ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1. Характеристика объектов исследования 5
1.2. Биогеохимические процессы круговорота углерода экосистемах 10
1.3. Углекислый газ в системе «воздух-вода» 11
1.4. Источники ионов НСО-3 и СО32- 13
1.5. Карбонатная система 14
1.6. Растворенный неорганический углерод и климат 16
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 18
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 24
3.1. Изменение основных характеристик поверхностного стока р. Енисей в
гидрологические периоды в трансекте юг-север 24
3.1.1. Зимняя межень 24
3.1.2. Весеннее половодье 24
3.1.3. Летняя межень 24
3.2. Бикарбонат-ион поверхностных вод р. Енисей и его притоков в
разные гидрологоические периоды 24
3.3. Растворенный углекислый газ в р. Енисей и его притоках во время
весеннего половодья и летней межени. 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25
ВЫВОДЫ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 28
В последние десятилетия при анализе цикла углерода речного стока бассейна Северного ледовитого океана (СЛО) в части транспорта терригенного С в гидрографическую сеть основное внимание уделяется растворённому и взвешенному органическому углероду (РОУ и ВОУ). Однако не меньшую роль в количественном выражении может играть экспорт в СЛО растворенного неорганического углерода (РНУ), включая растворенный диоксид углерода. РНУ в водных объектах является как продуктом выветривания горных пород (важно с позиции количественной оценки секвестирования атмосферного СО2 наземными экосистемами), так и минерализации органического вещества в наземных и водных экосистемах. Распределение между формами РНУ (СО2, НСО3 и СО3) в водных системах оценивается, как правило, по карбонатной системе, которая представляет собой сложное физико-химическое равновесие. Оценка соотношения компонентов карбонатной системы является чувствительным индикатором биотических и абиотических процессов, осуществляющихся в водных средах.
Река Енисей занимает шестое место среди рек мира по объему годового стока. Также в свою очередь он является самой крупной рекой, впадающей в Северный Ледовитый океан, как по объему воды, так и по величине годового стока углерода.
Актуальность данной дипломной работы состоит в том, что количественные и качественные характеристики РНУ в водах р. Енисей и его притоков недостаточно изучен. Прямые измерения растворенного СО2 в водах рек и озер для бассейна р. Енисей на настоящий момент отсутствуют. Учитывая тот факт, что водные системы через свою поверхность обмениваются с атмосферой углекислым газом, количественный анализ содержания РНУ и СО2 крайне необходим для анализа процессов выветривания, выноса неорганических форм углерода в океан и оценки влияния климата на поведение неорганических форм углерода.
Целью данной работы явился анализ концентраций растворенного неорганического углерода (в том числе растворенного СО2) в русловом стоке р. Енисей и его крупнейших притоков, дренирующих западную и восточную части бассейна на участке р. Енисей от устья р. Ангара до г. Игарка (замыкающего створа) в основные гидрологические периоды: зимняя межень, весенний паводок и летняя межень. Исследования проводились в рамках проекта РНФ №14-24-00113.
Исходя из поставленной цели, были сформулированы следующие задачи:
1. Дать гидрохимическую характеристику вод р. Енисей и его притоков на широтной трансекте юг-север (58-67о с.ш.);
2. Дать характеристику пространственно-временной изменчивости содержания неорганического углерода в гидрохимическом стоке р.
Енисей в основные гидрологические периоды на широтной трансекте юг-север;
3. Определить особенности пространственно-временной изменчивости содержания неорганического углерода в гидрохимическом стоке притоков р. Енисей.
4. Выявить водотоки, определяющие гидрохимический режим руслового стока р. Енисей.
1. Воды реки Енисей характеризуются как слабощелочные, значения водородного показателя изменяются в пределах от 7,5 до 8,8, по степени минерализации относятся к слабоминерализованным водам. Вода реки гидрокарбонатная магниево-кальциевая, ультрапресная. Воды притоков Енисея в основном пресные, гидрокарбонатные. В целом в разные периоды наблюдается тенденция снижения рН, УЭП, в основном русле и притоках р. Енисей в широтном направлении с юга на север.
2. Минимальные значения концентраций растворенного бикарбонат-иона приходится на период весеннего половодья, когда деятельный слой почвы мал, поэтому талые воды не проникают в почву и не вовлечены в химические процессы почв.
3. В летнюю и зимнюю межень концентрация растворенного бикарбоната возрастает и превышает весеннюю примерно в 4 раза. Повышенная концентрация бикарбоната связана с изменением типа питания реки. В зимний и летний меженные периоды в р. Енисей и его притоки поступают подземные воды выщелачивания. Концентрации растворенного углекислого газа в западных притоках Енисея превосходят восточные, на протяжении всех периодов гидрологического цикла, что обусловлено поступлением СО2 минерализационного потока разложения торфов западносибирских болот.
4. Концентрация растворенного углекислого газа в основном русле увеличивается с продвижением на север во время весеннего паводка. В период летней межени концентрации растворенного диоксида снижается по отношению к весеннему периоду.
5. На западные притоки Енисея приходится около 6% всего годового стока реки, на восточные притоки - 55% стока. В основном русле Енисея происходит постепенное повышение концентрации СО2 с продвижением на север. Ключевыми притоками, определяющими гидрохимический режим р. Енисей, являются: р. Ангара, р. Подкаменная Тунгуска, р. Нижняя Тунгуска. В первую очередь это вызвано наибольшим годовым стоком по отношению ко всем другим притокам, однако притоки, дренирующие западную часть бассейна, также влияют на изменение гидрохимического режима р. Енисей, особенно это выражено по отношению к концентрациям растворенного диоксида углерода.
