Сотрудники лаборатории «БиоГеоКлим» Томского государственного университета проанализировали элементный состав стока реки Обь и двух ее притоков. Отбор образцов речной воды проводился регулярно в течение трех лет, это позволило ученым получить наиболее достоверную информацию о стоке с учетом сезонной и межгодовой динамики. Оказалось, что зимний период, который очень редко подвергается измерению, существенно влияет на суммарный речной сток, а результаты исследования можно экстраполировать на еще не изученные малые реки высоких широт. Исследование опубликовано в журнале Water Research (Q1).

Изучение миграции различных элементов из реки Обь и других крупных арктических рек в Северный Ледовитый океан находится в центре внимания экологических исследований в последние десятилетия. Это связано с тем, что речные системы высоких широт сильнее подвержены влиянию внешних факторов окружающей среды, включая продолжающееся потепление климата. Кроме того, потоки растворенных и твердых взвешенных частиц играют значительную роль в биогеохимических циклах (круговороте веществ).

Ученые ТГУ отмечают, что при оценке общего континентального стока важно учитывать и небольшие реки, которые пока недостаточно исследованы. Именно в малых притоках происходит первичная трансформация веществ, которые попадают в крупные реки и в дальнейшем мигрируют в океан.

Сотрудники лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ организовали регулярный отбор проб воды, коллоидов и взвеси из Оби и двух ее притоков — рек Андреева и Рыбная — в районе расположения научно-исследовательской базы ТГУ «Кайбасово». За три с небольшим года было отобрано около 320 проб, в том числе в зимний период. По словам старшего научного сотрудника лаборатории Ивана Крицкова, оценка зимнего меженного стока выделяет новое исследование среди других научных работ в этой области.

— Зимний период отличается наименьшими объемами стока, а также очень редко подвергается измерению в силу погодных и логистических ограничений. Это накладывает отпечаток на получение достоверных оценок суммарного континентального выноса элементов, — говорит Иван. — Обычно исследователи рассматривают летний сезон, максимум — динамику активного сезона, включающего весну и осень. Мы решили восполнить этот пробел и посмотреть, насколько сильно меняется состав фракций от лета к зиме, дать хотя бы приблизительную оценку зимнего стока.

Оказалось, что зимний период существенно влияет на суммарный речной сток. Хотя зимой почвенный покров участвует в формировании стока в меньшей степени, а болота отдают меньше воды, в отношении многих элементов он становится более концентрированным. Так, в период зимней межени в растворенной фракции речных вод было обнаружено самое высокое содержание щелочных и щелочноземельных элементов, а также растворенного неорганического углерода, бора, германия, мышьяка, молибдена и урана.

Результаты исследования показали, что элементный состав растворенных, твердых взвешенных и коллоидных фракций в Оби примерно сопоставим со средними мировыми оценками крупных рек, то есть содержание элементов не превышает предельно допустимых концентраций. Сотрудники лаборатории также сравнили полученные результаты крупной реки и ее притоков в межгодовом разрешении и предположили, чем обусловлены различия в составах.

— Среднегодовые концентрации железа, магния, кобальта и растворенного органического углерода в малых реках — в 2–4 раза выше, чем в Оби, что, вероятно, связано с миграцией элементов из бескислородных болот, питающих притоки. Также в малых реках доля коллоидной фракции большинства элементов значительно выше, чем в крупной реке. В то же время в Оби оказалось в 2–5 раз выше содержание щелочных и щелочноземельных элементов, что отражает влияние вклада грунтового стока, — добавляет Иван Крицков.

По мнению ученых, результаты исследования можно экстраполировать на еще не изученные малые реки высоких широт, что позволит точнее оценить общий вынос веществ с суши в Северный Ледовитый океан в масштабе всей Северной Евразии. Команда проекта продолжит исследовать элементный состав речного стока с учетом особенностей почвенного покрова водосборов на территории арктических и субарктических регионов России.

Добавим, что исследование было поддержано федеральной программой «Приоритет 2030» и Российским научным фондом (проект № 23-17-00281).