ИЗОТОПНЫЕ, ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ РАЗГРУЗКИ ГРУНТОВЫХ ВОД В ЭСТУАРИИ Р. РАЗДОЛЬНОЙ (АМУРСКИЙ ЗАЛИВ, ЯПОНСКОЕ МОРЕ) В ПЕРИОД ЛЕДОСТАВА

© 2021 г. П. Ю. Семкин¹*, П. Я. Тищенко¹, А. Н. Чаркин¹, Г. Ю. Павлова¹, Е. В. Анисимова¹,

 Ю. А. Барабанщиков¹, Т. А. Михайлик^1,2, Е. Ю. Тибенко¹, П. П. Тищенко¹, М. Г. Швецова¹, Е.М. Шкирникова¹

¹Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, ул. Балтийская, 43, Владивосток, 690041 Россия

²Санкт-Петербургский филиал ФГБНУ «ВНИРО» («ГосНИОРХ» им. Л.С. Берга»), ул. Набережная Макарова, 26, Санкт-Петербург, 199053 Россия

*E-mail: pahno@list.ru

Поступила в редакцию 21.01.2021 г.
После доработки 10.03.2021 г.
Принята к публикации 10.03.2021 г.

В феврале 2020 г. проведены комплексные исследования геохимических, гидрологических и гидрохимических характеристик эстуария трансграничной (Китай – Россия) р. Раздольной. На основании данных по распределению радионуклидов изб.²²⁴Ra обнаружена разгрузка грунтовых вод на расстоянии 22 км от устьевого бара реки. Изотопный состав (δ¹⁸O и δD) в зоне разгрузки определяется соотношением доли морских и речных вод. Доминирование прямых течений со скоростью до 15 см/с, повышенная активность избыточного изотопа ²²⁴Ra от 11.1±0.1 до 2.2±0.05 Бк/м³ и положительная температура воды до 1.1°С в придонном слое эстуария указывают на распространение осолоненных вод из района их разгрузки в приемный бассейн. По данным автономных измерений, полученных в 2014 г., температура в районе влияния грунтовых вод на протяжении периода ледостава возрастала до 2.5°С, а толщина льда при этом снижалась вдоль зоны смешения до 20 см (толщина льда за пределами зоны смешения составляла 90 см). Разгрузка грунтовых вод сопровождается понижением насыщения вод O₂ и откликом в соотношениях главных биогенных веществ. В качестве основной причины разгрузки грунтовых вод рассматривается интрузия морских вод в верхний водоносный горизонт и просачивание этих вод через осадок в створе с наибольшей глубиной.

Ключевые слова: изотопы ²²⁴Ra, δ¹⁸O и δD, разгрузка грунтовых вод, эстуарий, зона смешения, растворенный кислород, биогенные вещества, макрокомпонентный состав

DOI:  10.31857/S0869780921030097 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Важова А.С., Зуенко Ю.И. Особенности распределения биогенных элементов вдоль градиента солености в эстуариях рек Суходол и Раздольная (залив Петра Великого, Японское море) // Известия ТИНРО. 2015. Т. 180. С. 226–235.
2. Гомоюнов К.А. Гидрологический очерк Амурского залива и реки Суйфуна // Производительные силы Дальнего Востока. Тр. 1-й конф. Владивосток, 1927. Вып. 2. С. 73–91.
3. Звалинский В. И. Недашковский А.П., Сагалаев С.Г. и др. Биогенные элементы и первичная продукция эстуария реки Раздольной (Амурский залив, Японского моря) // Биология моря. 2005. Т. 31. № 2. С. 107–116.
4. Звалинский В.И., Марьяш А.А., Тищенко П.Я и др. Продукционные характеристики эстуария реки Раздольной в период ледостава // Известия ТИНРО. 2016. Т. 185. C. 155–174.
5. Кондратьева Л.М., Андреева Д.В., Уткина А.С. Изменение состава органических веществ в подземных водах в зоне речной фильтрации после наводнения // Геоэкология. 2018. № 6. С. 21–30.
6. Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. М.: ВНИРО, 1988. 120 с.
7. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. Т. 1. Вып. 21. 387 с.
8. Михайлов В.Н. Гидрологические процессы в устьях рек. М.: ГЕОС, 1997. 176 с.
9. Михайлов В.Н., Горин С.Л. Новые определения, районирование и типизация устьевых областей рек и их частей–эстуариев // Водные ресурсы. 2012. Т. 39. № 3. С. 243–257.
10. Павлова Г.Ю., Тищенко П.Я., Ходоренко Н.Д. и др. Основной солевой состав и карбонатное равновесия в поровой воде осадков эстуария реки Раздольной (Амурский залив, Японское море) // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31. № 3. С. 69–80.
11. Павлова Г.Ю., Тищенко П.Я., Михайлик Т.А. и др. Гидрохимический режим эстуария реки Раздольной (Амурский залив, Японское море) // Вода: химия и экология. 2014. № 12 (78). С. 16–25.
12. Семкин П.Ю., Тищенко П.Я., Лобанов В.Б. и др. Структура и динамика вод в эстуарии реки Партизанской (Японское море) // Водные ресурсы. 2019. Т. 46. № 1. С. 24–34.
13. Семкин П.Ю., Тищенко П.Я., Лобанов В. Б. и др. Обмен вод в эстуарии реки Раздольной (Амурский залив, Японское море) в период ледостава // Известия ТИНРО. 2019. Т. 196. C. 123–137.
14. Симонов А.И. Гидрология и гидрохимия устьевого взморья. М.: Гидрометеоиздат, 1969. 230 с.
15. Тищенко П.Я., Вонг Ч.Ш. Волкова Т.И. и др. Карбонатная система эстуария реки Раздольной (Амурский залив Японского моря) // Биология моря. 2005. Т. 31. № 1. С. 51–60.
16. Тищенко П.Я., Семкин П.Ю., Тищенко П.П. и др. Гипоксия придонных вод эстуария реки Раздольная // Доклады Академии наук. 2017. Т. 476. № 5. С. 576–580.
17. Тищенко П.Я., Семкин П.Ю., Павлова Г.Ю. и др. Гидрохимия эстуария реки Туманной (Японское море) // Океанология. 2018. T. 58. № 2. С. 192–204.
18. Ферронский В.И., Поляков В.А. Изотопия гидросферы Земли. М.: Научный мир, 2009. 632 с.
19. Чаркин А.Н., Дударев О.В., Салюк А.Н. и др. Короткоживущие изотопы ²²⁴Ra и ²²³Ra в системе река Анадырь – Берингово море // Доклады Академии наук. 2017. Т. 476. № 1. C. 51–54.
20. Челноков Г.А., Харитонова Н.А., Зыкин Н.Н., Верещагина О.Ф. Генезис подземных минеральных вод Раздольненского проявления (Приморский край) // Тихоокеанская геология. 2008. Т. 27. № 6. С. 65–72.
21. Anderson M.P. Heat as a ground water tracer // Ground Water. 2005. V. 43. № 6. P. 951–968.
22. Arndt S., Jørgensen B.B., La Rowe D.E. et al. Quantifying the degradation of organic matter in marine sediments: a review and synthesis // Earth-Science Reviews. V. 123. P. 53–86.
23. Burnett W. C., Aggarwal P. K., Aureli A. et al. Quantifying submarine groundwater discharge in the coastal zone via multiple methods // Science of The Total Environment. 2006. V. 367. Is. 2–3. P. 498–543.
24. Craig H. Isotopic variations in meteoric waters // Science. 1961. V. 133. №. 3465. P. 1702–1703.
25. Funahashi1 Т., Kasai А., Ueno M., Yamashita Y. Effects of Short Time Variation in the River Discharge on the Salt Wedge Intrusion in the Yura Estuary, a Micro Tidal Estuary, Japan // Journal of Water Resource and Protection. 2013. V. 5. P. 343–348.
26. Guo X., Xu B., Burnett W.C. et al. Does submarine groundwater discharge contribute to summer hypoxia in the Changjiang (Yangtze) River Estuary? // Science of the Total Environment. 2020. V. 719. On line.
27. Guide to Best Practices for Ocean CO₂ Measurements / A.G. Dickson, C.L. Sabine, J.R. Christian (eds.). PICES Special Publication, 2007. 191 p.
28. Jakobsen R., Postma D. In situ rates of sulfate reduction in an aquifer (Rømø, Denmark) and implications for the reactivity of organic matter // Geology. 1994. V. 22. № 12. P. 1101–1106.
29. Larsen, F., Tran, L., Van Hoang, H. et al. Groundwater salinity influenced by Holocene seawater trapped in incised valleys in the Red River delta plain // Nature Geoscience. 2017. V. 10. P. 376–381.
30. Luo X., Jiao J.J. Submarine groundwater discharge and nutrient loadings in Tolo Harbor, Hong Kong using multiple geotracer-based models, and their implications of red tide outbreaks // Water Research. 2016. V. 102. P. 11–31.
31. Luo X., Jiao J.J., Moore W.S. et al. Significant chemical fluxes from natural terrestrial groundwater rival anthropogenic and fluvial input in a large-river deltaic estuary // Water Research. 2018. V. 144. P. 603–615.
32. Moore W.S. Large groundwater inputs to coastal waters revealed by ²²⁶Ra enrichments // Nature. 1996. V. 380. P. 612–614.
33. Moore W.S. The subterranean estuary: a reaction zone of ground water and sea water // Marine Chemistry. 1999. V. 65. № 1–2. P. 111–125. 
34. Moore W.S. The effect of submarine groundwater discharge on the ocean // Annual Review of Marine Science. 2010. V. 2. P. 59–88.
35. Moore W. S., Arnold R. Measurement of ²²³Ra and ²²⁴Ra in coastal waters using delayed coincidence counter // Journal of Geophysical Research. 1996. V. 101. P. 1321–1329.
36. Parizi E., Hosseini S.M., Ataie-Ashtiani B., Simmons C.T. Vulnerability mapping of coastal aquifers to seawater intrusion: review, development and application // Journal of Hydrology. 2019. V. 570. P. 555–573.
37. Regnier P., Dale A.W., Arndt S., et al. Quantitative analysis of anaerobic oxidation of methane (AOM) in marine sediments: a modeling perspective // Earth-Science Reviews. 2011. V. 106. № 1. P. 105–130.
38. Seawater intrusion in coastal aquifers – concepts, methods and practices / J. Bear., Cheng A.H.-D, S. Sorek, D. Ouazar, I. Herrera (Eds.). The Netherlands, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. 1999. p. 625.
39. Shulkin V.M., Tishchenko P.Ya., Semkin P. Yu., Shvetsova M.G. Influence of river discharge and phytoplankton on the distribution of nutrients and trace metals in Razdolnaya River estuary, Russia // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2018. V. 211. P. 166–176.
40. Spiteri C., Van Cappellen P., Regnier P. Surface complexation effects on phosphate adsorption to ferric iron oxyhydroxides along pH and salinity gradients in estuaries and coastal aquifers // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2008. V. 72. P. 3431–3445.
41. Shen Y., Xin P., Yu X. Combined effect of cutoff wall and tides on groundwater flow and salinity distribution in coastal unconfined aquifers // Journal of Hydrology. 2020. V. 581. On line.
42. Taniguchi M., Burnett W.C., Cable J. E., Turner J.V. Investigation of submarine groundwater discharge // Hydrological Processes. 2002. V. 16. P. 2115–2129.
43. Watanabe, K., Kasai, A., Antonio, E.S. et al. Influence of salt-wedge intrusion on ecological processes at lower trophic levels in the Yura Estuary, Japan // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2014. V. 139. P. 67–77.
44. Wang X., Baskaran M., Su K., Du J. The important role of submarine groundwater discharge (SGD) to derive nutrient fluxes into River dominated Ocean Margins – The East China Sea // Marine Chemistry. 2018. V. 204. P. 121–132.
45. Wang Y., Jiao J.J. Origin of groundwater salinity and hydrogeochemical processes in the confined Quaternary aquifer of the Pearl River Delta, China // Journal of Hydrology. 2012. V. 438. P. 112–124.