Современное состояние макрозообентоса моря Лаптевых Выпускная квалификационная работа магистра (стр. 3 )

Из-за сильного охлаждения водных масс зимой и интенсивного образования льдов развивается конвекционное перемешивание, начинаясь на северо-востоке и продвигаясь к юго-восточной части моря.  Плотностное перемешивание на самых больших глубинах (до 90-100 м) происходит на севере моря. Этому способствуют раннее льдообразование и небольшая степень вертикального расслоения водных масс. На глубинах 40-50 м в центральной части моря Лаптевых конвекция начинает действовать в начале зимы, а на глубинах до 25 м. в южной части моря она достигает дна к концу зимы.

1.3 Гидрохимические условия

Гидрохимический режим моря Лаптевых формируется под воздействием комплекса факторов: влияние вод Арктического бассейна и сопредельных морей, вод речного стока, образование и таяние льда, различные гидрометеорологические условия, рельеф дна, биологические и физико-химические процессы (Новихин, Смагин, 2007).

1.3.1 Растворенный кислород

Море Лаптевых, низкие среднегодовые температуры воды, которые обеспечивают высокую растворимость газов, ледяной покров, ограничивающий газообмен между океаном и атмосферой, короткий период фотосинтеза, определяют содержание кислорода в поверхностных водах.

Летом для поверхностных вод, характерно выделение кислорода в атмосферу, зимой – его поглощение. В слое ниже поверхностных арктических вод содержание растворенного кислорода с глубиной быстро уменьшается.

В сезон потепления значительная часть моря освобождается ото льда, поверхностные воды прогреваются, происходит активное развитие фитопланктона, начинается интенсивный процесс фотосинтеза, вследствие чего наблюдается перенасыщение поверхностного слоя кислородом (Национальный атлас России [Электронный ресурс]). Летом почти по всему морю Лаптевых значение абсолютного содержания кислорода на поверхности составляет от 8,2 до 8,9 мл/л (11,7–12,7 мг/л) (Нитишинский, 2003).

В связи с тем, что в южной части моря условия для аэрации хуже, из-за резких различий в плотности по вертикали, там наблюдаются более низкие показатели содержания растворенного кислорода.

В конце лета горизонт от 0 до 10 м в большинстве районов имеет около 100% насыщения кислородом. При увеличении глубины, количество растворенного кислорода уменьшается, причем данная тенденция наиболее четко прослеживается в южных районах, в отличие от районов на севере моря, куда поступают хорошо аэрированные воды из Центрального арктического бассейна (Добровольский, Залогин, 1982)

С похолоданием происходит спад в биологической активности и насыщенность кислородом поверхностных вод снижается. Зимой из-за ледового покрова кислород не поступает из атмосферы, а процесс фотосинтеза прекращается из-за отсутствия света. Несмотря на то что, происходит понижение относительного содержания кислорода, абсолютное содержание кислорода в поверхностных водах повышается до 8,5 мл/л (12,1 мг/л) на северо-западе и до 9,2 мл/л (13,1 мг/л) на юго-востоке моря. Причиной данного явления служит повышение растворимости кислорода вследствие понижения температуры воды (Нитишинский, 2003).

В море Лаптевых в придонных водах типичен дефицит растворенного кислорода. Он особенно выражен в юго-восточной части моря, в связи с выносом речным стоком большого количества органического вещества, на окисление которого расходуется растворенный в воде кислород. В весенний период дефицит достигает 55 % (5,1–8,0 мг/л), а в углублениях дна наблюдаются зоны стагнации (Нитишинский, 2003; Новихин и др., 2017).

1.3.2 Водородный показатель (рН)

Водородный показатель, как и растворенный кислород, является важным индикатором состояния водной среды и подвержен значительным межсезонным изменениям. pH является показателем интенсивности развития первично-продукционных и деструкционных процессов, а также характеризует компоненты карбонатной системы и условия газообмена с атмосферой (Окончательный отчет…, 2015а; 2015б).

Наибольшие значения pH характерны для поверхностных вод океана (Национальный атлас России [Электронный ресурс]). Летом, во время увеличения потребления углекислого газа продуцентами в процессе фотосинтеза, а также под влиянием теплых температур значения водородного показателя становятся максимальными в фотическом слое (Окончательный отчет…, 2015а; 2015б).

Для вертикального распределения pH в море Лаптевых характерно наличие минимумов и максимумов. При том, глубина их залегания определяется гидрологическим режимом и гидрохимической структурой (Национальный атлас России [Электронный ресурс]).

Диапазон изменения рН воды на мелководных участках моря Лаптевых составляет 7,92–8,30 (Таблица 1.3.2.1). При рассмотрении вертикального распределения величины рН, отчетливо выделяются «застойные» воды, расположенные в придонном слое, где наряду с уменьшением концентраций растворенного кислорода до минимума, обычно наблюдались и минимальные величины рН.

Таблица 1.3.2.1 - Величины рН на стандартных горизонтах в юго-восточной части моря Лаптевых (На основании данных из Окончательного отчета..., 2015а; 2015б)

Горизонт	Среднее	Мин.	Макс.
1	8,18	8,08	8,27
5	8,15	8,05	8,29
10	8,15	7,99	8,28
15	8,13	7,96	8,28
20	8,13	7,95	8,28
25	8,13	7,94	8,29
30	8,12	7,93	8,30
35	8,12	7,92	8,29
40	8,12	7,98	8,28
45	8,12	8,02	8,26
50	8,13	8,02	8,25
55	8,14	8,05	8,24
60	8,10	8,05	8,15
65	8,10	8,04	8,14
70	8,09	8,03	8,14
75	8,12	8,11	8,13
80	8,11	8,10	8,13
85	8,1	-	-
90	8,1	-	-

                               

1.3.3 Биохимическое потребление кислорода (БПК)

Биохимическое потребление кислорода (БПК) – условный показатель содержащегося в воде легко окисляемого органического вещества. Величина выражается в миллиграммах кислорода на 1 л воды. Так как биохимическое потребление кислорода является процессом, продолжительным во времени, для его определения и получения данных о степени загрязнения воды, устанавливают максимальный срок -  чаще всего 5 (БПК5) или 20 (БПК20) суток (Большая Медицинская энциклопедия [Электронный ресурс]).

Годовое биохимическое потребление кислорода в море Лаптевых находится в диапазоне от 0,26 мл/л до 6,16 мл/л. БПК варьирует значительнее сего в Ленской эстуарной области – от 0,27 мл/л (застойные водные массы) до 6,16 мл/л в поверхностной зоне, что обусловлено большим количеством выносимого речным стоком органического вещества, на окисление которого и расходуется кислород. В северо-западной части моря наибольшие значения БПК (до 2,4 мл/л) наблюдаются в зонах, где идет процесс фотосинтеза, а наименьшие (0,3 – 2,0 мл/л) – в промежуточной и придонной структурной зоне, которые находятся под воздействием Арктических вод, с низким содержанием органики. В центральной части наибольше значения БПК наблюдаются в поверхностной и промежуточной структорной зоне – до 3 мл/л (Нитишинский, 2003).

По данным измерений БПК5 в летний период показатели изменялись в пределах от 0,03 до 2,17 мгО2/л, также в придонном слое наблюдались локальные районы с высокими значениями БПК5. В зоне влияния речного стока максимальные значения БПК5 наблюдались летом в поверхностном слое. Минимальные значения 0,03-0,04 мгО2/л были отмечены в придонном слое воды северо-западной и центральной части моря Лаптевых. Высокие значения БПК5 наблюдались в районе дельты р. Лена - до 0,7 мгО2/л (Нитишинский, 2003).

1.3.4 Биогенные соединения (фосфаты, кремний, соединения азота)

Гидрохимический режим моря Лаптевых формируется под воздействием комплекса факторов (таких как, речной сток, воды Арктического бассейна, биологические и физико-химические процессы).  На севере, северо-западе моря гидрохимический режим определяется в большей степени водами, поступающими из Арктического бассейна, а также таянием льдов. На юге – находится под влиянием материкового стока (Новихин и др., 2017).

Летом происходит распреснение вод, а также их прогрев. Биогенные элементы и органическое вещество поступают с речным стоком. В холодный период на мелководье, в результате конвекционного перемешивания, значения гидрохимических показателей приобретают однородность в вертикальном распределении.

Поверхностный слой является зоной активных биохимических и химических процессов, там происходит фотосинтез и газообмен между морем и атмосферой. Минерализация органического вещества, осаждение биогенных веществ происходит в придонном слое, а далее при размытии, осевшие биогенные вещества поступают в воду (Окончательный отчет..., 2015а; 2015б).

1.3.4.1 Фосфаты

Распределение фосфатов на поверхности моря Лаптевых в летний период определяется поступлением вод из арктического бассейна и речным стоком, а также различными биохимическими и физическими процессами. Содержание фосфатов на поверхности уменьшается вследствие потребления его фитопланктоном, поэтому, в шельфовой зоне летом наблюдается наименьшая концентрация (Нитишинский, 2003).