Локальная сезонная гипоксия и образование сероводорода в придонных водах Cевастопольской бухты в 2009–2019 годах

С. И. Кондратьев*, А. В. Видничук

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: skondratt@mail.ru

Аннотация

Целью данной работы является выявление причин возникновения гипоксийных условий в одном из районов Севастопольской бухты. В статье использованы результаты ежеквартального экологического мониторинга Севастопольской бухты отделом биогеохимии моря Морского гидрофизического института. В ходе мониторинга по сетке из 36 станций с поверхностного и придонного горизонтов с помощью батометров отбирались пробы на растворенный кислород, элементы карбонатной системы и главного биогенного цикла. Для получения вертикальных профилей температуры, солености и кислорода использовался CTD-зонд ГАП-16, снабженный датчиком кислорода. При выполнении экологического мониторинга летом 2009 г. в придонных водах станции 8 был обнаружен сероводород с концентрацией 37 мкМ. Анализ содержания кислорода за последние 10 лет показал регулярное возникновение гипоксийных условий (содержание кислорода менее 62.5 мкМ) в придонных водах этой станции. Возникновение гипоксийных условий в придонных водах в районе станции 8 связано с искусственным углублением дна в районе этой станции, сделанным для погружения плавучего дока. Прогревание поверхностных вод в мае – июне приводит к возникновению термоклина, постепенно опускающегося на глубину 10–12 м. При дальнейшем прогреве разница в температуре вод может достигать 8 °С. Возникший термоклин совместно со слоем менее соленых вод на горизонте 10–14 м (происхождение этого слоя не совсем понятно) ослабляют вертикальный обмен, при этом начинается потребление растворенного кислорода в процессе минерализации взвешенного органического вещества. В сентябре 2009 и 2014 гг. этот процесс завершился образованием сероводорода.

Ключевые слова

Севастопольская бухта, гипоксия придонных вод, образование сероводорода, биогенные элементы, антропогенные факторы

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственных заданий по темам 0827-2019-0003 и 0827-2019-0004, и проектов РФФИ No 18-45-920018 «Исследование и оценка влияния антропогенных и природных факторов на кислородный режим Севастопольской бухты по результатам многолетнего экспедиционного мониторинга и численного моделирования» и No 18-05-80028 «Исследование и оценка роли гидрофизических и биогеохимических процессов в формировании зон дефицита кислорода и сероводородного заражения прибрежных районов Крымского полуострова и Керченского пролива».

Для цитирования

Кондратьев С. И., Видничук А. В. Локальная сезонная гипоксия и образование сероводорода в придонных водах Севастопольской бухты в 2009–2019 годах // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. No 2. С. 107-212. EDN EDXBJU. doi:10.22449/2413-5577-2020-2-107-121

Kondratev, S.I. and Vidnichuk, A.V., 2020. Local Seasonal Hypoxia and Hydrogen Sulphide Formation in the Bottom Waters of the Sevastopol Bay in 2009–2019. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (2), pp. 107–121. doi:10.22449/2413-5577-2020-2-107-121 (in Russian).

DOI

10.22449/2413-5577-2020-2-107-121

Список литературы

  1. Гидролого-гидрохимический режим Севастопольской бухты и его изменения под воздействием климатических и антропогенных факторов / В. А. Иванов [и др.]. Севастополь: МГИ НАНУ, 2006. 90 с. URL: http://mhi-ras.ru/assets/files/gidrologo-gidrohimicheskij_rezhim_sevastopolskoj_buhty_2006.pdf (дата обращения: 25.05.2020).
  2. Морочковский В. А., Ковальчук Ю. Л. Гидролого-гидрохимический режим Севастопольской бухты // Ихтиофауна черноморских бухт в условиях антропогенного воздействия. Киев : Наукова думка, 1993. С. 17–24.
  3. Современное состояние и тенденции изменения экосистемы Севастопольской бухты / Е. В. Павлова [и др.] // Акватория и берега Севастополя: экосистемные процессы и услуги обществу. Севастополь : Аквавита, 1999. С. 70–94. URL: https://repository.marine-research.org/handle/299011/5248 (дата обращения: 15.04.2020).
  4. Long-term changes in Sevastopol Bay (the Black Sea) with particular reference to the ichthyoplankton and zooplankton / A. D. Gordina [et al.] // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2001. Vol. 52, iss. 1. Р. 1–13. https://doi.org/10.1006/ecss.2000.0662
  5. Гидролого-гидрохимический режим Севастопольской бухты в условиях антропогенного воздействия (по наблюдениям 1998–1999 гг.) / Е. И. Овсяный [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2000. С. 79–103.
  6. Основные источники загрязнения морской среды Севастопольского региона / Е. И. Овсяный [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2001. Вып. 2. С. 138–152.
  7. Миронов О. Г., Кирюхина Л. Н., Алемов С. В. Санитарно-биологические аспекты экологии cевастопольских бухт в ХХ веке. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2003. 185 с. URL: https://repository.marine-research.org/handle/299011/1466 (дата обращения: 15.04.2020).
  8. Влияние океанографических факторов на экологическое состояние Севастопольской бухты (Черное море) / Л. Н. Репетин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2003. No 2. С. 66–80.
  9. Орехова Н. А., Медведев Е. В., Овсяный Е. И. Влияние вод реки Черной на гидрохимический режим Севастопольской бухты (Черное море) // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. Вып. 3. С. 84–91. doi:10.22449/2413-5577-2018-3-84-91
  10. Орехова Н. А., Коновалов С. К. Кислород и сероводород в донных осадках Севастопольской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. Вып. 18. С. 48–54.
  11. Орехова Н. А., Коновалов С. К. Кислород и сульфиды в донных отложениях прибрежных районов Севастопольского региона Крыма // Океанология. 2018. Т. 58, No 5. С. 739–750. doi:10.1134/S0030157418050106
  12. Svishchev S. V., Kondrat’ev S. I., Konovalov S. K. Regularities of seasonal variations in the content and distribution of oxygen in waters of the Sevastopol Bay // Physical Oceanography. 2011. Vol. 21, iss. 4. P. 280–293. doi:10.1007/s11110-011-9122-6
  13. Kondrat’ev S. I. Specific features of the distribution of dissolved oxygen in waters of the Sevastopol Bay in 2006–2007 // Physical Oceanography. 2010. Vol. 20, iss. 2. Р. 136–148. doi:10.1007/s11110-010-9073-3
  14. Investigating hypoxia in aquatic environments: diverse approaches to addressing a complex phenomenon / J. Friedrich [et al.] // Biogeosciences. 2014. Vol. 11, iss. 4. P. 1215–1259. doi:10.5194/bg-11-1215-2014
  15. Методы гидрохимических исследований океана / Отв. ред. О. К. Бордовский, В. Н. Иваненков. М. : Наука, 1978. 271 с.
  16. Современные методы гидрохимических исследований океана / Под ред. О. К. Бордовского, А. М. Черняковой. М. : ИО АН СССР, 1992. 199 с.
  17. Belokopytov V. N. “Oceanographer”: applied software for oceanographic surveys // International Symposium on Information Technology in Oceanography (ITO-98): Abstracts. Goa, India, 12–16 October, 1998. Goa, 1998. P. 79.
  18. Берлинский Н. А., Гаркавая Г. П., Богатова Ю. И. Проблемы антропогенного эвтрофирования и развития гипоксии в северо-западной части Черного моря // Экология моря. 2003. Вып. 63. С. 17–22.
  19. Ukrainskii V. V., Popov Yu. I. Climatic and hydrophysical conditions of the development of hypoxia in waters of the northwest shelf of the Black Sea // Physical Oceanography. 2009. Vol. 19, iss. 3. Article 140. https://doi.org/10.1007/s11110-009-9046-6
  20. Orekhova N. A., Varenik A. V. Current hydrochemical regime of the Sevastopol Bay // Physical Oceanography. 2018. Vol. 25, iss. 2. P. 124–135. doi:10.22449/1573-160X-2018-2-124-135
  21. Ovsyany E. I., Orekhova N. A. Hydrochemical regime of the River Chernaya (Crimea): Environmental aspects // Physical Oceanography. 2018. Vol. 25, iss. 1. P. 77–88. doi:10.22449/1573-160X-2018-1-77-88
  22. Diaz R. J. Overview of hypoxia around the world // Journal of Environmental Quality. 2001. Vol. 30, iss. 2. P. 275–281. https://doi.org/10.2134/jeq2001.302275x
  23. Biogeochemical transformations of inorganic nutrients in the mixing zone between the Danube River and the north-western Black Sea / O. Ragueneau [et al.] // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2002. Vol. 54, iss. 3. P. 321–336. doi:10.1006/ecss.2000.0650
  24. Grégoire M., Lacroix G. Exchange processes and nitrogen cycling on the shelf and continental slope of the Black Sea basin // Global Biogeochemical Cycles. 2003. Vol. 17, iss. 2. 1073. doi:10.1029/2002GB001882

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)