Summer-autumn variability of isotopes (2H and 18O) in water at small mountain catchments in South Sikhote-Alin (Pacific Russia)
Authors: Шамов В.В. , Токарев И.В. , Михайлик Т.А. , Козачек А.В. 
Published: July 2024

Изотопный состав природной воды отражает ее приуроченность к различным звеньям гидрологического цикла, изменяясь в процессе фазовых переходов (испарения, транспирации, конденсации, замерзания, оттаивания), а также при взаимодействии воды с водовмещающими средами (горными породами, почвами, воздушными массами, биотой). В статье впервые на основе детальных натурных исследований, выполненных в период с 2013 по 2016 год в экспериментальных малых горных речных бассейнах, анализируется внутригодовая и межгодовая динамика содержания изотопов 2Н и 18О в основных географических типах вод, циркулирующих в летне-осенний период в типичных речных бассейнах горной страны Сихотэ-Алинь (Приморский край Российской Федерации). Показано, что для малых речных бассейнов вблизи морского побережья характерен более тяжелый изотопный состав дождевых, речных и почвенных вод. Обосновывается предварительный вывод о том, что в относительно влажные годы воды континентальных горных районов Приморья по изотопному составу в среднем легче в сравнении с районами побережья приблизительно в 1,5 раза. Для речных водосборов, расположенных прибрежно-морских районах, почвенные воды и воды устойчивых приповерхностных склоновых потоков в изотопном отношении почти неразличимы, тогда как для континентальных водосборов почвенные воды близки по содержанию 18О и 2Н к речным водам, а воды склоновых потоков отличаются чуть более легким, чем речные воды, изотопным составом. В целом близкие значения природных изотопов в почвенных и речных водах обоих районов подтверждают полученные ранее с помощью природных химических трассеров выводы о в целом преобладающей доли склоновых вод – почвенных вод и вод приповерхностных склоновых потоков – в питании малых горных рек Сихотэ-Алиня и, соответственно, относительно невысокий объем подземного питания и низкие значения доли дождевых вод в речном стоке.

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.