Сульфат-хлорное отношение в воде Черного моря и его изменчивость за последние 70 лет

А. В. Дубинин✉, М. Н. Римская-Корсакова, Л. С. Семилова

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

✉ e-mail: dubinin_av@mail.ru

Аннотация

Цель. Бактериальная редукция сульфата в анаэробных бассейнах приводит к неконсервативному поведению сульфата относительно хлорности. Дефицит сульфата свидетельствует о его расходовании и слабом процессе обновления вод. Сульфат-хлорное отношение неоднократно изучалось в воде Черного моря, выявлен 3%-ный дефицит сульфата в глубинных водах в 1950-х гг. В свете возможного влияния климатических изменений на водный баланс Черного моря рассматриваются современные вариации сульфат-хлорного отношения и проводится сравнение с результатами исследований в XX в.

Методы и результаты. Хлорность получена методом потенциометрического титрования раствором AgNO3. Сульфаты измерены методом гравиметрии после осаждения BaSO4 из двух параллельных проб морской воды на станциях на склоне и в центре моря. В качестве стандарта использован стандарт морской воды IAPSO seawater (Practical Salinity 34,993; Batch P162). Хлорность увеличивается с глубиной от 9,77 до 12,32 г/кг при изменении кондуктометрической солености от 17,72 до 22,33. Концентрация сульфата растет от 14,45 ммоль/кг у поверхности до 17,47–17,52 ммоль/кг на глубинах 200–600 м, у дна она снижается до 17,44 ммоль/кг. Зависимость между концентрацией сульфата и хлорностью носит линейный характер до хлорности 12 г/кг, глубже 200 м концентрация сульфата не зависит от хлорности. Сульфат-хлорное отношение на поверхности моря равно 0,1420 г/г. Ниже оно монотонно убывает до глубины 1200 м, достигая минимальной величины 0,1353 г/г. Глубже 1200 м величина SO4/Cl меняется в небольших пределах от 0,1356 до 0,1361.

Выводы. Сравнение данных о хлорности и концентрации сульфата за последние 70 лет (1952–2021 гг.) показывает, что в пределах точности проведенных анализов хлорность и концентрация сульфатов остаются постоянными, отражая стационарность системы Черного моря за этот период.

Ключевые слова

сульфат, хлорность, сульфат-хлорное отношение, сульфатредукция, Черное море

Благодарности

Авторы благодарят за помощь по сбору материала для настоящего исследования сотрудников ЮО ИО РАН В. В. Очередника и О. А. Очередник, а также сотрудников лаборатории геохимии ИО РАН Д. Ю. Григорьева и Е. Н. Зологину. Работа выполнена в рамках го-сударственного задания ИО РАН (тема № FMWE-2021-0004).

Для цитирования

Дубинин А. В., Римская-Корсакова М. Н., Семилова Л. С. Сульфат-хлорное отношение в воде Черного моря и его изменчивость за последние 70 лет // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 5. С. 530–547. EDN SLHGJH. doi:10.22449/0233-7584-2022-5-530-547

Dubinin, A.V., Rimskaya-Korsakova, M.N. and Semilova, L.S., 2022. Sulfate-Chlorinity Ratio in the Black Sea Water and its Variability over the Last 70 Years. Physical Oceanography, 29(5), pp. 508-523. doi:10.22449/1573-160X-2022-5-508-523

DOI

10.22449/0233-7584-2022-5-530-547

Список литературы

  1. Kremling K. Determinations of the major constituents // Methods of Seawater Analysis / Eds. K. Grasshoff, K. Kremling, M. Ehrhardt. Third, Completely Revised and Extended Edition. Weinheim, New York : Wiley-VCH, 1999. Chapter 11. P. 229–251. https://doi.org/10.1002/9783527613984.ch11
  2. Безбородов А. А., Еремеев В. Н. Черное море. Зона взаимодействия аэробных и анаэробных вод. Севастополь : МГИ, 1993. 299 с.
  3. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. IV. Черное море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. СПб.: Гидрометеоиздат, 1991. 428 с.
  4. Murray J. W., Top Z., Özsoy E. Hydrographic properties and ventilation of the Black Sea // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1991. Vol. 38, Suppl. 2. P. S663–S689. https://doi.org/10.1016/S0198-0149(10)80003-2
  5. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : МГИ, 2011. 212 с.
  6. Kremling K. Relation between chlorinity and conductometric salinity in Black Sea water // The Black Sea – geology, chemistry, and biology. Tulsa : The American Association of Petroleum Geologists, 1974. P. 151–154. https://doi.org/10.1306/M20377C44
  7. Еремеев В. Н., Безбородов А. А. Сероводород в глубоководной части Черного моря: происхождение, распределение, источники и стоки // Гидрофизические и гидрохимические исследования Черного моря. Севастополь : МГИ, 1992. С. 31–57.
  8. Sweeney R. E., Kaplan I. R. Stable isotope composition of dissolved sulfate and hydrogen sulfide in the Black Sea // Marine Chemistry. 1980. Vol. 9, iss. 2. P. 145–152. https://doi.org/10.1016/0304-4203(80)90064-X
  9. Stable isotope evidence for the Bottom Convective Layer homogeneity in the Black Sea / A. V. Dubinin [et al.] // Geochemical Transactions. 2014. Vol. 15. Article 3. https://doi.org/10.1186/1467-4866-15-3
  10. Вентиляция анаэробной зоны Черного моря по данным изотопного состава серы сульфата / А. В. Дубинин [и др.] // Доклады Академии наук. 2017. Т. 475, № 4. С. 428–434. doi:10.7868/S0869565217220157
  11. Изотопы серы в верхней части анаэробной зоны Черного моря / А. В. Дубинин [и др.] // Океанология. 2017. Т. 57, № 6. С. 885–893. doi:10.7868/S0030157417060041
  12. Современные методы гидрохимических исследований океана. М. : ИО АН СССР, 1992. 200 с.
  13. 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.
  14. Morris A. W., Riley J. P. The bromide/chlorinity and sulphate/chlorinity ratio in sea water // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. 1966. Vol. 13, iss. 4. P. 699–705. https://doi.org/10.1016/0011-7471(66)90601-2
  15. Pimenov N. V., Neretin L. V. Composition and activities of microbial communities involved in carbon, sulfur, nitrogen and manganese cycling in the oxic/anoxic interface of the Black Sea // Past and Present Water Column Anoxia. Dordrecht : Springer, 2006. P. 501–521. (Nato Science Series: IV: Earth and Environmental Sciences ; vol. 64). https://doi.org/10.1007/1-4020-4297-3_19
  16. Microbial ecology of the stratified water column of the Black Sea as revealed by a comprehensive biomarker study / S. G. Wakeham [et al.] // Organic Geochemistry. 2007. Vol. 38, iss. 12. P. 2070–2097. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2007.08.003
  17. Дубинин А. В., Дубинина Е. О. Изотопный состав кислорода и водорода вод Черного моря как отражение динамики водных масс // Океанология. 2014. Т. 54, № 6. С. 763–780. doi:10.7868/S0030157414050037

Скачать статью в PDF-формате