Тяжелые металлы во взвешенном веществе в северной части Черного моря

Д. А. Кременчуцкий✉, Е. А. Котельянец

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: d.kremenchutsky@gmail.com

Аннотация

Цель. Определить количественные характеристики пространственной изменчивости концентрации тяжелых металлов во взвешенном веществе и оценить взаимосвязь этой изменчивости с гидрологическими и гидрохимическими параметрами вод северной части Черного моря – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Используются данные о величинах объемной и массовой концентрации тяжелых металлов (Pb, Zn, Ni, Fe, Cr, V, Co) во взвешенном веществе в водах Черного моря, полученные в ходе 133-го рейса НИС «Профессор Водяницкий». Отобрано и обработано 44 пробы воды с 33 станций. Данные о содержании металлов были получены методом рентгенофлуоресцентного анализа.

Выводы. Значения объемной и массовой концентрации анализируемых металлов во взвешенном веществе изменялись по пространству в пределах двух порядков. Повышенные значения объемной концентрации тяжелых металлов отмечались в северо-восточной части исследуемого района, пониженные были характерны для юго-западной части. Пространственная изменчивость массовой концентрации тяжелых металлов имела более сложный характер. Повышенные значения Pb, Zn, Ni отмечались в глубоководной части моря, пониженные – в прибрежной. Повышенные значения Fe и V были характерны для участка шельфа от м. Меганом до м. Чауда, пониженные – для глубоководной части. Повышенные и пониженные концентрации Cr и Co наблюдались как на шельфе, так и в глубоководной части исследуемой акватории. В глубоководной части моря массовая и объемная концентрация металлов с глубиной как увеличивалась, так и уменьшалась. В верхней части термоклина отмечался рост объемной (Pb, Ni, Fe, Cr, V, Co) и массовой (Fe, Cr, V, Co) концентрации большинства тяжелых металлов в 1,1–47,1 раза. Рост в 1,1–137 раз объемной (Zn, Fe, Cr, V, Co) и массовой (Zn, Fe, V, Co) концентрации большинства тяжелых металлов отмечен и на шельфе в придонном слое. С использованием метода главных компонент показано, что пространственная изменчивость объемной и массовой концентрации Fe, V, Co, Cr связана с влиянием литогенного фактора (абразия берега, проникновение азовоморских вод, атмосферный перенос), изменчивость Zn и Ni обусловлена влиянием биогенного фактора (продукция фитопланктона, адсорбция на органическом веществе), изменчивость Pb – влиянием гидродинамического фактора (изменчивость глубины перемешивания).

Ключевые слова

тяжелые металлы, Черное море, взвешенное вещество, пространственная изменчивость

Благодарности

Авторы выражают благодарность капитану и команде НИС «Профессор Водяницкий» за помощь в проведении работ на судне, а также членам отряда гидрологии и течений за данные о температуре и солености. Пробы воды отобраны в Центре коллективного пользования «НИС Профессор Водяницкий» ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН». Работа выполнена в рамках тем государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0001 и FNNN-2024-0016.

Информация об авторах

Кременчуцкий Дмитрий Александрович, старший научный сотрудник, отдел биогеохимии моря, ФГБУН ФИЦ МГИ (299011, Россия, г. Севастополь, ул. Капитанская, д. 2), кандидат географических наук, ORCID ID: 0000-0002-8747-6612, ResearcherID: AAC-1673-2020, SPIN-код: 1695-9378, d.kremenchutsky@gmail.com

Котельянец Екатерина Александровна, младший научный сотрудник, отдел гидрофизики шельфа, ФГБУН ФИЦ МГИ (299011, Россия, г. Севастополь, ул. Капитанская, д. 2), ORCID ID: 0009-0007-1921-3566, Scopus Author ID: 36059344400, ResearcherID: ААА-8699-2019, SPIN-код: 4390-5829, plistus@mail.ru

Для цитирования

Кременчуцкий Д. А., Котельянец Е. А. Тяжелые металлы во взвешенном веществе в северной части Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2026. Т. 42, № 2. С. 275–293. EDN MHJIIU.

Kremenchutskii, D.A and Kotelyanets, E.A., 2026. Heavy Metals in Suspended Matter in the Northern Black Sea. Physical Oceanography, 33 (2), pp. 319-338.

Список литературы

  1. Heavy metals and living systems: An overview / R. Singh [et al.] // Indian Journal of Pharmacology. 2011. Vol. 43, iss. 3. P. 246–253. https:doi.org/10.4103/0253-7613.81505
  2. Stancheva M., Makedonski L., Peycheva K. Determination of heavy metal concentrations of most consumed fish species from Bulgarian Black Sea coast // Bulgarian Chemical Communications. 2014. Vol. 46, iss. 1. P. 195–203.
  3. Heavy Metal Contamination in the Aquatic Ecosystem: Toxicity and Its Remediation Using Eco-Friendly Approaches / V. Singh [et al.] // Toxics. 2023. Vol. 11, iss. 2. 147. EDN ZFIEZU. https://doi.org/10.3390/toxics11020147
  4. Ecotoxicology of hexavalent chromium in fish: An updated review / S. Kamila [et al.] // Science of The Total Environment. 2023. Vol. 890. 164395. EDN YWLGGG. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164395
  5. Srivastav A., Srivastav S. K., Upadhyay R. K. Physiological and Behavioral Effects of Lead Poisoning in Aquatic and Marine Animals: Review // World Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 2024. Vol. 13, iss. 6. P. 171–185. https://doi.org/10.20959/wjpps20246-27390
  6. A Systematic Review on Contamination of Marine Species by Chromium and Zinc: Effects on Animal Health and Risk to Consumer Health / A. M. Ramos-Filfo [et al.] // Journal of Xenobiotics. 2025. Vol. 15, iss. 4. 121. EDN DOLLGS. https://doi.org/10.3390/jox15040121
  7. Bruland K. W. Trace elements in Seawater // Chemical Oceanography / Eds. J. R. Riley, R. Chester. London : Academic Press, 1983. Vol. 8. P. 157–220.
  8. Mason A. Z., Jenkins K. D. Metal detoxification in aquatic organisms // Metal Speciation and Bioavailability in Aquatic Systems / Eds. A. Tessier, D. R. Turner. London : John Wiley & Sons Ltd., 1995. P. 479–608.
  9. Study of Heavy Metal Pollution and Bioaccumulation in the Black Sea Living Environment / O. Jitar [et al.] // Environmental Engineering and Management Journal. 2013. Vol. 12, iss. 2. P. 271–276. EDN YDZTBR. https://doi.org/10.30638/eemj.2013.032
  10. Effects of heavy metals on sex inversion of the mussel Mytilus galloprovincialis Lam., 1819 in coastal zone of the Black Sea / N. S. Chelyadina [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2022. Vol. 185, Part A. 114323. EDN QVRSGR. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2022.114323
  11. Particulate pollution and its toxicity to fish: An overview / T. Gokul [et al.] // Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology. 2023. Vol. 270. 109646. EDN NJKJYQ. https:doi.org/10.1016/j.cbpc.2023.109646
  12. Features of Heavy Metals Accumulation in Bottom Sediments of the Southern Bug Hydroecosystem / O. Mitryasova [et al.] // Journal of Ecological Engineering. 2020. Vol. 21, iss. 3. P. 51–60. EDN EAVLYC. https://doi.org/10.12911/22998993/118299
  13. Manev I., Kirov V., Neshovska H. Heavy Metals Accumulation in Black Sea Ecosystems: Seawater, Sediment, Algae, Benthic Organisms // Tradition and Modernity in Veterinary Medicine. 2020. Vol. 5, iss. 2(9). P. 88–99.
  14. Butnariu M. Heavy metals as pollutants in the aquatic Black Sea ecosystem // Bacterial Fish Diseases / Eds. G. H. Dar, R. A. Bhat, H. Quadri, K. M. Al-Ghamdy, K. M. Hakeem. Academic Press, 2022. P. 31–57. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85624-9.00003-8
  15. Nemirovskaya I. A., Zavialov P. O., Khramtsova A. V. Hydrocarbon pollution in the waters and sediments of the Kerch Strait // Marine Pollution Bulletin. 2022. Vol. 180. 113760. EDN FGPZHD. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2022.113760
  16. Haraldsson C., Westerlund S. Total and Suspended Cadmium, Cobalt, Copper, Iron, Lead, Manganese, Nickel and Zinc in the Water Column of the Black Sea // Black Sea Oceanography / Eds. E. Izdar, J. W. Murray. Dordrecht : Springer, 1991. P. 161–172. (NATO ASI Series ; vol. 351). https://doi.org/10.1007/978-94-011-2608-3_9
  17. Lewis B. L., Landing W. M. The biogeochemistry of manganese and iron in the Black Sea // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1991. Vol. 38. P. S773–S803. https://doi.org/10.1016/S0198-0149(10)80009-3
  18. 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. EDN VOQXKP. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(01)00054-9
  19. Кораблина И. В., Барабашин Т. О., Каталевский Н. И. Тяжелые металлы в донных отложениях шельфа северо-восточной части Черного моря в современный период // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 5. С. 591–609. EDN POFJWM. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-5-591-609
  20. Radionuclides and heavy metals in the Kerch Strait sediments: Spatial distribution, fluxes and pollution loads / K. I. Gurov [et al.] // Continental Shelf Research. 2025. Vol. 285. 105386. EDN SXVBIY. https://doi.org/10.1016/j.csr.2024.105386
  21. Взвешенное вещество как биогеохимический барьер для тяжёлых металлов в районах размещения морских ферм (Севастополь, Чёрное море) / Н. В. Поспелова [и др.] // Морской биологический журнал. 2022. Т. 7, № 4. С. 55–69. EDN CMZHZH. https://doi.org/10.21072/mbj.2022.07.4.05
  22. Gurov K. I., Kurinnaya Yu. S., Kotelyanets E. A. Features of Accumulation and Spatial Distribution of Microelements in Bottom Sediments of the Crimea Coastal Regions // Processes in GeoMedia–Volume III / Ed. T. Chaplina. Cham : Springer Geology. 2021. Vol. 3. P. 119–130. EDN TURZBO. https://doi.org/10.1007/978-3-030-69040-3_12
  23. Кременчуцкий Д. А., Гурова Ю. С. Факторы формирования пространственного распределения природных и техногенных радионуклидов в донных отложениях Камышовой бухты, Севастополь // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 5. С. 692–707. EDN FYRBGS.
  24. Оценка загрязнения Керченского пролива и прилегающей акватории Черного моря по данным натурных измерений 2019–2020 гг. / П. О. Завьялов [и др.] // Океанология. 2022. T. 62, № 2. С. 194–203. EDN YHPEHI. https:doi.org/10.31857/S0030157422020174
  25. Тяжёлые металлы в прибрежных водах российского сектора Чёрного и Азовского морей / O. Д. Чужикова-Проскурнина [и др.] // Экосистемы. 2022. №. 31. C. 111–122. EDN VUBCIT.
  26. Lewis B. L., Landing W. M. The investigation of dissolved and suspended-particulate trace metal fractionation in the Black Sea // Marine Chemistry. 1992. Vol. 40, iss. 1–2. P. 105–141. https://doi.org/10.1016/0304-4203(92)90050-K
  27. Trace metal distributions in shelf waters of the northwestern Black Sea / S. P. C. Tankéré [et al.] // Continental Shelf Research. 2001. Vol. 21, iss. 13–14. P. 1501–1532. EDN XNVDDV. https://doi.org/10.1016/S0278-4343(01)00013-9
  28. Yiğiterhan O., Murray J. W., Tuğrul S. Trace metal composition of suspended particulate matter in the water column of the Black Sea // Marine Chemistry. 2011. Vol. 126, iss. 1–4. P. 207–228. EDN YBYHZD. https://doi.org/10.1016/j.marchem.2011.05.006
  29. The shelf-to-basin iron shuttle in the Black Sea revisited / W. K. Lenstra [et al.] // Chemical Geology. 2019. Vol. 511. P. 314–341. EDN WZXFEN. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.10.024
  30. Rudnick R. L., Gao S. Composition of the Continental Crust // Treatise on Geochemistry (Second Edition) / Eds. H. D. Holland, K. K. Turekian. Oxford : Elsevier, 2014.Vol. 4. P. 1–51. EDN UUUMDJ. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.00301-6
  31. Денисов В. И., Латун В. В. Потоки химических элементов в составе осаждающегося взвешенного вещества на шельфе Чёрного моря (по данным седиментационных ловушек) // Известия высших учебных заведений. Северо-кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2018. № 4. C. 77–85. EDN YSAVSH. https://doi.org/10.23683/0321-3005-2018-4-77-85
  32. Chan C. Y., Zheng L., Sohrin Y. The behaviour of nickel, copper, zinc, and cadmium in the subarctic Pacific Ocean: East–West differences // Journal of Oceanography. 2025. Vol. 81, iss. 2. P. 149–162. EDN FLJBJU. https://doi.org/10.1007/s10872-025-00746-y
  33. Anthropogenic Lead (Pb) deposition history of the western Indian Ocean from coral-based Pb/Ca ratio and Pb isotope records / W. Rahaman [et al.] // Science of The Total Environment. 2024. Vol. 955, iss. 10. 177312. EDN JKVWKU. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177312
  34. Formation Mechanisms and Characteristics of the Marine Nepheloid Layer: A Review / Z. Tian [et al.] // Water. 2022. Vol. 14, iss. 5. 678. EDN LHAUOI. https://doi.org/10.3390/w14050678

Файлы

Полный текст

JATS XML

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.