Определение восстановленных форм серы в воде анаэробных бассейнов

А. В. Дубинин1,*, Т. П. Демидова1, М. Н. Римская-Корсакова1, Л. С. Семилова1, О. А. Очередник2

1 Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия

2 Южное отделение Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Геленджик, Россия

✉ e-mail: dubinin_av@mail.ru

Аннотация

Введение. Развитие аноксии в морских бассейнах приводит к появлению сероводорода и промежуточных восстановленных форм серы – тиосульфата, сульфита, элементной серы и серы полисульфидов. За исключением тиосульфата, данных по другим восстановленным формам серы в воде Черного моря мало. Вариации концентрации тиосульфата у разных авторов достигают 20-40 мкМ и могут быть следствием окисления сероводорода в ходе отбора проб и проведения анализа.

Материалы и методы. Проведена переоценка и развитие предложенного ранее в работах И. И. Волкова и Н. Н. Жабиной метода определения восстановленных форм серы (суммы S2O32- + SO32- и S0 + S полисульфидов) в воде анаэробных бассейнов. Разрушение полисульфидов и перевод элементной серы в осадок достигается после добавления к пробе морской воды суспензии Zn2(OH)2CO3. Отделение элементной серы, серы полисульфидов и сульфидов от суммы тиосульфата и сульфита происходит путем фильтрования. Для анализа восстановленных форм серы используется их восстановление до сероводорода, определение которого происходит спектрофотометрическим методом после дистилляции в потоке аргона и осаждения в виде ZnS.

Анализ результатов. Результаты определения форм серы были проверены при анализе 2%-ных растворов NaCl с введенными содержаниями тиосульфата (0,5−1,5 мкмоль), сульфита (< 1 мкмоль), элементной серы (< 1 мкмоль) на фоне гораздо более высоких концентраций сероводорода (60 мкмоль). Такие соотношения концентрации восстановленных форм серы и сероводорода обнаруживают в воде Черного моря.

Обсуждение и заключение. Показано, что предложенная методика корректно отражает присутствие восстановленных форм серы в растворах. Для анализа этих форм необходимо заполнять инертным газом батометры и проводить фильтрование проб в инертной атмосфере. Методика определения восстановленных форм серы обладает высокой чувствительностью. Предел обнаружения для суммы S2O32- + SO32- составляет 0,03 мкM, для S0 + S0 полисульфидов - 0,02 мкМ. Предел обнаружения сульфидной серы − 0,01 мкМ.

Ключевые слова

тиосульфат, сульфит, элементная сера, полисульфиды, сероводород, методы определения, пределы обнаружения, Черное море

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ИО РАН (тема № 0149-2018-0015) при частичной поддержке РФФИ (проект № 18-05-00580).

Для цитирования

Определение восстановленных форм серы в воде анаэробных бассейнов / А. В. Дубинин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 1. С. 37–51. EDN YZBBNJ. doi:10.22449/0233-7584-2019-1-37-51

Dubinin, A.V., Demidova, T.P., Rimskaya-Korsakova, M.N., Semilova, L.S. and Ocherednik, O.A., 2019. Determination of the Reduced Sulfur Species in the Water of Anoxic Basins. Physical Oceanography, 26(1), pp. 32-46. doi:10.22449/1573-160X-2019-1-32-46

DOI

10.22449/0233-7584-2019-1-37-51

Список литературы

  1. Волков И. И. Элементная сера в воде Черного моря // Доклады АН СССР. 1990. Т. 315, № 1. С. 201−205.
  2. Волков И. И. Соединения восстановленной серы в воде Черного моря // Изменчивость экосистемы Черного моря: Естественные и антропогенные факторы. М. : Наука, 1991. С. 53−72.
  3. Luther III G. W., Church T. M., Powell D. Sulfur speciation and sulfide oxidation in the water column of the Black Sea // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1991. Vol. 38, suppl. 2. P. S1121−S1137. https://doi.org/10.1016/S0198-0149(10)80027-5
  4. Sulfide oxidation in the anoxic Black Sea chemocline / B. B. Jørgensen [et al.] // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1991. Vol. 38, suppl. 2. P. S1083−S1103. https://doi.org/10.1016/S0198-0149(10)80025-1
  5. Valravamurthy A., Mopper K. Determination of sulfite and thiosulfate in aqueous samples including anoxic seawater by liquid chromatography after derivatization with 2,2'-dithiobis (5-nitropyridine) // Environmental Science & Technology. 1990. Vol. 24, iss. 3. P. 333−337. doi:10.1021/es00073a007
  6. Zhang J.-Z., Millero F. J. The chemistry of the anoxic waters in the Cariaco Trench // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1993. Vol. 40, iss. 5. P. 1023−1041. https://doi.org/10.1016/0967-0637(93)90088-K
  7. Vertical distributions of thiosulfate and sulfite in the Cariaco Basin/ M. K. Hayes [et al.] // Limnology and Oceanography. 2006. Vol. 51, iss. 1. P. 280−287. https://doi.org/10.4319/lo.2006.51.1.0280
  8. Controls on iron, manganese and intermediate oxidation state sulfur compounds in the Cariaco Basin / D. Percy [et al.] // Marine Chemistry. 2008. Vol. 111, iss. 1−2. P. 47−62. https://doi.org/10.1016/j.marchem.2007.02.001
  9. Relationship of sulfur speciation to hydrographic conditions and chemoautotrophic production in the Cariaco Basin / X. Li [et al.] // Marine Chemistry. 2008. Vol. 112, iss. 1−2. P. 53−64. https://doi.org/10.1016/j.marchem.2008.06.002
  10. Zhang J.-Z., Millero F. J. The products from the oxidation of H2S in seawater // Geochimica Cosmochimica Acta. 1993. Vol. 57, iss. 8. P. 1705−1718. https://doi.org/10.1016/0016-7037(93)90108-9
  11. Lateral injection of oxygen with the Bosporus plum-fingers of oxidizing potential in the Black Sea / S. K. Konovalov [et al.] // Limnology and Oceanography. 2003. Vol. 48, iss. 6. P. 2369−2376. https://doi.org/10.4319/lo.2003.48.6.2369
  12. Скопинцев Б. А., Губин Ф. А. Некоторые результаты гидрохимических исследований в Черном море в 1952 и 1953 годах // Труды Морского Гидрофизического института АН СССР. М. : Изд-во АН СССР, 1955. Т. 5. С. 71−98.
  13. Волков И. И., Остроумов Э. А. Определение тиосульфатов в иловых водах осадков Черного моря // Доклады АН СССР. 1957. Т. 114, № 4. С. 853−855.
  14. Волков И. И., Жабина Н. Н. Определение тиосульфатов и сульфитов в морской воде // Океанология. 1990. Т. 30, № 4. С. 582−587.
  15. Волков И. И., Жабина Н. Н. Метод определения восстановленных соединений серы в морской воде // Океанология. 1990. Т. 30, № 5. С. 778−782.
  16. Neretin L. N., Böttcher M. E., Grinenko V. A. Sulfur isotope geochemistry of the Black Sea water column // Chemical Geology. 2003. Vol. 200, iss. 1–2. P. 59–69. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(03)00129-3
  17. Определение восстановленных форм серы в анаэробной зоне Черного моря: сравнение методов спектрофотометрии и иодометрии / А. В. Дубинин [и др.] // Океанология. 2012. Т. 52, № 2. С. 200–209.
  18. Современные методы гидрохимических исследований океана / Л. Л. Демина [и др.]. М. : ИО АН СССР, 1992. 199 с.
  19. Волынский Н. П. Тиосерная кислота. Политионаты. Реакция Вакенродера. М. : Наука, 1971. 79 с.
  20. Безбородов А. А. Тонкая геохимическая структура зоны взаимодействия аэробных и анаэробных вод в Черном море // Комплексные океанографические исследования Черного моря / Отв. ред. В. Н. Еремеев. Севастополь : МГИ АН УССР, 1989. С. 131–152.
  21. Об определении низких концентраций кислорода методом Винклера / Е. В. Якушев [и др.] // Океанология. 2012. Т. 52, № 1. С. 131–138.

Скачать статью в PDF-формате