CC BY
27Journal of Siberian Federal University. Biology 2017 10(4): 404-421
УДК 556.1:556.55
Transformation and Cycle of Labile Substances and Produ ction-Destruction Processes in Lake Ecosystems
|Petr A. Lozovikl and Alexandr V. Ryzhakov*
Northen Water Problems Institute, Karelian Research Centre RAS 50 A. Nevskogo, Petrozavodsk,Karelia, 185030, Russia
Received 05.03.2016, received in revised form 20.01.2017, iiccepted 15.12.2017 To assess the rates of chemical substances transformation the kinetic equation for lake systems
kx
was applied: R = —k—where R - retention capaci7y, к - constant of" tnansformation ovlocitR,
т - flushing period. Minimal values of transformation velocity and its constant were found for large stratified lakes. This is due to specific temperature conditions in such lakes and higher labile substances transformation be-auss of the^ slow plushify pericd. Thr highest franvfocmation retcc were ertim atod on condition т —4 c MvOM = 460, vFe = 7 vNorg = 55, vsi = 29, vPtot = 1,3 /g/lyear). These values may occurin marinewatersandlakeswithveryhighT.
Average constants of rates of nitrogen cycle reactions in natural waters were estimated using kinetics of consecutive reactions of first order andfield data: Norg ^ NH4+ (k1 = 0,04), NH4+ ^ NO2- (k2 = 0,35), NO2' ^ NO3' (k3 = 2,35), NO3' ^ Norg (k4 = 1,80 day-1). These constants allowed to explain typical distribution of nitrogen forms in surface waters of humid zone, where Norg form is predominate over the rest. Phosphate turnover rate was estimated by activity of alkaline and acid phosphatases, paranitrophenilphosphate was used as substrate. The determined ¡phosphatase activity allows estimating the time ofphosphorus turnover in waters of humid zone (2 - 18 hours). Considering the high rate of phosphorus cycling (several times a day) Pmin appears to be a very labile component and therefore its concentration in surface waters keeps low.
Production and destruction values in water bodies determined by the new kinetic model showed that production is always higher then autochthonous organic matter (OM) destruction; difference between these parameters represents the quantity of a newly formed organic matter together with O2 emission into aquatic environment. The production constitutes 59-97 % oftotal destruction, while allochthonous OM destructionis 3-43 %of totaldestruction.
The water bodies trophicity could be ranged based on primary production value (mg 02/l year) as follows: 5-12 - oligotrophic, 12-30 - mesotrophic, 30-75 - eutrophic, > 75 hypertrophic. Generally,
© Siberian Federal University. All rights reserved
CorrespondingauthorE-mailaddress:[email protected],[email protected]
*
trophic status of a water body determined on the basis ofprimary production values is similar to that estimated from Ptot.
Keywords: transformation, cycle of matter, production and destruction processes, rate constants, production, destruction, phosphatase activity, turnover of phosphorus, the water bodies of Karelia.
Citation: Lozovik P. A., Ryzhakov A.V. Transformation and cycle of labile substances and production-destruction processes in lake ecosystems. J. Sib. Fed. Univ. Biol., 2017, 10(4), 404-421. DOI: 10.17516/1997-1389-0042.
Трансформация, круговорот лабильных веществ и продукционно-деструкционныепроцессы в озерных экосистемах
П.А. Лозовик! А.В. Рыжаков
Институт водных проблем Севера Карельского научногоцентраРАН Россия, 185000, Рсспубоикн Карелия, Петрозаводск, пр. А. Невского, 50
Для оценки трансформации веществ использовалось кинетическое уравнение для озерных
кт
систем: R = —к—=г^, где R - удерживающая способность, k - константа скорости
трансформации, r - период иодообмено. Наименьшие величины скоростей трансформации иих ионбтант отмеченыОияболашин стратифицированных озер по сравнению с малыми. Связано это как с особенностями температурных условий в водоемах, так и со степенью трансформированности лабильных веществ в озерах с .замедленным водообменном. Уртнраалены npedeehHbw кначяния сиыиюнтни траисформщии, ииида н-а но dvOM = 460 мкг/л в оод, vFe = 7, vNopr = =5, vs¡ = 29, vPo6ii = 1,3 мкг/л в год). Последние могут наблюдаться в морских водахивозерахсоченьвысоким т.
С использованием кинетики последовательных реакций первого порядка и натурных данных установлены средние значения констант превращения форм азота в природных водах: Nopl ^ NH+ (k1 = 0,04 сут-1), NH+ ^ NO2- (k2 = 0,35 сут-1), NO2- ^ NO3- (k3 = 2,35 сут-1), NO3- ^ Ыорг (k4 = 1,80 сут-1), которые позволили объяснить преобладающее распределение форм азота в поверхностных водах гумидной зоны, где Ыорг доминирует над его минеральными формами. Оборачиваемость фосфатов оценивалась по активности щелочной и кислой фосфатаз с применением в качестве субстрата пара-нитрофенилфосфата. Путем измерения активности фосфатаз определено время оборота фосфора в водоемах гумидной зоны (2-18 ч). Судя по оборачиваемости фосфора (несколько раз в сутки), Рмин является очень лабильным компонентомиегоконцентрацииподдерживаютсянанизкомуровне.
Определение продукционно-деструкционных характеристик водных объектов на основе их новой кинетической модели показало, что продукциявсегдавышедеструкцииавтохтонного ОВ, а их разностъестъновообразование ОВ и аыделение ЦШ2 в водиуа ашеду. Продукция от общей дестоукциилостаъляет 09е90%,одестаукцаяеллоатонносо0в-0-43 %.Пы велачиле первичной продукции (мв02/лвгод9можо4 ]09нжл]еоватъ шдлоу трофоостхеадных объедтле: 5-12 - олиготрофные, 12-30 - мезотрофные, 30-75 - эвтрофные, > 75 - высокозвтрефные.В большинстве случаев трофический статус водоема,устанавливаемый по первичной продукции, близок к таковой по Робщ.
Ключевые соооф: тнхнлформолоо, к%улоеорот веществ, плодукцлоино-деструкцигцныа процессы, оооотанты скорости, кродукцвн, деструкция, факфатазнад актаонеитн. оборачивавтссть фсъфopа,вoаныъoбъeкmъlK%pеJluu.
Введение
В водные аднекюас %ко те поют три ноу пп% внутриводоемных процессов: продукционно-деструкционные, трансформация лабильных веществ и кругово°от биoгeuнынэлeмоpело (БЭ), в результате которыхменоюлак поче-ственные воpенотeли воды и леи процло^^1 отражают 0pфн:ци<ониpвоанфu выдныл иыо-систем. Трансформация лабильных веществ (органических (ов), р, 14, Fe, 81 и др.) приводит к их удаоениюго соднойыреды(ноаоранению в донкыплолоркскфх, Уиохимическо-му окислению до СО2 и Н20). Круговорот БЭ способствует превращению их органических форм в минеральные, которые используются в дальнейшем живыми организмами.
Продукционно-деструкционные процессы играют важную роль в природных водах. Благодаря их протеканию обеспечиваются пищевые потребности живых организмов, происходит новообразование ОВ и выделяется кислород в водную среду. Последний процесс играет огромную роль в планетарном масштабе. Именно за счет фотосинтеза в Океане поддерживается баланс кислорода на Земле.
Для оценки степени трансформации лабильных веществ в лимнологии использует-
ск понятие уиоуждвцющуК спосгбноеау озер:
с —с
Я = ——03 Ц1), Н03 о нанцеоуркцшс
Спр
вещества в приточных водах е в озлре ча ответственно. Для Робщ Фолленвайдером.Дие-лоном и Риглером получены эмпирические ев)адпеекн свуцо11 с пое)родом водообмеше шеер)ВШсп, ЗК.оо^ег!^, 1974; Уо11еп1ее1Ыси 1аиел В предеиложении, 1^г^от^ц^]^сфиим;1Цик лабулю-ных веществ подчиняется кинетикереакций первого порядка, удалось теоретически по лу-циаец^]о^внане^е цвязи 1г о uынееонтoйcкopo -етитрансфоцуцеии и периодомводитдменс
кт
озер (т) (Лозовик и др., 2011): Я =-л- (2).
1Ыкте~ о
Польза последнего уравнения в том, что по нему, зная Я и т, можно рассчитать к и уста-овить, таким бразом, важнейш е геохим -ческие константыскооосеи ниснсфкдмецкл лабильных веществ.
Круговорот азота в природных водах можно представить циклической цепью по-слеяователоуых кеакций портого ыорядко
^^гно^еиевц^^е:
к] к3 к4
— Щ+ — N02" -1 N03" ^ Иорг, (3)
где кь k2, kз, ^ - константы скоростей аммонификации, первой и второй стадий нитрификации и потребления нитратов водными
организмами соответственно. На данной схемепоказана полная нилрификация, когда N10+ нрсвнощоееся I! Жр и 000(03" , котордя на-ив пниродных водах при порошем насыпо-нит ]^оро:в1 оихлооорем. Прх деИкцизе 02 (оь зогпезненных и сточных водях)оожет идти неполная нитрификация - превращение МИ4+ в N20 и в системе будет наб людакьсяпо -теря азеоа 3^узн(^цооеедр, ос8рр.
^Тзуагговсепз-вт ^осфс^^^ в езеоемат о; целтн сводивтя то отаимопревращоною ооо тияее ральном П0оип) и иреоничтякхП (Порс) форм(Хур пер, 1977=
Р^» Р (С
А мин А орг
ИсВивотеетнык роофац поякобияедго во-д]-144ми ираанизмамя (блпрарио- и фихоплан-ктоном) в процессах первичной продукции и деструкции, в результате чего в водонме ак-кумулируетсо^^Обретный щюцестнаблю-даетсопнснестеукцлв нсряничесуого вещл-ств а^вонерпоеивтРорг ^Ими1ката лизируется ферментами щелочнойикискай фосфатаза-ми. С использованием натурных данных, ла-бор торного моделирования и кинетической теории последовательных реакций первого порядка Н.М. Эмавуэля иП^.Г.Кн«^рре(1984) А.В. Рыжаиову удалоса лглучлтз кинеаиче-ские характерисдами глуговорота азота вве-которых водных объектах Карелии (Ryzhakov et а1., 2010; Лозовик и др., 2011; Ryzhakov, 2013),а поактивд/уги щелочной и кислоу флсфгруэ усараояить время обмыта фосфора (Рыжалам, Степаимва, ^2016).
Дляоценки прооуааиии доссрьяции ОВ в ладазах яре>лкчна предлажзн новый кинетическоймотод, основанныйнк ии-нетике Дсоглгиакскогд мойребленля кислорода (БПК) и показателях содержания и трансформации автохтонного ОВ (Лозови к, 2013). Эиит меаод Лазируеиая га аом, нно
результатом протекания продукционно-десодорпцианазк процессов является образование автохтоннаго ОЯ
ОФзцая дхстеувщпя ОВ вахопиияот-сге по РПК(01Ш о консаанте октяосзи потри-Пяения 0+ (КНс А,бщ = БПКП0Лн(1 - е"*) (5). Продукция (Р) и деструкция автох-каллого 013 (Балт) ртссчхтывается по држвненпям: . = р.шгХПК(е'1тп - 1.]) (6), Ат-т ви В°птХОК(1 - е"Рм) С^0>( где /РЕ.ВЗХ о доля иомомконноио ОВ, ХПЗ- оБимичнсинг потрсблонне кисозеода, ктт - понсоанта ае[Я( рости окисления автохтонного ОВ.
Деструкцию аллохтонного ОВ (Б^Ц можно определись ао ркзности общат де-поенкции и дегзтокгя'^цеии хвготтоыряст ОВ:
Валл °0о(Е[ы( 0авт Н^Х
НотооНпаповаоит 031! и яыдтлиниз ЛВо в водную среду в результате протекания тдо^зционно-де стрдзционн ых рроцессов млакно цетсленить кт рлзнссто пьсдуколи о дестаукцих (1^'^с^т^с^пв-ногст ОВ:
Нтрттбр ОН + О2 = Р о £>Э(у = (9)
= првтхли(ейр=т + е"йрвт _ 2).
На основании опытов по кинетике БПК удается получить БПКполн и К. Долю автохтонного Оиможнодсяалоыйть либо поэмиириче-акзй фарадни рает т 0,Ь2ХПК/Нит — 0,35 (10), где Нит - гумусность (Нит = т/ПО • ЦВ, где ПО - перманганатная окисляемость воды, ЦВ - ее цветность), либо по адсорбции ал-лохоонногоОВ н-1 ДЭДЭ-цэиаюлозе в диэа-минеском режиме (Лузовик, Муеитова, 2Д1И). Скн можнс вычислито по =ннти-юванномт значенчю констонты таснкформаркидламх-тонного ОВ фалл) (0,0013 сут-1 для периода открытой воды, 0,0007 сут1 для зимнего сезона): 0рт = ^ А>нр ->- /яалл (1() ило но ск-
равт а^
отношедию АХевмЛД^ ^00: хавт пп а9аавт+0Д (12) (Лозовик, 2013), либо использовать их среднеезначение.
Опыты по кинеттке БПК проводят при двух тумпературтх Я10 и20 0С),чаопозонняет полуАтть температурниш коэффициент скорости потребления02:
у =
Уо)2
("О)!
(13)
Далеа с; исполпзкзаниАн этого коэффи-щиенеа и сртднсс езснной темпкрату ры воды в водном объекте можно найт и продукционно-досчоукционнык порамаиры аля ножсдогт аз аезптох хощт:
ФобщЪ = (£>общ)2о/ У 10
Р( = (РЪо/д "
(АшЛ = (¡ав 1)20/ К 10
(14)
(15)
(16)
Проинтегрировав сезонные значения продукционно-деструкционных о характери-стик,можнополучитьихгодовыевеличины.
Цель данной работы заключается в обобщении и анализе результатов, полученных в лаборатории пгидрохимии и гидрогеологии ИВПС КарНЦ РАН при исследованиях вну-триводоемных процессов в водных объектах гумидной зоны, проведенных в период с 2010 по 2015 г. на территории Республики Карелия.
Объектыиметоды
Исследование внутриводоемных процессов трансформации лабильных веществ, круговорота биогенных элементов, первичной продукции и деструкции ОВ было проведено на примере водных объектов Карелии и со-предельныхобластей.
Изучение трансформации лабильных веществ осуществлялось на тех объектах, для которых имелись данные по химическому балансу озер. К таким объектам относи-
лись Онежское и Ладожское озера - крупные холодноводные водоемы, а также Крошно-зеро, Сегозеро, Исо-Пюхяярви, Сямозеро, тВендюрское, Остер, Селецкое, Пряжинское, Водлозеро, Суоярви - малые озера, имеющие различный период водообмена. Для расчета удерживающей способности использовались есредневзвешенные по объему концентрации .веществ в озерных и приточных водах. Под приточными водами понимаются все воды, поступающие в озеро. Это речные воды, атмосферные осадки, подземные воды, разгружающиеся непосредственно в озеро. Кроме того, учитывался антропогенный сток с селитебных территорий, расположенных на побережье озера, а также со свалок бытовых и промышленных отходов. При наличии рыбоводческих хозяйств на озере во внимание также принималось поступление БЭ, ОВ от этих хозяйств. Для учета испарения с поверхности озера осуществлялся перерасчет концентрации веществ в притоке в озеро на объем стока из озера. В качестве т использовалось значение, рассчитанное по стоку из озера.
Исследования круговорота форм азота были проведены на озерах Онежское, Чучьяр-ви, Крошнозеро, Кривое, реках Лососинка, Шуя и Петрозаводской губе Онежского озера, а фосфатазная активность измерена в Петрозаводской губе, Онежском и Ладожском озерах и в реках Уя и Лососинка. Хотя число объектов было достаточно небольшим, полученные данные позволяют судить о кругово-ротеформNиP.
Для характеристики продукционно-деструкционных процессов использовались с данные исследований, проведенных в 2012 г. на озерах Уросозеро, Вендюрское, Вегарусъ-ярви, Салонъярви, Крошнозеро, Святозеро, Валгомозеро, Яндомозеро, Урозеро, в 2013 г. -на Петрозаводской губе, р. Шуе, Онежском
озере, Кондопожской губе,озерахСямозеро, Шотозеро, Беломморе, в у._ ысозерах Ладожское и Озкжское(хпзлимнионигяпо-лимнион), оз.р^еехнхе1^,в 2015 г.- хаОхепс-ском озере (в районе Ивановских островов), в Петрозаводской губе, на Ладожском озере (в районе о. Валаам, на выходе из Сортаваль-ских шхер).
Результаты и обсуждение
Как уже отмечалось, для оценки трансформации ларзхоных веществв озер^п^зх экосистемах использовались данные по их содержанию в риточных водах, которые были получены за многолетний период наблюдений на этих объектах (Современное состояние., 1998; Состояние водных., 2007; Лозовик и др., 2016) (табл. 1). Для озер, подверженных антропогенному влиянию, учитывалось поступление веществ от всех источников формирования химического состава их воды. И прежде всего это касалось Онежского и Ладожского озер, для которых по некоторым
компонентам антропогенное влияние имеет срщественноезнсчопие. Оесальнысобсексы вало поя-ержены оптропогоахомз воздей-ссзиюхв бельшвПcтeхз нипзхысхтссвпри-родном состоянии. В ОВ и учитывались только их аллохтонные составляющие, долю которых рассч тывали п эмпирической фор-
мУле: Ралл = 1,35 - 0,62
ХПК •jHum
(Lozovik et al.,
2007).
Как видно на табл. 1, исследованные водные объекты отличаются широкой изменчивостью содержания лабильного ОВ как в приточных водах, так и в самих озерах. В озерах с замедленным водообменном (Онежское, Ладожское, Сегозеро) отмечается самое низкое содержание ОВ, Н,рг, Fe06щ, Si, P06Щ по сравнению с более проточными водоемами. В приточных водах содержание всех компонентов выше, чем в озерах, за исключением высокопроточного оз. Суоярви, где они близки. Следует отметить, что в Ладожском озере в настоящее время содержание Робщ приближается к 10 мкг/л, в табл. 1 указано большее
Ta6jiimal.Coaep5KaHiie jxa6iuii>Hi>ix BenjecTB b epiiTOHHbix h 03epHi>ix Boiax Table 1. The content of lab ile substances in inflow and lake waters
Озеро Спр С оз Спр С 3 оз Спр С 3 оз Спр С 3 оз Спр С 3 оз
ОВ, мг/л N О орг? мг/л —еобш, мг/л Робщ,мкг/л Б1,мг/л
Онежское 21,2 6,2 0,45 0,16 0,80 0,07 32 9 1,7 0,3
Ладожское 28,5 8,6 0,54 0,17 0,48 0,12 48 18 2,1 0,5
Сегозеро 20,1 6,4 0,46 0,14 0,73 0,09 19 6 1,8 1,2
Сямозеро 25,1 12,0 0,56 0,31 0,69 0,22 31 16 2,4 1,0
Вендюрское 17,7 7,2 0,51 0,29 0,83 0,15 27 19 2.1 2,2
Исо-Пюхяярви 27,7 18,0 0,77 0,56 0,99 0,58 28 17 3,9 2,4
Остер 21,4 12,8 0,52 0,36 0,62 0,20 19 14 1,7 1,6
Селецкое 22,0 12,3 0,55 0,32 0,81 0,30 19 11 1,8 1,7
Крошнозеро 26,0 15,8 0,79 0,49 0,88 0,35 100 53 3,0 1,3
Пряжинское 30,2 15,8 0,39 0,34 0,71 0,48 67 46 3,4 0,9
Водлозеро 32,0 20,7 0,53 0,29 1,27 0,51 44 32 1,1 0,5
Суоярви 27,8 24,1 0,69 0,66 0,72 0,62 19 19 2,1 1,9
значение. Наблюдения на притоках озера проводились в 1992-2007 гг., и для этого периода бралась концентрация Робщ в озере. Снижение его концентрации за последние годы связано с падением внешней фосфорной нагрузки на водосборе озера.
Имеющиеся данные по концентрации лабильных веществ в озерах и приточных водах позволяют вычислить удерживающую способность озер к этим элементам, а также, используя уравнение (2), рассчитать константу скорости их трансформации (табл. 2).
Как и следовало ожидать, наибольшую удерживающую способность имеют озера с замедленным водообменном, тогда как в проточных, например в Суоярви, она самая низкая. В некоторых озерах (Вендюрское, Селец-кое, Остер) отмечается очень низкая величина R для кремния (меньше, чем в оз. Суоярви). В этих водоемах отмечаются близкие концентрации Si в самих озерах и в приточных водах (см. табл. 1). По-видимому, в них имеется
неучтенный источник поступления Si в воду, к примеру, из песчаных донных отложений (пески в них занимают > 60 % площади дна).
Если рассмотреть изменчивость констант скорости трансформации, то в большинстве случаев отмечаются более низкие их значения в больших озерах с замедленным водооб-менном, а не в малых. Одна из причин таких отличий может быть связана с температурными условиями в водоемах. Большие озера холодноводные (среднегодовая температура около 4 °С), а малые более теплые (среднегодовая температура около 7 °С).
Необходимо обратить внимание еще на одну особенность констант: близкие их значения для Робщ, ОВ, Н,рг (для больших озер в среднем 0,16, для малых - 0,43 год-1). По-видимому, для этих компонентов имеет место близкий механизм их трансформации. Для Fe константы более высокие, чем для указанных выше компонентов, а для Si они занимают промежуточное положение между Fe и
Таблица 2. Период водообмена (т), удерживающая способность озер (R) и константы скорости трансформации веществ (k) (Лозовик и др., 2011)
Table 2. Flushing period (т), lake retention capacity (R), and transformation rate constants of substances (k) (Lozovik et al., 2011)
Озеро т, лет ОВ N орг Fe общ Робщ Si
R k, год-1 R k, год-1 R k, год-1 R k, год-1 R k, год-1
Онежское 15,6 0,72 0,14 0,64 0,10 0,91 0,41 0,72 0,14 0,85 0,27
Ладожское 11,7 0,70 0,17 0,69 0,16 0,75 0,21 0,63 0,13 0,74 0,20
Сегозеро 9,95 0,68 0,18 0,70 0,19 0,88 0,43 0,68 0,18 0,33 0,05
Сямозеро 3,13 0,52 0,27 0,45 0,21 0,68 0,43 0,48 0,24 0,58 0,32
Вендюрское 2,29 0,60 0,42 0,43 0,26 0,82 0,76 0,30 0,16 -0,03 0,01
Исо-Пюхяярви 1,26 0,35 0,33 0,27 0,25 0,41 0,40 0,39 0,38 0,39 0,37
Остер 1,16 0,40 0,42 0,31 0,31 0,68 0,82 0,26 0,38 0,06 0,06
Селецкое 0,95 0,44 0,55 0,42 0,52 0,63 0,85 0,42 0,52 0,03 0,04
Крошнозеро 0,88 0,39 0,51 0,38 0,49 0,60 0,85 0,47 0,63 0,57 0,80
Пряжинское 0,79 0,48 0,70 0,13 0,17 0,32 0,45 0,31 0,44 0,74 1,17
Водлозеро 0,50 0,35 0,74 0,45 0,97 0,60 1,30 0,27 0,57 0,57 1,23
Суоярви 0,41 0,13 0,33 0,04 0,11 0,14 0,34 0,00 0,00 0,11 0,28
остальнымикомпонентами. Трансформация Бе связанавоеновньмсгидролазомего солей и осаждением гидроксидов Fe (III) и Fe (II), Si - с потреблением его диатомовыми водорослями и осаждением его с отмершими клет-камавдолнов ьтсожения.ДляОВ^общ,]0^ амесазначение как ихиедиментацая в составе взвешеннвго матнреала, ттдиихалваамидес скаатаоасфсфмацсд.Имеющиесаданные по константам трансформации, концентрациям веществ в озерной воде позволяют вычислить скорости трансформации лабильных веществ кеапдснзведениеколаьнврациинаканстан-ту: V = С- к (табл. 3). Последнее мы вправе делать, поскольку уравнение (2) выведено исходя из предположения, что трансформация веществ в природных водах описывается кинетическим уравнением реакции первого порядка.
Как видно на табл. 3, с увеличением периода водообмена озер скорости транс-
формации всех компонентов уменьшаются. Они также невысокие и в оз. Суоярви как в высокопроточном, на фоне других объектов с большим т. В этом озере вода находится незначительное время и его недостаточно для более глубокой трансформации. Такие озера, как Крошнозеро, Пряжинское и Водлозеро, нотличаются очень высокой скоростью трансформации Робщ (18-33 мкг/л в год). Связано это с тем, что эти озера являются эвтрофными и в них идет активное потребление фосфора на продукционные процессы, который с отмер-ашим планктоном захоранивается в донные отложения. Полученные данные позволяют сгруппировать озера в зависимости от их водообмена в три группы:
1) большие озера с замедленным водо-обменном (Онежское, Ладожское, Сегозеро, Тср = 12,4 года);
2) озера со средним водообменном (Ся-мозеро, Вендюрское, тср = 2,71 года);
Таблица 3. Скорости трансформации лабильных веществ в озерных системах Table 3. Transformation rates of labile substances in lake systems
Озеро ОВ N -^орг Si Р 1 общ
мг/л в год мкг/л в год
Онежское 0,87 0,016 0,029 0,068 1,26
Ладожское 1,46 0,027 0,025 0,108 2,34
Сегозеро 1,15 0,027 0,039 0,060 1,08
Большие озера 1,16 0,023 0,031 0,079 1,56
Сямозеро 3,24 0,065 0,095 0,320 3,84
Вендюрское 3,02 0,075 0,114 - 3,04
Средние озера 3,13 0,070 0,105 0,320 3,44
Исо-Пюхяярви 5,94 0,140 0,232 0,888 6,46
Остер 5,38 0,112 0,164 0,096 5,32
Селецкое 6,77 0,166 0,255 0,068 5,72
Крошнозеро 8,06 0,240 0,298 1,040 33,39
Пряжинское 11,06 0,058 0,216 1,053 20,24
Водлозеро 15,32 0,281 0,663 0,603 18,24
Малые озера 8,76 0,166 0,304 0,896* 5,83**
Примечание. * - без учета озер Остер, Селецкое, ** - без учета эвтрофных озер Крошнозеро, Пряжинское и Водлозеро.
3) озера с водообменном около года (Исо-Пюхяярви, Остер, Селецкое, Крошнозеро, Пряжинское, Водлозеро, тср = 0,92 года).
Оз. Суоярви не стали включать в последнюю группу в связи с малым периодом его водообмена и поскольку по некоторым веществам получилось отсутствие их трансформации в этом озере.
Установленные значения скоростей трансформации по группам озер были сопоставлены со средней величиной коэффициента их условного водообмена, который является обратным периоду водообмена озер (1/т) (рис. 1).
Как видно на рис. 1, наблюдается очень высокая степень линейной корреляции между
Рис. 1. Зависимости скоростей трансформации лабильных веществ от коэффициента условного водообмена (1/т)
Fig. 1. Dependence of labile substances transformation rates on coefficient of conditional water exchange (1/t)
скоростью трансформации и коэффициентом условного водообмена (коэффициент корреляции балее 0,а9).Эткн факт позволяет констатировать, что скорость трансфармации лабильныхвеществ затиаии z nejt^yie) очереиь от периода соьоьКмонт озер: чло он метхшс, тем выше скорость. Эта закономерность будет оосроняться от значенво т около Х,Х годк. Далее при снижении т скорость будет умень-шлвъсявавязи с недастаточностью времени для прохождения трансформации вещоств. Осохвная иртчико увнньшения м с ростом e заолючаенхе в том, что оем вепне т отера, трм Л>е>лог т]ртнс;(Оее]эмиоо)0!аны в аем т/щтотва о тем медленнее протекает процесс их трансформации.
Перченные линейные зависиевсти пое явсняюяивkанoоитьпpeдэльнызиинимолоpхIK оиоросао ероизфорняции вещетср при и -00 со. Оченм вогсоние оооиедх1 ссассоП^юкгн^ имеюс JBmojvicito Амириканоноо хзоит (е м- ЮЮТ еоо) и оз. Байкал (т - 377 лет), Мировой океан - бесконечное время. При т ^ да получены сле-дующиерначенин сжлдостей орансформации СммгУл в еесе): Vqв 00 ■мТр>о,-^:рсоб1Ц = 1Д vFj и 7] vH<or = vsi = 29. Как видим, эти скорости за исключением ОВ очень низкие, на уровне единиц мкг и десятков мкг в литре воды в год. По-видимому, это предельные скорости и они будут наблюдаться в указанных выше объектах. В то же время следует отметить, что процесс трансформации веществ в объектах гидросферы никогда не прекращается, и он закономерное явление в природе.
Анализируя полученные данные с учетом ранее высказанного предположения о температурной зависимости трансформации веществ, необходимо отметить, что большую роль играет степень трансформированности веществ, чем температурные условия в водоемах, т.е. большее значение имеет гидрологический фактор, чем термический.
На основании натурных данных в сочетании с методами лабораторного моделирования удалось установить характеристики круговорота азотсодержащих соединений, как отдельных его стадий, так и всего цикла в целом(см.схему3;Лозовикидр., 2011).
Так, средние значения константы аммонификации (Л/орг — Л/Н4) составляют 0,04 сут-1, первой стадии нитрификации
+ л -
(N#4 ^ Ы02) - 0,35, второй стадии нитри-
_ к3 _
фикации(Л/02 —а03) - 2,35 и ассимиляции Ш3- (/УОз 4 ЛИорг) - 1,80 сут-1. Полученные значения константы позволяют объяснить особенности распределения форм N в поверхностных водах гумидной зоны: ^,рг (0,44) >> NH4+ (< 0,05) ~ ж>3- (< 0,05) >> ж>2- (< 0,001 мг№л) (Lozovik, Borodulina, 2009). Поскольку к2 >> к;, то в чистых природных водах не накапливается NH4+ и он сразу превращается в NO2-. Опять же если к3 >> к2, то нет накопления NO2- и содержание нитритов самое низкое в природных водах из всех форм N. Константы к4 го порядка, поэтому нитраты легко потребляются водными организмами и таким образом утилизируются из водной среды. Исключение из этой закономерности составляют большие стратифицированные озера, у которых концентрация N03 близка или даже выше, чем ^рг. Связано это с тем, что основное потребление N0
3 в них происходит в верхнем фотическом слое (эпилимнионе), тогда как в гиполимнионе при низких температурах и в отсутствие света нитраты - консервативный компонент экосистемы.
Проведенные исследования на некоторых водных объектах Карелии (Ладожское и Онежское озера, реки Уя, Лососинка и Петрозаводская губа) показали, что активность щелочной фосфатазы (АЩФ) составляет 0,01-0,22, а кислой (АКФ) - 0,01-0,14 мкМР/ч в литре воды, а время оборачиваемости фосфора достигает 2-18 ч (Ryzhakov, Sabylina,
2015; Рыжаков, Степанова, 2016). Активность кислой фосфатазы немного ниже, чем щелочной, но в целом они находятся примерно на одном уровне. Однако для выбранных нами водоемов АКФ практически не влияет на интенсивность круговорота фосфора, поскольку величина рН в них неблагоприятна для ее функционирования. Общая фосфатазная активность определяется только АЩФ.
С учетом всех теоретических представлений, которые были отмечены во введении, проведены расчеты продукционно-деструкционных характеристик, исследованных в 2012-2015 гг. водных объектов Карелии (табл. 4, 5). Как видим, сезонная и годовая продукция всегда чуть боль ше,чем деструкция автохтонногоОВ (совпадениенекоторыхзначеиийсвязано сих округлением).
Это является закономерным не только исходя из расчета поХ°рмулам(ч)и (7),ио-скохькн фунхсщя (екавт — 1) всехдо больше (1 — е_йавт), но и из логики самих процессов. Результатом их протекания должно быть ново -образование ОВ и выделение кислорода в водную среду. Общая деструкция всегда выше, чем продукция. Отношение Р/Эобщ изменяется от 59 до 97 %. Наименьшие их значения отмечены для высокогумусных водных объектов, в которых существен вклад деструкции аллохтонного ОВ в общую деструкцию. Во всех объектах деструкция аллохтонного ОВ существенно меньше, чем автохтонного ОВ, и тем более она намного меньше, чем общая деструкция. Отношение Валл/Бо6щ изменяется в пределах 3-43 %. Наибольшие отношения (в пределах 30-40 %) характерны для высоко-гумусных озер. На фоне других озер выделяются Онежское и Ладожское озера, в которых имеет место повышенное отношение Валл/Бобщ. Связано это с тем, что в этих озерах автохтонное ОВ достаточно сильно трансформировано и деструкция аллохтонного ОВ сильнее ска-
зывается на общей деструкции. В высокогу-мусных водных объектах высокое отношение Балл/Бобщ обусловлено большим содержанием аллохтонного ОВ, хотя оно и имеет низкие скорости окисления.
Особо следует остановиться на таком новом продукционном параметре, как новообразование ОВ и выделение кислорода в водную среду в результате протекания продукционно-деструкционных процессов. Именно с использованием кинетической модели впервые удалось его определить. Самое высокое новообразование ОВ и выделение О2 в водную среду наблюдается в период открытой воды и особенно летом, когда активно идут процессы вегетации (рис. 2). Зимой их количество самое низкое, поскольку фотосинтез протекает весьма слабо.
С повышением уровня трофии водных объектов также растет новообразование ОВ и выделение О2 в водную среду. Так, в оли-готрофных водоемах оно составляет 0,040,2 мгО2/л в год, мезотрофных - 0,1-0,3, а в эвтрофных - до 2 мгО2/л в год. Особенно велико новообразование ОВ и выделение О2 в водную среду в эвтрофных водоемах при цветении в них воды. Так, в оз. Святозеро летом 2012 г. эта величина составляла 3,3 мгО2/л в месяц,а вцеломзагод -6,7 мгО2/л.
Следует отметить, что в Онежском и Ладожском озерах, а также в их заливах новообразование ОВ и выделение О2 в водную среду самое низкое на фоне других олиготрофных водоемов. В данном случае проявляются гидрологические особенности этих озер, как холодноводных с большим периодом водообмена. В то же время если учесть объем воды в этих озерах, то за год получим для Онежского озера 13000 т О2, для Ладожского - 41000 т О2. Эти значения достаточно внушительны. Поскольку мы не знаем, в какой части количество О2 соответствует новообразованию ОВ,
Таблица 4. Годовые продукционно-деструкциоиные характеристики водных объектов, исследованных в 2012-2014 гг. Table 4. Annual production and destruction in water bodies studied in 2012-2014
Объект (РОгод (О,в1)год (О0бщ)г0д (О„л)год (ОВ+О2)г0дЮ3 1'. 1) ■ . D,„,/D0ÍI1I, % (Pt )год Уровень трофии по Робщ
мг02/л в год (Озера Карелии, 2013) (Озера Карелии, 2013)
2012 г.
Уросозеро 11,21 11,02 11,93 0,91 158 94 8 51,5 олиготрофный
Вендюрское 13,87 13,67 15,19 1,52 167 91 10 20,9 мезотрофный
Вегарусъярви 7,40 7,31 10,00 2,69 91 74 27 17,6 олиготрофный
Салонъярви 12,95 12,80 17,50 4,70 164 74 - - мезотрофный
Крошнозеро 31,69 31,29 34,28 3,69 426 92 27 61,3 эвтрофный
Святозеро 101,74 95,09 98,21 3,12 6687 104 11 62,4 высокоэвтрофный
Валгомозеро 18,76 18,55 19,37 0,82 236 97 3 15,8 мезотрофный
Яндомозеро 24,43 24,16 25,62 1,46 307 95 4 54,6 мезотрофный
Урозеро 8,71 8,61 9,29 0,68 128 2013 г. 94 6 5,3 олиготрофный
Петрозаводская губа 9,89 9,78 12,10 2,32 97 82 19 5,2 олиготрофный
Р. Шуя 28,81 27,57 41,98 14,41 1937 69 34 - мезоэвтрофный
Онего, центр 6,35 6,33 7,73 1,40 51 82 18 1,3 олиготрофный
Кондопожская губа 8,58 8,47 9,83 1,36 101 87 14 6,2 олиготрофный
Сямозеро 13,58 13,52 15,48 1,96 118 88 13 12,3 мезотрофный
Шотозеро 10,87 10,66 18,55 7,89 228 59 43 23,2 олиготрофный
Онего, литораль 10,67 10,60 12,44 1,84 77 2014 г. 86 15 ■ олиготрофный
Оз. Верхнее 21,39 21,02 33,76 12,74 378 63 38 - мезотрофный
Онего, эпилимнион 7,58 7,51 9,19 1,68 70 82 18 - олиготрофный
Онего, гиполимнион 6,06 6,04 9,12 3,08 35 66 34 - олиготрофный
Ладога, эпилимнион 8,93 8,89 10,36 1,47 48 86 14 - олиготрофный
Ладога, гиполимнион 7,31 7,29 8,22 0,93 25 89 11 - олиготрофный
Примечание. (Р()год - годовая продукция органического вещества (ОВ), (В,в1)год - годовая деструкция автохтонного ОВ, (Вобщ)год - годовая деструкция общего ОВ, (В1ЛЛ)Г0Д - годовая деструкция аллохтонного ОВ, (ОВ+О2)г0д - новообразование ОВ и выделение 02 в водную среду за год в результате протекания продукционно-деструкционных процессов.
Таблица 5. Сезонные и годовые продукционно-деструкционные характеристики водных объектов, исследованных в 2015 г.
Table 5. Seasonal and annual production and destruction in water bodies studied in 2015
Объект (Р.) (1-^авт) (Ообщ) (Валл) (0В+02)Ю3 РД>овщ, % ОаллЯЗобщ5 % Уровень трофии по Робщ
мг02/л в месяц (Озера Карелии, 2013)
Зима 2015 г. Ивановские о-ва 0,14 0,14 0,18 0,04 1 78 22 олиготрофный
Петрозаводская губа 1,21 1,21 1,49 0,28 6 81 19 олиготрофный
Весна 2015 г. Ивановские о-ва 1,43 1,41 1,60 0,19 17 89 12 олиготрофный
Петрозаводская губа 1,16 1,16 1,50 0,34 5 77 23 олиготрофный
Лето 2015 г. Ивановские о-ва 1,28 1,24 1,38 0,14 40 93 10 олиготрофный
Петрозаводская губа 0,67 0,67 0,80 0,13 6 84 16 олиготрофный
Ивановские о-ва 0,93 0,93 1,01 0,08 3 92 8 олиготрофный
Осень 2015 г. Петрозаводская губа 1,34 1,33 1,51 0,18 14 89 12 олиготрофный
Ладога, Валаам 1,30 1,30 1,52 0,22 9 86 14 олиготрофный
Ладога, Сортавала 1,66 1,64 1,83 0,19 22 91 10 олиготрофный
мг02/л в год
Ивановские о-ва 8,64 8,52 9,62 1,88 131 90 12 олиготрофный
Петрозаводская губа 7,74 7,71 9,36 1,65 60 83 14 олиготрофный
Примечание. Обозначения - см. табл. 4.
^ 4? f 40 2 ?
0 lb -
1
^H ^B —5
? - " "
0 ---1--H-1---1--U-1
зима весна лето осень
Рис. 2. Среднесезонные значения новообразования ОВ и выделения О2 в водную среду по всем исследованным объектам в 2012-2015 гг.
Fig. 2. Average seasonal values of newly formed organic matter and oxygen release into aquatic environment for all water bodies studied in 2012-2015
а в какой части - выделению О2, мы не можем точно установить по отдельности параметры для каждого процесса. Приняв их в равных долях, мы можем вычислить, какое количество О2 выделяется в водную среду в ходе продукционно-деструкционных процессов. Для поверхностных вод следует ожидать, что выделившийся О2 будет потрачен на окисление аллохтонного ОВ, а вот в Мировом океане, в котором отсутствует аллохтонное ОВ, это имеет огромное значение для пополнения запасов О2 на Земле. Учитывая, что средняя температура воды в больших озерах (4 °С) близка к средней температуре океана (5 °С), примем одинаковым выделение О2 в обоих объектах гидросферы (20 мгО2/м3 в год). Тогда с учетом объема Мирового океана (1,37109 км3) ориентировочный расчет показывает, что выделение О2 в атмосферу с его поверхности может составлять 27109 т/год или 0,002 % от запаса О2 в атмосфере (1,21015 т). Если сравнить полученную величину с количеством О2, которое затрачивается на сжигание ископаемого топлива, она будет весьма близкой. В литературе имеются сведения по количеству СО2, образующегося при сгорании топлива (в 2008 г. - 31,8 млрд т СО2), которое эквивалент-
но 23,1 109 т О2. Эта величина соответствует рассчитанному количеству выделяемого океаном кислорода (27 109 тО2/год).
Загрязнение и евтрофирование отдельных участков океана приводит к повышению их продуктивности и к усилению выделения О2 в атмосферу. В конечном итоге это дает возможность поддержать баланс О2 на Земле.
В заключительной части статьи остановимся на продукционных показателях исследованных водных объектов. Наиболее высокие величины первичной продукции отмечены для озер Святозеро, Крошнозеро, р. Шуя, оз. Верхнее, которые по содержанию Ро6щ соответствуют эвтрофным водоемам (см. табл. 4). Высокие значения характерны для мезотрофных озер Яндомозера и Вал-гомозера. Для остальных объектов годовая продукция находится на уровне 6-14 мгО2/л в год. Наиболее низкие величины отмечены для Ладожского и Онежского озер и их заливов (6-10 мгО2/л в год). В Ладожском и Онежском озерах продукция в эпилимнионе несколько выше, чем в гиполимнионе, что вполне логично, поскольку фотосинтез идет в верхних слоях воды, из которых продукты фотосинтеза попадают в нижние горизонты.
Наблюдения на Белом море были проведены только в летний период 2013 г. При этом величина первичной продукции составляла 1,39 мгО2/л в месяц, что близко к продукции в больших озерах.
По величине первичной продукции (мгО2/л в год) можно ранжировать шкалу трофности водных объектов следующим образом: 5-12 - олиготрофные; 12-30 - мезо-трофные; 30-75 - эвтрофные; > 75 - высоко-эвтрофные. Коэффициент перехода от одного класса к другому составляет 2,5 и он совпадает с классификацией вод по трофии по содержанию Робщ (Lozovik, 2013). Сравнивая классификацию вод по трофии по величине первичной продукции с таковой по содержанию Робщ, следует отметить, что в большинстве случаев они совпадают или близки. В то же время Петрозаводская и Кондопожская губы, будучи по содержанию Робщ типично ме-зотрофными, по первичной продукции оли-готрофные, как и сами озера, к которым они относятся. Здесь также выявлена закономерность, что заливы больших озер по величине первичной продукции больше соответствуют озерам, чем приточным водам, поступающим в них. И связано это именно с водообменом заливов с озерами, которые, собственно, и определяют особенности продуцирования ОВ в этих заливах.
Полученные величины годовой первичной продукции по кинетической модели по исследованным объектам были сопоставлены с таковыми, рассчитанными по Винбергу или Бульону, согласно данным справочника (Озера Карелии, 2013) (см. табл. 4, 5). Здесь следует отметить особенность литературных данных. Традиционно в гидробиологии принято считать продукцию на единицу площади, а не на единицу объема, как это использовалось нами. В таком случае продукция является экстенсивной величиной, т.е. зависящей
от массы, и нельзя сравнивать объекты по ее величине.
Для сравнения результатов мы пересчитали продукцию с единицы площади на единицу объема, поделив первую на среднюю глубину водоема. Сравнительный анализ показал (см. табл. 4, 5), что очень редко наблюдаются близкие значения продукции по кинетической модели с таковыми, указанными в литературе. Так, по последним данным, продукция в оз. Уросозеро составляет 52 мгО2/л в год, что соответствует уровню эвтрофных водоемов, как Святозеро и Крош-нозеро. Но оз. Уросозеро - это типично олиготрофный водоем. Озера Валгомозеро и Ян-домозеро - близкие по многим показателям водоемы, только первое более глубокое, чем второе. Различие литературных данных по их продукции достигает более четырехкратного, а в нашем случае они близкие, только в Яндомозере, как более мелком, она выше, чем в Валгомозере.
Приводимая в литературе величина первичной продукции в Онежском озере по Вин-бергу весьма низкая (1,3 мгО2/л в год), и она в 5-6 раз меньше, чем получено по кинетической модели. Здесь необходимо отметить следующее обстоятельство. В низкопродуктивных водоемах, каким является Онежское озеро, суточное изменение концентрации О2 бывает весьма малым на уровне погрешности определения содержания О2. Поэтому в данном случае вряд ли удается надежно определить первичную продукцию.
Полученные кинетические параметры по круговороту и трансформации веществ, а также по продукционно-деструкционным процессам позволяют сравнить интенсивность их протекания в водной среде. Как видно на рис. 3, на примере Онежского озера самые низкие константы скорости характерны для трансформации лабильных веществ (вре-
Рис. 3. Константы скоростей трансформации лабильных веществ, потребления О2 и круговорота форм азота в Онежском озере
Fig. 3. Constants of labile substances transformation rates, oxygen consumption and nitrogen cycle reactions in Onega Lake
мя их полупревращения составляет годы). Круговорот веществ протекает на порядки быстрее, а время их полупревращения - в течение суток-двух недель. Продукционно-деструкционные процессы, судя по константе скорости потребления О2, по своей интенсивности занимают промежуточное положение (время половинного потребления кислорода составляет около месяца).
В заключение отметим, что новый кинетический метод определения продукционно-деструкционных характеристик водных объектов открывает значительно большие возможности оценки функционирования водных экосистем, чем классический метод Винберга. Новый метод отличается высокой надежностью и достоверностью, достаточно прост в реализации и с успехом может быть использован на практике не только для поверхностных, но и для морских вод.
Заключение
На примере разнотипных водных объектов Карелии рассмотрены кинетические закономерности внутриводоемных процессов: продукционно-деструкционных, транс-
формации лабильных веществ и круговорота биогенных элементов.
Наименьшие величины скоростей трансформации и их констант отмечены для больших стратифицированных озер по сравнению с малыми. Связано это как с особенностями температурных условий в водоемах, так и со степенью трансформированности лабильных веществ в озерах с замедленным водообмен-ном.
С использованием кинетики последовательных реакций первого порядка и натурных данных установлены средние значения констант превращения форм азота в природных водах: ^рг ^ NH4+ (к1 = 0,04 сут-1),
^ Ш2- (к 2 = 0,35), Ш2- ^ Ж>3- (к 3 = 2,35), N0^ ^ Н,рг (к4 = 1,80 сут-1), которые позволили объяснить преобладающее распределение форм азота в поверхностных водах гумидной зоны, где Н,рг доминирует над его минеральными формами.
Путем измерения активности фосфатаз определено время оборота фосфора в водоемах гумидной зоны (2-18 ч). Судя по оборачиваемости фосфора (несколько раз в сутки), Рмин является очень лабильным компонентом
и его концентрации поддерживаются на низком уровне.
Определение продукционно-деструк-ционных характеристик водных объектов на основе их новой кинетической модели показало, что продукция всегда выше деструкции автохтонного ОВ, а их разность есть новообразование ОВ и выделение О2 в водную среду. Продукция от общей деструкции составляет
59-97 %, а деструкция аллохтонного ОВ -3-43 %. По величине первичной продукции (мгО2/л в год) можно ранжировать шкалу трофности водных объектов: 5-12 - олиго-трофные, 12-30 - мезотрофные, 30-75 - эв-трофные, > 75 - высокоэвтрофные.
В большинстве случаев классификация вод по трофности, устанавливаемая по первичной продукции, близка к таковой по Робщ.
Список литературы
Кузнецов С.И., Саралов А.И., Назина Т.Н. (1985) Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах. М., Наука, 213 с. [Kuznetsov S.I., Saralov A.I., Nazina T.N. (1985) Microbiological processes of the carbon and nitrogen cycle in lakes. Moscow, Nauka, 213 p. (in Russian)]
Лозовик П.А. (2013) Продукция и деструкция органического вещества в водных объектах по кинетической модели его трансформации в природных водах. Материалы Всероссийской научной конференции «Водная стихия: опасности, возможности прогнозирования, управления и предотвращения угроз». Новочеркасск, с. 348-355 [Lozovik P.A. (2013) Production and destruction of organic substances in water objects for a kinetic model of transformations in natural waters. Materials of all-Russian scientific conference "Water: dangers, opportunities for prediction, control and preventing threats". Novocherkassk, p. 348-355 (in Russian)]
Лозовик П.А., Бородулина Г.С., Карпечко Ю.В., Кондратьев С.А., Литвиненко А.В., Литвинова И.А. (2016) Биогенная нагрузка на Онежское озеро по данным натурных наблюдений. Труды Карельского научного центра РАН, 5: 35-52 [Lozovik P.A., Borodulina G.S., Karpechko Yu.V., Kondratyev S.A., Litvinenko A.V., Litvinova I.A. Nutrient load on Lake Onego according to field data. Transactions of Karelian Research Centre of RAS [Trudy Karel'skogo nauchnogo centra RAN], 5: 35-52 (in Russian)]
Лозовик П.А., Мусатова М.В. (2013) Методика разделения органического вещества природных вод адсорбцией на диэтиламиноэтилцеллюлозе на автохтонную и аллохтон-ную составляющие. Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки», 3: 63-68 [Lozovik P.A., Musatova M.V. (2013) The method of separation of organic substances of natural waters by adsorption on diethylaminoethylcellulose on autochthonous and allochthonous components. Vestnik MGOU. Series "Natural Sciences" [Vestnik MGOU. Seriya «Estestvennye nauki»], 3: 63 -68 (in Russian)]
Лозовик П.А., Рыжаков А.В., Сабылина А.В. (2011) Процессы трансформации, круговорота и образования веществ в природных водах. Труды Карельского научного центра РАН, 4: 21-28 [Lozovik P.A., Ryzhakov A.V., Sabylina A.V. (2011) Processes of matter transformation, cycles and formation in natural waters. Transactions of Karelian Research Centre of RAS [Trudy Karel'skogo nauchnogo centra RAN], 4: 21-28 (in Russian)]
Озера Карелии. Справочник (2013) Петрозаводск, 464 с. [Lakes of Karelia. Reference book. (2013) Petrozavodsk, 464 p. (in Russian)]
Рыжаков А.В., Степанова И.А. (2016) Оценка скорости потребления минерального фосфора в природных водах с использованием ингибиторов щелочной фосфатазы. Экологическая химия, 25(3): 172-175 [Ryzhakov A.V., Stepanova I.A. (2016) The rate of consumption of mineral phosphorus in natural waters by using inhibitors of alkaline phosphatase. Environmental Chemistry [Ehkologicheskaya himiya], 25(3): 172-175 (in Russian)]
Современное состояние водных объектов Республики Карелии по результатам мониторинга 1992-1997 гг. (1998) Петрозаводск, 188 с. [Modern state of water objects of the Republic of Karelia on the results of monitoring 1992-1997 (1998) Petrozavodsk, 188 p. (in Russian)]
Состояние водных объектов Республики Карелия по результатам мониторинга 19982006 гг. (2007) Петрозаводск, 200 с. [State of water objects of the Republic of Karelia on results of monitoring of1998-2006 (2007) Petrozavodsk, 200 p. (in Russian)]
Хупер Ф. (1977) Происхождение и судьба органических соединений фосфора в водных системах. Фосфор в окружающей среде. М., Мир, c. 217-231 [Hooper F. (1977) The origin and fate of organic phosphorus compounds in aquatic systems. Phosphorus in the environment. Moscow, Mir, p. 217-231 (in Russian)]
Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. (1984) Курс химической кинетики. М., Высшая школа, 463 с. [Emanuel N.M., Knorre D.G. (1984) Course of chemical kinetics. Moscow, Vysshaya shkola, 213 p. (in Russian)]
Dillon P.I., Rigler F.N. (1974) A test of a simple nutrients budget model predicting the phosphorus concentration in lake water. Journal of the Fisheries Research Board of Canada, 31(11): 1771-1778
Lozovik P.A. (2013) Geochemical classification surface waters in humid zone based on acid-base equilibrium. Water Resources, 40(6): 631-639
Lozovik P.A., Morozov A.K., Zobkov M.B., Dukhovicheva T.A., Osipova L.A. (2007) Allochtonous and autochthonous organic matter in surface waters in Karelia. Water Resources, 34(2): 204-216
Lozovik P.A., Borodulina G.S. (2009) Nitrogen compounds in the surface and subsurface waters of Karelia. Water Resources, 36(6): 672-682
Ryzhakov A.V. (2013) Kinetic parameters of the transformation nitrogen-containing compounds in natural water. Russian Journal of General Chemistry, 83(13): 2618-2623
Ryzhakov A.V., Kukkonen N.A., Lozovik P.A. (2010) Determination of the rate of ammonification and nitrification in natural water by kinetic method. Water Resources, 37(1): 70-74
Ryzhakov A.V., Sabylina A.V. (2015) Phosphatase activity and phosphorus turnover rate in Lakes Ladoga and Onega. Russian Journal of General Chemistry, 85(13): 2938-2941
Vollenweider R.A. (1975) Input-output models with special reference to the phosphorus loading concept in limnology. Schweizerische Zeitschrift für Hydrologie, 37(1): 53-84
