Опубликовано: 09 апреля 2023

Исследования экологов показали, что алюминий, железо, магний, цинк, цирконий, скандий, торий поступают в реку Обь в основном во взвешенном состоянии. Современные климатические изменения, приводящие к увеличению поступления нерастворимых частиц в реки из-за таяния вечной мерзлоты, могут вызвать увеличение этих элементов, а еще ртути и кадмия.

Формирование состава вод Северного Ледовитого океана в значительной степени зависит от стока крупнейших рек — Оби, Лены, Енисея. Поступление в Северный Ледовитый океан химических элементов в виде растворенных соединений, взвесей и донных отложений на порядок интенсивнее по сравнению с другими океанами: несмотря на то, что в этом океане содержится лишь немногим более одного процента от мировой общей океанической водной массы, Северный Ледовитый получает до 10 процентов мирового речного стока.

За последние несколько десятилетий климат Западной Сибири претерпел значительные изменения. Выявлено повышение температуры воздуха, увеличение глубины сезонного протаивания грунтов, увеличение толщины снежного покрова. На большей части бассейна Оби, кроме степной зоны, наблюдается увеличение количества осадков.

Потепление климата — основная причина увеличения стока рек Арктического бассейна, что также привело к увеличению переноса химических элементов. Изменение климата влияет на химический состав речных вод непосредственно через изменение температурного режима и опосредованно через гидрологический цикл и трансформацию геохимических процессов на водосборе.

Это увеличение сезонного оттаивания изменяет состав почв за счет увеличения миграции органического углерода и микроэлементов. Экологи выяснили, что по сравнению с 1981-1990 годами сток органического вещества с водами Оби за 1991-2000 годы увеличился в 1,3-1,5 раза. Потепление увеличивает долю взвешенной формы элементов в стоке и может привести к росту концентрации щелочей и щелочноземельных элементов. Измерения концентраций растворенных веществ в ранее не изученных водосборных бассейнах по всей Западной Сибири позволяют предположить, что потепление и деградация вечной мерзлоты, вероятно, усилят перенос растворенных твердых веществ в Карское море и прилегающий к нему Северный Ледовитый океан.

В XXI веке потепление в Арктике, вероятно, будет сильнее, чем в любой другой экосистеме на Земле, что будет иметь серьезные последствия для наземных и водных биогеохимических циклов. К середине XXI века прогнозируется увеличение речного стока в Арктическом бассейне на 4-14 процентов. Поэтому одна из важнейших задач биогеохимии — получение информации об изменении потока макро- и микроэлементов в речном стоке с континента в океан, особенно в арктическом регионе, где ожидаются наиболее значительные последствия изменения климата.

Статья «Распределение основных, редких и редкоземельных элементов в водах, взвешенных веществах и речных отложениях устья реки Обь» экологов ТюмГУ, Тюменского научного центра СО РАН, Института водных и экологических проблем СО РАН (Барнаул) и Арктического научного центра Ямало-Ненецкого автономного округа Андрея Соромотина, Дмитрия Московченко, Виталия Хорошавина, Николая Приходько, Александра Пузанова, Владимира Кириллова, Михаила Ковешникова, Евгения Крылова, Александра Красненко и Александра Печкина вышла в журнале Water. В течение 2020-2021 годов экологами были проведены гидрохимические исследования в нижнем течении и устье Оби.

Изучение химического состава вод этой реки показало существенные различия в химическом составе Оби в летний и ледовый периоды. Сезонная динамика гидрохимических показателей заключается в повышении валового содержания макроэлементов (кальций, калий, магний, натрий, кремний, железо) и некоторых микроэлементов (марганец, кобальт) в зимний период, что обусловлено притоком грунтовых вод зимой, уменьшением рН воды и формированием восстановительных условий в донных отложениях.

Летом значительную роль играют биогенные процессы и нарастание взвеси. Расход в ледовый период минимален, что приводит к уменьшению поступления практически всех элементов в этот гидрологический сезон по сравнению с летне-осенней меженью, за исключением железа и магния, так как высокие концентрации этих металлов зимой компенсируют уменьшение объема водного потока. Летом, поступление меди, никеля, висмута, свинца, ванадия, вольфрама, циркония и всех редкоземельных элементов (РЗЭ) в устье Оби увеличивается в 5-11 раз по сравнению с ледовым периодом; кадмия, молибдена и стронция – увеличиваются в 1,5-2,5 раза.

Исследования подтвердили, что алюминий, железо, магний, цинк, цирконий, скандий, торий и все РЗЭ поступают в реку в основном во взвешенном состоянии. Современные климатические изменения, приводящие к увеличению поступления нерастворимых частиц в реки из-за таяния вечной мерзлоты, могут вызвать увеличение этих элементов, а также ртути и кадмия, оба из которых широко распространены в торфяных почвах водосбора.

Вода реки Обь, по сравнению с другими реками планеты, содержит повышенное количество растворенных элементов, которые в кислых торфяных почвах образуют растворимые органоминеральные комплексы. К ним относятся мышьяк, медь, палладий, сурьма. В составе взвеси отмечена высокая концентрация кальция, что свидетельствует о большом количестве органического материала. Работа выполнена при финансовой поддержке Правительства Ямало-Ненецкого автономного округа, а также при поддержке Тюменского научного центра СО РАН.