ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. ТЕКУЩИЙ УРОВЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ КАРБОНАТНОЙ СИСТЕМЫ ОХОТСКОГО МОРЯ 7
1.1 Физико-географическое описание 7
1.1.1 Физико-географическое описание Пенжинской губы и залива Шелихова 9
1.2 Гидрометеорологические условия 10
1.2.1 Гидрометеорологические условия Пенжинской губы и залива Шелихова 13
1.3 Гидрологический режим 14
1.3.1 Гидрологический режим Пенжинской губы 17
1.4 Гидрохимические условия 19
1.5 Ледовые условия 21
1.5.1 Ледовые условия и их изменчивость в Пенжинской губе 22
1.6 Приливные явления 23
1.6.1 Приливные явления в Пенжинской губе и заливе Шелихова 26
1.7 Теоретическая основа понятия карбонатная система 27
1.8 Основные измеряемые параметры карбонатной системы в морской воде 31
1.9 История изучения карбонатной системы 33
1.10 Современные исследования карбонатной системы 35
1.10.1 Мировой океан в целом 36
1.10.2 Индийский океан 37
1.10.3 Северный ледовитый океан 38
1.10.4 Атлантический океан 39
1.10.5 Тихий океан 39
1.10.6 Пресноводные водоёмы 40
Глава 2. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ 42
2.1 Методы лабораторного определения гидрохимических параметров 43
2.2 Расчет потока углекислого газа на границе вода-атмосфера 45
Глава 3. КАРБОНАТНАЯ СИСТЕМА ПЕНЖИНСКОЙ ГУБЫ И ПРИЛЕГАЮЩИХ АКВАТОРИЙ ОХОТСКОГО МОРЯ (ЗАЛИВ ШЕЛИХОВА) В ЛЕТНИЙ СЕЗОН 47
3.1 Пространственное распределение температуры и солености 47
3.2 Пространственное распределение параметров карбонатной системы 49
3.3 Изменчивость параметров карбонатной системы в зависимости от солености 52
3.4 Суточные колебания температуры, солености и параметров карбонатной системы 53
3.5 Реакция карбонатной системы на баланс продукции-деструкции органического вещества 55
3.6 Поток углекислого газа на границе вода-атмосфера и влияние ветра на его интенсивность 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 58
В своей работе (Маккавеев П.Н., 1988) Маккавеев П.Н. дал следующее определение: «Двуокись углерода, растворяясь в воде, реагирует с ней, образуя угольную кислоту Н2СО3, которая в свою очередь диссоциирует на ионы HCO_3^-− и 〖CO〗_3^(2-). Совокупность растворённой в воде свободной двуокиси углерода, угольной кислоты и продуктов её диссоциации во взаимодействии с атмосферной двуокисью углерода и малорастворимыми карбонатами обычно называется карбонатным равновесием или карбонатной системой вод».
Изучение карбонатной системы океана имеет высокую значимость для полного понимания процессов химико-биологического обмена в океане и напрямую связано с антропогенной деятельностью человека. В настоящее время исследования карбонатной системы направлены на изучение взаимодействия между океаном и атмосферой в контексте климатических изменений. Результаты таких исследований помогут лучше понять способность Мирового океана служить буфером для одного из самых важных парниковых газов – углекислого газа (CO2).
Поворотным моментом в области изучения окружающей среды в XX веке является установление непрерывного роста концентрации (CO2) в атмосфере, известное как кривая Килинга (Harris D.C., 2010). Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере указывает на то, что глобальный цикл углерода находится в неустойчивом состоянии. По мнению некоторых исследователей, этот углерод можно разделить на три компонента: «черно-коричневый», «зеленый» и «голубой» углерод, пропорции между которыми меняются со временем (Nellemann C., 2009).
«Черно-коричневый» углерод связан с выбросами углекислого газа от сжигания ископаемого топлива и промышленной деятельности человека. «Зеленый» углерод представляет собой углекислый газ, который поглощается наземной растительностью (деревья, кустарники, травы и т.д.) и остается в виде органического вещества. «Голубой» углерод относится к углекислому газу, который осваивается из атмосферы в процессе фотосинтеза морских растений, особенно в прибрежных акваториях (мангровые леса, солевые марши, морские луга) и затем оседает на дне океана.
Наблюдения за параметрами карбонатной системы в рамках глобального мониторинга поверхностных вод различных акваторий Мирового океана подтверждают негативное влияние увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере, а именно уменьшение pH и увеличение парциального давления СО2 (pCO2) в поверхностном слое воды.
Несмотря на небольшие размеры относительно всего Мирового океана моря, заливы и, в частности, эстуарии играют важную роль в глобальном цикле углерода за счет высокой интенсивности продукционно-деструкционных процессов (Сёмкин П.Ю., 2022). Шельфовые воды являются поглотителем углекислого газа из атмосферы, в то время как зона смешения эстуарных частей морей, губ и заливов является его источником. Поэтому для достижения полного осознания роли прибрежно-морских бассейнов в глобальном углеродном балансе, требуется получить информацию о разнообразных эстуариях, расположенных в различных физико-географических условиях.
Областью исследования стал один из таких эстуариев - Пенжинская губа Охотского моря, главными особенностями которой являются экстремально высокие приливы, низкая степень подверженности антропогенному влиянию, а также малая изученность данного региона, а основным объектом исследования – карбонатная система воды и ее временная изменчивость...
В данной работе рассматривалась карбонатная система Пенжинской губы и залива Шелихова в летний период (июль 2023 г.), уникальной особенностью которой является наличие высоких приливов и малая антропогенная нагрузка. В ходе исследования были сделаны следующие выводы:
1) Недосыщенность вод углекислым газом по отношению к атмосфере указывает на доминирование продукционных процессов над деструкционными на всей акватории залива Шелихова и большей части Пенжинской губы.
2) В Пенжинской губе, где соленость не превышает 22‰ преобладают процессы деструкции органического вещества. Здесь наблюдаются максимальные значения pСO2.
3) На поверхности залива Шелихова были отмечены самые низкие значения pСO2, несмотря на то что в глубоководной его части отмечались повышенные относительно остальной части значения, что связано с сильной приливной динамикой и приливными течениями.
4) Коэффициенты корреляции зависимостей общей щелочности (TA) и растворенного неорганического углерода (DIC) от солености превышают 0,99, pH и pCO2 не имеют очевидной зависимости от солености, однако хорошо коррелируют между собой.
5) Поток углекислого газа на всей акватории залива Шелихова и на большей части Пенжинской губы направлен в воду, кроме области смешения морских и речных вод, граница смены направления потока находилась в 50 км от устья реки Пенжины
6) Изменение суточных характеристик параметров карбонатной системы Пенжинской губы зависит от приливного перемешивания, баланса фотосинтеза и деструкции и от нагрева и охлаждения воды, что видно в различиях между двумя разными частями губы...
