Исследование геохимических характеристик Севастопольской бухты Орехова Н. А., Моисеенко О.Г., Коновалов С. К.. отдел биогеохимии моря МГИ НАН Украины VIII Международная научная конференция «Современные рыбохозяйственные и экологические проблемы Азово-Черноморского региона», г. Керчь июня 2013 г.

высокий уровень первичной продукции и поступление значительных количеств С орг антропогенного и техногенного происхождения. Севастопольская бухта – прибрежная полузамкнутая акватория эстуарного типа, испытывает существенное антропогенное и техногенное воздействие

Что подразумевают под донными осадками? Донные осадки представляют собой сложную физико-химическую гетерогенную систему. 3 Вещества в донных осадках участвуют в различных биогеохимических процессах. При этом изменяется как форма участвующих элементов, так и физико- химические условия в донных осадках.

Влияние содержания органического углерода на распределение физико- химических характеристик Происходит смещение границы возникновения восстановительных условий ближе к поверхности осадка

Цель работы Изучить содержание органического и неорганического углерода в ДО. Определить приоритетную форму накопления углерода. Исследовать вертикальное распределение полярографически активных веществ в поровых водах ДО. Выявить основной окислитель Сорг в ДО Севастопольской бухты по данным 1998 – 2010 гг. 5

Методы анализа ДО Используемые геохимические методы анализа твердой фазы ДО: содержание С орг и CaCO 3. Полярографический анализ поровых вод ДО: содержание O 2, H 2 S, Fe (II, III), Mn (II), FeS. Процессы в донных осадках протекают в жидкой фазе, либо с активным участием жидкой фазы. 6

- Полярография : - стеклянный Au-Hg микроэлектрод ; - дискретность слоев – 1 мм ; - высокая чувствительность. H2SH2S SxSx - Спектрофотометрический метод определения органического углерода

Биолого-химические составляющие цикла углерода 8

Преобладание органической – неорганической форм углерода 9 rain ratio parameter γ Если γ = 0, в донных осадках образуется только органическая форма углерода, если γ=1, то образуется только неорганическая форма углерода.

Многолетние изменения среднегодовых концентраций С орг и СаСО 3 в донных осадках Севастопольской бухты, и параметра γ. 10 Среднее значение γ = 0,46, т.о. С орг и СаСО 3 здесь накапливается в примерно равных долях.

Пространственное распределение параметра γ в верхнем слое (0-5 см) ДО Севастопольской бухты 11 Такой характер пространственных изменений в соотношении Сорг/СаСО3 в ДО должен проявляться пространственных особенностях протекающих биогеохимических процессов и распределении веществ, участвующих в этих процессах

12 Последовательность процессов в ДО Потребление кислорода; Денитрификация; Восстановление: - Mn(IV) до Mn(II) - Fe(III) до Fe(II) - сульфатов до сульфидов; Диспропорционирование органического углерода с образованием метана. Высокое содержание С орг способствует потреблению кислорода и происходит смещение границы возникновения восстановительных условий ближе к поверхности осадка

Характеристики ДО Севастопольской бухты июль 2009 г. Глубина проникновения О 2 в ДО 1 – 2 мм изменяется глубина границы и ширина слоя протекания окисления С орг за счет Fe, Mn 13 июль 2010 г.

Процессы с участием железа 0 – 5 мм – процессы с участием кислорода и окисленных форм азота Процессы сульфатредукции C org + SO 4 2- = CO 2 + S 2- появляется FeS, процессы контролируются переходами H 2 S и FeS: Fe 2+ + H 2 S = FeS (aq) + 2H + FeS + H 2 S = FeS 2 + H 2 FeS 2 + H 2 O + Fe 3+ = SO Fe 2+ +2H + C org + FeOOH + H 2 O=CO 2 + Fe 2+ + OH - Распределение органического вещества в донных осадках

выводы В ДО Севастопольской бухты органическая составляющая цикла углерода преобладает над неорганической. Выявлена прямая зависимость между органическим углеродом и интенсивностью сульфатредукции. Вследствие обогащения донных осадков бухты С орг, О 2 не является его основным окислителем. Процессы с участием других окислителей (железа и сульфатов) смещены ближе к поверхности осадка, что должно приводить к поступлению восстановленных форм серы в придонный слой воды. 15

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! Работа выполнена в рамках проектов: «People for Ecosystem Based Governance in Assessing Sustainable Development of Ocean and Coast (PEGASO)», EC 7thFP "In situ monitoring of oxygen depletion in hypoxic ecosystems of coastal and open seas, and land-locked water bodies" (HYPOX, #226213), Комплексні гідрофізичні і гідрохімічні дослідження морсько-го середовища і впливу океанографічних факторів на форму-вання, стійке, екологічно та техногенне безпечне використан-ня його ресурсного потенціалу (Шифр "Фундаментальная Океанография") 16