Основной ионный состав прибрежных вод северо‑восточной части Черного моря

Н. Ю. Андрулионис✉, И. Б. Завьялов, П. О. Завьялов

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

✉ e-mail: natalya@ocean.ru

Аннотация

Цель. Цель работы – исследовать изменчивость основного ионного состава и солености в прибрежной зоне северо-восточной части Черного моря с 2022 по 2025 г., проанализировать ее причины, а также оценить влияние основного ионного состава на точность определения солености классическим (по хлорности) и современным (TEOS-10) методами.

Методы и результаты. Пробы отобраны в экспедициях в сентябре 2022 г., июне, сентябре и декабре 2023 г., августе 2024 г., марте и августе 2025 г. от г. Анапы до пос. Лазаревское (Сочи). Концентрации главных ионов (Cl⁻, SO₄²⁻, HCO₃⁻, Ca²⁺, Mg²⁺) определены методом потенциометрического титрования, K⁺ – гравиметрически, а Na⁺ – методом расчета. Соленость вод рассчитана тремя способами: суммой главных ионов (SS), по хлорности (SCl) и по плотности с использованием термодинамического уравнения TEOS-10 (SАρ). Плотность измерена высокоточным лабораторным плотномером. Соленость исследуемых образцов воды варьировала от 8,77 до 19,11 г/кг (средняя ~ 18,40 г/кг). Относительное содержание Cl⁻ изменялось в диапазоне 52,6−54,6 %, SO₄²⁻ – 7,8−12,9 %, HCO₃⁻ – 0,8−1,4 %, Na⁺ – 29,9−31,5 %, Ca²⁺ – 1,1–1,8 %, Mg²⁺ – 3−3,7 %. Наибольшие отклонения основного ионного состава от океанического соответствуют водам пониженной солености, что указывает на определяющую роль в модификации ОИС пресноводного материкового стока. Отклонение расчета солености по хлорности от суммы ионов достигало в прибрежных морских водах с соленостью 19 г/кг 5 % (~ 0,9 г/кг), непосредственно в устье реки в водах с соленостью 9 г/кг – 11 % (~ 0,9 г/кг), а с использованием уравнения TEOS по плотности отклонение составило в прибрежных морских водах с соленостью 19 г/кг 4 %, или 0,7 г/кг. Установлена корреляция между ростом разности SS – SCl и повышением содержания SO₄²⁻, HCO₃⁻ и Ca²⁺ в составе вод; при оценке разности SS – SАρ такой корреляции не наблюдалось.

Выводы. Сравнение трех методов определения солености – по сумме ионов (SS), с помощью хлорного коэффициента (SCl) и с использованием значений плотности SАρ – показало, что наиболее точные значения получены по сумме ионов. Этот способ позволяет также установить причины изменения солености из-за сезонных вариаций содержания некоторых ионов (SO₄²⁻, HCO₃⁻ и Ca²⁺) в прибрежных акваториях. Сравнительный анализ результатов показал тенденцию к росту солености в прибрежных водах северо-восточного шельфа за период наблюдения 2022–2025 гг.

Ключевые слова

северо-восточный шельф Черного моря, Краснодарский край, ионный состав, соленость морской воды, плотность морской воды, Черное море

Благодарности

Исследования выполнены в рамках государственного задания ИО РАН FMWE 2024-0015. Авторы выражают благодарность всем участникам экспедиций 2022–2025 гг., в которых были получены использованные в статье данные.

Информация об авторах

Андрулионис Наталья Юрьевна, старший научный сотрудник, Лаборатория взаимодействия океана с водами суши и антропогенных процессов, Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН (Российская Федерация, 117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36), кандидат географических наук, SPIN-код: 9040-2714, ORCID ID: 0000-0001-9141-1945, Web of Science Researcher ID: AGP-4038-2022, Scopus Author ID: 57209575290, natalya@ocean.ru

Завьялов Иван Борисович, младший научный сотрудник, Лаборатория взаимодействия океана с водами суши и антропогенных процессов, Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН (117997, Российская Федерация, г. Москва, Нахимовский проспект, д. 36), SPIN-код: 6576-0430, ORCID ID: 0009-0004-0083-4475, Web of Science Researcher ID: AGQ-4773-2022, i.zav@ocean.ru

Завьялов Петр Олегович, главный научный сотрудник, руководитель Лаборатории взаимодействия океана с водами суши и антропогенных процессов, заместитель директора по физическому направлению, Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН (117997, Российская Федерация, Москва, Нахимовский проспект, д. 36), доктор географических наук, член-корреспондент РАН, SPIN-код: 2805-6673, ORCID ID: 0000-0002-3712-8302, Scopus Author ID: 6603611237, Researcher ID: E-7026-2014, peter@ocean.ru

Для цитирования

Андрулионис Н. Ю., Завьялов И. Б., Завьялов П. О. Основной ионный состав прибрежных вод северо-восточной части Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2026. Т. 42, № 3. С. 402–421. EDN FMVRZW.

Andrulionis, N.Yu., Zavialov, I.B. and Zavialov, P.O., 2026. Major Ionic Composition of Coastal Waters of the Northeastern Black Sea. Physical Oceanography, 33(3), pp. 439-457.

Список литературы

  1. Kremling K. Relation between chlorinity and conductometric salinity in Black Sea Water // The Black Sea – Geology, Chemistry, and Biology / E. T. Degens, D. A. Ross (eds.). Tulsa : American Association of Petroleum Geologists, 1974. P. 151–154. (AAPG Memoir ; vol. 20). https://doi.org/10.1306/M20377C44
  2. The composition of Standard Seawater and the definition of the Reference-Composition Salinity Scale / F. J. Millero [et al.] // Deep Sea Research. Part I: Oceanographic Research Papers. 2008. Vol. 55, iss. 1. P. 50–72. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2007.10.001
  3. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том 4 : Черное море. Вып. 2 : Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биологической продуктивности. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1992. 220 с.
  4. Андрулионис Н. Ю., Завьялов П. О., Ижицкий А. С. Влияние вариаций ионно-солевого состава вод на точность измерений солености // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 5. С. 481–498. EDN JMZYYQ. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-5-481-498
  5. Сорокин Ю. И. Черное море: природа, ресурсы. Москва : Наука, 1982. 216 с.
  6. Deuser W. G. Evolution of anoxic conditions in the Black Sea during the Holocene // The Black Sea – geology, chemistry, and biology / E. T. Degens, D. A. Ross (eds.). Tulsa : American Association of Petroleum Geologists, 1974. P. 133˗136. (AAPG Memoir ; vol. 20).
  7. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь, 2011. 212 с.
  8. Климатические изменения гидрометеорологических параметров Черного и Азовского морей (1980–2020 гг.) / А. И. Гинзбург [и др.] // Океанология. 2021. Т. 61, № 6. С. 900–912. EDN XNMVYL. https://doi.org/10.31857/S003015742106006X
  9. Гидрофизические и гидрохимические характеристики морских акваторий у устьев малых рек российского побережья Черного моря / П. О. Завьялов [и др.] // Океанология. 2014. Т. 54, № 3. С. 293–308. EDN SEEDFF. https://doi.org/10.7868/S0030157414030150
  10. Savenko A. V., Savenko V. S. Adsorbed chemical elements of river runoff of solids and their role in the transformation of dissolved matter runoff into the ocean // Minerals. 2022. Vol. 12, iss. 4. 445. EDN CWNSCA. https://doi.org/10.3390/min12040445
  11. Гордеев В. В. Геохимия речного стока в Черное море // Система Черного моря. Москва : Научный мир, 2018. С. 247–286.
  12. Андрулионис Н. Ю., Завьялов И. Б., Рождественский С. А. Основной ионный состав вод Керченского пролива и прилегающих акваторий // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 1. С. 87–107. EDN HEHNBE.
  13. Альтман Э. М., Кумыш Н. И. Многолетняя внутригодовая изменчивость баланса пресных вод Черного моря // Труды ГОИН. 1986. Вып. 176. С. 3–18.
  14. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 4 : Черное море. Вып. 1 : Гидрометеорологические условия. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1991. 429 с.
  15. Джаошвили Ш. Реки Черного моря. Европейское агентство по охране окружающей среды, 2002. 58 с. (Технический отчет № 71). URL: http://www.eea.europa.eu/ru/publications/technical_ report_2002_71/at_download/file (дата обращения: 10.05.2026).
  16. Косьян Р. Д., Подымов И. С., Пыхов Н. В. Динамические процессы береговой зоны моря. Москва : Научный мир, 2003. 325 с.
  17. Le Menn M., Nair R. Review of acoustical and optical techniques to measure absolute salinity of seawater // Frontiers in Marine Science. 2022. Vol. 9. 1031824. EDN EOYWVX. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.1031824
  18. An optical Michelson interferometric spectrometer-based seawater density sensor with improved long-term stability in the deep-sea trial / X. Bai [et al.] // Measurement. 2025. Vol. 250, 117230. EDN WENZFO. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2025.117230
  19. Pawlowicz R. Key Physical variables in the ocean: temperature, salinity, and density // Nature Education Knowledge. 2013. Vol. 4, № 4. 13.
  20. Woosley R. J., Huang F., Millero F. J. Estimating absolute salinity (SA) in the world׳s oceans using density and composition // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2014. Vol. 93. P. 14–20. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2014.07.009
  21. Meybeck M. Global occurrence of major elements in rivers // Surface and Ground Water, Weathering and Soils / H. D. Holland, K. K. Turekian (eds.). Amsterdam : Elsevier, 2004. P.207–223. (Treatise of Geochemistry ; vol. 5). https://doi.org/10.1016/B0-08-043751-6/05164-1
  22. Korotenko K., Osadchiev A., Melnikov V. Mesoscale Eddies in the Black Sea and Their Impact on River Plumes: Numerical Modeling and Satellite Observations // Remote Sensing. 2022. Vol. 14, iss. 17. 4149. EDN PNTZNJ. https://doi.org/10.3390/rs14174149
  23. Millero F. J. Chemical Oceanography. 4th Edition. Boca Raton : CRC Press, 2013. 591 p. https://doi.org/10.1201/b14753
  24. Андрулионис Н. Ю., Завьялов П. О. Лабораторные исследования основного компонентного состава гипергалинных озер // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 1. С. 16–36. EDN PXDBFT. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-1-16-36
  25. Гордеев В. В. Геохимия системы река-море. Москва : Матушкина И.И., 2012. 452 с. EDN QKKVPR.
  26. Савенко А. В. Экспериментальные модели сорбционно-осадительных геохимических барьеров в океане. Москва : ГЕОС, 294 с.
  27. Маккавеев П. Н., Завьялов П. О. Сток малых и средних рек российского побережья Черного моря и его влияние на характеристики вод // Система Черного моря. Москва : Научный мир, 2018. С. 287–322. EDN THXBYZ. https://doi.org/10.29006/978-5-91522-473-4.2018.287-322
  28. Магрицкий Д. В. Пространственно-временные характеристики наводнений на Черноморском побережье Российской Федерации // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2014. № 6. С. 39–47. EDN RKANGI.
  29. Causes and systematics of inundations of the Krasnodar territory on the Russian Black Sea coast / N. Alexeevsky [et al.] // Natural Hazards and Earth System Science. 2016. Vol. 16, iss. 6. P. 1289–1308. EDN WVMUAT. https://doi.org/10.5194/nhess-16-1289-2016
  30. Топонимика Геленджика и его окрестностей : сборник. Вып. 3 : Населенные пункты / сост.: Т. Г. Мигун. Геленджик, 2008. 42 с.
  31. Climate change in the hydrometeorological parameters of the Black and Azov Seas (1980–2020) // Oceanology. 2021. Vol. 61. P. 745–756. EDN PNFCAF. https://doi.org/10.1134/S0001437021060060
  32. Podymov O. I., Zatsepin A. G., Ostrovskii A. G. Fine structure of vertical density distribution in the Black Sea and its relationship with vertical turbulent exchange // Journal Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11, iss. 1. 170. EDN URLMAH. https://doi.org/10.3390/jmse11010170
  33. The history of Earth’s sulfur cycle / M. Fakhraee [et al.] // Nature Reviews Earth and Environment. 2025. Vol. 6, iss. 2. P. 106–125. EDN ERSSGN. https://doi.org/10.1038/s43017-024-00615-0
  34. Роль анаэробных бактерий в экосистемах Черного моря / M. B. Иванов [и др.] // Природа. 1998. № 6. С. 97–103.
  35. The salinity anomalies due to nutrients and inorganic carbon in the Bohai Sea / F. Ji [at al.] // Frontiers in Marine Science. 2024. Vol. 11. 1418860. EDN IALFCF. https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1418860

Файлы

Полный текст

JATS XML

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.