МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В РЕЧНЫХ ВОДАХ ГОРНО-ЛЕСНЫХ БАССЕЙНОВ (ЮГ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ)

Abstract

Ссылка для цитирования: Микроэлементы в речных водах горно-лесных бассейнов (юг Дальнего Востока России) / Н.К. Кожевникова, А.Г. Болдескул, Т.Н. Луценко, В.В. Шамов, Е.В. Еловский, Д.А. Касуров // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 6. – С.190-205. Актуальность: Изучение миграции растворенных химических элементов в составе речных вод в зоне их формирования в горно-лесных ландшафтах. Цель: выявление диапазонов концентраций микроэлементов в водах фоновых рек начальной гидрологической сети, определение вероятных путей их геохимической миграции. Объекты: река Правая Соколовка (система верховьев Уссури) и четыре ее притока. Методы. Концентрации микроэлементов и редкоземельных элементов определялись методом ICP-MS на приборе Agilent 7700 х (Agilent Techn., США). Содержание главных анионов (Cl–, SO42–, NO3–) определялось на жидкостном хроматографе Shimadzu LC 10Avp, главных катионов (Ca2+, Mg2+, K+, Na+) – на атомно-абсорбционном спектрометре Shimadzu AA 6800; растворенного органического углерода (РОУ) – с помощью ТОС-анализатора (Shimadzu TOC-VCPN). При обработке количественных данных использовали статистические методы анализа. Результаты. Комплексные гидрохимические исследования на пяти модельных водосборах, расположенных в среднегорном поясе Южного Сихотэ-Алиня, проведены в теплый период 2012, 2019 и 2020 гг. В пробах речной воды были определены основные компоненты химического состава, содержание «растворенных», а по существу суммы растворенных и коллоидных форм (фракция <0,45 мкм) микроэлементов. Анализ более 80 проб позволил оценить пространственно-временную вариабельность измеренных концентраций микроэлементов и установить вероятные факторы, способствующие их переносу в пределах малых водосборов с различной ландшафтной структурой. Сравнение полученных средних концентраций микроэлементов с соответствующими величинами условно чистых рек Сихотэ-Алинской горной области и мировым стоком показало сходный уровень их содержания. В целях установления совместно мигрирующих элементов и возможных компонентов, контролирующих поступление микроэлементов в речные воды, был проведен сопряженный корреляционный анализ массива данных их макрокомпонентного и микроэлементного состава. Установлено, что концентрации слабоподвижных (Al, Sc, Ga, Y, Zr, Hf, редкоземельных элементов), некоторых катионогенных (Fe, Mn, Co) и анионогенных (Se, V, Ge) микроэлементов в речных водах прямо связаны с содержанием растворенного органического углерода. Это предполагает как одновременную миграцию органического углерода и связанных с ним элементов c водосборной площади во время выпадения интенсивных дождей, так и нахождение некоторой доли элементов в составе комплексов с органическими компонентами. Предварительный анализ особенностей режима увлажнения и ландшафтной структуры водосборов выявил тенденции межгодовой изменчивости растворенных форм Fe и Al в водах рек, дренирующих водосборы с различной структурной организацией лесных экосистем. Показано, что распространение в бассейнах горно-таежных почв, сформированных под темнохвойными лесами, обусловливает наименьшую сезонную и межгодовую изменчивость «растворенных» форм типоморфных элементов, а также их более стабильную связь с органическим углеродом. В случае доминирования в бассейнах хвойно-лиственных экосистем сезонная и межгодовая изменчивость содержания «растворимых» форм Fe и Al, проходящих через фильтр 0,45 мкм, выражена наиболее контрастно. Концентрация Fe и Al во фракции <0,45 мкм обратно пропорциональна кислотности речных вод, вариабельность которой связана с процессами аккумуляции и вымывания органических веществ из почвы.