Geochemistry of suspended matter in the Amazon river waters

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Взвешенный материал, поступающий в реки с дренируемых пород и почв, является основным источником терригенных осадков в морях и океанах, что важно для оценки роли рек в осадочном процессе. В связи с этим объем и состав речного стока давно используется океанологами, морскими геологами и геохимиками для балансовых расчетов вещества в системе континент-океан (Лисицын, 1974).

Для получения необходимых для рассмотрения этого вопроса данных седиментологи и геохимики принимали участие в речных экспедициях для конкретной оценки объема и состава терригенного (а иногда и антропогенного) материала, поступающего в моря и океаны. При этом наибольший интерес представляют крупные реки, в том числе величайшая из них — Амазонка. По современным данным, площадь водосбора Амазонки составляет 6.3 млн км2, длина реки — 6400 км, сток воды — 6300 км3/год, сток взвеси — 1200 млн т/год (Milliman, Farmsworth, 2011). Исследование взвеси в водах Амазонки было начато в конце прошлого века Р. Гиббсом (Gibbs, 1967; 1976; 1977), а затем продолжено рядом других геохимиков (Bouchez et al., 2010; Boyle et al.,1982; Edmond et al., 1981; Elbaz-Poulichet et al., 1999; Gaillardet et al.,1997; Martin, Meybeck, 1979; Sayler, Boaventura, 2003; Sholko­vitz, Price, 1980; Sholkovitz, Szymczak, 2000; Sioli, 1950). Морские геологи Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН начали изучать эту проблему на примере рек России (Батурин, 1968; Батурин, Коченов, 1969; Гордеев, 1981, 1983, 2012; Гордеев, Орешкин, 1990; Морозов и др., 1974; Тримонис и др., 1987), но Амазонка, взвеси которой входят в состав осадков значительной части Атлантического океана, представляет для океанологии особый интерес. Идея организации специальной экспедиции в бассейн этой реки была активно поддержана директором Института океанологии РАН того времени А.С. Мониным. В начале 1983 г. научно-исследовательское судно «Профессор Штокман» (9-й рейс) отправилось в первую советскую океанологическую экспедицию в бассейн Амазонки.

Полученные в экспедиции научные результаты, относящиеся к геологическим и геохимическим аспектам, основывались на аналитических данных, которые в целом уступали современному уровню по точности и диапазону исследованных химических элементов, что побудило нас возобновить это исследование на новой аналитической базе.

Особый интерес представляет поведение микроэлементов, о которых ранее были приведены неполные сведения в работах (Bouchez et al., 2010; Gaillardet et al., 1997; Malm, Castro, 1995; Martin, Meybeck, 1979; Martinelli et al., 1988; Sayler, Boaventura, 2003; Sholkovitz, 1993; Sholko­vitz, Price,1980; Sholkovitz, Szymczak, 2000, Veiga et al., 1999). Большое внимание исследователями Амазонки уделялось загрязнению акватории реки ртутью, о чем впервые было сообщено в 1978 г. в работе (Harada, 1978) и затем многократно подтверждено в разных частях бассейна (Harada, 1978; Lacerda, 1995; Lacerda et al., 1990; Martinelli et al., 1988; Veiga et al., 1999; Vital, Stattegger, 2000).

Цель настоящей работы состоит в значительном расширении количества исследуемых элементов и уточнении их содержаний в сохранившихся пробах взвеси реки Амазонки и некоторых ее притоков с белой и чистой водой с применением современной недоступной ранее аналитической аппаратуры.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Пробы взвеси из вод Амазонки были собраны в марте-апреле 1983 г. в разных частях бассейна Амазонки, включая основное русло и некоторые из важнейших притоков, таких как Токантинс, Тромбетас, Шингу, Тапажос, Мадейра, Риу-Негру (рис. 1). Воду отбирали пластмассовыми батометрами объемом 7 л. Пробы взвеси получали методами фильтрации, сепарации и отстоя. Для фильтрации использовали ядерные фильтры с размером пор 0.4 мкм. Среднее содержание взвеси колебалось от первых мг/л в водах притоков Амазонки Риу-Негру, Шингу, Токантинс и Тапажос до 300 мг/л в водах основного русла и правого притока Мадейры (Тримонис и др., 1987).

Первые после окончания экспедиции определения содержаний макроэлементов выполнены традиционными химическими методами, а микроэлементов — атомно-абсорбционным методом в Лаборатории физико-геологических исследований (ЛФГИ ИО РАН) и в лабораториях других институтов, например в ГЕОХИ им. А.П. Виноградова (нейтронно-активационным методом) и Институте почвоведения РАН (непламенной атомной абсорбцией) (Гордеев, Орешкин, 1990; Gordeev et al., 1985).

 

Рис. 1. Схема расположения станций отбора проб; масштаб 1 : 10 000 000.

 

В данной работе рассматриваются новые результаты анализа большой группы химических элементов в 19 пробах взвеси, сохранившихся после завершения экспедиции в 80-х годах прошлого века. Места взятия проб показаны на рис. 1. Пробы взвеси хранились в высушенном виде в полиэтиленовых пакетах и закрытых пластиковых флаконах в хранилище образцов.

Анализы были выполнены методом ИСП-МС в Аналитическом сертификационном испытательном центре Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН. Среднеквадратичная ошибка определения элементов не превышает 10–15%, если концентрация в пробе превышает в 5 раз предел обнаружения, и возрастает до 30% при более низких концентрациях (Карандашев и др., 2016).

Определение содержаний углерода и кремнезема, алюминия и фосфора выполняли в ЛФГИ ИО РАН на анализаторе углерода АН-7529М и фотометрическим методом.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Основной состав взвеси

Многообразные воды бассейна Амазонки разделяются на три основных типа — белые, чистые и черные (Sioli, 1950; Wallace, 1889). Разные типы вод легко различаются по цвету, который определяется в первую очередь мутностью, содержанием и качеством растворенной органики и отчасти химическим составом. Так называемые белые воды – это мутные (концентрация взвеси до 300–350 мг/л) глинисто-желтые воды самой Амазонки и крупнейшего южного притока Мадейры. Чистыми называют воды более прозрачные (5–20 мг/л взвеси), обычно синевато-зеленого цвета, как крупных притоков Амазонки с расширенными устьями — озерами, так и малых рек. Черные воды (крупнейшая река с этим типом вод — Риу-Негру) напоминают по цвету кофе или крепкий чай, довольно прозрачны (1–10 мг/л взвеси) и отличаются высокой кислотностью (pH около 4–5). Отметим, что такое разделение на типы вод Амазонии было подтверждено результатами гидрооптических измерений в рейсе (Монин, Копелевич, 1983).

Результаты определения основного состава взвеси представлены в табл. 1 и на рис. 2. Отдельно рассматриваются белые и чистые воды. Содержание большинства макроэлементов во взвеси как белых, так и чистых вод колеблется в довольно узких пределах, за исключением более изменчивых содержаний фосфатов в чистых водах (0.15–0.56 мас.%) и особенно органического углерода также в чистых водах (1.03–8.51мас.%). В первую очередь это связано с низкой мутностью чистых вод (почти всегда содержание Сорг в речной взвеси находится в обратной зависимости от концентрации взвеси) (Meybeck, 1982). Сопоставление средних содержаний макроэлементов во взвесях Амазонки, взвесях рек мира (Гордеев, 1983, 2012; Морозов и др., 1974) и глинистых осадочных породах (Григорьев, 2003) показывает, что эти три категории близки по cодержанию кремнезема, алюминия, титана, железа и марганца. Взвеси Амазонки при этом существенно обеднены натрием, кальцием, магнием и серой. В отличие от взвеси чистых вод взвеси Амазонки и Мадейры не показывают существенного превышения P2O5 и Сорг над взвесью рек мира.

Микроэлементный состав взвеси

Содержания микроэлементов во взвеси (табл. 2, рис. 2) колеблются в широком диапазоне — от сотых долей до нескольких сотен мкг/г. Обращает на себя внимание большое сходство химического состава взвеси рек с белой водой и составом взвеси рек мира и глинистых осадочных пород. Незначительные отклонения в обе стороны от содержаний во взвеси рек мира отмечаются для ряда элементов, в частности для Ag и Cd, содержания которых несколько ниже в амазонской взвеси, и Sn, Pb, Li и Zn, немного обогащающих взвесь Амазонки. Столь незначительные отклонения для сильно рассеянных элементов нельзя признать значимыми. И только Hg обогащает взвесь белых вод почти в 7 раз, что, как будет показано ниже, связано с антропогенным характером такого обогащения.

Иная картина наблюдается во взвеси чистых вод. Несколько ниже средних содержаний во взвеси рек мира оказываются некоторые литогенные элементы (Zr, V, Hf, Sc) и некоторые щелочно-земельные элементы (Sr, Rb, Cs). Но явно выделяется группа металлов, резко обогащающая взвесь чистых вод: это Hg, Sn, Zn, Pb. Их средние содержания во взвеси чистых вод Амазонии превышают глобальный фон речных взвесей (от 5 для Zn до 34 раз для Sn), а максимальные из измеренных превышают фон на два порядка величины (для олова 105 раз). Ради справедливости следует подчеркнуть, что в данной работе у нас было всего 4 пробы такой взвеси, из которых выделялись три (проба взвеси из вод Шингу мало отличалась от состава взвеси белых вод).

 

Таблица 1. Основной состав взвеси, мас.%

Компо- нент	№№ cтанций												Взвесь Амазонки							Реки мира	Гли-нистые породы
	1004	1008	1015	1018	1020	1021	1022	1037	1040	1041	1042	1044	Белые воды					Чистые воды
	Число проб
	1	1	1	2	2	2	3	1	2	1	1	2	I	II	III	IV	V	I	IV	VI	VII
SiO2	52.0	46.5	63.0	-	58.1	54.2	-	51.9	61.5	66.9	34.0	57.8	53.5	57.29	58.0	-	61.2	56.7	-	64.09	57.5
Al2О3	20.5	17.2	20.1	13.3	15.7	18.6	16.5	18.1	19.6	18.5	20.7	20.5	16.6	21.7	23.3	-	16.8	16.3	-	16.23	16.7
TiO2	0.74	0.48	0.79	0.50	0.74	0.74	0.73	0.74	0.81	0.73	0.69	0.66	0.74	1.16	0.79	-	0.84	0.57	-	0.94	0.83
Na2O	0.78	0.40	0.83	0.70	1.05	0.71	0.72	1.1	1.0	1.0	0.80	0.82	0.87	1.06	-	-	0.84	0.70	-	1.54	1.30
K2O	3.2	1.4	3.0	1.6	3.2	3.4	3.4	2.7	3.2	2.9	3.0	3.0	3.1	2.17	3.08	-	2.55	2.0	-	2.56	5.0
CaO	0.79	0.73	0.86	1.1	0.73	0.55	0.59	1.1	0.76	0.85	0.89	0.61	0.76	2.25	1.04	-	0.72	0.89	-	5.40	3.0
MgO	1.8	0.77	1.9	0.85	1.65	1.60	1.70	1.9	1.80	1.8	1.8	2.2	1.82	1.85	1.68	-	1.10	1.14	-	2.39	2.75
P2O5	0.21	0.50	0.19	0.56	0.18	0.17	0.17	0.19	0.19	0.17	0.21	0.18	0.19	0.37	0.18	-	-	0.41	-	0.25	0.18
Sобщ	0.03	0.10	0.03	0.07	0.02	0.03	0.02	0.04	0.03	0.03	0.03	0.02	0.03	-	-	-	-	0.07	-	0.06	0.36
Fe2O3	7.7	8.7	8.2	6	6.5	7	7.8	7.0	7.2	7.4	8.5	8.0	7.4	7.68	10.5	9.4	6.75	7.4	11.7	7.79	6.7
MnO	0.08	0.23	0.08	014	0.07	0.06	0.07	0.10	0.08	0.10	0.08	0.07	0.08	0.1	0.088	0.084	-	0.16	0.19	0.148	0.11
Cорг	0.53	8.51	1.22	-	0.48	0.73	-	1.19	1.08	1.03	1.9	1.10	0.84	-	-	1.48	-	4.8	15.9	2.0	0.9

Примечания. Источник (римские цифры): I – данная работа; II – Meybeck, Martin, 1979; III – Sholkovitz, Price, 1980; IV – Гордеев, Монин, 1988; V – Bouchez et al., 2011; VI  – Савенко, 2006; VII – Григорьев, 2003. I–VII – представлены средние содержания элементов.

 

Рис. 2. Содержание элементов во взвесях: по ординате — г/т; по абсциссе — элементы.

 

Таблица 2. Микроэлементный состав взвеси, г/т

Эле-мент	№№ cтанций												Взвесь Амазонки							Реки мира	Глини-стые породы
	1004 1	1008 1	1015 1	1018 2	1020 2	1021 2	1022 3	1037 1	1040 2	1041 1	1042 1	1044 2	Белые воды				Чистые воды		Черные воды
													I	II	IV	V	I	IV	IV	VI	VII
Аg	0.21	0.49	0.08	0.28	0.09	0.05	0.06	0.13	0.15	0.11	0.11	0.10	0.11	-	0.11	-	0.29	3.0	13.6	0.3	0.2
As	12.0	3.8	12.2	4.0	8.3	12.9	13.8	11.7	9.9	10.3	16.1	12.6	12.2	700		-	6.0	-	-	14	9.3
Ba	673	648	660	59.4	590	630	645	622	636	645	651	466	617	-	330	561	629	721	998	500	460
Be	3.2	2.4	3.1	1.9	2.8	3.4	3.4	2.6	3.0	2.8	3.2	3.3	3.1	-	-	-	2.4	-	-	1.7	2.8
Bi	0.5	0.40	0.47	0.30	0.34	0.48	0.53	0.38	0.41	0.41	0.60	0.53	0.47	-	-	-	0.37	-	-	0.3	0.38
Cd	0.78	2.0	0.27	0.92	0.24	0.11	0.17	0.39	0.27	0.25	0.24	0.14	0.29	41	0.54	-	1.06	3.1	2.8	0.5	1.0
Co	14.9	17.1	14.6	13.6	13.3	15.6	15.8	14.8	14.6	15.0	15.2	15.9	14.9	193	31.5	15.6	15.2	51	13	19	19
Cr	99.1	68.3	73.8	47.8	61.2	72.2	73.8	64.5	64.7	69.0	74.2	72.5	72.9	13	163	75.1	58.1	260	240	85	76
Cs	11.6	5.0	11.4	4.1	7.2	10.2	11.5	8.1	9.6	9.4	11.4	11.4	10.3	-	-	9.0	6.4	-	-	5.2	10
Cu	83.5	82.7	36.8	99	28.8	31.7	32.1	35.3	29.4	29.4	33.3	31.0	38	266	43	34.2	70.5	183	256	45	36
Ga	25.3	19.2	24.2	15.0	22.4	25.0	24.8	22.4	23.5	22.8	25.5	27.2	24.5	19	-	23.1	19.3	-	-	20	16
Hf	2.2	2.4	2.1	2.0	1.9	6.8	1.8	2.1	2.1	1.8	1.9	2.3	2.6	6.2	4.7	5.5	2.0	6.8	5.5	4.4	5
Li	80.3	34.4	77.1	53.2	71.0	92	92	55.6	73.4	72.3	73.2	82.0	77.4	-	-	-	53.3	-	-	35	46
Mo	1.4	1.7	1.1	1.7	0.80	1.0	1.0	1.0	1.3	0.9	1.1	0.9	1.06	0.7	-	-	1.43	-	-	1.8	1.6
Nb	17.4	10.4	17.1	10.4	17.0	17.8	17.3	15.5	17.8	16.0	15.1	15.5	16.7	-	-	15.3	12.3	-	-	13	11
Ni	66.3	48.6	44.4	39.7	37.0	42.2	42.9	38.3	36.0	41.0	43.3	42.0	43.6	105	48.9	34.8	43.1	121	79	50	47
Pb	47	231	46	602	30	34	81	32	35	30	38	35	42.0	105	67.5	29.0	290	80	56	25	14
Rb	180	82.8	172	74.2	153	169	169	140	150	158	168	50	160	138	-	122.4	57.7	-	-	77	130
Sb	1.9	2.2	1.3	1.8	1.2	1.5	1.4	1.3	1.3	1.2	1.3	1.1	1.4	1.9	-	-	1.7	-	-	1.0	1.0
Sc	17.4	10.2	17.2	8.8	11.5	12.6	14.4	13.4	14.7	15.8	17.5	17.0	15.1	18	16.5	-	11.6	-	10.3	14	15
Sn	4.5	218	33.5	305	7.3	16.3	14.8	4.7	4.2	3.8	4.4	3.8	10.4	-	-	-	187	-	-	2.9	3.5
Sr	145	86	143	113	115	98	109	158	133	141	138	130	130	309	91	145	113	130	-	150	240
Ta	1.3	0.9	1.3	0.83	1.3	1.4	1.3	1.1	1.3	1.2	1.1	1.2	1.26	2.0	-	1.35	0.97	-	-	0.88	1.4
Th	17.8	16.7	17.6	16.5	11.8	13.6	14.9	14.7	15.2	15.2	17.1	16.2	15.4	13	20.3	13.9	16.1	19.6	24.9	10	10
Tl	1.3	0.7	1.1	0.54	1.0	1.1	1.1	1.0	1.0	1.0	1.1	1.0	1.08	-	-	-	0.75	-	-	0.56	1.3
U	3.5	3.8	3.4	4.0	3.0	30	3.0	3.2	3.1	2.9	3. 1	3.3	3.2	2.5	5.3	3.3	3.6	3.1	23	2.4	4.5
V	145	77.6	145	70	135	140	140	133	140	132	149	150	142	232	-	-	93	-	-	120	230
W	2.6	2.5	2.4	1.7	2.2	2.6	2.3	1.8	2.2	2.1	2.0	1.9	2.2	-	-	-	2.1	-	-	1.4	2.60
Y	20.9	21.6	20.7	17.7	8.2	10.5	14.5	20.5	17.3	17.9	20.7	19.5	16.9	-	-	-	19.1	-	-	21.6	31
Zn	283	774	219	883	152	204	178	172	237	202	143	148	193	426	167	138	620	1160	924	130	52
Zr	75.8	83.4	77.7	66.0	66.0	63.4	61.8	73.9	69.0	64.1	66.1	74.6	69.8	-	-	205	71.2	-	-	150	290
Hg	0.41	2.44	1.0	-	0.25	1.0	-	0.3	0.42	0.35	0.26	0.21	0.55	-	-	-	1.40	-	-	0.08	0.09

Примечания. I–VII – см. Примечание к табл. 1. Цифра под № станции указывает на число проб.

 

Отметим также, что сразу после рейса анализы взвеси чистых и черных вод на более значимом количестве проб для некоторых элементов показали следующие результаты: Zn – 1160 г/т (16 проб) и 924 (10 проб) соответственно, Pb – 80 (8) и 56 (6), Cu — 183 (20) и 256 (17), Ag – 3.0 (7) и 13.6 (4), Cd — 3.1 (8) и 2.8 (6), U – 3.1 (3) и 23.0 (3). Видно, что новые результаты, как и по данным 80-х годов, по цинку выше средних глобальных для речного стока значений, тогда как по свинцу новые данные значительно превышают как предыдущие значения, так и глобальные для рек величины. Ранее данные по ртути и олову отсутствовали, но более высокие содержания были определены во взвеси и чистых, и черных вод для меди, серебра и кадмия. Особенно заметны высокие содержания серебра и урана во взвеси черных вод, хотя и тогда количество проб было совсем незначительным.

Ртуть, по-видимому, связана с органическим углеродом, поскольку максимальные содержания обоих элементов установлены в образце взвеси из чистых вод Шингу (ст. 1008, рис. 1): 8.5 мас.% Сорг и 2.44 г/т ртути (табл. 1 и 2). Тот же образец отличается повышенным содержанием кадмия (2 г/т), свинца (231 г/т), сурьмы (2.2 г/т), олова (218 г/т) и цинка (774 г/т), что можно связывать с влиянием органических компонентов на формы миграции цветных металлов во взвесях Амазонки. Ранее было высказано предположение о том, что растворенные в водах Амазонки металлы мигрируют в форме металлоорганических комплексов (Boyle et al., 1982). В данном случае такая связь прослеживается для взвешенных форм миграции органики и металлов в водах Амазонки. Следует отметить, что конкретные данные о связи тяжелых металлов с органическими компонентами в природных водах, в частности с гуминовыми и фульвокислотами, неоднократно приводились в литературе (Монин, Гордеев, 1988; Boyle et al., 1982; Malm, Castro, 1995; Veiga et al., 1999).

В целом можно говорить о большей близости по содержаниям упоминаемых металлов во взвеси из чистых и черных вод по сравнению со взвесью из белых вод.

Из обзора литературных данных следует, что только для взвесей из белых вод имеются довольно многочисленные материалы для сравнения с нашими данными. Особенно это относится к работам (Тримонис и др., 1987; Elbaz-Poulichet et al., 1999; Milliman, Farmswoth, 2011; Bouchez et al., 2010; Gaillardet et al., 1997; Sayler, Boaventura, 2003). Часть из них представлена в табл. 2. Из нее следует, что практически данные по взвеси белых вод хорошо сопоставимы во всех упоминавшихся работах, включая наши предыдущие и настоящие. Отдельные единичные пробы взвеси из чистых и черных вод были представлены в работах (Elbaz-Poulichet et al., 1999; Milliman, Farmswoth, 2011; Gaillardet et al., 1997; Sayler, Boaventura, 2003). В этих работах только несколько определенных элементов совпало с определенными нами. В работах (Elbaz-Poulichet et al., 1999; Gaillardet et al., 1997) во взвеси чистых вод (Тромбетас и Тапажос — по одной пробе) содержание железа было равным 8.06 и 6.0 мас.% соответственно. Во взвеси Риу-Негру железа содержалось 4.14 мас.%, свинца — 62.8 г/т, урана — 2.4 г/т. В другой работе (Sayler, Boaventura, 2003) было исследовано всего две пробы из рек с чистой водой (Тромбетас и Тапажос) и одна из Риу-Негру. Удивительно высокое содержание железа определено в пробе из черной воды – 31.56 мас.% (концентрация взвеси – 8.9 мг/л), из других элементов стоит отметить Mn — 344, Cu — 25.7, Zn — 228.9 и U — 3.1 (все в г/т).

Распределение редкоземельных элементов (табл. 3) во взвесях Амазонки и притоков показывает, что диапазон их суммарной концентрации в большей части образцов (14 из 19) близок к таковому для глинистых осадочных пород (Gordeev et al.,1985), а в остальных — почти в два раза ниже. При этом характер их распределения однообразен, о чем свидетельствует стабильность цериевой, и европиевой аномалий, которые во взвеси чистых вод равны в среднем 0.94 и 0.87 и во взвеси белых вод — 0.95 и 0.89 соответственно. Другими словами, обе аномалии слабо отрицательны, что является показателем стабильности состава редкоземельных элементов в породах площади водосбора реки.

Суммарное содержание редкоземельных элементов колеблется для чистых вод в пределах 109–201 г/т, в среднем 152 г/т, для белых вод — в диапазоне 99–228 г/т, в среднем 174 г/т. Это очень близко к среднему содержанию в глинистых осадочных породах (172 г/т), что свидетельствует об относительной однородности исследованного материала.

 

Таблица 3. Редкоземельные элементы во взвеси вод Амазонки, г/т

Эле-мент	1004	1008	1015	1018	1020	1021	1022	1037	1040	1041	1042	1044	Белые воды				Чистые воды		Черные воды
	Число проб
	1	1	1	2	2	2	3	1	2	1	2	2	I	II	IV	V	I	IV	IV
La	47.5	41.8	45.5	29.6	18.0	24.2	33.5	37.8	35.1	39.0	42.9	35.9	35.6	48	44	41.8	36.9	55.3	45.9
Ce	100.5	89.5	95.5	59.3	44.3	56.2	73.9	80.0	78.6	81.9	91.6	76.6	77.5	112	110	85.4	76.9	132	112
Pr	11.5	9.8	11.0	7.6	5.0	6.4	8.4	9.2	8.7	9.5	10.5	9.2	8.9	-	-	9.5	9.0	-	-
Nd	42.5	35.2	41.3	28.2	19.0	24.5	31.9	35.3	32.4	34.0	39.5	34.5	33.4	-	41	37.5	32.5	60	49
Sm	8.2	6.6	8.0	5.5	3.8	5.0	6.2	6.8	6.3	7.0	7.7	6.8	6.5	-	8.1	7.4	6.4	12.2	7.6
Eu	1.4	1.1	1.3	1.0	0.68	0.85	0.87	1.2	1.1	1.2	1.4	1.3	1.1	-	1.6	1.56	1.1	2.3	1.6
Gd	5.8	5.0	5.7	4.4	2.8	3.6	4.6	5.1	4.6	5.1	5.7	5.3	4.8	-	-	6.3	4.8	10.3	-
Tb	0.79	0.77	0.85	0.64	0.41	0.50	0.67	0.74	0.68	0.82	0.87	0.85	0.71	-	1.15	0.97	0.74	1.95	2.72
Dy	4.2	4.1	4.2	3.5	2.1	2.6	3.7	4.0	3.4	3.8	4.3	4.0	3.6	-	-	5.6	3.8	-	-
Ho	0.78	0.79	0.78	0.67	0.40	0.48	0.59	0.76	0.64	0.70	0.80	0.76	0.67	-	-	1.1	0.72	-	-
Er	2.3	2.4	2.3	2.0	1.2	1.4	1.7	2.2	1.8	2.0	2.3	2.1	1.9	-	-	3.1	2.1	-
Tm	0.32	0.36	0.35	0.28	0.18	0.19	0.25	0.31	0.27	0.34	0.34	0.40	0.29	-	0.54	0.47	0.33	1.03	1.31
Yb	2.2	2.3	2.2	1.9	1.2	1.3	1.6	2.1	1.7	1.9	2.2	2.1	1.8	3.7	2.8	3.2	2.0	8.0	8.56
Lu	0.34	0.34	0.32	0.27	0.18	0.19	0.24	0.32	0.26	0.29	0.32	0.30	0.27	-	0.49	0.50	0.30	1.36	1.46
∑TR	228	201	219	109	99	130	171	184	144	188	210	180	174	-	-	204.5	166	-	-
Ce*	0.91	1.04	0.93	0.86	1.01	0.97	0.95	0.93	0.98	0.98	0.94	0.91		-	-	-	-	-	-
Eu*	0.89	0.84	0.84	0.90	0.92	0.87	0.90	0.89	0.90	0.83	0.92	0.90		-	-	-	-	-	-

 

В связи с особым вниманием исследователей к проблеме ртути в бассейне реки остановимся кратко на данных о ртути и золоте, поскольку издавна золото в бассейне Амазонки добывают с применением ртути. Cредние содержания ртути в глинистых породах и во взвесях рек (кроме Амазонки) почти идентичны (0.089 и 0.077 г/т), но во взвеси Амазонки оно в пять с лишним раз выше (0.55 г/т во взвеси белых вод, еще выше — 1.4 г/т — в чистых водах (табл. 2). Среднее содержание золота минимально в глинистых породах (0.0065 г/т), но повышается в восемь раз в речных взвесях мира – 0.05 г/т (Морозов и др., 1974) и еще в пять раз во взвесях Амазонки – 0.25 г/т (Malm, Castro, 1995; Martin, Meybeck, 1979). Разрозненные сведения о добыче золота и сопутствующем загрязнении акватории Амазонки ртутью публиковались во многих работах (Harada, 1978; Lacerda, 1995; Lacerda et al., 1990; Sioli, 1950; Malm, Castro, 1995; Veiga et al., 1999; Vital, Stattegger, 2000, и др.), но оценки валовых величин противоречивы.

Сопряженное с добычей золота ртутное загрязнение окружающей среды распространилось в той или иной степени как на основное русло, так и на притоки Амазонки. Золото извлекают без предварительного обогащения из песков амальгамным методом, не жалея ртути, что приводит к ее выбросу в окружающую среду. По статистике 20-летней давности (Veiga et al., 1999), Бразилия вместе с другими латиноамериканскими странами добывали до 188 т в год. Добыча золота породила серию взаимосвязанных проблем и ситуаций, в том числе экологических, медицинских, экономических и криминальных. Ключевая экологическая проблема – это кустарная амальгамация с минимальными затратами на покупку ртути. В результате добытчик получает золотой осадок с некоторой примесью ртути, а основная ее часть поступает в воздух, в реку, почву, флору и фауну.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные новые данные о содержании во взвесях Амазонки и притоков 58 макро- и микроэлементов подтверждают приводившиеся ранее сведения о широком диапазоне состава взвеси в бассейне крупнейшей реки мира. Определенное сходство в целом наших результатов с ранее опубликованными данными может служить подтверждением их достоверности, что относится и к представительности собранного материала, и надежности аналитических данных.

Другим существенным результатом является определенная сопоставимость оценок средних содержаний элементов в изученных взвесях Амазонки со средним составом взвесей рек мира и со средним составом глинистых пород континентов. Так, взвеси Амазонки близки к среднему составу взвеси рек мира по содержанию большинства исследованных элементов. На этом фоне выделяется заметное обогащение взвеси из чистых вод бассейна Амазонии (по сравнению с мировым уровнем для рек) цинком, медью, свинцом, оловом, кадмием и ртутью. Такое сочетание металлов может свидетельствовать о наличии рудной минерализации на конкретных участках водосборной площади.

Приведенное нами среднее содержание ртути во взвеси белых и чистых вод Амазонии (соответственно 0.55 и 1.4 мкг/л) связано, в первую очередь, с антропогенным фактором. Для более обоснованного заключения необходимо серийное исследование речной взвеси в разных частях бассейна и в разные сезоны года. Примером влияния антропогенного фактора на концентрацию ртути в реках является ее среднее содержание во взвесях ряда рек Подмосковья (7.4 г/т) и Эльбы (30 г/т), а также максимальные содержания во взвесях некоторых других европейских рек – Дона (94 г/т) и реки Илль во Франции (до 438 г/т) (Савенко, 2006).

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы Президиума 1.2.49 (Взаимодействие физических, химических и биологических процессов в океане) и гранта РНФ № 14–27–00114.

About the authors

G. N. Baturin

P.P. Shirshov Institute of Oceanology of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: galibatur@list.ru
Russian Federation, 36, Nakhimovskii prospect, Moscow, 117997

V. V. Gordeev

P.P. Shirshov Institute of Oceanology of Russian Academy of Sciences

Email: gord_vv@mail.ru
Russian Federation, 36, Nakhimovskii prospect, Moscow, 117997

References

Supplementary files