SUMMER-AUTUMN VARIABILITY OF ISOTOPES (2H AND 18O) IN WATER AT SMALL MOUNTAIN CATCHMENTS IN SOUTH SIKHOTE-ALIN (PACIFIC RUSSIA)
Authors
- Vladimir V. Shamov Pacific Institute of Geography FEB RAS, Vladivostok, Russia , Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия
- Igor V. Tokarev Facility Centre for Roentgen and Diffraction Methods of Investigation, Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia , Ресурсный центр «Рентгено-дифракционные методы исследования», Научный парк СПбГУ, г. Санкт-Петербург, Россия
- Tatyana A. Mikhailik V.I. Il'ichev Pacific Oceanological Institute FEB RAS, Vladivostok, Russia , Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН, г. Владивосток, Россия
- Anna V. Kozachek State Research Center "Arctic and Antarctic Research Institute", Saint-Petersburg, Russia , Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, г. Санкт-Петербург, Россия
DOI:
https://doi.org/10.34753/HS.2022.4.2.202+ Keywords
+ Abstract
The isotopic composition of natural water reflects its confinement to various links of the hydrological cycle, changing during phase transitions (evaporation, transpiration, condensation, freezing, thawing), as well as during the interaction of water with water-containing media (rocks, soils, air masses, biota, etc.). In the article, for the first time based on detailed field studies in the testbed small mountain river basins in 2013–2016, the intra-annual and inter-annual dynamics of the 2H and 18O isotopes in the main geographical types of water circulating in warm period in typical river basins of the mountainous country of Sikhote-Alin (Primorsky Krai, Russian Federation) are analyzed. We show that rain, river and soil waters at the catchments near the seacoast have a heavier isotopic composition. A preliminary conclusion is substantiated that in relatively humid years, the waters of the continental mountainous regions of Primorye are, on average, lighter in isotopic composition than those in the coastal regions by about 1.5 times. For coastal-marine river catchments, soil water and water of near-surface slope flows are almost indistinguishable in isotope ratio, while for continental catchments, soil water are close in 18O and 2H to river water, and slope water differ in a slightly lighter isotopic composition. In general, close values of natural isotopes in soil and river water of the both studied areas confirm the conclusion obtained with natural chemical tracers about the prevailing total share of slope water – soil water and water of near-surface slope flows – in the feeding of small mountain rivers in the Sikhote-Alin mountains and, accordingly, relatively low groundwater recharge and low values of the share of rainwater in river flow.
+ Author Biographies
+ References
Аржанова В.С., Елпатьевский П.В. Геохимия ландшафтов и техногенез. М.: Наука, 1990. 194 с.
Ветштейн В.Е. Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР. Л.: Недра, 1982. 216 с.
Гарцман Б.И., Губарева Т.С., Лупаков С.Ю., Орляковский А.В., Тарбеева А.М., Шамов В.В., Шекман Е.А. Формы линейной организации склонового стока в среднегорье (на примере Сихотэ-Алиня) // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 2. С. 123–132. DOI: 10.31857/S0321059620020042.
Губарева Т.С., Гарцман Б.И., Шамов В.В., Луценко Т.Н., Болдескул А.Г., Кожевникова Н.К., Лупаков С.Ю. Компоненты стока малых водосборов Сихотэ-Алиня: обобщение результатов полевых измерений и трассерного моделирования // Известия Российской академии наук. Серия географическая.
№ 6. С. 126–140. DOI: 10.31857/S2587-556620196126-140.
Кожевникова Н.К., Болдескул А.Г., Шамов В.В., Гарцман Б.И., Губарева Т.С. Особенности формирования химического состава природных вод в горных лесных бассейнах // 6-ая конференция «Чтения памяти В.Я. Леванидова» (г. Владивосток, Россия, 19 – 21 марта 2014 года). Владивосток: Дальнаука, 2014. № 6. С. 316–323.
Лупаков С.Ю., Губарева Т.С., Шамов В.В., Рубцов А.В., Гарцман Б.И., Бугаец А.Н., Омелько А.М. Возможности использования данных о стволовом сокодвижении в гидрологическом моделировании // Тихоокеанская география. 2021. № 2 (6). С. 54–64. DOI: 10.35735/tig.2021.6.2.005.
Тарбеева А.М., Гарцман Б.И. Морфогенез первичных звеньев гидрографической сети: натурные исследования в центральном Сихотэ-Алине // География и природные ресурсы. 2017. № 4. С. 114–121. DOI: 10.21782/GIPR0206-1619-2017-4(114-121).
Труфанов А.И., Иванов В.Г., Караванов К.П., Кислицын Л.В. Дейтерий и процессы формирования природных вод юга Дальнего Востока // Ресурсы и химический состав природных вод Дальнего Востока / Под ред. А.И. Ивлева / Вопросы географии Дальнего Востока. Сборник 15. Хабаровск: Хабаровский комплексный научно-исследовательский институт, 1975. С. 129–136.
Ферронский В.И., Поляков В.А. Изотопия гидросферы Земли. М.: Научный мир, 2009. 632 с.
Ханчук А.И., Раткин В.В., Рязанцева М.Д., Голозубов В.В., Гонохова Н.Г. Геология и полезные ископаемые Приморского края: очерк. Владивосток: Дальнаука, 1995. 68 с.
Харитонова Н.А., Челноков Г.А., Брагин И.В., Вах Е.А. Изотопный состав природных вод юга Дальнего Востока России // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31. № 2. С. 75–86. Харитонова Н.А., Шварцев С.Л.,
Лепокурова О.Е., Челноков Г.А. Уникальные углекислые минеральные воды месторождения Мухен (Хабаровский край): состав и генезис // Доклады Академии наук. 2017. Т. 475. № 6. С. 685–690. DOI: 10.7868/S0869565217240185.
Чудаева В.А., Чудаев О.В., Юрченко С.Г. Химический и изотопный (18О/16О и D/1H) состав грунтовых вод центрального и южного Приморья // Тихоокеанская геология. 2008. Т. 27. № 6. С. 57–64.
Aggrawal P.K., Gat J.R., Froehlich K.F.O. Isotopes in the water cycle: past, present and future of a developing science. Netherlands: Springer, IAEA, 2005. 381 p.
Boldeskul A.G., Shamov V.V., Gartsman B.I., Kozhevnikova N.K., Gubareva T.S., Lutsenko T.N. Chemical composition of geographical types of the small river basin waters (Central Sikhote-Alin Mountains, Pacific Asia) // Water Resources. 2016. Vol. 43. № 1. P. 145–157. DOI: 10.1134/S0097807816010048.
Chelnokov G., Kharitionova N., Bragin I., Vasil’eva M. Deuterium, oxygen-18 and tritium in precipitation, surface and groundwater in the Far East of Russia // Proceedings of the Fourteenth International Symposium on Water-Rock Interaction, WRI 14 (9-14 June 2013, Avignon, France). 2013. Vol. 7. P. 151–154. DOI: 10.1016/j.proeps.2013.03.209.
Gat J.R. Oxygen and hydrogen isotopes in the hydrologic cycle // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 1996. Vol. 24. P. 225–262. DOI: 10.1146/annurev.earth.24.1.225.
Klaus J., McDonnell J.J., Jackson C.R., Du E., Griffiths N.A. Where does streamwater come from in low-relief forested watersheds? A dual-isotope approach // Hydrology and Earth System Sciences. 2015. Vol. 19. № 1. P. 125–135. DOI: 10.5194/hess-19-125-2015.
Moravec B.G., Keller C.K., Smith J.L., Allen-King R.M., Goodwin A.J., Fairley J.P., Larson P.B. Oxygen-18 dynamics in precipitation and streamflow in a semi-arid agricultural watershed, Eastern Washington, USA // Hydrological Processes. 2010. Vol. 24. № 4. P. 446–460. DOI: 10.1002/hyp.7515.
Sánchez-Murillo R., Brooks E.S., Elliot W.J., Boll J. Isotope hydrology and baseflow geochemistry in natural and human-altered watersheds in the Inland Pacific Northwest, USA // Isotopes in Environmental and Health Studies. 2015. Vol. 51. № 2. P. 1–24. DOI: 10.1080/10256016.2015.1008468.
+ Read article online
1.png)
