Freshwater Hydrochemistry
Petro Linnik
D. Sc. (Chem.), professorScientific staff of the department:
- Linnik P. - Head of Department, D. Sc. (Chem.), professor
- Zhezherya V. - PhD (Geogr.),Senior Researcher
- Morozova A. - PhD (Geogr.), Senior Researcher
- Osipenko V. - PhD (Biol.),Senior Researcher
- Zhezherya T. - PhD (Geogr.), Researcher, Scientific secretary of the department
- Evtukh T. -Leading Engineer
- Konyukh L. - Leading Engineer
In the photo: from left to right Zhezherya V., Zhezherya T., Ignatenko I., Linnik P., Osipenko V., Zubenko I., Morozova A., Evtukh T., Konyukh L.
Directions of research
Basic Research
• study of chemical elements and compounds migration in the system bottom sediments – water under influence aerobic and anaerobic condition of aquatic environment;
• study of the migration, transformation and distribution of biogenic elements, organic substances and metal compounds between abiotic components of freshwater ecosystems for the action of various factors (aerobic and anaerobic conditions, increase content of organic substances and mineral salts in water, decrease of value pH in aquatic environment, etc.).
Applied Research
• research and estimate of the state of surface water bodies with different hydrological regime (reservoirs of the Dnieper cascade, estuaries of rivers, estuaries of the North-Western Black Sea Region, lakes in Kiev) using hydrochemical indicators;
• development of arrangements, which are based on the scientific research, on the prevention of the occurrence of negative phenomena in surface water bodies, caused by the increasing influence of anthropogenic factors on them.
We have obtained the results of study on the influence of the most important abiotic factors of the environment, in particular aerobic and anaerobic conditions, the increased content of humic substances and mineral salts in water, and the pH value for the migration and distribution of biogenic elements, organic substances and metal compounds in the bottom sediments - water system. It has been established that oxygen deficiency, complexation with the participation of humic substances and a decrease in the pH of water are the most important factors responsible for the secondary pollution of the aquatic environment due to an increase in the migration mobility of substances and their active inflow from bottom sediments. Under the condition of sufficient saturation of water with oxygen, on the contrary, processes of self-purification of the aquatic environment from polluting substances of both natural and anthropogenic origin dominate.
We have established the features of the formation of organic substances in various types of water bodies. It was shown that humic substances as a fraction of dissolved organic matter dominate in surface water bodies and affect on the quality of the aquatic environment.
The increased content of humic substances in water leads to a decrease in the content of dissolved oxygen and an increase in the migration mobility of biogenic elements (ammonium nitrogen, iron) in the system of bottom sediments - water and metals (Al, Fe, Cu, Zn, Pb, Mn, Cr, Mo) due to their binding in complexes and stabilization in the dissolved state, which was established using the example of the rivers of the Pripyat basin, the Kiev and Kanev Reservoirs, the Desna River and small-flow lakes and ponds in Kyiv.
We have clarified the role of humic substances in the formation of other groups of dissolved organic substances, in particular carbohydrates and protein-like substances in these water bodies. Below are the results of research during many years on the content of humic substances in surface water bodies (Fig. 5).
Important in the functioning of aquatic ecosystems is the detoxification of substances characterized by toxicity and negative influence on the development of biota. Ways of detoxification are different (Fig. 6), but the greatest impact is complexation with the participation of natural organic substances. Humus substances play a paramount role in complexation. Due to the binding in complexes, the fraction of the labile fraction of dissolved metals as accessible and toxic for hydrobionts is sharply reduced (Fig. 7).
Osipenko V. and Ignatenko I. separate of dissolved organic substances of natural water by the method of ion-exchange chromatography
Zhezherya V. determines the concentration of Zn (II), Cd (II), and Pb (II) in water samples by the method of anode inversion voltammetry
Limit and average values of humic substance concentration in surface water bodies of Ukraine: 1, 2 – the rivers Stviga, Pripyat, 3, 4 – lakes Lucymir, Bolshoye Chernoye, 5 – Kyiv Reservoir, 6 – Kanev Reservoir (upper section), 7–10 – Desna River, Pivdeniy Bug, Ros’, Seret River, 11 – Ternopil Reservoir, 12 – the upper Kitaevskiy pond (Kyiv), 13 – Lake Telbin (Kyiv), 14 – Kakhovka Reservoir, 15 – Kiliya delta of the Danube, 16 – Sasitske Reservoir.
The main ways of detoxification substances in surface water bodies.
Share of the labile fraction of metals in the water of some water bodies of Ukraine (average and limit values): 1 – Kyiv, 2 – Kremenchug, 3 – Zaporizhske and 4 – Kakhovske Reservoirs of the Dnieper cascade, 5 – Dnieper-Bugsky, 6 – Dniester limans, 7 and 8 – respectively mouth areas of the Dniester and the Danube. Mdissolved is the concentration of the dissolved form of each of the metals.
1. Линник П. Н. Содержание лабильной фракции металлов в поверхностных водах как важный элемент при оценке их потенциальной токсичности // Гидробиологический журнал – 2010. – Т. 46, № 6. – С. 90–104.
2. Осипенко В. П., Васильчук Т. О. Міграція і розподіл органічних речовин між абіотичними компонентами поверхневих водойм за аеробних і анаеробних умов середовища // Наукові Праці УкрНДГМІ. – 2010. – Вип. 259. – С. 188–198.
3. Жежеря В. А., Линник П. М. Вміст та форми знаходження алюмінію у воді річок басейну Прип’яті // Наук. праці УкрНДГМІ. – 2010. – Вип. 259. – С. 171–187.
4. Линник П. Н., Жежеря В. А., Линник Р. П. Особенности миграции алюминия в поверхностных водах с повышенным содержанием гумусовых веществ: натурные и экспериментальные исследования // Экологическая химия. – 2010. – Т.19, №4. – С. 213–228.
5. Щербак В. І., Майстрова Н. В., Морозова А. О., Семенюк Н. Є. Національний природний парк “Прип’ять–Стохід”. Різноманіття альгофлори і гідрохімічна характеристика акваландшафтів / Під ред. В. І. Щербака. – К.: Фітосоціоцентр, 2011. – 164 с.
6. Екологічний стан урбанізованих заплавних водойм. Затока Осокорки / Тімченко В.М., Линник П.М., Щербак В.І. та ін. – Київ: Ін-т гідробіології НАН України, 2011. – 76 с.
7. Осипенко В.П., Васильчук Т.О., Євтух Т.В. Сезонна динаміка вмісту основних груп розчинених органічних речовин у водоймах різного типу // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія: Наук. збірник. – 2012. – Т.1(26). – С. 134–139.
8. Линник П. Н., Иванечко Я.С., Линник Р.П., Жежеря В.А. Методические особенности исследования гумусовых веществ в природных поверхностных водах // Химия и технология воды. – 2013. – Т. 35, № 6. – С. 533–550.
9. Осадчий В.І., Набиванець Б.Й., Линник П.М., Осадча Н.М., Набиванець Ю.Б. Процеси формування хімічного складу поверхневих вод. – К.: Ніка-Центр, 2013. – 240 с.
10. Абіотичні компоненти екосистеми Київського водосховища / Тімченко В.М., Линник П.М., Холодько О.П. та ін. – Київ: Логос, 2013. – 60 с.
11. Осипенко В.П. Сезонные и пространственные изменения содержания и молекулярно-массового распределения углеводов в поверхностных водах// Гидробиол. журн. – 2014. – Т. 50, № 3. – С. 97–107.
12. Линник П.Н., Иванечко Я.С. Растворенные углеводы в поверхностных водных объектах Украины // Гидробиол. журн. – 2014. – Т. 50, № 4. – С. 97–119.
13. Екологічний стан водних об’єктів урбанізованих територій. Китаївські ставки. / Линник П.М., Жежеря В.А., Батог С.В., Жежеря Т.П., Клоченко П.Д., Шевченко Т.Ф., Савицький О.Л., Зубенко І.Б., Іванечко Я.С.– Ін-т гідробіології НАН України. – К.: Логос. – 2015. – 76 c.
14. Линник П.Н., Игнатенко И.И. Молибден в природных поверхностных водах: содержание и формы нахождения // Гидробиол. журн. – 2015. – Т. 51, № 2. – С. 89–113.
15. Линник П.Н. Мышьяк в природных водах: формы нахождения, особенности миграции, токсичность (обзор) // Гидробиол. журн. – 2015. – Т. 51, № 4. – С. 91–116.
16. Жежеря В.А., Линник П.Н., Жежеря Т.П., Скоблей М.П. Методические особенности пробоподготовки взвешенных веществ и донных отложений // Гидробиол. журн. – 2015. – Т. 51, № 6. – С. 95–114.
17. Морозова А.А. Абиотические факторы водной среды и их роль в формировании режима и динамики биогенных веществ в замкнутых водоемах // Наук. зап. Терноп. нац. пед. ун-ту. Сер. Біол., Спец. випуск: Гідроекологія. – 2015. – № 3–4(64). — С. 480–484.
18. Линник П.Н. Сосуществующие формы хрома в природных поверхностных водах и их значение для водных экосистем // Гидробиол. журн. – 2016. – Т. 52, № 4. – С. 82–102.
19. Линник П.Н., Жежеря В.А. Содержание и формы миграции свинца в поверхностных водах // Гидробиол. журн. – 2016. – Т. 52, № 5. – С. 97–120.
Наукові праці, опубліковані в зарубіжних виданнях, у тому числі
перекладені видавництвом Springer
20. Linnik P. M., Zubenko I. B. Role of bottom sediments in the secondary pollution of aquatic environments by heavy-metal compounds // Lakes and Reservoirs: Research and Management. – 2000. – Vol. 5, № 1. – P. 11–21.
21. Linnik P. M. Zinc, lead and cadmium speciation in Dnieper water-bodies // Lakes and Reservoirs: Research and Management. – 2000. – Vol. 5, № 4. – P. 261–270.
22. Linnik P. N. Complexation as the most important factor in the fate and transport of heavy metals in the Dnieper water bodies // Anal. Bioanal. Chem. – 2003. – Vol. 376. – P. 405–412.
23. Linnik P. N., Vasilchuk T. A. Role of humic substances in the complexation and detoxification of heavy metals: case study of the Dnieper reservoirs // Use of humic substances to remediate polluted environments: from theory to practice (I.V. Perminova, K. Hatfield, N. Hertkorn, Eds.). – NATO Science Series. IV: Earth and Environmental Series. – Dordrecht: Springer. – 2005. – Vol. 52, Chapter 6. – P. 135–154.
24. Linnik P. N., Vasylchuk T. A., Osypenko V. P., Zubko A. V. Impact of humic substances on the secondary pollution of an aquatic environment by heavy metals and some organic compounds caused by the bottom sediments // Polish J. Chem. – 2008. – Vol. 82. – P. 411–418.
25. Linnik P.N. Some peculiarities of metal migration in the aerobic and anaerobic conditions in the surface water bodies // Russian Journal of General Chemistry. – 2010. – Vol. 80, N 13. – P. 2682–2693. (Видавництво Springer).
26. Linnik P.N., Ivanechko Ya.S., Linnik R.P., Zhezherya V.A. Humic Substances in Surface Waters of the Ukraine // Russian Journal of General Chemistry. – 2013. – Vol. 83, N 13. – P. 2715–2730 (Видавництво Springer).
27. Linnik P.N., Dikaya T.P. Concentrations, coexisting forms, and features of silicon distribution and migration in surface waters of Ukraine // Water Resources. – 2014. – Vol. 41, N. 6. – P. 696–708.
28. Linnik P.N., Zhezherya V.A., Ivanechko Ya.S., Linnik R.P. Humic substances and their role in migration of metals in the high colored surface waters: the case study of rivers of the Pripyat’ river basin // Russian Journal of General Chemistry. – 2014. – Vol. 84, N 13. – P. 2572–2587 (Видавництво Springer).
29. Linnik P.N., Zhezherya V.A., Linnik R.P., Ignatenko I.I., Zubenko I.B. Metals in surface water of Ukraine: the migration forms, features of distribution between the abiotic components of aquatic ecosystems, and potential bioavailability // Russian Journal of General Chemistry. – 2015. – Vol. 85, N. 13. – P. 2965–2984 (Видавництво Springer).
30. Osadchyy V., Nabyvanets B., Linnik P., Osadcha N., Nabyvanets Yu. Processes determining surface water chemistry. – Switzerland: Springer International Publishing, 2016. – 270 p.
Patents
1. Винахідники: Линник П.М., Жежеря В.А., Дика Т.П. Спосіб двостадійної обробки проб завислих речовин і донних відкладів // Пат. 107989 Україна, МПК51 (2015.01) G01N 1/00; власник Ін-т гідробіології НАН України. – № а 2013 05219; заяв. 23.04.2013; опубл. 10.03.15, Бюл. № 5.
2. Винахідники: Жежеря В. А. Модифікований батометр-склянка // Пат. на корисну модель № 75995 Україна, МПК51 (2012.01) G 01 N 1/00; власник Ін-т гідробіології НАН України. – № u 2012 05246; заяв. 27.04.12; опубл. 25.12.12, Бюл. № 24.