Вертикальное распределение форм фосфора в Черном море по экспедиционным данным 2016–2019 годов

С. И. Кондратьев✉, Д. С. Хоружий

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: skondratt@mail.ru

Аннотация

Цель. Целью данной работы является анализ особенностей вертикального распределения фосфатов и органического фосфора (Рорг) в Черном море в современный период.

Методы и результаты. Использованы данные экспедиционных исследований Морского гидрофизического института в Черном море в пределах экономической зоны России в 2016–2019 гг. В этих экспедициях были выполнены более 200 глубоководных станций, на которых с помощью кассеты из 12 батометров прибора Seabird-Electronics проводили отбор гидрохимических проб на определенных изопикнических поверхностях, как правило, это был ряд изопикн 16,30; 16,25; 16,20; 16,15; 16,10; 16,05; 16,00; 15,95; 15,90; 15,80; 15,50; 14,0 кг/м3. На прибрежных мелководных станциях отбор проводили с интервалом 10 м. Такая схема позволяла выполнить отбор проб в верхнем квазиоднородном слое и в субкислородном слое с возможным минимумом концентрации фосфатов, определить глубины появления сероводорода и расположение максимума концентрации фосфатов в верхней части анаэробной зоны.

Выводы. Содержание фосфатов и Рорг от поверхности до изопикны 14,4 кг/м3 не превышало 0,1 мкМ, ниже по мере роста условной плотности концентрация фосфатов начинает увеличиваться, а Рорг – остается на том же уровне. На всех профилях вертикального распределения фосфатов был зафиксирован минимум возле изопикны 15,8 кг/м3 и максимум около изопикны 16,2 кг/м3. Минимальная концентрация фосфатов находилась в пределах 0–1,5 мкМ, максимальная в 2016–2017 гг. не достигала 8 мкМ, в 2018 г. во многих случаях превышала 12 мкМ, а в одном случае (возле Керченского пролива) была выше17 мкМ. Увеличение максимальной концентрации фосфатов (в исследованиях 1988–2013 гг. она не превышала 8 мкМ) связано, по-видимому, с работами по возведению Керченского моста.

Ключевые слова

Черное море, появление сероводорода, биогенные элементы, вертикальное распределение фосфатов, натурные данные

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания № 0555-2021-0004 «Фундаментальные исследования океанологических процессов, определяющих состояние и эволюцию морской среды под влиянием естественных и антропогенных факторов, на основе методов наблюдения и моделирования».

Для цитирования

Кондратьев С. И., Хоружий Д. С. Вертикальное распределение форм фосфора в Черном море по экспедиционным данным 2016–2019 годов // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т 37, № 5. С. 579–590. EDN HVDKKE. doi:10.22449/0233-7584-2021-5-579-590

Kondratev, S.I. and Khoruzhii, D.S., 2021. Vertical Distribution of Phosphates in the Black Sea Based on the Expeditionary Data, 2016–2019. Physical Oceanography, 28(5), pp. 538-548. doi:10.22449/1573-160X-2021-5-538-548

DOI

10.22449/0233-7584-2021-5-579-590

Список литературы

  1. Are Iron-Phosphate Minerals a Sink for Phosphorus in Anoxic Black Sea Sediments? / N. Dijkstra [et al.] // PLoS ONE. 2014. Vol. 9, iss. 7. е101139. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0101139
  2. Kraal Р., Yücelb М., Slompa С. Р. Turbidite deposition and diagenesis in the southwestern Black Sea: Implications for biogeochemical cycling in an anoxic basin // Marine Chemistry. 2019. Vol. 209. P. 48–61. doi:10.1016/j.marchem.2019.01.001
  3. Гордей А. С., Чечуева Н. С. Гидрохимические условия в юго-восточной части Балтийского моря в 2018 году // Труды МФТИ. 2019. Т. 11, № 4. С. 68–81.
  4. Interannual and Subdecadal Variability in the Nutrient Geochemistry of the Cariaco Basin / M. I. Scranton [et al.] // Oceanography. 2014. Vol. 27, iss. 1. P. 148–159. http://dx.doi.org/10.5670/oceanog.2014.18
  5. Biogeochemical consequences of an oxygenated intrusion into an anoxic fjord / S. Pakho-mova [et al.] // Geochemical Transactions. 2014. Vol. 15. 5. doi:10.1186/1467-4866-15-5
  6. Black Sea Oceanography: Results from the 1988 Black Sea Expedition / Ed. J. W. Murray // Deep-Sea Research. 1991. Vol. 38. Suppl. 2. P. S655–S1266.
  7. Konovalov S. K., Murray J. W. Variations in the chemistry of the Black Sea on a time scale of decades (1960–1995) // Journal of Marine Systems. 2001. Vol. 31, iss. 1–3. P. 217–243. doi:10.1016/S0924-7963(01)00054-9
  8. Murray J. W. Special Issue on Black Sea Oceanography // Oceanography. 2005. Vol. 18, iss. 2. P. 14–15. https://doi.org/10.5670/oceanog.2005.37
  9. Коновалов С. К., Еремеев В. Н. Региональные особенности, устойчивость и эволюция биогеохимической структуры вод Черного моря // Устойчивость и эволюция океанологических характеристик экосистемы Черного моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофи-зика, 2012. С. 273–299.
  10. Гидрохимические исследования в 33 рейсе научно-исследовательского судна «Профессор Колесников» / Л. В. Еремеева [и др.]. Севастополь, 1995. 42 с. (Препринт / МГИ).
  11. Nutrients in the western Black Sea area. Spatial and vertical distribution / A. Krastev [et al.] // Proceedings of the 1st Biannual Scientific Conference: Black Sea Ecosystem 2005 and Beyond. Istanbul. Turkey. 8–10 May, 2006. P. 9–105.
  12. Кондратьев С. И., Романов А. С., Внуков Ю. Л. Особенности распределения гидрохимических характеристик в районе материкового склона северо-западной части Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2007. № 5. С. 69–79.
  13. Spatial and temporal variability in the chemical properties of the oxic and suboxic layers of the Black Sea / S. Tuğrul [et al.] // Journal of Marine Systems. 2014. Vol. 135. P. 29–43. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2013.09.008
  14. Effect of large magnetotactic bacteria with polyphosphate inclusions on the phosphate profile of the suboxic zone in the Black Sea / H. N. Schulz-Vogt [et al.] // The ISME Journal. 2019. Vol. 13. P. 1198–1208. https://doi.org/10.1038/s41396-018-0315-6
  15. Шнюков Е. Ф., Горячкин Ю. Н., Кондратьев С. И. Содержание сероводорода, фосфатов и кремнекислоты в придонных водах Черного моря над грязевыми вулканами // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2006. № 1. С. 55–64.
  16. Methods of seawater analysis / Eds. K. Grasshoff, M. Ehrhardt, K. Kremling. Weinheim : Verlag Chemie, 1983. 419 p.
  17. Баскакова Т. Е., Косенко Ю. В., _Бурдина Е. И. Пространственно-временная характеристика динамики биогенных веществ в северо-восточной акватории Черного моря // Водные биоресурсы и среда обитания. 2019. Т. 2, № 1. С. 7–19.
  18. Shaffer G. Phosphate pumps and shuttles in the Black Sea // Nature. 1986. Vol. 321. P. 515–517. https://doi.org/10.1038/321515a0
  19. A new particulate Mn-Fe-P-shuttle at the redoxcline of anoxic basins / O. Dellwig [et al.] // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2010. Vol. 74, iss. 24. P. 7100–7115. https://doi.org/10.1016/j.gca.2010.09.017
  20. Jilbert T., Slomp C. P. Iron and manganese shuttles control the formation of authigenic phosphorus minerals in the euxinic basins of the Baltic Sea // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2013. Vol. 107. P. 155–169. https://doi.org/10.1016/j.gca.2013.01.005
  21. Impact of natural re-oxygenation on the sediment dynamics of manganese, iron and phosphorus in a euxinic Baltic Sea basin / M. Hermans [et al.] // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2019. Vol. 246. P. 174–196. https://doi.org/10.1016/j.gca.2018.11.033
  22. Controls on the shuttling of manganese over the northwestern Black Sea shelf and its fate in the euxinic deep basin / W. K. Lenstra [et al.] // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2020. Vol. 273. P. 177–204. https://doi.org/10.1016/j.gca.2020.01.031
  23. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь, 2011. 212 с. URL: https://www.researchgate.net/publication/329587328_OKEANOGRAFIA_CERNOGO_MORA (дата обращения: 20.08.2021).

Скачать статью в PDF-формате