Organic matter runoff from the Don River into the Sea of Azov in the low water period 2007–2020

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Based on data from expeditionary studies of the Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, using statistical modeling, new quantitative estimates of the runoff of dissolved organic carbon, chlorophyll-a, total suspended solids, particulate organic carbon with the waters of the Don River into the Sea of Azov during the low water period 2007–2020 were obtained. Statistical models were constructed using Weighted Regressions on Time, Discharge, and Season (WRTDS), which provides some of the most accurate quantitative estimates of concentrations and fluxes to date. Seasonal and interannual features of the relevant substances’ concentrations in the river are considered, and their relationship with water discharges is shown. A comparison was made of the runoff of organic matter and suspended solids of the Don in the modern low water period and other periods of the 20th century.

About the authors

V. S. Gerasyuk

SSC RAS

Author for correspondence.
Email: gerasyuk.v@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344006

N. V. Likhtanskaya

SSC RAS

Email: gerasyuk.v@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344006

V. V. Sorokina

SSC RAS

Email: gerasyuk.v@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344006

S. V. Berdnikov

SSC RAS

Email: gerasyuk.v@mail.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don, 344006

References

  1. Агатова А.И., Аржанова Н.В., Лапина Н.М., Торгунова Н.И. Пространственно-временная изменчивость органического вещества Азовского моря // Вод. ресурсы. 2008. Т. 35. № 6. С. 703–714.
  2. АИС ГМВО. Автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов. https://gmvo.skniivh.ru (дата обращения: 10.10.2022)
  3. Артемьев В.Е. Геохимия органического вещества в системе река–море. М.: Наука, 1993. 204 с.
  4. Бердников С.В., Бухмин Д.А., Гуськов Г.Е., Григоренко К.С., Клещенков А.В., Московец А.Ю., Кренева К.В., Олейников Е.П., Рыбцова В.С., Савикин А.И., Саяпин В.В., Шевченко М.С., Степаньян О.В. Экспедиционная деятельность ЮНЦ РАН на НИС «Профессор Панов» и НИС «Денеб» в Азовском, Черном и Каспийском морях в 2020 году // Итоги экспедиционных исследований в 2020 году в Мировом океане и внутренних водах. Тез. докл. Всерос. науч. конф. / Под ред. Т.В. Дабижа. Севастополь: Морской гидрофиз. ин-т РАН, 2021. С. 136–144.
  5. Бердников С.В., Дашкевич Л.В., Кулыгин В.В. Новое состояние гидрологического режима Азовского моря в ХХI веке // Докл. РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 503. № 1. С. 65–70. https://doi.org/10.31857/S2686739722030057
  6. Бердников С.В., Сорокина В.В., Поважный В.В., Ткаченко А.Н., Ткаченко О.В. Сезонная и пространственная динамика концентраций взвешенных веществ, биогенных элементов и тяжелых металлов в дельте Дона в 2012-2014 гг. // Современные проблемы гидрохимии и мониторинга качества поверхностных вод. Ростов-на-Дону: Гидрохим. ин-т, 2015. Т. 1. С. 141–145.
  7. Гельфан А.Н., Фролова Н.Л., Магрицкий Д.В., Киреева М.Б., Григорьев В.Ю., Мотовилов Ю.Г., Гусев Е.М. Влияние изменения климата на годовой и максимальный сток рек России: оценка и прогноз // Фундаментал. и приклад. климатология. 2021. Т. 7. № 1. С. 36–79. https://doi.org/10.21513/24108758 2021
  8. Герасюк В.С., Бердников С.В. Экспериментальная оценка скорости осаждения взвешенного вещества вод в устье Дона и Таганрогском заливе // Океанология. 2021. Т. 61. № 5. С. 780–790. https://doi.org/10.31857/S0030157421040055
  9. Гидрохимический сток рек Европейской части России. Атлас / Под ред. Р.Г. Джамалова, О.С. Решетняк, М.М. Трофимчука. М.: ИВП РАН, 2020. 155 с.
  10. ГОСТ 17.1.04.02.–90 Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла а. М.: Изд-во стандартов, 1990. 16 с.
  11. Дацко В.Г. Органическое вещество в водах южных морей СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 271 с.
  12. Дацко В.Г., Васильева В.Л. Ориентировочные величины привноса органических веществ р. Дон в Цимлянское водохранилище и их выноса из водохранилища // Гидрохимические материалы. М.: Изд-во АН СССР, 1961. Т. 33. С. С 28–33.
  13. Дацко В.Г., Гусейнов М.М. О содержании биогенных элементов и органического вещества в водах нижнего течения р. Дон по наблюдениям за 1956–1957 гг. // Гидрохимические материалы. М.: Изд-во АН СССР, 1959. Т. 29. С. 54–67.
  14. Джамалов Р.Г., Киреева М.Б., Косолапов А.Е., Фролова Н.Л. Водные ресурсы бассейна Дона и их экологическое состояние. М.: ГЕОС, 2017. 205 с.
  15. Джамалов Р.Г., Решетняк О.С., Галагур К.Г., Власов К.Г., Сафронова Т.И., Оботуров А.С. Гидрохимический сток рек Европейской части России // Недропользование XXI век. 2020. № 5 (88). С. 114–121.
  16. Джамалов Р.Г., Фролова Н.Л., Киреева М.Б., Рец Е.П., Сафронова Т.И., Бугров А.А., Телегина А.А., Телегина Е.А. Современные ресурсы подземных и поверхностных вод европейской части России. М.: ГЕОС, 2015. 320 с.
  17. Иванова А.А., Исаченко Б.Н., Каплин В.Т., Кужекова Н.И., Вильдяева Л.А. Вынос растворенных веществ р.Дон в Азовское море // Гидрохимические материалы. М.: Изд-во АН СССР, 1975. Т. 7. С. 61–65.
  18. Качество поверхностных вод Российской Федерации. Ежегодник / Гл. ред. А.М. Никанорова. Ростов-на-Дону: ГХИ, 2010. 571 с.
  19. Киреева М.Б., Илич В.П., Гончаров А.В., Богачев А.Н., Фролова Н.Л., Пахомова О.М., Соловьева В.В. Влияние маловодья 2007–2015 гг. в бассейне р. Дон на состояние водных экосистем // Вестн. Московского ун-та. Сер. 5, География. 2018. № 5. С. 3–13.
  20. Кислов A.B., Евстигнеев В.М., Малхазова С.М., Соколихина H.H., Суркова Г.В., Торопов П.А., Чернышев A.B., Чумаченко А.Н. Прогноз климатической ресурсообеспеченности Восточно-Европейской равнины в условиях потепления XXI века. М.: Макс-Пресс, 2008. 292 с.
  21. Клещенков А.В., Герасюк В.С., Кулыгин В.В., Бердников С.В. Взвешенное вещество вод от Цимлянского водохранилища до Таганрогского залива в период длительного маловодья 2006–2020 гг. // Наука Юга России. 2023. Т. 19. № 1. С. 29–39.
  22. Косенко Ю.В. Основные аспекты баланса биогенных элементов в Азовском море // Вод. биоресурсы и среда обитания. 2019. Т. 2. № 4. С. 24–37.
  23. Косенко Ю.В., Баскакова Т.Е., Картамышева Т.Б. Роль стока реки Дон в формировании продуктивности Таганрогского залива // Вод. биоресурсы и среда обитания. 2018. Т. 1. № 3–4. С. 32–39.
  24. Крылова Л.П., Скопинцев Б.А. Содержание органического углерода в водах рек и озер Подмосковья и крупных рек Советского Союза // Гидрохим. материалы. 1959. Т. 28. С. 28–44.
  25. Лихтанская Н.В., Бердников С.В. Использование программного комплекса EGRET для оценки потоков взвешенных веществ с речным стоком // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. 2022. Вып. 7. С. 32–37. https://doi.org/10.23885/2500-395X-2022-1-7-32–37
  26. Лихтанская Н.В., Бердников С.В., Клещенков А.В. Твердый сток реки Дон и поступление взвеси в дельту при нагонах: статистическое моделирование и сопоставление в период маловодья // Rus. J. Earth Sci. 2023. Т. 23. ES4010. https://doi.org/10.2205/2023es000856
  27. Мальцева А.В., Тарасов М.Н., Смирнов М.П. Сток органических веществ с территории СССР // Гидрохим. материалы. 1987. Т. 102. С. 76–97.
  28. Матишов Г.Г., Григоренко К.С. Динамический режим Азовского моря в условиях осолонения // ДАН. 2020. Т. 492. № 1. С. 107–11.
  29. Матишов Г.Г., Клещенков А.В., Григоренко К.С., Московец А.Ю., Кириллова Е.Э. Изменение водного баланса в бассейне Нижнего Дона в условиях маловодья // Наука юга России. 2018. Т. 14. № 3. С. 45–55.
  30. Никаноров А.М., Брызгало В.А., Косменко Л.С., Кондакова М.Ю., Решетняк О.С Антропогенная нагрузка на устьевую область р. Дон в современных условиях техногенного воздействия // Вода: химия и экология. 2011. № 1. С. 4–10.
  31. Никаноров А.М., Смирнов М.П., Клименко О.А. Многолетние тенденции общего и антропогенного выноса органических и биогенных веществ реками России в Балтийское, Черное, Азовское, Каспийское моря и в озеро Байкал // Вод. ресурсы. 2010. Т. 37. № 2. С. 209–217.
  32. ПНД Ф 14.1:2.110–97 Методика выполнения измерений содержания взвешенных веществ и общего содержания примесей в пробах природных и очищенных сточных вод гравиметрическим методом. 1997. 12 с.
  33. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 7. Донской район / Под ред. М.С. Протасьева. Л.: Гидрометиздат, 1973. 460 с
  34. Решетняк О. С. Многолетняя изменчивость химического состава и качества воды в бассейне реки Дон // Грозненский естественнонауч. бюлл. 2023. Т. 8. № 1. С. 52–60.
  35. Савенко В.С. Химический состав взвешенных наносов рек мира. М.: ГЕОС, 2006. 175 с.
  36. Скопинцев Б.А. Органическое вещество в природных водах (водный гумус). Л.: Гидрометеоиздат, 1950. 290 с.
  37. Скопинцев Б.А., Крылова Л.П. Вынос органического вещества крупнейшими реками СССР // ДАН СССР. 1955. Т. 105. № 4. С. 770–773.
  38. Сорокина В.В., Бердников С.В. Биогенная нагрузка Дона и Кубани на экосистему Азовского моря // Вод. ресурсы. 2018. Т. 45. № 6. С. 670–684. https://doi.org/10.1134/S0321059618060147
  39. Сорокина В.В., Герасюк В.С. Вариации гидрохимических показателей в водном континууме Нижний Дон – Черное море // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2018. Т. 1. № 3. С. 251–257. https://doi.org/10.23885/2500-395x-2018-1-3-251–257
  40. Сорокина В.В., Герасюк В.С., Сойер В.Г. Пространственная и временная изменчивость органического углерода в водах Нижнего Дона и Таганрогского залива в 2006-2018 гг. // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2019. Т. 1. № 4. С. 116–120. https://doi.org/10.23885/2500-395X-2019-1-4-116-120
  41. Турега О.Н. Экологические обстановки Днестровского лимана и одноименного взморья // Уч. зап. Таврического нац. ун-та. Сер. География. 2010. Т. 23. № 1. С. 91–96.
  42. EGRET, User Guide to Exploration and Graphics for RivEr Trends (EGRET). https://pubs.usgs.gov/tm/04/a10/pdf/tm4A10.pdf (дата обращения: 10.10.2022)
  43. GRDS, Global Runoff Data Centre (Глобальный центр данных о речных стоках). https://www.bafg.de/GRDC/EN/Home/homepage_node.html (дата обращения: 10.10.2022)
  44. Groth S., Fichtner F., Wieland M., Mandery N., Shankar S., Martinis S., Riedlinger T. Mapping changes in surface-water extent during the 2022 hydrological drought in Germany using Sentinel-2 data // EGU General Assembly 2023. Vienna, Austria, 24–28 April 2023. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu23-9541
  45. Hirsch R.M., Douglas L. Moyer, Stacey A. Archfield. Weighted Regressions on Time, Discharge, and Season (WRTDS), With an Application to Chesapeake Bay River Inputs // J. Am. Water Resour. Association (JAWRA). 2010. V. 46. P. 857–880. https://10.1111/j.1752-1688.2010.00482.x
  46. Laaha G., Gauster T., Tallaksen L.M., Vidal J.-P., Stahl K., Prudhomme C., Heudorfer B., Vlnas R., Ionita M., Van Lanen H.A.J., Adler M.-J., Caillouet L., Delus C., Fendekova M., Gailliez S., Hannaford J., Kingston D., Van Loon A.F., Mediero L., Osuch M., Romanowicz R., Sauquet E., Stagge J.H., Wong W.K. The European 2015 drought from a hydrological perspective // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2017. V. 21. P. 3001–3024. https://doi.org/10.5194/hess-21-3001-2017
  47. Lee C.J., Hirsch R.M., Crawford C.G. An evaluation of methods for computing annual water-quality loads: U.S // Geol. Survey Sci. Investigations Rep. 2019. 59 p. https://doi.org/10.3133/sir20195084
  48. Lee C.J., Hirsch R.M., Schwarz G.E., Holtschlag D.J., Preston S.D., Crawford C.G., Vecchia A.V. An evaluation of methods for estimating decadal stream loads // J. Hydrol. 2016. V. 542. P. 185–203.
  49. Lychagina Y.M., Berdnikov S.V., Gerasyuk V.S. Development of online version of the guidebook “Organic matter of the Azov sea and of the adjacent areas of the Black sea” // Indicators of climatic changes in marine ecosystems. Collection of articles of the IV Int. Conf. GeoiD’2016. Southern Scientific Centre of the Russian Acad. Sci. 2016. P. 28–35.
  50. Muñoz S.E., Dee S.G., Luo X., Haider M.R., O’Donnell M., Parazin B., Remo J.W. Mississippi River low-flows: context, causes, and future projections // Environ. Res. Climate. 2023. V. 2. https://doi.org/10.1088/2752-5295/acd8e3
  51. Plyaka P., Glushchenko G., Gerasyuk V., Kleshchenkov A., Grigorenko K., Shevchenko M., Yurasov Y., Valov G., Tron I., Popovyan G., Berdnikov S. Investigation on the chlorophyll-a content of phytoplankton in the sea of Azov and the Don river by the fluorescence method // Fluorescence Methods for Investigation of Living Cells and Microorganisms IntechOpen. / Ed. N. Grigoryeva. 2020. P. 139–152.
  52. Van Lanen H., Laaha G., Kingston D., Gauster T., Ionita M., Vidal J.-P., Vlnas R., Tallaksen L., Stahl K., Hannaford J., Delus C., Fendekova M., Mediero L., Prudhomme C., Rets E., Romanowicz R., Gailliez S., Wong W.K., Adler M.-J., Blauhut V., Caillouet L., Chelcea S., Frolova N., Gudmundsson L., Hanel M., Haslinger K., Kireeva M., Osuch M., Sauquet E., Stagge J.H., Van Loon A. Hydrology needed to manage droughts: the 2015 European case // Hydrol. Process. 2016. V. 30. P. 3097–3104. https://doi.org/10.1002/hyp.10838
  53. Zhang Q., Hirsch R.M. River water-quality concentration and flux estimation can be improved by accounting for serial correlation through an autoregressive model // Water Resour. Res. 2019. V. 55. № 11. P. 9705–9723. https://doi.org/10.1029/2019WR025338

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences