Тенденции изменения элементов карбонатной системы Ладожского озера
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2024.305Аннотация
За период наблюдений в 2003 – 2021 гг. было показано, что общая концентрация растворенного неорганического углерода, представленного в воде Ладожского озера в основном НCO3ˉ и СО2, возрастает в течение последних лет. Концентрация CO2 имеет большую пространственную и временную вариативность и в пересчёте на углерод на рассмотренных станциях может составлять от 0.6 до 47 % от общей концентрации растворенного неорганического углерода, в зависимости от изменения соотношения продукционно-деструкционных процессов в различные сезоны на различных горизонтах. При этом выявлен значимый межгодовой тренд увеличения общей концентрации растворенного углекислого газа и, соответственно, уменьшения водородного показателя. Расчёт баланса растворенного в воде и атмосферного CO2 показал, что концентрации CO2 в воде в основном превышают равновесные, однако на пике вегетационного сезона поверхностный слой озера в отдельных случаях может, напротив, поглощать углекислый газ из воздуха. Наиболее явно этот эффект «биологической помпы» проявляется в обогащенной биогенными элементами и прогретой мелководной части озера. Однако в основной водной массе наблюдается межгодовой тренд роста расчетных концентраций растворенного углекислого газа относительно его равновесных с атмосферой концентраций. В связи с дефицитом биогенных элементов, в первую очередь фосфора, рост температуры не приводит к увеличению продуктивности и увеличению потребления CO2. Стехиометрические соотношения кажущегося дефицита кислорода и углерода в свою очередь демонстрируют, что количественное изменение содержания растворенного неорганического углерода в воде может быть полностью объяснено окислением или синтезом органического вещества лишь в трети рассмотренных случаев. В оставшихся 2/3 случаев рост концентрации растворенного неорганического углерода может быть связан с увеличением стока углерода с водосбора в Ладожское озеро, либо внутриводоемными процессами, связанными с особенностями накопления и перераспределения СО2 в толще воды.
Ключевые слова:
карбонатная система, растворенный углерод, эмиссия СО2, гидрокарбонат-ион, ACU, AOU
Скачивания
Библиографические ссылки
Алекин, О. А. (1970). Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 413 с.
Гусаков, Б. Л. и Тержевик, А. Ю. (1992). Лимническое районирование и особенности озерных процессов в лимнических зонах. В: Н. А. Петрова, А. Ю. Тержевик, ред., Ладожское озеро - критерии состояния экосистемы. СПб.: Наука, 21-26.
Гусева, М. А. (2022). Растворенный углерод и его формы в Ладожском озере в период открытой воды. В: Труды XI Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU) - 2022». Том I (IV). Тверь: ПолиПРЕСС, 223-226.
Жукова, Т. В. и Верес, Ю. К. (2014). Оценка поглощения и эмиссии диоксида углерода в озерах разного трофического уровня. В: Актуальные проблемы биоэкологии: материалы Международной научной конференции, посвященной 40-летию образования кафедры общей экологии и методики преподавания биологии. Минск: Издательский центр БГУ, 36-39.
Калинкина, Н. М., Теканова, Е. В., Сабылина, А. В., Рыжаков, А. В. (2019). Изменения гидрохимического режима Онежского озера с начала 1990-х годов. Известия Российской академии наук. Серия географическая, 1, 62-72. https://doi.org/10.31857/S2587-55662019162-72
Маккавеев, П. Н., Налбандов, Ю. Р., Полухин, А. А., Щука, С. А. (2019). Динамика растворенного неорганического углерода в Енисейском заливе в период открытой воды. Океанология, 59 (5), 701-713. https://doi.org/10.31857/S0030-1574595701-713
Моисеенко, О. Г., Коновалов, С. К., Козловская, О. Н. (2010). Внутригодовые и многолетние изменения карбонатной системы аэробной зоны Черного моря. Морской гидрофизический журнал, 6, 42-57.
Петрова, Н. А., Петрова, Т. Н., Сусарева, О. М., Иофина, И. В. (2010). Особенности эволюции экосистемы Ладожского озера под влиянием антропогенного эвтрофирования. Водные ресурсы, 37 (5), 580-589.
Петрова, Т. Н. (2019). Распределение фосфора в воде Ладожского озера по результатам многолетнего мониторинга. В: С. И., Богданов, Д. А., Субетто, А. Н., Паранина, ред., География: развитие науки и образования: коллективная монография по материалам Всероссийской с международным участием научно-практической конференции LXXII Герценовские чтения, посвященной 150-летию со дня рождения В. Л. Комарова, 135-летию со дня рождения П. В. Гуревича, 90-летию со дня рождения В. С. Жекулина. Том I. СПб.: Астерион; изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 386-390.
Семенов, А. Д., ред. (1977). Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат.
Стунжас, П. А. (1995). Разделение вод Енисея и Оби в Карском море по щелочности и кремнию. Океанология, 35 (2), 215-219.
Bozec, Y., Merlivat, L., Beaumont, L., Danguy, T., Guillot, A., Repecaud, M., Grossteffan, E., Bucciarelli, E., Guillou, J., Blain, S., Treguer, P. (2010). High frequency monitoring of pCO2 and related parameters using a CARIOCA sensor in a temperate coastal ecosystem (2003-2009). In: J. Hall, D. E. Harrison, D. Stammer, eds, Proceedings of the OceanObs’09: Sustained Ocean Observations and Information for Society. Venice: ESA Publication WPP-306.
Buch, K. (1951). Das Kohlensäure Gleichgewichtssystem im Meerwasser. Helsinki: Helsingfors.
Carroll, J. J., Slupsky, J. D., Mather, A. E. (1991). The solubility of carbon dioxide in water at low pressure. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 20, 1201-1209. https://doi.org/10.1063/1.555900
Cheng, W., Dan, L., Deng, X., Feng, J., Wang, Y., Peng, J., Tian, J., Qi, W., Liu, Zh., Zheng, X., Zhou, D., Jiang, S., Haipeng, Zh., Wang, X. (2022). Global monthly gridded atmospheric carbon dioxide concentrations under the historical and future scenarios. Sci Data, 9 (1), 83. https://doi.org/10.1038/s41597-022-01196-7
Cole, J. J., Caraco, N., Kling, G. W., Kratz, T. K. (1994). Carbon dioxide supersaturation in the surface waters of lakes. Science, 265 (5178), 1568-1570. https://doi.org/10.1126/science.265.5178.1568
Domysheva, V. M., Sakirko, M. V., Pestunov, D. A., Panchenko, M. V. (2010). Experimental assessment of the carbon dioxide flow in the atmosphere-water system of the littoral and pelagic zones of lake Baikal during hydrological summer. Doklady Earth Sciences, 431 (2), 541-545. https://doi.org/10.1134/S1028334X10040276
Guseva, M. A. and Shmakova, V. Yu. (2024) Trends of the ionic composition of Lake Ladoga.Russian Meteorology and Hydrology, 49 (3), 247-256. https://doi.org/10.3103/S1068373924030087
Hutchinson, G. E. (1957). A treatise on limnology: Geography, physics and chemistry. Volume 1. New York: Wiley.
Makkaveev, P. N., Polukhin, A. A., Seliverstova, A. M., Stepanova, S. V., Chultsova, A. L., Artemiev, V. A. (2018). Dissolved Inorganic Carbon in the Estuarine Area of the Lena River: Results of Expeditions in 2015 and 2017. Oceanology, 58 (4), 525-536. https://doi.org/10.1134/S0001437018040057
Marx, A., Dusek, J., Jankovec, J., Sanda, M., Vogel, T., van Geldern, R., Hartmann, J., Barth, J. A. C. (2017). A review of CO2 and associated carbon dynamics in headwater streams: A global perspective. Reviews of Geophysics, 55 (2), 560-585.
Naumenko, M. A., Karetnikov, S. G., Guzivaty, V. V. (2007). Thermal regime of Lake Ladoga as a typical dimictic lake. Limnological Review, 7 (2), 63.
Takahashi, T., Sutherland, S. C., Sweeney, C., Poisson, A., Metzl, N., Tilbrook, B., Bates, N. R., Wanninkhof, R., Feely, R. A., Sabine, C. L., Olafsson, J., Nojiri, Y. (2002). Global sea - air CO2 flux based on climatological surface ocean pCO2 and seasonal biological and temperature effects. Deep-Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 49 (9-10), 1601-1622. https://doi.org/10.1016/S0967-0645(02)00003-6
Taylor, J. A., Orr, J. C. (2000). The natural latitudinal distribution of atmospheric CO2. Global and Planetary Change, 26 (4), 375-386.
Tishchenko, P. P., Tishchenko, P. Y., Zvalinskii, V. I., Sergeev, A. F. (2011). The carbonate system of Amur Bay (Sea of Japan) under conditions of hypoxia. Oceanology, 51 (2), 235-246. https://doi.org/10.1134/S0001437011020172
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
