Распределение 137Cs и 40K в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море)

Д. А. Кременчуцкий, К. И. Гуров✉

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: gurovki@gmail.com

Аннотация

Цель. Изучение распределения концентраций 137Cs и 40K в донных отложениях Балаклавской бухты, оценка скорости осадконакопления и относительного содержания биогенного вещества – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Представлены результаты измерений концентрации 137Cs и 40K в 5 колонках донных отложений, отобранных в различных частях Балаклавской бухты. Определения активности 137Cs и 40K в пробах были выполнены на основе гамма-спектрометрического анализа. По результатам измерений исследована пространственная изменчивость концентрации 137Cs и 40K в донных отложениях, получены количественные оценки скорости седиментации. С использованием балансового уравнения получены количественные оценки относительного содержания биогенного вещества и описана его пространственная изменчивость. Представлены количественные оценки взаимосвязи результатов оценок биогенного вещества с использованием прямого и косвенного методов.

Выводы. Согласно приведенным результатам, концентрация 137Cs и 40K в верхнем 5-сантиметровом слое донных отложений изменялась по пространству в диапазонах 11–62 и 155–562 Бк/кг соответственно. Максимальные величины концентрации радионуклидов были характерны для северной части бухты, минимальные – для южной. Средняя скорость осадконакопления составила 0,50 ± 0,06 см/год. Относительное содержание биогенного вещества в осадках изменялось по пространству в пределах 30–89% и составило в среднем 46 ± 25%. Максимальные величины отмечались в южной части бухты, минимальные – в северной.

Ключевые слова

Черное море, Балаклавская бухта, донные отложения, цезий-137 (137Cs), калий-40 (40К), скорость осадконакопления, биогенное вещество

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0555-2021-0005 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей» и при поддержке гранта РФФИ № 18-45-920007 «Геохимия загрязняющих веществ донных отложений Балаклавской бухты (Черное море)».

Для цитирования

Кременчуцкий Д. А., Гуров К. И. Распределение 137Cs и 40K в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 2. С. 207–221. EDN YQGGLC. doi:10.22449/0233-7584-2021-2-207-221

Kremenchutskii, D.A. and Gurov, K.I. 2021. Distribution of 137Cs and 40K in the Bottom Sediments of the Balaklava Bay (the Black Sea). Physical Oceanography, [e-journal] 28(2), pp. 191-204. doi:10.22449/1573-160X-2021-2-191-204

DOI

10.22449/0233-7584-2021-2-207-221

Список литературы

  1. 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
  2. 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.
  3. Овсяный Е. И., Котельянец Е. А., Орехова Н. А. Мышьяк и тяжелые металлы в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) // Морской гидрофизический журнал. 2009. № 4. С. 67–80.
  4. 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
  5. Поле мутности и оценка загрязнения вод Балаклавской бухты на основе гидрооптических методов наблюдений / П. Д. Ломакин [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2012. Вып. 26, Т. 1. С. 249–256.
  6. Мирзоева Н. Ю., Гулин С. Б., Мирошниченко О. Н. Радионуклиды стронция и цезия // Система Черного моря / Отв. ред. академик РАН А. П. Лисицын. Москва : Научный мир, 2018. С. 605–624. doi:10.29006/978-5-91522-473-4.2018.605
  7. Partitioning of Cs-137 Between Sediment and Water from the Black Sea / M. Fuhrmann [et al.] // Chemistry and Ecology. 1992. Vol. 7, iss. 1–4. P. 3–17. http://dx.doi.org/10.1080/02757549208055429
  8. Buesseler K. O., Livingston H. D. Time-Series Profiles of 134Cs, 137Cs and 90Sr in the Black Sea // Sensitivity to Change: Black Sea, Baltic Sea and North Sea / Eds. E. Özsoy, A. Mikaelyan. Dordrecht : Springer, 1997. P. 239–251. (NATO ASI Series (Series 2: Environment, vol. 27)). https://doi.org/10.1007/978-94-011-5758-2_19
  9. Радиоэкологический отклик Черного моря на чернобыльскую аварию / Г. Г. Поликарпов [и др.]. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. 666 с.
  10. Evolution and fluxes of 137Cs in the Black Sea/Turkish Straits System/North Aegean Sea / R. Delfanti [et al.] // Journal of Marine Systems. 2014. Vol. 135. P. 117–123. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2013.01.006
  11. Radionuclides Assessment for the Romanian Black Sea Shelf / G. Chiroşca [et al.] // Diversity in Coastal Marine Sciences. Coastal Research Library / Eds. C. Finkl, C. Makowski. Cham : Springer, 2018. Vol. 23. P. 221–232. https://doi.org/10.1007/978-3-319-57577-3_13
  12. Оценка скорости седиментации и осадконакопления в прибрежных и глубоководных акваториях Черного моря с использованием природных и антропогенных (Чернобыльских) радионуклидов / Н. Ю. Мирзоева [и др.] // Система Черного моря / Отв. ред. академик РАН А. П. Лисицын. Москва : Научный мир, 2018. С. 659–670. doi:10.29006/978-5-91522-473-4.2018.659
  13. Распределение 137Cs в поверхностном слое Черного моря летом 2017 года / И. И. Довгий [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 2. С. 166–175. doi:10.22449/0233-7584-2020-2-166-175
  14. The approaching obsolescence of 137Cs dating of wetland soils in North America / J. Z. Drexler [et al.] // Quaternary Science Reviews. 2018. Vol. 199. P. 83–96. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2018.08.028
  15. A global review of sediment source fingerprinting research incorporating fallout radiocesium (137Cs) / O. Evrard [et al.] // Geomorphology. 2020. Vol. 362. 107103. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2020.107103
  16. Гулин С. Б., Сидоров И. Г., Гулина Л. В. Биогенная седиментация в Черном море: радиотрассерное исследование // Морской экологический журнал. 2013. Т. 12, № 2. С. 19–25.
  17. 40K in the Black Sea: a proxy to estimate biogenic sedimentation / S. B. Gulin [et al.] // Journal of Environmental Radioactivity. 2014. Vol. 134. P. 21–26. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.02.011
  18. Turekian K. K., Wedepohl K. H. Distribution of the Elements in Some Major Units of the Earth’s Crust // Geological Society of America Bulletin. 1961. Vol. 72. P. 175–192. http://dx.doi.org/10.1130/0016-7606(1961)72[175:DOTEIS]2.0.CO;2
  19. Taylor S. R. Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1964. Vol. 28, iss. 8. P. 1273–1285. https://doi.org/10.1016/0016-7037(64)90129-2
  20. Burnett W. C. Trace Element Geochemistry of Biogenic Sediments from the Western Equatorial Pacific // Pacific Science. 1975. Vol. 29, iss. 2. P. 219–225. URL: http://hdl.handle.net/10125/954 (date of access 20.02.2021).
  21. Геохимия литогенеза в условиях сероводородного заражения (Черное море). Новосибирск : Наука, 1988. 194 с.
  22. Rudnick R. L., Gao S. Composition of the Continental Crust // The Crust: Treatise on Geochemistry / Eds. R. L. Rudnick, H. D. Holland, K. K. Turekian. Oxford : Elsevier-Pergamum, 2003. Vol. 3. P. 1–64. http://dx.doi.org/10.1016/b0-08-043751-6/03016-4
  23. Robert C. M. Global Sedimentology of the Ocean: An Interplay between Geodynamics and Paleoenvironment. Amsterdam : Elsevier Science, 2008. 487 p. (Developments in Marine Geology, vol. 3).
  24. Recent sedimentation in the Black Sea: New insights from radionuclide distributions and sulfur isotopes / M. Yücel [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2012. Vol. 66. P. 103–113. doi:10.1016/j.dsr.2012.04.007
  25. Currie L. A. Limits for qualitative detection and quantitative determination. Аpplication to radiochemistry // Analytical Chemistry. 1968. Vol. 40, iss. 3. P. 586–593. https://doi.org/10.1021/ac60259a007
  26. Маркелов М. В., Голосов В. Н., Беляев В. Р. Изменение скорости аккумуляции наносов на поймах малых рек в центре Русской равнины // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2012. № 5. С. 70–76.
  27. Smith H. G., Blake W. H. Sediment fingerprinting in agricultural catchments: A critical re-examination of source discrimination and data corrections // Geomorphology. 2014. Vol. 204. P. 177–191. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2013.08.003
  28. The challenges and opportunities of addressing particle size effects in sediment source fingerprinting: A review. / J. P. Laceby [et al.] //Earth-Science Reviews. 2017. Vol. 169, iss. 2. P. 85–103. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.04.009
  29. Фомин В. В., Репетин Л. Н. Численное моделирование ветровых течений и распространения примеси в Балаклавской бухте // Морской гидрофизический журнал. 2005. № 4. С. 43–58.
  30. Sawhney B. L. Selective Sorption and Fixation of Cations by Clay Minerals: A review // Clays and Clay Minerals. 1972. Vol. 20. P. 93–100. https://doi.org/10.1346/CCMN.1972.0200208
  31. Comans R. N. J., Haller M., De Preter P. Sorption of cesium on illite: Non-equilibrium behavior and reversibility // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1991. Vol. 55, iss. 2. P. 433–440. https://doi.org/10.1016/0016-7037(91)90002-M

Скачать статью в PDF-формате