Изучение субмаринной разгрузки подземных вод у мыса Айя: мультитрассерный подход

И. И. Довгий1,✉, Н. А. Бежин1,2, Д. А. Кременчуцкий1, О. Н. Козловская1, А. И. Чепыженко1, А. В. Вертерич3, Я. Ю. Товарчий2, Ю. Г. Шибецкая2, Д. Ю. Чайкин3

1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

2 Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия

3 Российский химико-технический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

✉ e-mail: dovhyi.illarion@yandex.ru

Аннотация

Цель. Изучение субмаринной разгрузки подземных вод является одним из актуальных вопросов современной гидрогеологии и океанологии. Цель исследования – комплексное изучение очага субмаринной разгрузки подземных вод у мыса Айя с использованием гидрологических, гидро-химических и радиохимических методов, определение потока субмаринных подземных вод и биогенных элементов с ними.

Методы и результаты. Экспедиционные работы выполнялись в ходе прибрежной экспедиции на м. Айя 24 марта 2019 г., а также 22–24 апреля 2019 г. в ходе 106-го рейса НИС «Профессор Водяницкий» (18 апреля – 13 мая 2019 г.). Извлечение изотопов 226Ra, 228Ra проводили с использованием волокна собственного изготовления на основе MnO2. После концентрирования сорбент отжимали для удаления избытка воды, просушивали и озоляли. Далее золу помещали в чашки Петри, заливали эпоксидной смолой. Измерение активности радионуклидов проводили на низкофоновом полупроводниковом γ-спектрометре с детектором из высокочистого германия (GC3020) через три недели после заливки смолой. Активность 226Ra определяли по дочернему радионуклиду 214Pb с энергией 351,9 кэВ (qγ = 37,2%), 228Ra – по дочернему 228Ac с энергией 911,6 кэВ (T1/2 = 6,1 ч, qγ = 27,7%). Основные элементы главного биогенного цикла определяли фотоколориметрически: минеральный фосфор – по молибденовой сини, кремний – по кремнемолибденовому комплексу, нитраты (восстановленные до нитритов) и нитриты – по азокрасителю, аммоний – по индофенольному синему также фотоколориметрически.

Выводы. Изучено распределение гидрофизических, гидрохимических и радиохимических параметров в акватории, сопряженной с известными очагами субмаринной разгрузки подземных вод. Впервые изучено распределение изотопов 226Ra, 228Ra. С использованием данных по солености, объемной активности изотопов 226Ra, 228Ra и концентрации биогенных элементов определены потоки субмаринных подземных вод в районе м. Айя, которые составили 8220 ± 1200 м3/сут.

Ключевые слова

субмаринная разгрузка, гидрофизические, гидрохимические и радиохимические параметры, 226Ra, 228Ra

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Севастополя в рамках проекта № 18-33-50001 (конкурс «Наставник»), РФФИ в рамках проекта № 19-33-60007 (конкурс «Перспектива»), государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации (тема «Океанологические процессы» № 0827-2020-0003).

Для цитирования

Изучение субмаринной разгрузки подземных вод у мыса Айя: мультитрас-серный подход / И. И. Довгий [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 1. С. 57–72. EDN GCGCIH. doi:10.22449/0233-7584-2021-1-57-72

Dovhyi, I.I., Bezhin, N.A., Kremenchutskii, D.A., Kozlovskaya, O.N., Chepyzhenko, A.I., Verterich, A.V., Tovarchii, Ya.Yu., Shibetskaya, Yu.G. and Chaikin, D.Yu., 2021. Studying Submarine Groundwater Discharge at Cape Ayia: a Multi-Tracer Approach. Physical Oceanography, 28(1), pp. 52–66. doi:10.22449/1573-160X-2021-1-52-66

DOI

10.22449/0233-7584-2021-1-57-72

Список литературы

  1. Submarine groundwater discharge: Management implications, measurements and effects. IOC Manuals and Guides 44, Paris : UNESCO, 2004. 35 р. URL: https://wedocs.unep.org/handle/20.500.11822/854?show=full (date of access: 18.01.2021).
  2. Nuclear and Isotopic Techniques for the Characterization of Submarine Groundwater Discharge in Coastal Zones. Results of a coordinated research project, 2001–2006. Vienna : IAEA, 2008. 192 р. URL: https://www.iaea.org/publications/7925/nuclear-and-isotopic-techniques-for-the-characterization-of-submarine-groundwater-discharge-in-coastal-zones (date of access: 18.01.2021).
  3. Fleury P. Sources sous-marines et aquiferes karstiques côtiers mediterraneens. Fonctionnement et caracterisation. Sciences de l’environnement. Université Pierre et Marie Curie – Paris VI. 2005. 26 p. URL: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00789234/document (date of access: 18.01.2021).
  4. Rodellas i Vila V. Evaluating Submarine Groundwater Discharge to the Mediterranean Sea by using radium isotopes. PhD thesis. Barcelona: Universitat Autònoma de Barcelona, 2014. 190 p. URL: https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/285061/vrv1de1.pdf;jsessionid=528EC090F3C974CAE6F0FD4018EE5784?sequence=1 (date of access: 18.01.2021).
  5. Зекцер И. С. Подземные воды как компонент окружающей среды. М. : Научный мир, 2001. 328 с. URL: https://www.rfbr.ru/rffi/ru/books/o_27088 (дата обращения: 18.01.2021).
  6. Zektser I. S., Lorne G. Everett, Dzhamalov R. G. Submarine Groundwater / New York : CRC Press, 2006. 466 p. URL: https://www.routledge.com/Submarine-Groundwater/Zektser-Everett-Dzhamalov/p/book/9780367390266 (date of access: 18.01.2021).
  7. Evidence for Submarine Groundwater Discharge into the Black Sea – Investigation of Two Dissimilar Geographical Settings / M. Schubert [et al.] // Water. 2017. Vol. 9, iss. 7. 10.3390/w9070468. https://doi.org/10.3390/w9070468
  8. Klimchouk A. Krubera (Voronja) Cave // Encyclopedia of caves / Eds. W. B. White, D. C. Culver. New York : Academic Press, 2005. P. 443–450. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-383832-2.00063-3
  9. Лялько В. И., Шнюков Е. Ф. О субмаринной разгрузке подземных вод на шельфе украинского Причерноморья // Геологический журнал. 1980. Т. 40, № 3. С. 48–54. URL: http://www.pseudology.org/science/lyalko_shnyukov1980.pdf (дата обращения: 18.01.2021).
  10. О выявлении зон субмаринной разгрузки подземных вод с помощью радоновой съемки / П. А. Кирьяков [и др.] // Водные ресурсы. 1982. № 5. С. 153–157.
  11. Поиски субмаринных источников в каньонах материковой окраины Южного берега Крыма / Е. Ф. Шнюков [и др.]. Киев, 1989. 39 с. (Препринт/ ИГН НАН Украины).
  12. Юровский Ю. Г. Подземные воды шельфа. Задачи и методы изучения. Симферополь : Диайпи, 2013. 260 с. URL: https://ru.b-ok.africa/book/3032030/d47bca (дата обращения: 18.01.2021).
  13. Гидрохимические и гидрологические характеристики одного из источников субмаринной разгрузки пресных вод у мыса Айя / С. И. Кондратьев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 1997. № 3. С. 66–73.
  14. Субмаринные источники пресных вод в районе мыс Фиолент – мыс Сарыч / С. И. Кондратьев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 1998. № 3. С. 57–69.
  15. Кондратьев С. И., Прусов А. В., Юровский Ю. Г. Наблюдения субмаринной разгрузки подземных вод (Южный берег Крыма) // Морской гидрофизический журнал. 2010. № 1. С. 32–45.
  16. Methodological study of submarine groundwater discharge from a karstic aquifer in the Western Mediterranean Sea / M. Mejías [et al.] // Journal of Hydrology. 2012. Vol. 464–465. P. 27–40. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.06.020
  17. Юровский Ю. Г. Оценка величины субмаринной разгрузки карстовых вод в районе мыса Айя // Морской гидрофизический журнал. 1998. № 3. С. 78–80.
  18. Каюкова Е. П., Юровский Ю. Г. Водные ресурсы Крыма // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2016. № 1. С. 25–32. URL: https://www.researchgate.net/project/Kaukova-EP-Urovskij-UG-Vodnye-resursy-Kryma-Geoekolgia-Inze-nernaa-geologia-Gidrogeologia-Geokriologia-2016-No1-S-25-32 (дата обращения: 18.01.2021).
  19. MnO2 fiber as a sorbent in radionuclides in oceanographic investigations / I. I. Dovhyi [et al.] // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2020. Vol. 323, iss. 1. P. 539–547. https://doi.org/10.1007/s10967-019-06940-9
  20. Methods of Seawater Analysis / Eds. K. Grasshoff, K. Kremling, M. Ehrhardt, Weinheim : WILEY-VCH Verlag, 1999. 600 p. https://doi.org/10.1002/9783527613984
  21. Practical Guidelines for the Analysis of Seawater / Ed. O. Wurl, London, New York : CRC Press, 2009. 408 p. https://doi.org/10.1201/9781420073072
  22. Moore W. S. Sources and fluxes of submarine groundwater discharge delineated by radium isotopes // Biogeochemistry. 2003. Vol. 66. P. 75–93. https://doi.org/10.1023/B:BIOG.0000006065.77764.a0
  23. Факторы формирования и отличительные особенности физико-химических характеристик донных отложений Балаклавской бухты (Черное море) / К. И. Гуров [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 4. С. 51–58. doi:10.22449/0233-7584-2015-4-51-58

Скачать статью в PDF-формате