in the Tamar estuary // Neth. J. Sea Res. 1985. V.19. № 3-4. P. 217222.

168. Morris A.W., Mantoura R.F.C., Bale A.J., Howland R.J.M. Very low salinity regions of estuaries: important sites for chemical and biological reactions // Nature 1978. V. 274. N 5672. P. 678-680.

169. Offiicer C.B. Disscussion of the behavoir of nonconcervativive dissolved constituents in estuaries // Estuarine Coast. Mar. Sci. 1979. V. 9. N 2. P. 91-94.

170. Parsons T.R., Takashashi M. Biological océanographie processes. Oxford: Pergamon press, 1973. 186 p.

171. Pitkanen H., Tamminen T., Kangas P. et al. // Estuar. Coast. Scelf Sei. 1993. V. 37 N 4. P. 453.

172. Poisson A. Relation coductivite electrique-salinite-masse volumique de l"eau de mer. Influence des variations de composition ionique. These de doctorat d'etat es-sciences phisiques. Univer. P. et M. Curie. Paris. 1978. 531 P.

173. Poisson A. Conductivity / Salinity / Temperature relationship of diluted and concentrated Standard Seawater. IEEE J. Oceanic Eng. 1980. V. OE-5. 41 p.

174. Prego R. // Estuar. Coast. Scelf Sei. 1993. V. 37 N 4. P. 437.

175. Sayles F.L., Mangelsdorf P.C. Cation-exchange characteristics of Amazon river suspended sediment and its reaction with sea water // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1979. V. 43. № 5. P. 767-780.

176. Sheller A.M. Comparison of nutrient and trace element disribution in the delta and shelf outflow region of the Missisipi and Atchafalaya rivers // Estuaries. 1993. V. 16. N 3A. P. 541-546.

177. Schmidt C. Hydrolog. Untrsuchungen, VII. Die Dvina und das Weisse Meer. Bull. De l'Academ. Imper. D. Sc. T. XX. St. Petersburg. 1875.

178. Schmidt C. Recherches hydrologiques. VIII-XXXVIII. Bull. De 1' Academ. Imper. D. Sc. T. XXIV. St. Petersburg. 1878.

179. Sholkovitz E.R. Chemical and physical processus controlling the chemical composition of suspended material in the river Tay estuary // Estuarine Coast. Mar. Sei. 1979. V.8. № 4. P. 523-545.

180. Sholkovitz E.R., Price N.B. The major-eiement chemistry of suspended matter in the Amazon estuary // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1980. V. 44. № 2. P. 163-171.

181. Sholkovitz E.R., Van Crieken R., Eisma D. The major-element composition of suspend matter in the Zaire river and estuary // Netherl. J. Sea Res. 1978. V. 12. № 3 / 4. P. 407-413.

182. Stefansson U., Richards F.A. Processes contributing to the nutrient distributions of the Columbia river and Strait of Juan de Fuca // Limnol. And Oceanogr. 1963. V. 8. № 3. P. 394-410.

183. Taft J.L., Taylor W.R. Phosphorus dynamic in some coastal plain estuaries // In: Estuarine processes / Ed. M. Wiley Acad. Press. 1976. V. 1. P. 79-89.

184. Trequer P., Queguiner B. Seasonal variations in conservative and non- conservative mixing of nitrogen compounds in a West European macrotidal estuary // Oceanologica acta. 1989. V. 12. N 4. P.371-379.

185. Valderrama J.C. The simultaneus analisis of total nitrogen and total phosphorus in natural water // Mar. Chem. 1981. N 10. P.109-122.

186. Warner T.B. Mixing model prediction of fluoride distribution in Chesapeake Bay // J. Geophys. Res. 1972. V. 77. N 18. P. 2728-2732.

187. Wimberley J.W. // Analitica chim. Acta. 1968. V.42, P.397.

188. Wolfe D.A. The estuarine ecosystems at Beaufort North Carolina // Estuarine research. V. 1. Chemistry, biology and estuarine system. New York San Francisco -London: Acad. Press, 1975. P. 645-671.

189. Wollast R., de Broeu F. Study of the behaviour of dissolved silica in the estuary of the Sheldt // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1971. V. 35. № 5. P. 6123-620.

190. UNESCO. International oceanographic Tables. UNESCO technical papers in marine science. N 36. 1981.

191. UNESCO. International oceanographic Tables. UNESCO technical papers in marine science. N39. V. 3.1981.

Информация о работе

Ефимова, Людмила Евгеньевна
кандидата географических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.28

Диссертация

Особенности формирования солевого состава и распределения биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод в Белом море - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Особенности формирования солевого состава и распределения биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод в Белом море - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы