Characteristics of Kinetic Processes of Organic Matter Transformation in Mesotrophic Lakes of Karelia

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In 2012–2013, studies of the biochemical oxygen demand (BOD) kinetics and the composition of organic matter (OM) were conducted on five mesotrophic lakes of Karelia — Salonyarvi, Vegarusyarvi, Valkhomozero, Syamozero and Shotozero. BOD experiments lasting up to 126 days (at 20 and 10оС) were performed in all seasons of the year. As a result, equations and values of the kinetic parameters of the BOD were obtained, characterizing seasonal changes in О2 consumption for OM oxidation in two or three stages (I, II, and L-linear). As a result of the data analysis, a number of common features characteristic of all the studied mesotrophic water bodies were revealed. In all seasons, the oxidation rate of OM at stage L was significantly lower than at stage I. The contribution of each stage to the total oxygen consumption was uneven: the L-stage had the largest (more than 50%) in all seasons except summer (33%), and the I and II stages had the smallest. In summer, due to the active production of easily oxidable OM, the total consumption of О2 at the I and II stages reached 67% of the BODtotal, which was comparable to eutrophic reservoirs. The OM oxidation rate at the I stage increased 4.0 times from winter to summer and then gradually decreased by autumn, and at the L-stage it was several times lower in all seasons than at the I. The obtained correlations between different indicators of organic matter and kinetic parameters of BOD in water from mesotrophic lakes reflect the spectrum of seasonal features of changes in the organic matter oxidation conditions. Decreasing of the labile organic matter oxidation was observed in the following series of lakes: Valkhomozero → Syamozero → Shotozero → → Salonyarvi and Vegarusyarvi which was confirmed by correlation with concentration of autochthonous organic matter.

About the authors

A. V. Leonov

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: leonov@ocean.ru
Russian Federation, Moscow

M. V. Zobkova

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: rincalika21@yandex.ru
Russian Federation, Petrozavodsk

References

  1. Analiticheskie, kineticheskie i raschetnye metody v gidrohimicheskoj praktike / Red. P. A. Lozovik, N. A. Efremenko. SPb.: Nestor-Istoriya, 2017. 272 s.
  2. Bul’on V. V. Pervichnaya produkciya planktona vnutrennih vodoemov. L.: Nauka Len. оtd., 1983. 150 s.
  3. Veres Yu. K., Ostapenya A. P. Soderzhanie labil’nogo organicheskogo veshchestva v vode ozer Narochanskogo regiona // Vestnik BGU. Ser. 2. 2011. № 2. s. 45–49.
  4. Gidrohimiya Onezhskogo ozera i ego pritokov. L.: Izd-vo Nauka, 1973. 243 s.
  5. Efremova T. A., Zobkova M. V. Soderzhanie, raspredelenie i sootnoshenie osnovnyh komponentov organicheskogo veshchestva v vode Onezhskogo ozera // Trudy KarNTs RAN. 2019. № 9. S. 60–75. https://doi.org/10.17076/lim1017
  6. Zobkov M. B., Zobkova M. V. Ustrojstvo dlya opredeleniya organicheskogo ugleroda v vode s fotohimicheskim persul’fatnym okisleniem v sisteme nepreryvnogo gazovogo potoka i IK-Fur’e spektrometricheskim detektirovaniem // Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov 2015. №. 8. S. 10–15.
  7. Zobkova M. V. Ocenka avtohtonnoj, allohtonnoj i antropogennoj sostavlyayushchih organicheskogo veshchestva v poverhnostnyh vodah (na primere vodnyh ob»ektov Karelii): avtoref. dis. … kand. him. nauk: 1.5.15. Petrozavodsk, 2024, 20 s.
  8. Zobkova M. V., Efremova T. A., Lozovik P. A., Sabylina A. V. Organicheskoe veshchestvo i ego komponenty v poverhnostnyh vodah gumidnoj zony // Uspehi sovremennogo estestvoznaniya. 2015. № 12. S. 115–120.
  9. Leonov A. V. Obobshchenie, tipizatsiya i kineticheskii analiz krivykh potrebleniya kisloroda po dannym BPK-opytov // Okeanologiya. 1974. Vol. 14. Vyp. 1. S. 82–87.
  10. Leonov A. V., Zobkova M. V. Obshchaya harakteristika razvitiya BPK v dlitel’nyh eksperimentah s vodoj iz vodoemov Karelii // Tr. Kar. NC RAN. 2019. № 3. S. 61–79. https://doi.org/10.17076/lim952
  11. Leonov A. V., Zobkova M. V. Znacheniya kineticheskih parametrov BPK dlitel’nyh eksperimentov (na primere analiza dannyh s raznymi integral’nymi probami vody iz Onezhskogo ozera) // Trudy KarNTs RAN. 2020а. № 4. S. 40–61. https://doi.org/10.17076/lim 1164
  12. Leonov A. V., Zobkova M. V. Sootvetstvie znachenij parametrov dolgosrochnoj kinetiki BPK koncentraciyam komponentov organicheskogo veshchestva v vode iz raznyh akvatorij Onezhskogo ozera // Trudy KarNTs RAN. 2020b. № 9. S. 40–64. https://doi.org/10.17076/lim1287
  13. Leonov A. V., Zobkova M. V. Primenenie dlitel’nyh BPK-eksperimentov dlya sezonnyh issledovanij okisleniya komponentov organicheskogo veshchestva v vode iz raznyh rajonov Onezhskogo ozera // Tr. Kar. NC RAN. № 9. 2021. S. 37–57. https://doi.org/10.17076/lim1369
  14. Leonov A. V., Zobkova M. V. Kineticheskie parametry BPK i ih sootvetstvie soderzhaniyu komponentov organicheskogo veshchestva v vodah evtrofnyh vodoemov Karelii // Izvestiya russkogo geograficheskogo obshchestva, 2022. T. 154, № 3. S. 28–46. https://doi.org/10.31857/S0869607122030053
  15. Lozovik P. A. Gidrogeohimicheskie kriterii sostoyaniya poverhnostnyh vod gumidnoj zony i ih ustojchivosti k antropogennomu vozdejstviyu: Avtoref. dis. … dokt. him. nauk. Moskva, 2006. 59 s.
  16. Lozovik P. A., Musatova M. V. Metodika razdeleniya organicheskogo veshchestva prirodnyh vod adsorbciej na diehtilaminoehtilcellyuloze na avtohtonnuyu i allohtonnuyu sostavlyayushchie // Vestnik MGOU. Seriya Estestvennye nauki. 2013. no. 3. S. 63–68.
  17. Lozovik P. A., Musatova M. V., Ryzhakov A. V. Avtohtonnoe i allohtonnoe organicheskoe veshchestva v raznotipnyh ozerah Karelii // Voda, himiya i ekologiya. 2014. № 4. S. 11–17.
  18. Lozovik P. A., Morozov A. K., Zobkov M. B., Duhovicheva, T. A., Osipova L. A. Allohtonnoe i avtohtonnoe organicheskoe veshchestvo v poverhnostnyh vodah Karelii // Vodnye resursy. 2007. T.34, № 2. S. 225-237.
  19. Ozera Karelii. Spravochnik. / Pod red. N. N. Filatova, V. I. Kuhareva. — Petrozavodsk: KarNC RAN, 2013. 464 s.
  20. Ryzhakov A. V., Zobkova M. V., Lozovik P. A. Osobennosti soderzhaniya i raspredeleniya form fosfora v vodoemah gumidnoj zony // Trudy KarNC RAN. — 2016. — № 9 — S. 33–45.
  21. Skopincev B. A. Organicheskoe veshchestvo v prirodnyh vodah (vodnyj gumus) // Tr. GOIN. 1950. Vyp. 17 (29). 200 s.
  22. Tregubova T. M., Kulish T. P. Kinetika biohimicheskogo potrebleniya kisloroda v vode ozera. Antropogennoe evtrofirovanie Ladozhskogo ozera. L.: Nauka, Len. Otd, 1982. S. 106–116.
  23. Ostapenia A. P., Parparov A., Berman T. Lability of organic carbon in lakes of different trophic status // Freshwater Biol. 2009. Vol. 54. P. 1312-1323. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2009.02183
  24. Sullivan A. B., Snyder D. V., Rounds S. A. Controls on biochemical oxygen demand in the upper Klamath River, Oregon // Chem. Geol. 2010. Vol. 269. P. 12–21. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2009.08.007
  25. Zhou Y., Davidson T. A., Yao X., Zhang Y., Jeppesen E., de Souza J. G., Wua H., Shi K., Qin B. How autochthonous dissolved organic matter responds to eutrophication and climate warming: evidence from a cross-continental data analysis and experiments // Earth-Science Reviews. 2018. V. 185. pp. 928–937. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2018.08.013

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».