ИСТИНА

Цель проекта состоит в выявлении закономерностей, факторов и физико-химических механизмов трансформации стока растворенных микроэлементов на геохимическом барьере река–море (в зоне смешения речных и морских вод) для малых рек севера и юга России.

In the river mouth areas, the final stage of chemical transformation of the continental runoff of dissolved substances takes place, which plays an important role in the climatic (biospheric) cycle of matter and, among other things, participates in the formation of chemical composition of the World Ocean waters. The most active chemical transformation of the continental runoff occurs in the mixing zone of river and sea waters, which is called the river–sea geochemical barrier. The chemical transformation in the mixing zone of river and sea waters leads to the fact that the actual input of dissolved forms of many chemical elements into the ocean can differ significantly from the calculated values in terms of concentrations in river waters. The river–sea geochemical barrier is also of great ecological importance: due to the processes of desorption, complex formation and isotope–exchange mobilization, an increase in the salinity of the aquatic environment is accompanied by the transition to dissolved state of a number of toxic metals (Hg, Cd, Pb) and long-lived radioactive isotopes (Sr-90, Cs-137), which can lead to the formation of hydrochemical anomalies that worsen the ecological state of coastal waters. The relevance of the project is due to the fact that, despite the great attention currently paid to the geochemistry of the mixing zones of river and sea waters, information about the regularities of migration of dissolved trace elements is very limited. At the same time, the bulk of information was obtained for the mixing zones of large rivers, while the mixing zones of small rivers, which are characterized by much greater spatiotemporal variability, began to be studied in detail only very recently. All this fully applies to the mouths of the Russian rivers, the extreme diversity of which is determined by the wide range of physicogeographical, hydrological and geological conditions of the country. The purpose of the proposed project is to elucidate the regularities, factors, and physicochemical mechanisms of the transformation of dissolved trace elements runoff at the river–sea geochemical barrier (in the mixing zone of river and sea waters) for small rivers in the north and south of Russia. The following key tasks are supposed to be solved: 1. To study the distribution of dissolved trace elements (Li, Rb, Cs, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, B, Ge, V, Cr, Mo, W, Al, Ga, Y, rare-earth elements, Ti, Zr, Hf, Th, U) in the mixing zones of waters of small rivers of the Crimea and the Russian Arctic with seawater; 2. Establish common features and differences in the migration of dissolved trace elements on the river–sea geochemical barrier for the mouths of small and large rivers of Russia, located in similar natural-climatic conditions; 3. Establish common features and differences in the migration of dissolved trace elements on the river–sea geochemical barrier for the mouths of the small northern and southern rivers of Russia. The scientific novelty of the project is related to the elucidation of common features and differences in the migration of dissolved trace elements on the river–sea geochemical barrier, depending on the rivers size and natural-climatic conditions. Previously, this problem was not specifically considered.

1. Для малых рек Крыма и Российской Арктики будут получены количественные характеристики распределения растворенных микроэлементов (Li, Rb, Cs, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, B, Ge, V, Cr, Mo, W, Al, Ga, Y, редкоземельных элементов, Ti, Zr, Hf, Th, U) в зонах смешения с морской водой. 2. Будут выявлены закономерности миграции растворенных микроэлементов на геохимическом барьере река–море для устьев малых и крупных рек России, находящихся в сходных природно-климатических условиях, и дана их сравнительная характеристика. 3. Будут выявлены закономерности миграции растворенных микроэлементов на геохимическом барьере река–море для устьев малых северных и южных рек России и дана их сравнительная характеристика.

1. По данным многолетних полевых исследований установлены типы распределения и определены количественные характеристики зависимости “концентрация–хлорность” для растворенных форм макро- и микроэлементов в устьевых областях 23 рек России (Онега, Северная Двина, Мезень, Енисей, Серебрянка, Кубань, Дон, Волга, малые реки водосборов Белого и Карского морей, Камчатки и Черноморского побережья Кавказа) и сопредельных стран (Урал, Дунай). 2. На основе изучения изотопного состава воды доказано, что в зоне смешения могут присутствовать морская водная масса и несколько модификаций речной водной массы. Выделен новый условно неконсервативный тип распределения растворенных компонентов в зоне смешения речных и морских вод, при котором нелинейность зависимости “концентрация–хлорность” обусловлена пространственной неоднородностью гидродинамической структуры зоны смешения речных и морских вод при отсутствии влияния внутриводоемных процессов. 3. Теоретически обосновано и на примере бора, фтора и урана экспериментально доказано существование в зоне смешения речных и морских вод нового квазиконсервативного типа распределения растворенных компонентов. В этом случае наблюдается линейная зависимость между концентрацией компонента и объемным соотношением речной и морской водных масс при протекании процессов, приводящих к дополнительному поступлению или удалению растворенных форм данного компонента. 4. Разработана и реализована методика прямого определения изменения состава поглощенного комплекса пресноводного терригенного материала при его поступлении в морскую среду, которая исключает побочные эффекты, вызванные смещением сорбционно-десорбционных равновесий на стадии удаления водорастворимых солей. По результатам экспериментов сделаны оценки роли процессов сорбции–десорбции в трансформации стока главных катионов и растворенных форм тяжелых металлов, аммония, цезия и бария, которые по порядку величины согласуются с данными натурных наблюдений в устьевых областях рек мира.