ГЕОЭКОЛОГИЯ


ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ

Геоэкология, 2018, № 6, С. 69-82

ВЛИЯНИЕ КРУПНОСТИ ПЕСКА И ТЕМПЕРАТУРЫ СУШКИ НА ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ ИСПАРЯЮЩЕЙСЯ ВОДЫ

© 2018 г.   Ю. К. Васильчук1,2,*, Л. Б. Блудушкина2,**, Н. А. Буданцева1,***

1 Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, Москва, 119234 Россия 2 Геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, Москва, 119234 Россия

* E-mail: vasilch_geo@mail.ru
** E-mail: bludushkina19@mail.ru
*** E-mail: nadin.budanceva@mail.ru
Поступила в редакцию 07.06.2018 г.

При исследовании испарения воды из песков при высоких температурах сушки (180, 200, 220°С) выявлена зависимость изотопного состава испарившейся воды от крупности песка и температуры испарения. При испарении воды из песков сначала испаряются молекулы, содержащие более легкие изотопы, затем молекулы, содержащие более тяжелые изотопы воды. Изотопный состав категорий влаги в грунтах становится более тяжелым по δ18О в ряду: свободная вода < переходная вода < свя-занная вода. Обогащение испарившейся воды тяжелыми изотопами δ18О во времени происходит с постоянной скоростью, зависящей от температуры испарения, но не зависящей от крупности песка. Скорость утяжеления изотопного состава линейно возрастает с повышением температуры от 180 до 220 °С. Установлено, что вода, испарившаяся из более дисперсного грунта (песка пылеватого) обладает более тяжелым изотопным составом по сравнению с водой, испарившейся из менее дисперсного грунта (песка средней крупности). При этом для песка средней крупности порции конденсата, испарившиеся при более высокой температуре, имеют более тяжелый изотопный состав, а для песка пылеватого зависимости утяжеления испарившейся влаги от температуры не наблюдается.

Ключевые слова: пески, испарение воды, температура испарения, изотопный состав, фракционирование стабильных изотопов

DOI: 10.1134/S0869780318060066

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Блудушкина Л.Б., Королев В.А. Влияние гранулометрического состава грунтов на испарении из них влаги // Инженерные изыскания в строительстве. Матер. шестой научно-практ. конф. молодых спе-циалистов, 2010. С. 12–16.

2. Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А., Васильчук А.К., Чижова Ю.Н. Изотопные методы в географии. Ч. 3: Геохимия стабильных изотопов атмосферы и гидросферы. Уч. пос. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2013. 216 с.

3. Дерягин Б.В., Чураев Н.В. Смачивающие пленки. М.: Наука, 1984. 159 с.

4. Конищев В.Н., Голубев В.Н., Рогов В.В., Сократов С.А., Токарев И.В. Экспериментальное исследование изотопного фракционирования воды в процессе сегрегационного льдообразования // Криосфера Земли. 2014. Т. 18. № 3. С. 3–10.

5. Королев В.А., Блудушкина Л.Б. Взаимосвязь потенциала влаги в грунтах с параметрами испарения из них воды // Инженерная геология. № 3. 2015. С. 22–32.

6. Лабораторные работы по грунтоведению / Под ред. В.Т. Трофимова, В.А. Королева. М.: КДУ, Университетская книга, 2017. 654 с.

7. Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: Энергия, 1978. 478 с.

8. Федоров Ю.А. Стабильные изотопы и эволюция гидросферы. М.: Истина, 1999. 369 с.

9. Aravena R., Warner B.G. Oxygen-18 composition of Sphagnum, and microenvironmental water relations // Bryologist. 1992. V. 95. P. 445–448.

10. Dansgaard W. 1964. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. V. 16. No. 4. P. 436–468. doi 10.1111/j.2153-3490.1964.tb00181.x

11. Gat J.R. Stable isotope hydrology: Deuterium and oxy-gen-18 in the water cycle // IAEA technical report se-ries No. 210. Eds. J. R. Gat and R. Gonfiantini. Interna-tional Atomic Energy Agency, Vienna, Austria. 1981. P. 203–221.

12. Gonfiantini R. Environmental isotopes in lake studies // Handbook of environmental isotope geochemistry. Eds. P. Fritz and J. C. Fontes, Elsevier. New York, 1986. V. 3. P. 113–168.

13. Price J.S., Edwards T.W.D., Yi Y., Whittington P.N. Physical and isotopic characterization of evaporation from Sphagnum moss // J. of Hydrology, 2009. V. 369 (1–2). P. 175–182.

14. Simpson H.J., Herczeg, A.L., and Meyer, W.S. Stable isotope ratios in irrigation water can estimate rice crop evaporation // Geophys. Res. Lett., 1992. V. 19(4). P. 377–380.

15. van den Akker J., Simmons C.T., Hutson J.L. Use of Sta-ble Isotopes Deuterium and Oxygen-18 to Derive Evaporation from Flood Irrigation on the Basis of Pan Evaporation Techniques // J. of Irrigation and Drain-age Engineering, 2011. V. 137(12). P. 765–778.

16. White J.W C., Gedzelman S.D. The isotopic composi-tion of atmospheric water vapour and concurrent mete-orological conditions // Geophys. Res., 1984. V. 89. P. 4937–4939.

17. Yang Y., Fu B. Soil water migration in the unsaturated zone of semi-arid region in China from isotope evi-dence // Hydrol. Earth Syst. Sci., 2017. V. 21. P. 1757– 1767.

18. Zimmermann U., Ehhalt D., Miinnich K.O. Soil water movement and evapotranspiration: Changes in the iso-topic composition of the water // Proc. Symp. on Isotopes in Hydrology. International Atomic Energy Agency. Vienna, Austria, 1967. V. 38(27). P. 567–584.