ELEMENTAL COMPOSITION OF THE SOCHI RIVER WATERS ON THE BLACK SEA COAST OF RUSSIA DURING FLOOD AND LOW-WATER PERIODS

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

The elemental composition of the Sochi River waters undergoes sharp changes with shifts in hydrological phases. During floods, it is relatively rich, while during low-water periods, it is comparatively poor. In flood conditions, the river waters are enriched with 19 chemical elements relative to average continental river water concentrations (Clarke values), whereas only 7 elements show enrichment during low-water periods. However, the total concentrations of excess chemical elements are higher during low-water periods due to the presence of Ca and Mg, whose absolute concentrations are two orders of magnitude higher than those of the dominant flood macroelements (Fe and Al). This feature affects the overall water mineralization. During low-water periods, the average total mineralization of river water (109 mg/L) is 1.4 times higher than during floods (80 mg/L). During floods, the river waters become significantly enriched with rare earth elements (REEs), as well as Sn, Fe, Al, Mn, Zr, Cs, Pb, Th, Be, Ti, Co, Cu, Tl, V, Bi, and As. The active influx of these elements is attributed to abundant soil runoff and their ability to form organic and inorganic complexes, bind strongly with iron colloids, and adsorb onto soil colloid surfaces. In contrast, during the drier low-water period, when groundwater contributes more significantly to river flow, the concentrations of most elements, including REEs, decrease. Under the contrasting geological conditions of the studied area — where neutral argillites repeatedly alternate with alkaline marls — the low-water period is more influenced by geochemically depleted carbonate rocks. A comparative analysis of water composition during floods and low-water periods revealed a second group of elements — Ba, Sb, B, S, Na, U, Mo, K, Sr, Ca, Mg, Li, Re, Rb, Si, and Zn—whose influx into the river is associated with groundwater input and, consequently, the specific lithology. Studying variations in the elemental composition of the Sochi River waters across different hydrological phases allowed us to identify element groups whose elevated concentrations in a given phase are linked not with anthropogenic load but with the composition of the bedrock (in low-water periods) or intense soil runoff (in floods).

Sobre autores

P. Lesnikova

Federal Research Centre "Subtropical Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences"

Email: lesnikovaps@yandex.ru
Sochi, Russian Federation

L. Zakharikhina

Federal Research Centre "Subtropical Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences"

Sochi, Russian Federation

Bibliografia

  1. Автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО). https://gmvo.skniivh.ru/
  2. Алексеев И.И., Марицкий Д.В., Калперман П.К., Торонов П.А., Школьный Д.И., Белякова П.А. Наводнения на Черноморском побережье Краснодарского края // Вод. ресурсы. 2016. Т. 43. № 1. С. 3—17
  3. Аржанова В.С. Геохимия, функционирование и динамика горных геосистем Сихотэ-Алина (for Дальнего Востока России). Владивосток: Дальнаука, 2005. 247 с.
  4. Битюков Н.А. Особенности гидрологии Сочинского Причерноморья // Устойчивое развитие особо охраняемых природных территорий. Сочи: Природный орнитологический парк в Имеретинской низменности, 2018. С. 50—61.
  5. Богуш И.А., Черкаши В.И. Металлоносность юрских осадочных комплексов Кавказа // Тр. Ин-та геологии Дагестан. НЦ РАН. 2012. № 58. С. 7—13.
  6. Виноградов А.П. Введение в геохимию океана. М.: Наука, 1967. 216 с.
  7. Газаев М.А., Асеев Э.А., Газаев Х.М., Нигишев А.Б. Формирование микроэлементного состава вод р. Черек-Балкарский в период зимней межени // Устойчивое развитие горных территорий. 2016. Т. 8. № 1. С. 65—72.
  8. Газаев В.М., Гурбанов А.Г., Кондрашов И.А. Палеогеновая базальт-трахитовая формация Западного Кавказа: геохимическая специфика, вопросы петрогенезиса, геодинамическая типизация, металлогения // Геология и геофизика Юга России. 2018. № 4. С. 18–32.
  9. Гордеев В.В. Речной сток в океан и черты его геохимии. М.: Наука, 1983. 152 с.
  10. Гордеев В.В., Лисицын А.П. Средний химический состав взвесей рек мира и питание океанов речным осадочным материалом // ДАН СССР. 1978. Т. 238 (1). С. 225–228.
  11. ГОСТ 31957-2012 Вода. Методы определения щелочности и массовой концентрации карбонатов и гидрокарбонатов. М.: Стандартинформ, 2019. 30 с.
  12. ГОСТ 4245-72 Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2010. 6 с.
  13. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Гидрогеологическая карта. 1 : 1 000 000. Л. К-37 (Сочи) / Под ред. Н.И. Пруцкого, В.М. Юбко. СПб.: ВСЕГЕИ, 2011.
  14. Государственная геологическая карта Российской Федерации. 1: 200000. Сер. Кавказская. Л. К-37-V / Под ред. Н.И. Пруцкого. СПб.: ВСЕГЕИ, 2002.
  15. Дребот В.В., Лепокурова О.Е. Равновесно-неравновесное состояние природных вод территории Торейских озер (восточное Забайкалье) с ведущими минералами вмещающих пород // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 9. С. 99–112.
  16. Захарихина Л.В., Гуч А.К., Лесникова П.С. Временная трансформация фракционирования редкоземельных элементов в почвах при городской нагрузке на территории влажных субтропиков России // Вестн. КРАУНЦ. Сер. Науки о Земле. 2023. № 3 (59). С. 94–103.
  17. Карапдашев В.К., Лейкин А.Ю., Хвостиков В.А., Куцева Н.К., Пирогова С.В. Анализ вод методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 5. С. 5–18.
  18. Карелина Е.В., Марков В.Е., Блоков В.И. Перспективность Краснополянского района города Сочи на благороднометальное оруденение // Вестн. Рос. ун-та дружбы народов. Сер. Инженерные исследования. 2017. Т. 18. № 4. С. 497–504.
  19. Кожевников Н.К., Болбеску А.Г., Луценко Т.Н., Шамов В.В., Еловский Е.В., Касуров Д.А. Микроэлементы в речных водах горно-лесных бассейнов (юг Дальнего Востока России) // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 6. С. 190–205.
  20. Лесникова П.С. Изменение макроэлементного состава речных вод в контрастных геологических условиях, река Сочи Черноморского побережья России // Вестн. Воронежского гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. 2023. № 3. С. 47–56.
  21. Лесникова П.С., Захарихина Л.В. Взаимозависимое влияние естественного (горные породы) и техногенного (городской нагрузка) факторов на состав речных вод // Изв. Субтроп. НЦ РАН. 2023. № 3–1. С. 123–133.
  22. ПНД Ф 14.1:2:4.114-97 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации сухого остатка в питьевых, поверхностных и сточных водах гравиметрическим методом. М.: ФЦАО, 2011. 14 с.
  23. РД 52.24.405–2018 Массовая концентрация сульфатов в водах. Методика измерений турбидиметрическим методом. Ростов-на-Дону: Ростидромет, ГХИ, 2018. 26 с.
  24. РД 52.24.495–2017 Водородный показатель вод. Методика измерений потенциометрическим методом. Ростов-на-Дону: Ростидромет, ГХИ, 2017. 15 с.
  25. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 355 с.
  26. Чудаева В.А., Чудаев О.В. Особенности накопления и фракционирования редкоземельных элементов в поверхностных водах Дальнего Востока в условиях природных и антропогенных аномалий // Геохимия. 2011. № 5. С. 523–549.
  27. Шварцев С.Л., Замана Л.В., Плюсин А.М., Токаренко О.Г. Равновесное азотных терм Байкальской рифтовой зоны с минералами водовмещающих пород как основа для выявления механизмов их формирования // Геохимия. 2015. Т. 2015. № 8. С. 720–733.
  28. Шестеркин В.П., Синькова Н.С., Шестеркина Н.М. Особенности качества воды малых рек Хабаровска во время половодья. 1. Основные ионы и биогенные вещества // Вод. ресурсы. 2024. Т. 51. № 3. С. 336–344.
  29. Anderson K., Dahlqvist R., Turner D., Stolpe B., Larsson T., Ingri J., Andersson P. Colloidal rare earth elements in a boreal river: Changing sources and distributions during the spring flood // Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70. № 13. P. 3261–3274.
  30. Chen B.-B., Li S.-L., von Strandmann P.A.E.P., Wilson D.J., Zhong J., Ma T.-T., Sun J., Liu C.-Q. Behaviour of Sr, Ca, and Mg isotopes under variable hydrological conditions in high-relief large river systems // Geochim. Cosmochim. Acta. 2023. V. 343. P. 142–160.
  31. Elderfield H., Upstill-Goddard R., Sholkovitz E.R. The rare earth elements in rivers, estuaries, and coastal seas and their significance to the composition of ocean waters // Geochim. Cosmochim. Acta. 1990. V. 54. № 4. P. 971–991.
  32. Fedotov P.S., Rogova O.B., Dzhenloda R.Kh., Karandashev V.K. Metal—organic complexes as a major sink for rare earth elements in soils // Environ. Chem. 2019. V. 16. Iss. 5. P. 323–332.
  33. Gaillardet J., Viers J., Dupré B. Trace Elements in River Waters // Treatise Geochem. 2003. V. 5. P. 225–272.
  34. Godsey S. E., Hartmann J., Kirchner J. W. Catchment chemostasis revisited: Water quality responds differently to variations in weather and climate // Hydrol. Process. 2019. V. 33. № 24. P. 3056–3069.
  35. Grigor’ev N.A. Average concentrations of chemical elements in rocks of the upper continental crust // Geochem. Int. 2003. № 41 (7). P. 711–718.
  36. Knapp J.L.A., von Freyberg J., Studer B., Kiewiet L., Kirchner J.W. Concentration—discharge relationships vary among hydrological events, reflecting differences in event characteristics // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2020. V. 24. № 5. P. 2561–2576.
  37. Laudon H., Hasselquist E.M., Peicht M. et al. Northern landscapes in transition: Evidence, approach and ways forward using the Krycklan Catchment Study // Hydrol. Process. 2021. V. 35. Art. e14170.
  38. Litvinenko Yu.S., Zakharikhina L.V. Geochemistry and Radioccology of Waters and Bottom Sediments of the Mzymta River, the Black Sea Coast // Geochem. Int. 2022. V. 60. P. 379–394.
  39. Pokrovsky O.S., Dupré B., Schott J. Fe—Al—organic Colloids Control of Trace Elements in Peat Soil Solutions: Results of Ultrafiltration and Dialysis // Aquat. Geochem. 2005. V. 11. P. 241–278.
  40. Pokrovsky O. S., Schott J. Iron colloids/organic matter associated transport of major and trace elements in small boreal rivers and their estuaries (NW Russia) // Chem. Geol. 2002. V. 190. Iss. 1–4. P. 141–179.
  41. Qian J., Xue H.B., Sigg L., Albrecht A. Complexation of Cobalt by Natural Ligands in Freshwater // Environ. Sci. Technol. 1998. V. 32. № 14. P. 2043–2050.
  42. Zakharikhina L., Litvinenko Y., Ryadin A., Saburov R., Shevelev S., Vareliyan G. Geochemical Characterization of Natural Groundwater on the Southern Slopes of the Caucasus Mountains on the Russian Black Sea Coast // Water. 2022. V. 14. P. 2170.
  43. Zakharikhina L., Kerimzade V., Litvinenko Y. Elemental Composition of Soils in the Heterogeneous Geological Setting of the Mzymta River Basin on the Russian Black Sea Coast // Environ. Ecol. Res. 2023. V. 11. № 2. P. 225–239.
  44. Zakharikhina L., Rudev P., Paliseva A. Chemical composition and morphology of the Mediterranean mussel, Black Sea coast of Russia // Mar. Pollut. Bull. 2022. V. 179. Art. 113692.
  45. Zakharikhina L., Vinitskaya E. Mirroring Land and Sea: The Geochemistry of Coastal Biomarkers // Ecologica Montenegrina. 2023. V. 64. P. 207–220.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025