ИСТИНА

Проект направлен на изучение проблемы специфики геохимических циклов микроэлементов, определяемой и контролируемой процессами образования и деградации природных органических кислот: карбоновых и гуминовых. Фундаментальная задача в рамках данной научной проблемы состоит в получении достоверной информации о скоростях процессов массообмена между геохимическими резервуарами: почвенным покровом, континентальной гидросферой и атмосферой. Предлагаемый подход к решению поставленной задачи заключается в сочетании экспериментальных исследований и натурных исследований с теоретическим физико-химическим моделированием полученных результатов и обобщения полученных данных. Отличительной особенностью планируемых исследований является проведение опытов в присутствии карбоновых кислоты и фульвокислот, как обычных для почвенных растворов продуктов биохимического синтеза, выделяемых корневыми экссудатами, при разложении опада, растительного войлока, но в увеличенных концентрациях. Главной особенностью проекта является подход к изучаемым почвенным разрезам с позиций подвижных геохимических барьеров, а к почвенным органо-минеральным субстратам как к изменчивым, эволюционирующим объектам, придающим почвенным системам способность к выносу и дифференциальному концентрированию элементов, различному в отдельных горизонтах. Фундаментальная задача в рамках данной научной проблемы, - получение информации о скоростях процессов изменения депонированных и комплексных форм тяжелых металлов при образовании и деградации карбоновых и гуминовых кислот в ряду: истинно растворенные – коллоидные формы – тонкие взвеси (суспензии) – грубые взвеси – донные отложения. Необходимость изучения этих процессов и знание форм нахождения, кроме определения валового содержания металлов, позволит решить проблему трансформации миграционных форм тяжелых металлов и оценить скорости процессов массообмена между геохимическими резервуарами: почвенным покровом, континентальной гидросферой и атмосферой. Конкретным способом решения задачи является отбор проб с использованием методов последовательной фильтрации, дробной ультрафильтрации, экстракции и выделения органического вещества, грубой взвеси и тонких коллоидов на фильтрах, мембранных и ядерных, с последующим раздельным анализом выделенных фракций фильтратов и осадков методами ИСП-МС, ИСП-ОЭС, рентгено-флюоресцентного анализа (РФА), качественного и количественного состава низкомолекулярных органических соединений и молекулярно-массовых распределений гуминовых веществ поверхностных вод методами высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ) и ионообменной хроматографии (ИОХ) для оценки комплексообразования, адсорбции и соосаждения микроэлементов с органо-минеральными коллоидами природных вод при образовании и деградации карбоновых и гуминовых кислот.

Проведенные исследования показывают, что содержание органического углерода гуминовой природы по профилю малой реки закономерно уменьшается «сверху вниз» - от почвенного раствора через питающее болото, малые промежуточные озера, по самому ручью и к депонирующему озеру. Происходит существенное и закономерное изменение основных химических параметров (концентрации РОУ, отношения C/N, специфической ультрафиолетовой адсорбции (СУФА – SUVA) и других оптических коэффициентов), молекулярных размеров (100 мкм - 1 кДа для фильтратов и ультрафильтратов) и свойств РОВ в направлении почвенный раствор - питающие болота и богатые гумусом озера - ручей - депонирующее олиготрофное озеро, для изученного представительного бореального субарктического водосборного бассейна. Эти изменения основных параметров РОВ происходят на очень коротком расстоянии – менее 2 км. Такая эволюция отражает сложный процесс взаимодействия между основными источниками поступления ОВ: 1) РОВ, источником которого являются продукты разложения растительного опада наземной растительности; 2) РОВ олиготрофных болот и дренирующих их ручьев; 3) РОВ крупных и глубоководных водоемов Доминирующий вклад вносит автохтонное ОВ, образующееся в ходе трансформации мортмассы макрофитов и фитопланктона. Эти источники подвержены биодеградации и фотодеградации, степень которой зависит от времени пребывания РОВ в данном водном бассейне. Спектрофотометрический мониторинг ОВ проб, хранящихся в темноте в течение длительного времени, показал неизменность их оптической плотности, на свету происходит фотолитическая деградация РОВ, особенно, в первые дни. Таким образом, небольшие ручьи могут поставлять в океан РОУ с более значительным химическим фракционированием и сильнее подвергнутый фото- и биодеградации по сравнению с РОУ, поставляемым большими реками. Это может быть характерно для наиболее лабильных фракций РОУ менее 1 кДа, которые доминируют по молярным концентрациям в бореальных зонах и переносятся пресными водами к зонам смешения с морскими без существенной коагуляции.Мольные доли низкомолекулярных фульвокислот и их моляльные концентрации во всех типах природных вод, даже в обстановке болот, доминируют, и с ними связано основное комплексообразование. Методы ВЭЖХ подтверждают вывод из термодинамического анализа о том, что в речном стоке абсолютно доминируют молекулы ГК с массой около 1 кДа.