img-417193806

12.6. Белое море

271

дарьи, что позволит ликвидировать маловодные периоды речного стока.

12.6. Белое море
По своему географическому положению			в зоне		избыточного
увлажнения и климатическим	условиям Белое			море относится
к арктическим водоемам. Море		имеет	объем	водной		массы
5510 км3, среднюю глубину 60	м	(максимальная 350			м)	и связь

с Баренцевым морем через пролив Горло шириной 45—60 км, глу­ бина в котором не превышает 20—40 м. Среднегодовой речной сток в Белое море составляет 215 км3 (около 4,0 % объема моря), причем в маловодные годы он снижается до 130— 140 км3, а в мно­ говодные годы может достигать 300 км3. Основные реки Северная Двина и Онега вместе дают 70 % всего пресного стока. Через Горло проходят два противоположно направленных течения, срав­ нительно мало обособленные: к западному берегу отклоняется ком­ пенсационное течение баренцевоморской воды с исходной соле­ ностью 30—32 %0, к восточному — стоковое течение беломорской опресненной воды. В Белое море ежегодно поступает около 2010 км3 частично трансформированных баренцевоморских вод, из Белого моря вытекает 2200 км3 распресненных беломорских вод.

При существующей системе течений опреснение вод поверхно­ стного слоя сказывается во всей прибрежной полосе. В мелковод­ ных районах вследствие турбулентного и конвективного переме­ шивания распределение гидрохимических ингредиентов почти од­ нородно по вертикали, в глубоководных районах существует плотно­ стная стратификация.

Соленость воды Белого моря (рис. 12.34 а) вблизи берегов не более 24 %0, к устьевым участкам падает до 20 %о. К централь­ ным районам моря соленость воды поверхностного слоя увеличи­ вается до 26—27 °/оо, достигая наибольших значений вблизи Горла. Максимальная соленость, до 30 %о, наблюдается у дна в глубоко­ водной части моря. Глубина зимней конвекции не превышает 50— 80 м, а аэрация глубинных и придонных слоев возможна только благодаря подтоку соленых и более плотных вод из Горла. По со­ отношению между главными ионами беломорская вода близка к океанской; связь между хлорностью и соленостью практически не отличается от установленной для океана.

Газовый режим Белого моря характеризуется высокой насы­ щенностью воды кислородом. Летом в прибрежных районах и в придонных слоях насыщение воды кислородом 80—90 %, в от­ крытых районах превышает 100 % (рис. 12.34 б, в). В период веге­ тации фитопланктона содержание кислорода в воде фотического слоя может достигать 150—200 %. В прибрежных районах кисло­ род расходуется на окисление гумусовых веществ речного стока.

272	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР

Особенно заметен дефицит кислорода в Онежском заливе, куда впадает много рек.

Рис. 12.34. Распределение гидрохимических	характеристик в Белом море, по
А. X. Гиренко	(1978).

а — с о л е н о с т ь (%о) н а п о в е р х н о с т и ; б — с о д е р ж а н и е к и с л о р о д а (% н а с ы щ е н и я ) н а п о в е р х н о ­

с ти	л е т о м ; в — с о д е р ж а н и е к и с л о р о д а (% н а с ы щ е н и я ) у д н а ; г — с о д е р ж а н и е н и т р а т о в
(м г	N /м 3) у д н а ; д — с о д е р ж а н и е ф о с ф а т о в ( м г Р /м 3) н а п о в е р х н о с т и л е т о м ; е — с о д е р ж а н и е
	ф о с ф а т о в (м г Р /м 3) у д н а м о р я .

Перманганатная окисляемость, характеризующая нестойкое органическое вещество, в речных водах достигает 10—30 мг О/л, а к середине бассейна и у дна глубоководных районов понижается до 1,5 мг О/л. Поэтому высокое содержание кислорода в придон­ ных слоях Белого моря объясняется не только аэрирующим влия-

12.6. Белое море

273

нием соленых барендевоморских вод, но и малым содержанием легкоокисляющихся органических веществ в беломорской воде, а также бедностью грунтов моря детритом. Биохимическое потреб­ ление кислорода (БПК) здесь невелико (по С. В. Бруевичу,

БПКгод от 0,1—0,2 до 0,4—0,5 мг О/л).

Щелочность воды в устьевых участках моря 0,08—0,27, от бе­ регов к середине бассейна возрастает до 2. Южная мелководная часть моря в районе Соловецких островов характеризуется щелоч­ ностью около 1,9, что при солености 26 %0 соответствует щелочносоленостному коэффициенту 0,0730. Кандалакшский залив, по П. П. Воронкову, имеет в поверхностном слое 0—35 м щелочность 2,10, на глубинах 35—200 м щелочность увеличивается от 2,0 до 2,35. В северной части моря, на входе в Воронку, щелочность воды близка к океанской (2,35—2,43).

pH в устьях рек имеет значения 6,2—6,8, к открытому морю повышается до 7,8—8,2 и при развитии фотосинтеза до 8,5. Рас­ пределение рНв по глубинам отличается однородностью в поверх­ ностном слое до горизонтов 50—80 м и постепенным уменьшением

до 7,6—7,8 у дна.

Режим биогенных веществ в Белом море имеет ряд особенно­ стей. По заключению М. П. Максимовой (1978), 90 % суммарного связанного азота представлено органическими соединениями и только 10% — минеральными, а более легко минерализующийся фосфор — на 40 % органическими соединениями и на 60 % мине­ ральными. Отношение суммарного азота к суммарному фосфору в воде Белого моря выше, чем в воде океана, и достигает 11 (по

массе), зато отношение минеральных форм азота и фосфора резко * понижено (в среднем 1,5). Органическая форма связанного азота малодоступна фитопланктону, что не способствует первичной про­ дуктивности. Неорганический фосфор недоиспользуется, поскольку

при биохимическом составе клеток фитопланктона		в среднем
С : N : Р =	42 : 7 : 1 питательные элементы ассимилируются из воды
в этих же	пропорциях, значительно более высоких по сравнению
с тем, что наблюдается в беломорских водах. При		температуре

6—7°С летом и средней для вегетационного периода 3—4°С про­ должительность регенерации азота близка к 3 мес, продолжитель­ ность регенерации фосфора приближается к 1,5 мес. Следова­ тельно, повторное использование солей азота возможно только в конце вегетационного периода. Неорганический фосфор может быть использован трехили четырехкратно, но его потребление лимитируется истощением содержания минеральных солей азота.

В характере пространственного распределения и годовой дина­ мики биогенных веществ отмечаются следующие закономерности.

Нитраты летом в поверхностном слое моря практически отсут­ ствуют за счет полного потребления фитопланктоном, с глубиной их кйнцентрации возрастают до 60— 100 мг N/м3 (рис. 12.34 г). Зимой в открытом море содержание нитратов у поверхности 40—

18 Заказ № 244

274	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР

60 мг N/м3, у дна — около 80 мг N/м3. Вертикальная стратифика­ ция нитратов в глубоководных районах выражена отчетливо.

Нитриты, как правило, либо отсутствуют, либо обнаружива­ ются в малых количествах — не более 2—2,5 мг N/m3.

Аммиачный азот поступает в море главным образом с речным

стоком. В речных водах содержание .NHj" обычно более 100 мг N/м3. С удалением от берегов содержание аммонийного азота уменьшается и в глубоководных районах не превышает 4—5мг N/m3.

Содержание фосфатов летом в прибрежных водах невелико (2— 10 мг Р/м3), а к открытому морю растет до 15—20 мг Р/м3 (рис. 12.34 (9). Максимальные концентрации фосфатов отмечаются

у дна на больших глубинах	моря (рис.	12.34 е). Вертикальная
стратификация концентраций	фосфатов	обнаруживается посто­
янно.

Неорганический кремний, несмотря на большие его содержания (до нескольких тысяч миллиграммов на кубический метр) в реч­ ных водах, дренирующих изверженные породы водосборных пло­ щадей, присутствует в море подобно фосфатам в относительно малых по сравнению с океаном концентрациях: в мелководных прибрежных районах 600—700 мг Si/м3, с удалением от берегов в поверхностном слое 200—300 мг Si/м3, в наиболее глубоких ме­ стах у дна до 1500 мг Si/м3.

Средневзвешенные концентрации и общее содержание биоген­ ных веществ в водах Белого моря представлены в табл. 12.25.

Общее представление о приходно-расходных статьях и балансе биогенных элементов в Белом море можно получить из данных, приведенных в табл. 12.26.

Для сохранения квазипостоянного содержания биогенных ве­

ществ в водах моря при условии	ежегодного возобновления '/г
	Таблица 12.25
Биогенные элементы в водах Белого	моря, по М. П. Максимовой (1978)
Ф о с ф о р	А зот

Х арактеристи ка

минеральный

органический

Средневзвешенные	21,2	13,9
концентрации,
мг/м3
Общее содержа­	87,1	57,0
ние в объеме
моря, тыс. т

общий	N-NH +	2	Z	суммарный минеральный	органический	общий	Кремний
	4	1СМ	о"
		О
		2	Z1
	J					1
35,1	5,23	0,53	26,4	32,2	363	395	622
144,1	21,5	2,2	109	133	1493	1626	2560

•12.7. Арктические моря

275

Таблица 12.26

Ориентировочный баланс азота, фосфора и кремния в Белом море (тыс. т), по М. П. Максимовой (1978)

		А з о т				Ф о с ф о р
С т а т ь и б а л а н с а								Я •
	м и н е ­	о р г а н и ­			м и н е ­	о р г а н и ­		s
				о б щ и й			о б щ и й	О)
	р ал ь н ы й	ч еск и й			р ал ьн ы й	ч еск и й		О.
								£ *
Приход
Поступление из Барен­	8 6	929		1015	44	2 2	6 6 ■	1320
цева моря при ВО Д О -'
обмене		207		229		7,5	8,5	370
Со стоком рек	2 2				1
С атмосферными осад­	10	-----		10	— *
ками
Всего	118	1136		1254	45	29,5	74,5	1690
Расход
Вынос в Баренцево мо­	6 6	816		882	43	36	79	1390
ре при водообмене					—	0,06	0,06	—
Изъятие с промыслом	—	0,4		0,4
Отложение в грунт				372				300
Всего				1254			79	1690
объема моря в грунты должно			откладываться			около	338 тыс. т
азота, 270 тыс. т кремния и 1,5			тыс. т		фосфора, т. е. примерно

27 % связанного азота, 16 % кремния и 2 % фосфора от суммы годового прихода.

Малое поступление биогенных веществ в Белое море обуслов­ ливает его сравнительно невысокую первичную продуктивность. По масштабам протекания процесса первичного продуцирования Белое море относится к олиготрофным водоемам.

12.7. Арктические моря

Окраинные арктические моря —• Карское, Лаптевых, ВосточноСибирское, Чукотское — занимают обширную материковую отмель с глубинами 150—200 м. Северный край отмели переходит в мате­ риковый склон, за которым простирается абиссальная область Се­ верного Ледовитого океана — Арктический бассейн.

На гидрологический и гидрохимический режимы арктических морей большое влияние оказывает определенная совокупность фи- зико-географических условий. Главные из них следующие:

1) сплошной ледяной покров сохраняется большую часть года, что существенно затрудняет газообмен морей с атмосферой, влияет

18*

276 Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР

на газовый режим водных масс и уменьшает скорости физико-хи- мических процессов. При ледообразовании в осенне-зимний период возникает конвективное перемешивание, достигающее глубины

50 м и выравнивающее гидрохимические характеристики в поверх­ ностном слое;

2) арктические моря имеют самый большой в Мировом океане материковый сток (2340 км3/год). Влияние речного стока на гид­ рохимический режим морей Карского и Лаптевых прослеживается до их северных границ, о чем свидетельствует распределение ще-

40 70 130 160 190

Рис. 12.35. Среднее многолетнее распределение щелочно-хлорного коэффициента Aik/Cl в поверхностных водах арктических морей в летний период, по В. П. Русанову и др. (1979).

лочно-хлорного коэффициента в поверхностных		водах	морей
(рис.	12.35);
3)	более соленые воды поступают из Арктического бассейна и
сопредельных океанов. Поверхностная вода Арктического бассейна
соленостью около 32 %0 присутствует в северных		районах	морей

и отличается слабыми сезонными изменениями гидрохимических характеристик. В Карское море между Новой Землей и Землей Франца-Иосифа, а также через южные новоземельские проливы поступают баренцевоморские воды, имеющие более высокую соле­ ность и меньшее содержание биогенных веществ. В северную часть Карского моря и северо-западную часть моря Лаптевых по глубо­ ководным желобам поступают относительно теплые глубинные ат­ лантические воды, занимающие в Арктическом бассейне слой от

50—200 до 800—900 м и имеющие соленость 34,9—35,0 %0. Через Берингов пролив в Чукотское море и в восточные районы Во­ сточно-Сибирского моря поступают тихоокеанские воды.

Солевой состав вод арктических морей формируется под влия­ нием процессов ледообразования и ледотаяния, материкового стока

	i
12.7. Арктические моря	277

и водообмена со смежными бассейнами. Исследования А. А. Му­ синой (1960) показали, что при нарастании льда подледная вода несколько обедняется сульфатами и карбонатом кальция, которые при низких температурах кристаллизуются в ячейках льда. После таяния льдов кристаллы СаСОз могут сохраняться и переходить в донные осадки, если подледная водная масса находится в состоя­ нии насыщения карбонатом кальция. Под воздействием речного стока соотношения между солевыми компонентами в водах аркти­ ческих морей могут заметно отличаться от установленных для Ми­ рового океана. В морях Карском и Лаптевых в воде соленостью

40

70

130

160

190

Рис. 12.36. Среднее многолетнее распределение растворенного кислорода в про­ центах насыщения в поверхностных водах арктических морей за летний период (горизонт 5 м), по В. Г1. Русанову и др. (1979).

менее 25 %о отмечается несколько пониженное относительное со­ держание S04- и Mg2+ и незначительно повышенное содержание

К+, Са2+ и НСОГ (А. А. Мусина, 1960). В районах, подверженных прямому воздействию материкового стока, наблюдаются существен­ ные изменения в содержании хлоридов, гидрокарбонатов, натрия и кальция. Наиболее стабильным солевым составом отличается вода Чукотского моря, в котором соотношения между главными ионами практически не отличаются от океанских.

Режим растворенного кислорода. В летний период, с началом таяния льдов, в поверхностном слое бурно развивается фитопланк­ тон, особенно интенсивно у кромки льдов. Возникающее перенасы­ щение воды кислородом достигает в Карском море 117%, в Чу­ котском— 130%. Однако южные половины морей и летом отли­ чаются дефицитом кислорода (рис. 12.36). Последнее объясняется тем, что воды речного стока, сами недонасыщенные кислородом, выносят в моря большие массы растворенных и взвешенных

278	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР

веществ, а также отмершие формы пресноводного фитопланктона. Окисление органического вещества погружающихся взвесей при­ водит к устойчивому дефициту кислорода в придонных слоях воды практически по всей акватории морей (рис. 12.37). В открытых

40 ' 70 130 160.

190

70

100

130 ’

Рис. 12.37. Распределение кислорода (% насыщения) в придонных водах аркти­ ческих морей в период гидрологического лета, по В. П. Русанову и др. (1979).

Рис.	12.38. Вертикальная структура насыщенности водных масс	кислородом
(%	насыщения) в северной части моря Лаптевых (разрез по 76°30'	с. ш., август
	1968 г.), по В. П. Русанову и др. (1979).

районах морей летом перенасыщение кислородом наблюдается до горизонтов 20—35 м (рис. 12.38). При низких температурах состоя­ ние насыщения и даже слабого перенасыщения поверхностного слоя кислородом может сохраняться под ледяным покровом до­ вольно долго, однако к концу зимнего периода подо льдом воз­ никает заметный дефицит кислорода.

Концентрация водородных ионов (pH) в водах арктических морей находится в прямой связи с содержанием растворенного

12.7. Арктические моря

279

кислорода. Л е т о м ма кс им ал ьн ые значения p H н а б л ю д а ю т с я в рай ­ онах наиболее интенсивного развития фотосинтеза, а распростра­

нение	речных вод сопряжено с п о н и ж е н н ы м и значениями p H
(рис.	12.39). Вертикальное распределение p H имеет традиционный

характер: плавное ум ен ьш ен ие с глубиной до минимального у дна

(7,8— 7,9). В течение зимнего периода				за счет выделения С 0 2 при
окислении органического		вещества и		отсутствия свободного газо-
40	70	130	160	190

Рис. 12.39. Среднее многолетнее распределение рНв в поверхностных водах арк­ тических морей в период гидрологического лета, по В. П. Русанову и др. (1979).

вого обмена морей с атмосферой	p H поверхностных	вод у м е н ь ш а ­
ется на 0,10— 0,15 ед.
Режим биогенных веществ	в арктических морях обладает
определенным своеобразием. О с н о в н ы м источником		кремния для

морей Карского, Л а п т е в ы х и западной части Восточно-Сибирского

с л у ж и т	речной сток. И м е н н о поэтому		ма кс и м а л ь н ы е	концентрации
кремния н а б л ю д а ю т с я		в п р и б р е ж н ы х	районах (рис.	12.40). А р к т и ­
ческим	м о р я м пр и с у щ е	многообразие	ф о р м диат ом ов ых водорос­
лей, на	д о л ю которых	приходится более половины		общего числа

видов фитопланктона. Благодаря этому содержание растворенного кремния в фотическом слое постепенно снижается к концу летнего

сезона.
В Чукотском море после летнего		(июнь—	июль) цветения ди а ­
то мо вы х к августу	в поверхностном	слое устанавливается содер­
ж а н и е кремния 9—	14 м к м о л ь Si/л. С	началом	осеннего в ы х о л а ж и ­

вания и регенерации вещества отмершего планктона содержание

кремния повышается до	35 м к м о л ь Si/л и продолжает нарастать
до с л е д у ю щ е й весны. В	Чукотском море от м и р а ю т и подвергаются
регенерации та к ж е и беринговоморские ф о р м ы планктона, которые

тихоокеанскими водами переносятся через Берингов пролив. Этот приток т а к ж е п о в ы ш а е т содержание кремния в водных массах

280	Глава 12. Химия морей, омывающих берега СССР
моря. К а п р е л ю — м а ю	содержание	кремния во всей т о л щ е моря от
поверхности до дна достигает 50—		70 м к м о л ь	Si/л. Более плотные
тихоокеанские в о д ы	в процессе ох лаждения		опускаются на глу-

Рис. 12.40. Среднее многолетнее распределение кремния (мкмоль Si/л) в поверх­ ностных водах арктических морей в летний период, по В. П. Русанову и др.

(1979).

Рис. 12.41. Формирование тихо­ океанской прослойки Арктиче­ ского бассейна (заштриховано) на шельфе Чукотского моря по данным распределения кремния (мкмоль Si/л) зимой на разре­ зах, выходящих из Берингова пролива, по В. П. Русанову

и др. (1979).

б и н ы 100— 150 м (рис. 12.41) и по п о в ы ш е н н о м у с о д е р ж а н и ю к р е м ­ ния прослеживаются почти по всей акватории амеразийской части Арктического бассейна.

Распределение фосфатов характеризуется закономерностями, аналогичными кремнию. Летом, с развитием фитопланктона в по ­ верхностном слое морей содержание фосфатов уменьшается до 0,3 м к м о л ь Р/л с тенденцией увеличения в направлении к кромке

льда	(рис. 12.42). П р и д о н н ы е концентрации фосфатов	составляют
1,5—	2,0 м к м о л ь Р/л в Чукотском море и 0,50— 0,75	м к м о л ь Р/л