Окислительно-восстановительные условия и характеристики донных отложений бухт Севастопольского региона

Ю. С. Куринная*, К. И. Гуров, И. А. Забегаев, Н. А. Орехова

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: kurinnaya-jul@yandex.ru

Аннотация

Цель работы – оценить окислительно-восстановительные условия в донных отложениях Камышовой бухты по сравнению с другими бухтами Севастопольского региона, изучить геохимические характеристики донных отложений и химического состава поровых вод. Проанализированы данные, полученные в ходе экспедиционных исследований на НИС «Виктория» в июле 2021 г. С помощью полярографического метода анализа с использованием стеклянного Au-Hg-микроэлектрода получены натурные данные вертикального распределения кислорода, сероводорода, окисленных и восстановленных форм железа в поровых водах Камышовой бухты в летний сезон. Определены геохимические характеристики донных отложений: гранулометрический состав, содержание органического углерода. Рассмотрены особенности их пространственного и вертикального распределения. Гранулометрический состав осадков в бухте разнообразен. В верховье бухты отложения представлены ракушечным гравием и песком, а в центральной и южной частях преобладают алевритовые и пелитовые илы. Содержание органического углерода в поверхностном слое донных отложений Камышовой бухты изменяется от 0.3 до 2.2 % сухой массы при среднем значении 1.2 % сухой массы, что ниже, чем в других бухтах Севастопольского региона. Установлено, что основные характеристики поровых вод определялись процессами с участием растворенных форм железа (Fe (II, III)) и сероводорода. В верхнем слое отложений отмечены субкислородные условия, что указывает на развитие дефицита кислорода и формирование зон экологического риска экосистемы бухты.

Ключевые слова

донные отложения, поровые воды, кислород, полярография, гранулометрический состав, органический углерод, Черное море, Камышовая бухта.

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ по теме № 0555-2021-0005 «Прибрежные исследования», а также при поддержке проекта РФФИ № 20-35-90103 «Факторы, определяющие потоки кислорода и сероводорода на границе вода – донные отложения в морских экосистемах».

Для цитирования

Окислительно-восстановительные условия и характеристики донных отложений бухт Севастопольского региона / Ю. С. Куринная [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 1. С. 42–54. doi:10.22449/2413-5577-2022-1-42-54

Kurinnaya, Yu.S., Gurov, K.I., Zabegaev, I.A. and Orekhova, N.A., 2022. Redox Conditions and Characteristics of Bottom Sediments in the Bays of the Sevastopol Region. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (1), pp. 42–54. doi:10.22449/2413-5577-2022-1-42-54

DOI

10.22449/2413-5577-2022-1-42-54

Список литературы

  1. Natural and human-induced hypoxia and consequences for coastal areas: synthesis and future development / J. Zhang [et al.] // Biogeosciences. 2010. Vol. 7, iss. 5. P. 1443–1467. https://doi.org/10.5194/bg-7-1443-2010
  2. Moodley L., Heip C. H. R., Middelburg J. J. Benthic activity in sediments of the northwestern Adriatic Sea: sediment oxygen consumption, macro- and meiofauna dynamics // Journal of Sea Research. 1998. Vol. 40, iss. 3–4. P. 263–280. https://doi.org/10.1016/S1385-1101(98)00026-4
  3. 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
  4. Орехова Н. А., Коновалов С. К. Полярография донных осадков Севастопольской бухты // Морской гидрофизический журнал. 2009. № 2. C. 52–66.
  5. Reactive transport in surface sediments. I. Model complexity and software quality / F. J. R. Meysman [et al.] // Computers & Geosciences. 2003. Vol. 29, iss. 3. P. 291–300. https://doi.org/10.1016/S0098-3004(03)00006-2
  6. Distribution of oxygen in surface sediments from central Sagami Bay, Japan: In situ measurements by microelectrodes and planar optodes / R. N. Glud [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2005. Vol. 52, iss. 10. P. 1974–1987. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2005.05.004
  7. Holmer M. The effect of oxygen depletion on anaerobic organic matter degradation in marine sediments // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 1999. Vol. 48, iss. 3. P. 383–390. https://doi.org/10.1006/ecss.1998.0424
  8. Гидрохимическая характеристика отдельных бухт Севастопольского взморья / Е. А. Куфтаркова [и др.] // Труды ЮГНИРО. Керчь: ЮГНИРО, 2008. Т. 46. С. 110–117.
  9. Санитарно-биологические исследования прибрежных акваторий юго-западного Крыма в начале XXI века / Отв. ред. О. Г. Миронова, С. В. Алёмова. Симферополь : ИП «АРИАЛ», 2018. 270 с. URL: https://repository.marine-research.org/bitstream/299011/5423/1/Санитарно-биол_иссл_2018.pdf (дата обращения: 22.01.2022).
  10. Миронов О. Г., Кирюхина Л. Н., Алёмов С. В. Санитарно-биологические аспекты экологии севастопольских бухт в XX веке. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2003. 185 с. URL: https://repository.marine-research.org/bitstream/299011/1466/1/Sanitarno-biologicheskie_Aspekty.pdf (дата обращения: 22.01.2022).
  11. Соловьёва О. В., Тихонова Е. А. Динамика содержания органического вещества в донных отложениях портовых акваторий Севастополя // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. Биология. Химия. 2018. Т. 4 (70), № 4. С. 196–206. URL: http://sn-biolchem.cfuv.ru/wp-content/uploads/2018/12/ilovepdf_com-196-206.pdf (дата обращения: 22.01.2022).
  12. Орехова Н. А., Овсяный Е. И., Тихонова Е. А. Органическое вещество и окислительно-восстановительные условия в донных отложениях Балаклавской бухты // Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. Биология. Химия. 2019. Т. 5, № 3. С. 49–64. URL: https://www.researchgate.net/publication/338005651_ORGANICESKOE_VESESTVO_I_OKISLITELNO-_VOSSTANOVITELNYE_USLOVIA_V_DONNYH_OTLOZENIAH_BALAKLAVSKOJ_BUHTY (дата обращения: 22.01.2022).
  13. Орехова Н. А., Коновалов С. К. Кислород и сульфиды в донных отложениях прибрежных районов Севастопольского региона Крыма // Океанология. 2018. Т. 58, № 5. С. 739–750. doi:10.1134/S0030157418050106
  14. Orekhova N. A., Konovalov S. K. Biogeochemistry of oxygen deficiency in nearshore Black Sea regions of Crimea // Proceedings of the Fourteenth International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation, MEDCOAST 2019, 22–26 October 2019, Marmaris, Turkey. Mugla, Turkey : MEDCOAST Foundation, 2019. Vol. 1. P. 297–306. URL: https://www.researchgate.net/publication/337679521_Biogeochemistry_of_Oxygen_Deficiency_in_Nearshore_Black_Sea_Regions_of_Crimea (date of access: 22.01.2022).
  15. Kurinnaya Y., Orekhova N. Coastal hypoxia in areas under anthropogenic pressure // Proceedings of the 20th International Multidisciplinary Scientific GeoConference, SGEM 2020 (Albena, Bulgaria, 16–25 August, 2020). Sofia, Bulgaria, 2020. Vol. 20, iss. 3.1. P. 823–830. doi:10.5593/sgem2020/3.1/s15.106
  16. Brendel P. J., Luther III G. W. Development of a gold amalgam voltammetric microelectrode for the determination of dissolved Fe, Mn, O2, and S(-II) in pore waters of marine and fresh water sediments // Environmental Science & Technology. 1995. Vol. 29, iss. 3. P. 751–761. doi:10.1021/es00003a024
  17. Simultaneous measurement of O2, Mn, Fe, I-, and S (-II) in marine pore waters with a Solid-State voltammetric microelectrode / G. W. LutherIII [et al.] // Limnology and Oceanography. 1998. Vol. 43, iss. 2. P. 325–333. https://doi.org/10.4319/lo.1998.43.2.0325
  18. Люцарев С. В. Определение органического углерода в морских донных отложениях методом сухого сожжения // Океанология. 1986. Т. 26, вып. 4. С. 704–708.
  19. Некоторые геохимические показатели донных отложений прибрежной акватории под влиянием антропогенного фактора (на примере бухты Казачья, г. Севастополь) / Е. А. Котельянец [и др.] // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2017. Т. 27, вып. 1. С. 5–13.
  20. Загрязняющие вещества в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) / Е. А. Котельянец [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 5. С. 469–480. doi:10.22449/0233-7584-2019-5-469-480
  21. Органическое вещество и гранулометрический состав современных донных отложений Балаклавской бухты (Черное море) / Н. А. Орехова [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 6. C. 523–533. doi:10.22449/0233-7584-2018-6-523-533

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)