Экспорт и эмиссия двуокиси углерода нижним течением реки Амур

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведены измерения рН, общей щелочности, гумусового вещества в июне 2005, 2006 гг. в водах Нижнего Амура между городами Комсомольск-на-Амуре и Николаевск-на-Амуре, на расстоянии 489 км выполнено 13 гидрохимических станций. В августе 2016 г. были выполнены гидрохимические наблюдения в устье р. Амур, которые включали измерения рН, общей щелочности, гумусового вещества, концентрации главных ионов речной воды (Na+, K+K+Ca2+Mg2+Cl–Cl–) и растворенного органического углерода. Установлена средняя годовая скорость химического выветривания в бассейне р. Амур, равная 10.7 т/(км2год). Выветривание пород и фотосинтез органического вещества приводят к изъятию СО2 из атмосферы и формируют ежегодный экспорт атмосферного СО2 рекой в морскую среду, равный 3.8×106 тС/год. Установлено, что воды р. Амур выделяют СО2 в атмосферу, ежегодная эмиссия СО2 составляет 4.5×106 тС/год. Баланс разнонаправленных процессов (экспорт СО2 и эмиссия СО2) показал, что экосистема р. Амур – слабый источник СО2 в атмосферу. Ежегодный поток щелочности Амуром в морскую среду (1.65×1011 моль/год) приводит к увеличению нормированной щелочности в поверхностном слое у восточных берегов о. Сахалин (Охотское море) и в северной части Японского моря.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

П. Я. Тищенко

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tpavel@poi.dvo.ru
Россия, Владивосток, 690041

В. И. Звалинский

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН

Email: tpavel@poi.dvo.ru
Россия, Владивосток, 690041

Г. Ю. Павлова

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН

Email: tpavel@poi.dvo.ru
Россия, Владивосток, 690041

П. П. Тищенко

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН

Email: tpavel@poi.dvo.ru
Россия, Владивосток, 690041

Р. В. Чичкин

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН

Email: tpavel@poi.dvo.ru
Россия, Владивосток, 690041

Е. М. Шкирникова

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН

Email: tpavel@poi.dvo.ru
Россия, Владивосток, 690041

Р. С. Анохина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: tpavel@poi.dvo.ru
Россия, Москва, 119234

Список литературы

  1. Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989. 515 с.
  2. Данилов-Данильян В.И., Гельфан А.Н. Экстраординарное наводнение в бассейне реки Амур // Вестн. РАН. 2014. Т. 84. № 9. С. 817–825.
  3. Деев М.Г., Мирлин Е.Г. Японское море // Большая российская энциклопедия. М.: БРЭ, 2017. Т. 35. C. 759–760.
  4. Дривер Дж. Геохимия природных вод. М.: Мир, 1985. 440 с.
  5. Звалинский В.И., Тищенко П.Я., Колтунов А.М. и др. Карбонатная система, гидрохимические и продукционные характеристики нижнего течения реки Амур // Состояние морских экосистем, находящихся под влиянием стока реки Амур. Дальнаука: Владивосток, 2009. С. 35–53.
  6. Калугин А.С. Модель формирования стока реки Амур и ее применение для оценки возможных изменений водного режима // Дис. … канд. геогр. наук. М.: ИВП РАН, 2016. 185 с.
  7. Махинов А.Н. Ледяной покров Амура // Природа. 2019. № 3. С. 28–38.
  8. Михайлик Т.А. Гидрохимия реки Раздольной и ее влияние на экологическое состояние Амурского залива Японского моря // Дис. … канд. хим. наук. Владивосток: ТОИ ДВО РАН, 2024. 111 с.
  9. Павлова Г.Ю., Тищенко П.Я., Недашковский А.П. Распределение щелочности и растворенного кальция в Охотском море // Океанология. 2008. Т. 48. № 1. С. 27–37.
  10. Тищенко П.Я., Михайлик Т.А., Павлова Г.Ю. и др. Сезонная изменчивость карбонатной системы реки Раздольной // Вод. ресурсы. 2023. Т. 50. № 1. С. 68–80.
  11. Тищенко П.Я., Ходоренко Н.Д., Барабанщиков Ю.А. и др. Диагенез органического вещества в осадках покрытых зарослями зостеры морской (Zostera Marina L.) // Океанология. 2020. Т. 60. № 3. С. 393–406.
  12. Тищенко П.Я., Стунжас П.А., Павлова Г.Ю. и др. Алгоритм расчета минерализации речных и солености эстуарных вод из данных электропроводности // Океанология. 2019. Т. 59. № 4. С. 591–599.
  13. Шулькин В.М., Богданова Н.Н., Перепелятников Л.В. Пространственно-временная изменчивость химического состава речных вод юга Дальнего Востока РФ // Вод. ресурсы. 2009. Т. 36. № 4. С. 428–439.
  14. Шулькин В.М., Семыкина Г.И. Поступление загрязняющих веществ в залив Петра Великого и оценка их вклада в создание экологических проблем. Современное экологическое состояние залива Петра Великого Японского моря: монография / Отв. ред. Н.К. Христофорова. Владивосток: Изд. дом Дальневосточного федерал. ун-та, 2012. С. 76–113.
  15. Якунин Л.П. Распределение речного стока по фарватерам устья Амура // Тр. ДВНИГМИ. 1978. Вып. 71. С. 162–168.
  16. Abril G., Bouillon S., Darchambeau F. et al. Technical Note: Large overestimation of pCO2 calculated from pH and alkalinity in acidic, organic-rich freshwaters // Biogeosci. 2015. V. 12. 67–78.
  17. Alin S.R., Rasera M.d.F.F.L., Salimon C.I. et al. Physical controls on carbon dioxide transfer velocity and flux in low-gradient river systems and implications for regional carbon budgets // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. G01009. doi: 10.1029/2010JG001398
  18. Berner R.A., Lasaga A.G., Garrels R.M. The carbonate silicate geochemical cycle and its effect on atmospheric carbon dioxide over the past 100 million years // Amer. J. Sci. 1983. V. 283. P. 641–683.
  19. Butman D., Raymond P.A. Significant efflux of carbon dioxide from streams and rivers in the United States // Nature Geosci. 2011. V. 4. P. 839–842.
  20. Cai W.J., Guo X., Chen C.T.A. et al. A comparative overview of weathering intensity and HCO3 flux in the world’s major rivers with emphasis on the Changjiang, Huanghe, Zhujiang (Pearl) and Mississippi Rivers // Continental Shelf Res. 2008. V. 28. P. 1538–1549.
  21. Cole J.J., Caraco N.F. Carbon in catchments: connecting terrestrial carbon losses with aquatic metabolism // Mar. Freshwater Res. 2001. V. 52. P. 101–110.
  22. Drake D.W., Tank S.E., Zhulidov A.V. et al. Increasing Alkalinity Export from Large Russian Arctic Rivers // Environ. Sc. Technol. 2018. V. 52. № 15. P. 8302–8308.
  23. Dristi A., Xu Y.J. Large Uncertainties in CO2 Water–Air Outgassing Estimation with Gas Exchange Coefficient KT for a Large Lowland River // Water 2023. V. 15. 2621. https://doi.org/10.3390/w15142621
  24. Gaillardet J., Dupre B., Louvat P., Allegre C.J. Global silicate weathering and CO2 consumption rates deduced 2 from the chemistry of large rivers // Chem. Geol. 1999. V. 159. P. 3–30.
  25. Gómez-Gener L., Rocher-Ros G., Battin T. et al. Global carbon dioxide efflux from rivers enhanced by high nocturnal emissions // Nature Geosci. 2021. V. 14. P. 289–294.
  26. Grasshoff K., Ehrhardt M., Kremling K. Methods of Seawater Analysis. Weinheim/Deerfield Beach, Florida: Verlag Chemie, 1983. 419 p.
  27. Hall R.O. Jr., Ulseth A.J. Gas exchange in streams and rivers // WIREs Water. 2019. e1391. https://doi.org/10.1002/wat2.1391
  28. http://gis.vodinfo.ru/hydrographs/
  29. Hutchins R.H.S., Prairie Y.T., del Giorgio P.A. Large-scale landscape drivers of CO2, CH4, DOC, and DIC in boreal river networks // Global Biogeochem. Cycles. 2019. V. 33. P. 125–142. https://doi.org/10.1029/2018GB006106
  30. Marescaux A., Thieu V., Borges A.V. et al. Seasonal and spatial variability of the partial pressure of carbon dioxide in the human-impacted Seine River in France // Sci. Rep. 2018. V. 8. 13961. doi: 10.1038/s41598-018-32332-2 1
  31. Meybeck M. Carbon, nitrogen, and phosphorus transport by world rivers // Am. J. Sci. 1982. V. 282. P. 401–450.
  32. Meybeck M. Riverine transport of atmospheric carbon: sources, global typology and budget // Water, Air, Soil Pollut. 1993. V. 70. № 1–4. P. 443–463.
  33. Mortatti J., Probst J.-L. Silicate rock weathering and atmospheric/soil CO2 uptake in the Amazon basin estimated from river water geochemistry: seasonal and spatial variations // Chem. Geol. 2003. V. 197. P. 177–196.
  34. Raymond P.A., Cole J.J. Increase in the export of alkalinity from Northern America’s largest river // Sci. 2003. V. 301. P. 88–91.
  35. Raymond P.A., Hartmann J., Lauerwald R. et al. Global carbon dioxide emissions from inland waters // Nature. 2013. V. 503. P. 355–359.
  36. Redfield A.C., Ketchum B.H., Richards F.A. The influence of organisms on the composition of seawater // The Sea / Ed. M.N. Hill. New York: Intersci., 1963. V. 2. P. 26–77.
  37. Talley L.D., Tishchenko P.Ya., Luchin V. et al. Atlas of Japan (East) Sea hydrographic properties in summer, 1999 // Progress Oceanogr. 2004. V. 61. № 2–4. Р. 277–348.
  38. Talley L., Don-Ha Min, Lobanov V. et al. Japan/East Sea Water Masses and their Relation to the Sea’s Circulation // Oceanogr. 2006. V. 19. № 3. P. 32–49.
  39. Tye A.M., Williamson J.L., Jarvie H.P. et al. Dissolved inorganic carbon export from rivers of Great Britain: Spatial distribution and potential catchment-scale controls // J. Hydrol. 2022. V. 615. 128677.
  40. Viers J., Oliva P., Dandurand J.-L. et al. Chemical Weathering Rates, CO2 Consumption, and Control Parameters Deduced from the Chemical Composition of Rivers // Treatise Geochem. 2014. V. 7. Ch. 6. P. 175–194.
  41. Wanninkhof R. Relationship between wind speed and gas exchange over the ocean // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. P. 7373–7382. doi: 10.1029/92JC00188
  42. Wanninkhof R. Relationship between wind speed and gas exchange over the ocean revisited // Limnol. Oceanogr.: Methods. 2014. V. 12. P. 351–362. doi: 10.4319/lom.2014.12.351
  43. Weiss R.F. Carbon dioxide in water and seawater: the solubility of a non-ideal gas // Mar. Chem. 1974. V. 2. P. 203–215.
  44. Weiss R.F. The solubility of nitrogen, oxygen and argon in water and seawater // Deep-Sea Res. 1970. V. 17. P. 721–735. https://doi.org/10.1016/0011-7471(70)90037-9
  45. Zheng X., Nel W., Peng J., Wu W. Hydrochemistry, chemical weathering and their significance on carbon cycle in the Heilong (Amur) River Basin, Northeast China // Chemosphere. 2023. V. 327. 138542.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расход р. Амур по данным гидропоста с. Богородское: 1 – 2008 г.; 2 – среднее значение за период с 2008 по 2017 г.; 3 – 2013 г.

Скачать (78KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расположение гидрохимических станций (1–13) на р. Амур. Треугольники – июнь 2005 г.; кружочки – июнь 2006 г.; не закрашенные квадраты – август 2016 г.; ст. 1 (2006 г.) расположена напротив г. Комсомольск-на-Амуре; ст. 12 (2005 г.), 11 (2006 г.) расположены напротив г. Николаевск-на-Амуре.

Скачать (93KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение параметров карбонатной системы ТА, рCO2, DIC, pHin situ речных вод Нижнего Амура между Комсомольском-на-Амуре и Николаевском-на Амуре для июня 2005, 2006 гг.

Скачать (218KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Рассчитанные по уравнению (2) суточные потоки ТА (а), DIC (б), РОУ (в), SR (г), поставляемые Нижним Амуром в Амурский лиман для разного расхода воды в реке: 1 – 2008 г., аномально низкий расход; 2 – средний расход; 3 – 2013 г., аномально высокий расход.

Скачать (250KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Рассчитанные по уравнению (3) годовые потоки, поставляемые Нижним Амуром в Амурский лиман за период 2005–2017 гг.: TA, моль/год (а); DIC, т/год (б); РОУ, т/год (в); SR, т/год (г).

Скачать (203KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Межгодовая изменчивость скорости химического выветривания пород в водосборе бассейна р. Амур.

Скачать (36KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Пространственное распределение нормированной щелочности (NTA, ммоль/кг) в поверхностных водах Японского моря, рейсы НИС “Роджер Ревелл” и “Профессор Хромов” (июнь–август 1999 г.) [35].

Скачать (164KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Изменение парциального давления углекислого газа в морской воде (1) и речной воде (2) в результате микробиологического окисления органического вещества, протекающего в соответствии со схемой (8).

Скачать (58KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025