Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья

Исследованы геохимические характеристики донных осадков крымского побережья. Установлены основные окислители органического вещества в донных осадках Севастопольской бухты, бухты Омега и района м. Тарханкут. Определены факторы, влияющие на современную структуру донных осадков этих районов....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2013
Main Authors:	Орехова, Н.А., Коновалов, С.К., Овсяный, Е.И.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2013
Series:	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
Subjects:	Комплексные междисциплинарные исследования процессов формирования и эволюции экосистем Черного и Азовского морей на различных масштабах
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/56953
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья / Н.А. Орехова, С.К. Коновалов, Е.И. Овсяный // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 284-288. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-56953
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-569532025-02-09T20:19:47Z Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья Орехова, Н.А. Коновалов, С.К. Овсяный, Е.И. Комплексные междисциплинарные исследования процессов формирования и эволюции экосистем Черного и Азовского морей на различных масштабах Исследованы геохимические характеристики донных осадков крымского побережья. Установлены основные окислители органического вещества в донных осадках Севастопольской бухты, бухты Омега и района м. Тарханкут. Определены факторы, влияющие на современную структуру донных осадков этих районов. Досліджено геохімічні характеристики донних відкладень кримського узбережжя. Встановлено основні окислювачі органічної речовини в донних відкладеннях Севастопольської бухти, бухти Омега і району м.Тарханкут. Визначено фактори, що впливають на сучасну структуру донних відкладень цих районів. Geochemical properties have been studied in coastal sediments of Crimea. The major oxidants of organic matter in sediments have been identified for the Bay of Sevastopol, Omega Bay, and Cape Tarkhankut. The major drivers governing the structure of sediments have been identified and discussed. 2013 Article Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья / Н.А. Орехова, С.К. Коновалов, Е.И. Овсяный // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 284-288. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1726-9903 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/56953 551.465(262.5) ru Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу application/pdf Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Комплексные междисциплинарные исследования процессов формирования и эволюции экосистем Черного и Азовского морей на различных масштабах Комплексные междисциплинарные исследования процессов формирования и эволюции экосистем Черного и Азовского морей на различных масштабах
spellingShingle	Комплексные междисциплинарные исследования процессов формирования и эволюции экосистем Черного и Азовского морей на различных масштабах Комплексные междисциплинарные исследования процессов формирования и эволюции экосистем Черного и Азовского морей на различных масштабах Орехова, Н.А. Коновалов, С.К. Овсяный, Е.И. Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
description	Исследованы геохимические характеристики донных осадков крымского побережья. Установлены основные окислители органического вещества в донных осадках Севастопольской бухты, бухты Омега и района м. Тарханкут. Определены факторы, влияющие на современную структуру донных осадков этих районов.
format	Article
author	Орехова, Н.А. Коновалов, С.К. Овсяный, Е.И.
author_facet	Орехова, Н.А. Коновалов, С.К. Овсяный, Е.И.
author_sort	Орехова, Н.А.
title	Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья
title_short	Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья
title_full	Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья
title_fullStr	Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья
title_full_unstemmed	Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья
title_sort	изменение геохимических характеристик в донных осадках крымского побережья
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Комплексные междисциплинарные исследования процессов формирования и эволюции экосистем Черного и Азовского морей на различных масштабах
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/56953
citation_txt	Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья / Н.А. Орехова, С.К. Коновалов, Е.И. Овсяный // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 284-288. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
work_keys_str_mv	AT orehovana izmeneniegeohimičeskihharakteristikvdonnyhosadkahkrymskogopoberežʹâ AT konovalovsk izmeneniegeohimičeskihharakteristikvdonnyhosadkahkrymskogopoberežʹâ AT ovsânyiei izmeneniegeohimičeskihharakteristikvdonnyhosadkahkrymskogopoberežʹâ
first_indexed	2025-11-30T10:54:18Z
last_indexed	2025-11-30T10:54:18Z
_version_	1850212416525172736
fulltext	284 УДК 551 .465 (262 .5 ) Н.А .Орехова , С.К .Коновалов, Е.И.Овсяный Морской гидрофизический институт НАН Украины, г.Севастополь ИЗМЕНЕНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ДОННЫХ ОСАДКАХ КРЫМСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ Исследованы геохимические характеристики донных осадков крымского побе- режья. Установлены основные окислители органического вещества в донных осад- ках Севастопольской бухты, бухты Омега и района м.Тарханкут. Определены фак- торы, влияющие на современную структуру донных осадков этих районов. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА : донные осадки, биогеохимические процессы, органиче- ский углерод, Черное море. Активное использование прибрежных районов Крыма в рекреацион- ных, сельскохозяйственных и промышленных целях привело к дополни- тельному поступлению в морскую среду биогенных элементов. Результатом такого поступления биогенных элементов является эвтрофикация района, интенсификация процессов продуцирования нового органического вещества и его накопление в придонном слое воды и донных осадках, что способст- вует интенсивному расходованию кислорода на деструкцию органических веществ [1]. При уменьшении содержания кислорода менее 1 % насыщения происходит смена основного окислителя: следующими окислителями орга- нического вещества выступают нитраты/нитриты, MnO2, FeOOH. После ис- черпания этих соединений протекают процессы сульфатредукции, которые сопровождаются образованием восстановленных форм серы, и процессы диспропорционирования органического углерода с образованием метана [2]. При этом в донных осадках возникают восстановительные условия, происходит накопление восстановленных форм серы и металлов, которые могут переходить в придонный слой воды. Такой процесс приводит к дегра- дации водной экосистемы, ухудшению экологических характеристик рай- она, что в значительной степени снижает рекреационный и социально- экономический потенциал всего региона и в первую очередь прибрежных акваторий [3]. Именно по этим причинам содержание кислорода является одной из наиболее важных характеристик водной экосистемы, а исследова- ние геохимических характеристик поровых вод и биогеохимических про- цессов в донных осадках становится одним из ключевых элементов контро- ля и мониторинга состояния экосистем, в первую очередь, подверженных интенсивному антропогенному влиянию. Одним из факторов, определяющих интенсивность биогеохимических процессов и изменение окислительно-восстановительных условий, является содержание и реакционная способность органического вещества. При про- чих равных условиях, чем больше содержание органического вещества, тем интенсивнее расходуются окислители, в частности кислород. Целью данной работы было исследование вертикального распределения основных окислительно-восстановительных компонентов в поровых водах © Н .А .Орехова , С .К .Коновалов , Е .И .Овсяный , 2013 285 донных осадков, определение содержания органического углерода, выявле- ние основного окислителя органического вещества в донных осадках. В ка- честве объектов исследования были выбраны районы крымского побережья (Черное море) с различными условиями осадконакопления, источниками органического углерода: Севастопольская бухта, бухта Омега, прибрежная акватория м.Тарханкут [4]. Бухта Омега представляет собой полузамкнутую акваторию с ограни- ченным водообменом. Органический углерод поступает в воды бухты с бы- товыми, ливневыми и канализационными стоками. Полученные данные по- лярографического анализа свидетельствуют о том, что процессы окисления органического углерода в б. Омега протекают преимущественно за счет ки- слорода (рис.1, а): он проникает в осадки до 50 мм. В более глубоких слоях окисление восстановленных соединений контролируются реакциями с уча- стием Fe (II, III). Сероводород был зафиксирован в осадках бухты, однако его малая концентрация указывает на то, что процессы с участием сульфа- тов не играют существенной роли в раннем диагенезе осадков. Б. Омега яв- ляется бухтой рекреационного назначения, и наибольшая антропогенная нагрузка на воды бухты наблюдается летом. Соответственно наблюдается межгодовая изменчивость границы окисленного слоя, обусловленная есте- ственным сезонным ходом и влиянием антропогенных факторов: в теплый сезон концентрация и глубина проникновения кислорода уменьшаются (при условии отсутствия гидродинамических воздействий). Севастопольская бухта представляет собой прибрежную полузамкну- тую акваторию эстуарного типа, подверженную существенному антропо- генному и техногенному воздействию. Результатом является высокий уро- вень первичной продукции и поступление значительных количеств органи- ческих форм углерода антропогенного и техногенного происхождения. Ог- раниченный водообмен бухты с открытой частью моря способствует интен- сивному накоплению органического углерода в экосистеме бухты [5, 6]. Ре- зультаты полярографического профилирования донных отложений Сева- стопольской бухты (рис.1, б) свидетельствуют о том, что процессы диагене- за протекают с участием различных окислителей органического вещества. Кислород и, вероятно, окисленные формы азота играют существенную роль лишь в самом верхнем (0 – 5 мм) слое донных осадков. На глубинах до 110 мм процессы контролируются реакциями с участием железа. Восста- новленные формы серы присутствовали в осадках этого слоя, однако они эффективно «оттитровывались» окисленными и восстановленными форма- 0 50 100 150 200 250 300 350 � O2, � H2S, мкМ/л 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Г л у б и н а, м м 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 � Fe (III), мкМ/л O2 Fe (III) H2S а 0 40 80 120 160 200 240 280 320 � O2, � H2S, мкМ/л 100 80 60 40 20 0 Г л у б и н а, м м 0 50 100 150 200 250 300 � Fe (II), мкМ/л � Fe (III), мкА Fe (II)Fe (III) H2S O2 б Р и с . 1 .Вертикальное распределение раство- ренных кислорода, же- леза, сульфидов в дон- ных осадках (а) бухты Омега; (б) Севасто- польской бухты. 286 ми железа и не вносили существенного вклада в процессы диагенеза. По данным работы [7] и нашим данным [5] было проанализировано изменение содержания органического углерода в донных осадках Севасто- польской бухты. Выявлена устойчивая тенденция к росту концентрации органического углерода. Результаты анализа вертикального распределения органического угле- рода в донных осадках Севастопольской бухты показывают, что в верхнем слое осадков скорость поступления органического углерода превышает скорость его потребления, т.е. происходит его интенсивное накопление (в слое до 50 мм). В более глубоких слоях осадков происходит окисление органического вещества, в результате чего его содержание уменьшается с глубиной. Ниже 110 мм, окисление органического вещества происходит за счет сульфатредукции, в результате чего образуются восстановленные формы серы, а их количество с глубиной возрастает. Район м.Тарханкут – открытая часть Черного моря, прямые источники антропогенного загрязнения отсутствуют. Одним из источников органиче- ского углерода являются естественные биогеохимические процессы окисле- ния метанотрофными микроорганизмами эндогенного метана, в результате деятельности которых образуется органическое вещество биомассы метано- кисляющих микроорганизмов [8]. Это приводит к интенсивному расходова- нию кислорода. Полученные нами данные свидетельствуют об этом. Не за- висимо от времени отбора проб в придонном слое воды содержание кисло- рода не превышало 63 мкМ/л, а на поверхности осадков он отсутствовал. Окисление органического вещества в донных осадках (микробиологических матах) осуществлялось за счет кислорода сульфатов (рис.2), что сопровож- далось появлением сероводорода. Учитывая высокую скорость сульфатре- дукции и малое содержание соединений железа, восстановленные формы железа быстро «оттитровывались» сульфидами с образованием моносуль- фида железа, поэтому диагенетические процессы с участием железа, в отли- чие от сульфатов, не играли существенной роли. В изменении вертикально- го профиля концентраций восстановленных соединений прослеживалась сезонная зависимость – в теплое время года (сентябрь 2009 г., июнь 2010 г., август 2010 г.) концентрации сульфидов были максимальными и достигали 3000 мкМ/л, а кислород отсутствовал даже на поверхности донных отложе- ний; в зимнее время интенсивность поступления кислорода и механическо- го разрушения верхнего слоя донных осадков в штормовых условиях при- водили к снижению концентраций сероводорода, и моносульфида железа, вплоть до их полного исчезновения. Геохимический анализ содержания органического углерода в донных осадках района м.Тарханкут показал, что в верхнем слое осадков кислорода придонного слоя воды и верхнего слоя осадков недостаточно для окисления всего органического вещества, таким образом, скорость его поступления пре- вышает скорость его потребления и происходит накопление органического углерода. В нижних слоях микробиологических матов концентрация органи- ческого углерода на порядок ниже концентрации органического углерода в верхнем слое осадков. Это может свидетельствовать об активно протекаю- щих процессах окисления органического углерода за счет сульфатредукции. 287 Полученные данные свидетельствуют, что в наименьшей мере дефициту кислорода подвержена б. Омега. Процессы окисления протекают с участием кислорода в верхнем слое осадков, а далее контролируются про- цессами с участием железа. В донных осадках накопление органиче- ского вещества которых является результа- том техногенного воздействия (Севастополь- ская бухта) или протекания естественных био- геохимических процессов окисления метана (район м.Тарханкут), кислород не является основным окислителем органического веще- ства уже в верхнем слое осадка. В донных осадках Севастопольской бухты процессы окисления органического углерода протекают преимущественно за счет участия окисленных форм марганца и железа. В донных осадках района м.Тарханкут основным процессом окисления органического углерода является сульфатредукция. Вследствие обогащения донных осадков Севастопольской бухты и рай- она м.Тарханкут органическим углеродом, кислород не являлся основным окислителем органического углерода, и процессы с участием других окисли- телей (железа и сульфатов) смещались ближе к поверхности осадка, что в ко- нечном итоге благоприятствует поступлению восстановленных форм серы в придонный слой воды. Подобная ситуация наблюдалась в районе м.Тарханкут. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Middelburg J.J., Levin L.A. Coastal hypoxia and sediment biogeochemistry // Bio- geosciences.– 2009.– 6.– P.1273-1293. 2. Konovalov S.K., Luther G.W., Yucel M. Porewater redox species and processes in the Black Sea sediments // Chemical Geology.– 2007.– 245.– P.254-274. 3. Зайцев Ю.П. Введение в экологию Черного моря.– Одесса: Эвен, 2006.– 224 с. 4. Орехова Н.А., Коновалов С.К. использование стеклянного Au-Hg микроэлек- трода для профилирования донных отложений // Современные методы и сред- ства океанологических исследований: Материалы XIII Международной конфе- ренции «МСОИ-2013».– 2013.– т.1.– С.60-64. 5. Моисеенко О.Г., Орехова Н.А. Исследование механизма многолетней эволюции цикла углерода в Экосистеме Севастопольской бухты // Морской гидрофизиче- ский журнал.– 2011.– № 2.– С.72-84. 6. Орехова Н.А., Коновалов С.К. Полярография донных осадков Севастопольской бухты // Морской гидрофизический журнал.– 2009.– № 2.– С.52-66. 7. Osadchaya T.S., Ovsyaniy E.I., Kemp R. et al. Organic carbon and oil hydrocarbons in bottom sediments of the Sevastopol Bay (The Black Sea) // Морской экологиче- ский журнал.– 2003.– II, № 2.– С.94-101. 8. Егоров В.Н., Артемов Ю.Г., Гулин С.Б. Метановые сипы в Черном море средо- образующая и экологическая роль / Под ред. Г.Г. Поликарпова.– Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011.– 405 с. Материал поступил в редакцию 14 .06 .2013 г . 0 200 400 600 800 1000 1200 14001600 � O2, � H2S, мкМ/л 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Г л у б и н а, м м 0 1 2 3 4 5 � FeS, мкА O2 H2S FeS Р и с . 2 .Вертикальное рас- пределение растворенных кислорода, железа, марганца, сульфидов в донных осадках района м.Тарханкут. 288 АНОТАЦIЯ Досліджено геохімічні характеристики донних відкладень кримсько- го узбережжя. Встановлено основні окислювачі органічної речовини в донних відкладеннях Севастопольської бухти, бухти Омега і району м.Тарханкут. Визначе- но фактори, що впливають на сучасну структуру донних відкладень цих районів. ABSTRACT Geochemical properties have been studied in coastal sediments of Crimea. The major oxidants of organic matter in sediments have been identified for the Bay of Sevastopol, Omega Bay, and Cape Tarkhankut. The major drivers governing the structure of sediments have been identified and discussed.

Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья

Institution

Similar Items