Введение к работе
Актуальность темы исследования. Одна из основополагающих концепций биогеохимии океана - концепция о наличии в океане чрезвычайно активных пограничных зон и границ раздела, где имеют место интенсивные биогеохимические воздействия. Участки этих зон, на которых происходит резкое уменьшение интенсивности миграции элементов и, следовательно, их концентраций, получили наименование геохимических барьеров / Перельман, 1972 /. Для цв-лей биогеохимии наибольшее значение имеют границы раздела река--море, океан-атмосфера, вода-грунт / Лисицын, 1933 /. Самая сложная среди них - граница раздела река-море, где особенно'активны и сложны биогеохимическиз процессы / Йонин, Романкевич, 1979, 1984 /.
На необходимость изучения органического вещества (ОВ) в реках, устьевых областях и прилегающих акваториях моря неоднократно указывал В.И.Вернадский / 1934, I960 /, отмечая как вга-ность учета твердого и жидкого стока рек,'впадающих в море, так и "количество и характер тех элементов, которые при этом в море выносятся", подчеркивая, что "огромное значение имеет снос ре-, ками в море органических веществ".
В последние 30 лет значительно возрос интерес к изучению ОВ в природных водах, в том числе в речных и морских водах..За этот период накоплен большой материал о содержании и составе ОВ в различных типах речных вод СССР, опубликованный в работах Б.А.Скопинцева, А.Д.Семенова, М.Н.Тарасова, М.П.Смирнова, А.В.Мальцевой, а также в наиболее крупных реках зарубежных стран /"Transport of Carbon and Minerals ..., 1982, 1983, 1985, 1987, 1988 /.
ОВ играет основную роль во всех биогеохимических процессах е Мировом океане. Общепризнано теоретическое и практическое значение исследования ОВ для выявления закономерностей формирования в океана месторождений полезных ископаемых и прежде всего нефти / Еассоевич и др., 1970, 1972, 1976; Геодекян и др., 1980, ІШ5; Гроцвк, 1979 /. Океанскому ОВ, его геохимической роли посвящены обстоятельные исследования Е.А.РоманквЕича / 1977; Roman-kevich, 1984 /, Ю.А.Богданова / Богданов и др., 1970 /, О.К.Бордовского / 1974 /, Д.Е.Гершановича / Гершанович и др., 1974 /, А.И.Двншевской / 1984 /, И.И.Болкова / 1984 /. Что Ее касается геохимии ОВ в областях влияния речного стока на морскую среду, в системе река-мора, то обобщощих работ на эту тему в литературе нет. С нашей точки зрения тленно исследование системы река-область смешения речных и морских вод - море / или океан / позволит раскрыть основные черты механизма транспортировки и преобразования ОВ на его пути из рек в моря и океаны.
Отдельные вопросы поведения ОВ в областях смешения речных и морских вод изучают многие исследователи, как у нас в стране, так и за'рубежом. Среди наиболее крупных обобщений, в которых рассмотрены проблемы биогеохимии ОВ в эстуариях, сборники Estuaxine Chemistry, 197б; Chemistry and Biogeochemistry of Estuaries, 1980; Environmental Biogeochemistry, 1983; Transport of Carton end Minerals in World Rivera ... /1982-1990/.
Изучение OB и биогеохимических процессов в системе река--море вакно с различных точек зрения:
I. Сведения о выносе ОВ реками необходимы для оценки общего стока растворенных и взвешенных веществ с земной поверхности в моря и океаны. Они позволяют судить о количестве и качестве ОВ в различных климатических зонах Земли, источниках ОВ, особенностях
его трансформации и миграции в различных участках рокя, от вор-: ховьев до устья.
2. Исследование периферии океана, приустьевых областей представляет интерес и для изучения перспектив нефтегазоносное акваторий, так как это зоны яовкяеннше концентраций С г как в водах, так и в донных осадках / Романкевич, 1977; Гесдеккн и др., I98Q; 1285 /. В эстуариях концентрируется такав активная деятельность человека. Нередко они являются объектами разгрузки отходов про-кьиленности, в том числе и Токсичных органических веществ, поступающих а них с речкьм стоком. В ноли дня изучение биогеохкгіа-ческих процессов в эстуариях приобретает ввгиов экологическое значение в связи с влиянием загрязнения на природную среду. Физические, ХИМИЧеСКИе, бИОГеОХИМИЧеСКИе Процессы, KOTOpHe ЗЛИ523?
ка перемешивание и распределение материала в областях смешения речных и морских вод, определяют, какие из природных и антропогенных материалов, выносимых с речным стоком, задерживаются- в них или проникают в открытый океан.
Все выше перечисленные обстоятельства подчеркивают важность и актуальность всестороннего изучения областей смешения речных. и морских вод, в том числе необходимость углубленного комплексного исследования происходящих в них геохимических и биогеохимических процессов.
Целья настоящей работы явилось исследование закономерностей транспортировки и преобразования ОВ в системе река-море. Для достижения поставленной цели нами был собран и проанализирован материал из устьев рек и областей смешения речных и морских вод, расположенных в различных климатических зонах Землищи сформулированы следующие основные задачи:
е I) изучить закономерности количественного распределения, соотно-
mfiKMP! rhoDM и особенности состав» Г)В и -ч-лп^эт лек разных климяти-
часких зон,
-
установить механизм транспортировки и пути преобразования ОВ в системе река-море в процессе седиыентогенеза,
-
исследовать характер взаимосвязи ОВ с неорганическим материалом (микроэлементы) и биопродукцией.
Научная новизна работы состоит в том, что автором:
-
выявлены особенности поведения, механизм трансформации и транспортировки форм ОВ (растворенная, взвешенная, ОВ донных осадков) на различных стадиях перемешивания речной и морской воды,
-
установлены закономерности преобразования состава ОВ взвеси и донных осадков в системе река-море.
Практическое значение выполненных исследований состоит в том, что установленные закономерности транспортировки и трансформации ОВ в системе река-море могут быть использованы для определения путей миграции и дальности распространения химических загрязнений, мест аномальных концентраций ОВ на дне морей и океанов в акваториях, прилегающих к устьям рек.
Проведенные исследования расширяют и дополняют представления о процессах преобразования ОВ в устьях палеорек, условиях формирования в геологическом проділом нефтяных месторождений.
Основные защищаемые положения:
-
Потоки, концентрация и состав растворенного и взвешенного речного ОВ (РОВ и ВОВ) определяются климатическими и тектоническими особенностями исследуемого региона.
-
Поведение РОВ и ВОВ в системе река-море, как правило, не соответствует простому разбавлению в зависимости от солености, а характеризуется чередованием повышенных и пониженных концентрация
в результате влияния физико-химических и биологических процессов на формы миграции ОВ.
-
По мере удаления от устьев рек в сторону моря или океана ос-, новная направленность процесса преобразования ВОВ и ОВ донных осадков -керогенизация- снижение концентраций наиболее реакционноспособных, лабильньх соединений и возрастание доли химически и биологически стойких ОВ.
-
Характерный процесс преобразования ОВ в системе река-море в ряду взвесь - тёрригенные пески -керогенизация, взвесь - тёрригенные илы -гумификация.
Вклад автора. Автором была~разработана научная программа исследований, в соответствии с которой в период с 1976 по 1987 гг. было проведено одиннадцать экспедиций в морях СССР, Атлантическом и Индийском океанах. Автор принимал непосредственное участие в сборе материала, выполнении анализов растворенного и взвешенного органического углерода (CQ г), углеводов, обобщении полученных данных, написании научных отчетов, статей и т.п.
Аппробация диссертации. Результаты выполненных исследований были представлены автором на Всесоюзных семинарах "Органическое вещество современных и ископаемых осадков" / 1970, 1976, 1979, 1982 гг. /, Всесоюзных школах по морской геологии / 1978, 1980, __ 1982, 1984, 1986, 1990 гг. /, УШ-м Международном конгрессе по органической геохимии / Москва, 1977 г. /, I-III-м Всесоюзных съездах океанологов / 1977, 1982, 1987 гг. /, Всесоюзных совещаниях: по геохимии углерода / Москва, 1981 г. /, "Лавинная седиментация в океане" / пос. Архыз, 1981 г. /, "Биогеохимия океана" / Нальчик, 1984 г. /, "Биоседиментация в океане" / Теберда, 198b г. /, "Комплексные проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов Европейского Севера на примере Северо--Двинского бассейна" / Архангельск, 1988 г. /, на Мезвдународном совещании "Биогеохямические циклы углерода и серы" / пос. їїист-вянка, 1988 г./, 9-м Мевдународном симпозиуме по биогеол:гмж or
рузашцей среды J Носква, 1989 г. /, а также на коллоквиумах лаборатории химии океана, заседаниях Рабочей группы "Химия океана" и др.
Диссертация в целом докладывалась и обсуядалась на расширенном коллоквиуме лаборатории химии океана Института океанологии им. П.П.Ширшва АН СССР / Москва, 1991 г. /.
В сборе и обработке собранного, материала принимали участие сотрудники лаборатории химии океана, физико-геологических исследований, аналитической лаборатории Института океанологии им. П.П. Ширшова АН СССР, лаборатории биогеохиши Института биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР, центральной аналитической лаборатории Института геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского, лаборатории хиши почв почвенного факультета МГУ, лаборатории органической геохимии ВНИИ Океангеология / г. Ленинград /, а также сотрудники Центра по контролю за загрязнением природной среды Северного управления Госкомгидромета, Северо-'-Двинской и Печорской устьевых станций, Рижской гидрометобсерва-тории, Дунайской гидромегобсерватории, Днелро-Бугской, Донской и Кубанской устьевых станций. Автор выражает искреннюю признательность лицам, оказавшим помощь в получении материала в экспедиционных условиях, выполнении химических анализов, а также за советы и замечания по отдельным разделам работы: А.Н.Беляевой, Н.В. Бобьшевой, М.Б.Вайнштейну, Г.М.Варшал, А.Г.Горшкову, Л.Л.Деминой, В.А.Коннову, Ю.В.Конновой, И.Я.Кощеевой, Л.Н.Краюшкиной, В.П.Куз-нецову, Е.В.Лазаревой, С.В.Лхщареву, В.И.Пересыпкину, З.Н.Семчен-ковой, А.В.Смеганкину, Г.И.Сычковой, Н.П.Толмачевой, другим сотрудникам вышеперечисленных организаций.
Автор искренне благодарен за содействие в организации экспедиций, полезные советы и рекомендации при обсуждении разделов диссертации А.П.Лисицыну, Е.А.Романкевичу, Ю.А.Богданову,
О.К.Бордовскому, Н.Е.Виноградову, -И.И.Волкову, А.А.Гводекяиу, Д.Е.Герпановичу, А.И.Даншевской, Н.В.Иванову, А.Ю.Лейи, И.Е.Лей-фману, И.П.Нестеровой, В.Я.Троцвку, СП.Хрусталеву.
Публикации. По темэ диссертации опубликовано 65 работ, из которых 21 написаны лично автором. Автором лично и в соавторство написаны разделы в коллективных монографиях "Биогесхкмия океана" / 1983 г. /, "Амазония" / 1988 г. /, "Органическое вещество донных отлоаений полярных зон Мирового океана" / 1990 г. /.
Структура диссертации. Диссертация сосгоит>лз введения, четырех глав и заключения обппш объемом S&9 машздолискых страниц, содержит 58 таблиц, 104 рисунка. Список литературы включает 286 наименований, из которых 141 иностранных.
Автореферат отвечает структуре диссертации.