Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Портнеф өзенінің су жиналатын алабының ауданы шамамен 1329 шаршы миль (3442 км²) құрайды. USGS 13075910 нөмірімен тіркелген (Тайхидегі Портнеф өзені) өлшеуіш бойынша орташа жылдық су шығыны , ал ең жоғары тәуліктік су ағыны және ең төменгісі .
The Portneuf River's drainage basin is approximately 1329 square miles (3,442 km2) in area. Its mean annual discharge, as measured by USGS gauge 13075910 (Portneuf River at Tyhee), is , with a maximum daily recorded flow of and a minimum of .
Тарих
Портнеф өзеніне 1821 жылға дейін Монреальдегі тері саудасымен айналысқан Солтүстік-Батыс компаниясының француз-канадтық саяхатшылары ат қойған. Портнеф аңғары 19-ғасырдың ортасында Орегон және Калифорния жолдарының бағыты болды. Монтана және Айдахода алтынның табылуынан кейін, ол адамдар мен тауарларды тасымалдау үшін маңызды бағытқа айналды. 1877 жылы бұл аңғар Идахо штатындағы алғашқы темір жол – Юта және Солтүстік темір жолының құрылысына пайдаланылды.
The Portneuf River was given its name sometime before 1821 by French Canadian voyageurs working for the Montreal based fur trading North West Company. The valley of the Portneuf provided the route of the Oregon Trail and California Trail in the middle 19th century. After the discovery of gold in Montana and Idaho, it became a significant stage route for the transportation of people and goods. In 1877 the valley was used as the route of the Utah and Northern Railway, the first railroad in Idaho.
Су айдынының биогеохимиясы
Порнеф өзенінің су алабы - кеңінен пайдаланылатын және адам қызметінен өзгертілген жүйе. 1960 жылдардың басындағы бірнеше ауыр су тасқынынан кейін, Армия инженерлік корпусы 1965 жылы су тасқынын бақылау үшін бетон арнаны жобалап салды. Арна өзеннің бағытын ұстанды және Покателло қаласының батыс жағынан өтті, бұл өзеннің табиғи процестерін күрт өзгертті. Адам қызметінің әдеттегі салдары – су жүйесіне нүктелік және нүктелік емес көздер арқылы қоректік заттардың түсуі. Өзен Лава Ыстық бұлақтары, МакКаммон, Инком және Покателло қалаларының су пайдалануына ұшырайды. Аймақтың серпінді геологиясы және жергілікті тұрғындардың көптеп пайдалануы биологиялық процестермен және жергілікті геологиямен байланысты ерекше химиялық қасиеттер жиынтығын қалыптастырды.
The Portneuf River watershed is a heavily used and anthropogenically altered system. After a series of heavy floods in the early 1960s the Army Corps of Engineers designed and constructed a concrete channel to control flooding in 1965. The channelization followed the river's route and cut through the west side of Pocatello, drastically altering the natural river processes. One common result of human activity is the loading of nutrients into the water system through both point and non point sources. The river is subjected to use by four municipalities (Lava Hot Springs, McCammon, Inkom, and Pocatello) over its length. The dynamic geology of the region and the heavy use by the local populations have produced a unique set of chemical characteristics associated with both the biological processes and the interactions with the local geology.
Нитраттар
Өзен бойындағы қарқынды егіншілік және мал шаруашылығынан болатын қоректік заттардың шайылуы өзендегі нитрат мөлшерін айқын түрде арттырды. Бұған Покателло қаласының сарқынды суларды тазартатын станциясынан шығатын тазартылған сулар және Simplot фосфатты өңдейтін зауытының қалдықтары да қосылады. Қоректік заттардың осылай артуы жүйедегі биомассаның көбеюіне себеп болады.
Nutrient runoffs from intensive agriculture and ranching along the route of the river have noticeably increased the nitrate loads in the stream. This is compounded by the addition of treated effluent from the city of Pocatello's wastewater treatment facility and the waste associated with the phosphate processing plant, Simplot. This increased nutrient load supports an increased biomass within the system.
Көміртегі алмасу
Порнеф су алабындағы қатты Жер мен атмосфера арасындағы бейорганикалық көміртегінің алмасуы жүйе бойында CaCO3 шөгінділерін қалыптастырды. Бұл шөгінділер травертин және туфа деп аталады, олар аймақтың динамикалық жер асты сулары мен геологиялық құрылысының нәтижесінде пайда болады. Туфа геологиялық қоғамдастықта жылжымалы тұщы су орталарымен байланысты жұмсақ және кеуекті CaCO3 шөгінділері ретінде белгілі. Травертин – оған ұқсас шөгінді, бірақ ол термалды сулармен байланысты екендігімен ерекшеленеді. Туфаның шөгінуі күрделі процесс, ол еріту, қанығу, жер асты арқылы тасымалдау, бетке шығу және шөгінді түзілу сияқты кезеңдерді қамтиды. Тұндырылған CaCO3-тың екі түрі де Порнеф су алабында кездеседі. Табиғи сулы жүйелерде CaCO3 шөгіндісін бірнеше түрлі, бірақ байланысты процестер бақылайды. Химиялық процестерлер қатысқан элементтер мен молекулалардың химиялық қасиеттерімен шақырылады. Физикалық процестер су алабы жүйесінің сипаттамаларымен (градиент, ағыс, субстрат, жер асты суларының ағын қасиеттері) басқарылады. Биотикалық процестер тірі организмдердің қызметімен шақырылады.
The exchange of inorganic carbon between the solid earth and the atmosphere in the Portneuf watershed has produced deposits of CaCO3 throughout the system. Known as travertine and tufa, these deposits are formed as a function of the dynamic groundwater and geology of the region. Tufa is known throughout the geologic collective as the soft and porous CaCO3 deposits associated with moving freshwater environments. Travertine is a related deposit separated by the fact that it is associated with thermal waters. Deposition of tufa is complex, involving processes of dissolution, saturation, subsurface transport, emergence and precipitation. Both versions of precipitated CaCO3 are present in the Portneuf watershed. Several very different but related processes control the precipitation of CaCO3 in natural aqueous systems. The chemical processes are driven by the chemical properties of the elements and molecules involved. The physical processes are driven by characteristics of the watershed system (gradient, flow, substrate, groundwater flow properties). The biotic processes are driven by the activities of living organisms.
Химиялық процестер
Кальций карбонатының түзілімдері метеориттік сулардың кальций карбонатымен қанығуымен байланысты аймақтарда кездеседі. Бұл сулар CaCO3-ға бай тау жыныстарының жер астында тікелей еріуі нәтижесінде пайда болып, қайтадан кальцит ретінде тұнады. Портнеф суайдынының геологиясы негізінен палеозой дәуіріне жататын әк және доломит қабаттарының қалыңдығымен ерекшеленеді. Метеориттік сулардағы CaCO3-тың артуы атмосферамен өзара әрекеттесу немесе органикалық заттарды қамтитын топырақ қабаттары арқылы сүзіліп өтетін CO2-нің қосылуынан туындайды. Жер асты суларындағы CO2-нің қанығуы карбонатты тау жыныстарының еріуіне жағдай жасайды, себебі ол pH деңгейін төмендетеді. Бұл аймақтағы, әсіресе Лава Ыстық Бұлағы қаласының аумағындағы кейбір түзілімдердің пайда болуын түсіндіретін маңызды фактор болып табылады. Төмендегі сурет – Честерфилд суқоймасының төменгі және Американские водопады суқоймасының жоғарғы бөлігінен Портнеф өзенінің ағысының схемалық бейнесі, ол 1973 жылы Миншаллдан алынған.
Calcium carbonate formations are associated with regions where meteoric waters become enriched with calcium carbonate by direct dissolution of CaCO3 rich rocks underground only to resurface and re precipitate calcite. It is well known that the geology of the Portneuf watershed contains large thicknesses of limestone and dolomite strata that are mostly Paleozoic. Enrichment of CaCO3 in the meteoric waters is due to the addition of CO2 either through interaction with the atmosphere, or infiltrating through organic compound containing soil layers. This saturation of CO2 in the groundwater allows for the dissolution of carbonate rocks as it drives pH down. and is a relevant explanation for at least some formation through the region, especially through the town site of Lava Hot Springs. The figure below is a schematic representation of the stream gradient of the Portneuf from just below Chesterfield Reservoir and above American Falls Reservoir adapted from Minshall, 1973.
Биотикалық процестер
Тюфтың дамуының үшінші танылған механизмі – биотаның белсенді атқаратын рөлі. Алга мен мүк, жоғары сатыдағы өсімдіктер және кейбір жәндіктер жиі өздерінің ирек тамырларында, жапырақшаларында және пана/тамақтану құрылымдарында ұсақ бөлшектерді ұстап, одан әрі шөгіну үшін ядролық нүктелерге айналады. Бұл кейбір шөгінді орналасқан жерлерді түсіндіруге мүмкіндік береді, бірақ биотаның рөлі одан да зор, себебі фотосинтездік өсімдіктер судан CO2-ні алып, Ca2+ және CO32− концентрациясын арттырып, шөгіндіні ынталандырады. Порнеф өзенінің осы бөлігі өсімдіктерге бай болуына себеп – оның шаруашылық жерлер арқылы өтіп бара жатқанда қоректік заттардың жиналуы және жылы судың құйылуы, ол өзенді қыстың суығынан қорғайды. Бұл өзен бойында туфтың қалыптасуын күшейтуге мүмкіндік беретін механизм болуы мүмкін. 1972 жылы жасалған бір қызықты зерттеуде, тас өзеніндегі кеңістіктерді туф пен травертиннің толтырғанына дәлелдер келтірілді. Бұл кейбір қазба организмдерге және қоректік заттар айналымына әсер етті. Порнеф су жүйесінде туфтың шөгінуі төрт күрделі механизмнің үйлесуі арқылы жүзеге асырылады: көмір қышқылы бар метеориттік сулардың әктастарды ерітуі, турбуленттік аймақтарда CO2-нің дегазациясы, фотосинтездік өсімдіктердің CO2-ні сіңіруі және биотаның CaCO3 бөлшектерін ұстап алуы. Осы әртүрлі механизмдер арасындағы күрделі өзара әрекеттесулер толыққанды түсінілмеуі мүмкін, бірақ олар формациялардың пайда болуына түсінік береді.
The third recognized mechanism for tufa development is the active role played by the biota. Algae and mosses, along with higher plants and some insects, often trap tiny particles within their sinuous roots, fronds, and shelter/feeding structures, acting as nucleation points for further precipitation. This may explain some of the deposition locations, but the biota plays a larger role as photosynthetic plants remove CO2 from the water, further concentrating the Ca2+ and CO32− and driving precipitation. The Portneuf through this reach is rich in plant life not only due to the nutrient accumulation as it travels through farmland but from the warm water inputs that protect the stream from the effects of the harsh cold of winter temperatures. This could be a mechanism for potentially increasing tufa formation through the reach. An interesting study completed in 1972 showed evidence that the development of tufa and travertine filled the interstices normally found on the rocky river. This had implications for some burrowing organisms as well as nutrient cycling. Precipitation of tufa in the Portneuf drainage is produced through the combination of four complex mechanisms: dissolution of limestones by meteoric waters containing carbonic acids, degassing of CO2 at turbulent sites, the removal of CO2 by photosynthetic plants, and the trapping of particles of CaCO3 by the biota. The complex interactions between these different mechanisms may never be fully understood but offer insight into the occurrence of formations.