Соотношение процессов аэробной и анаэробной деструкции органического вещества в донных отложениях прибрежных акваторий Крыма (Чёрное море)
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Аннотация
Взаимосвязь водных масс с донными отложениями является очевидной, в первую очередь в вопросах формирования кислородного режима и, как следствие, самоочищения водоёмов. Зная скорость потребления кислорода, с помощью стехиометрических соотношений можно оценить ряд сопряжённых параметров энергетического обмена. Цель настоящей работы — посредством интерпретации данных кислородного потребления рассчитать возможный вклад аэробных и анаэробных процессов в деструкцию органических веществ в донных осадках различных районов крымского прибрежья Чёрного моря. Измерение суммарной скорости потребления кислорода проводили с помощью респирометрической камеры, герметично соединённой с кислородным датчиком LDO-оксиметра HQ40D. Для подавления бактериальной активности и выявления темпов окисления восстановленных продуктов анаэробиоза использовали антибиотик стрептомицин. Вертикальное зондирование толщи грунта в палеорусле реки Бельбек показало рост с глубиной окислительного потенциала и подповерхностный пик анаэробной активности. Вследствие ограниченной диффузии кислорода, скорость окисления сероводорода в поверхностном слое была сопоставима с темпами его образования в нижележащей толще грунта. Непосредственно на участке палеорусла реки Чёрная, прилегающем к устью Севастопольской бухты, донные отложения отличались от грунтов на склоне бόльшим уровнем аэробного потребления кислорода, а также содержанием восстановленных соединений, которое обусловлено более высокой скоростью их образования при относительно низких темпах окисления. Поглощение кислорода единицей донной поверхности в 0,6-см слое осадков Севастопольской бухты в среднем составляло 2,18 мкг·см−2·ч−1. В бухте Круглая наблюдали различия по динамике восстановленных соединений (H2S) между окисленными фоновыми участками и зонами восстановленных грунтов (сульфурет). В сульфуретах расчётные данные концентрации, темпов окисления и образования сероводорода выше на 32, 29 и 57 % соответственно. Максимальной, до 4,05 мкг·см−3·ч−1, скорость утилизации органического вещества была в Севастопольской бухте и в прилегающей к ней акватории. Бόльшая доля приходилась на анаэробную составляющую. Достаточно высокой она оказалась и в бухте Круглая, но здесь преобладала аэробная деструкция. Это связано с различиями как в целевом использовании бухт, так и в гранулометрическом составе донных осадков. В грунтах сульфуреты при скорости окисления органических веществ, равной таковой фонового участка, анаэробная утилизация протекала более чем в 2 раза интенсивнее. Её абсолютное значение было ближе к уровню, характерному для прибрежных участков открытого моря, в частности для палеорусла реки Бельбек.
Авторы
Библиографические ссылки
Горшкова Т. И. Биогеохимия современных морских осадков и их биологическое значение // Труды ВНИРО. 1974. Т. 48, вып. 1, ч. 2. С. 135–144. [Gorshkova T. I. Biogeochemistry of modern marine sediments and their biological significance. Trudy VNIRO, 1974, vol. 48, iss. 1, pt 2, pp. 135–144. (in Russ.)]
ГОСТ 26213-91. Почвы. Методы определения органического вещества : взамен ГОСТ 26213-84; введ. 1993-07-01. Москва : Издательство стандартов, 1992. 8 с. [GOST 26213-91. Pochvy. Metody opredeleniya organicheskogo veshchestva : vzamen GOST 26213-84; vved. 1993-07-01. Moscow : Izdatel’stvo standartov, 1992, 8 p. (in Russ.)]
Гулин М. Б., Коваленко М. В. Палеорусла рек Чёрная и Бельбек на шельфе юго-западного Крыма – новый объект экологических исследований // Морской экологический журнал. 2010. Т. 9, № 1. С. 23–31. [Gulin M. B., Kovalenko M. V. Paleo-rivers Chernaya and Belbek at the continental shelf of southwestern Crimea – new object of ecological researches. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2010, vol. 9, no. 1, pp. 23–31. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/1051
Денисов В. И. Закономерности образования взвешенного материала на шельфе Чёрного моря : дис. … канд. геогр. наук : 11.00.01. Ростов-на-Дону, 1998. 299 с. [Denisov V. I. Zakonomernosti obrazovaniya vzveshennogo materiala na shel’fe Chernogo morya. [dissertation]. Rostov-on-Don, 1998, 299 p. (in Russ.)]
Егоров В. Н., Пименов Н. В., Малахова Т. В., Канапацкий Т. А., Артёмов Ю. Г., Малахова Л. В. Биогеохимические характеристики распределения метана в воде и донных осадках в местах струйных газовыделений в акватории Севастопольских бухт // Морской экологический журнал. 2012. Т. 11, № 3. С. 41–52. [Egorov V. N., Pimenov N. V., Malakhova T. V., Artemov Yu. G., Kanapatsky T. A., Malakhova L. V. Biogeochemical characteristics of methane distribution in sediment and water at the gas seepage site of Sevastopol bays. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2012, vol. 11, no. 3, pp. 41–52. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/1230
Игнатьева О. Г., Овсяный Е. И., Романов А. С., Коновалов С. К., Орехова Н. А. Оценка состояния карбонатной системы вод и изменения содержания органического углерода в донных осадках Севастопольской бухты по данным наблюдений за 1998–2005 годы // Морской гидрофизический журнал. 2008. № 2. С. 57–67. [Ignat’eva O. G., Ovsyanyi E. I., Romanov A. S., Konovalov S. K., Orekhova N. A. Analysis of state of the carbonate system of waters and variations of the content of organic carbon in bottom sediments of the Sevastopol Bay in 1998–2005. Morskoi gidrofizicheskii zhurnal, 2008, no. 2, pp. 57–67. (in Russ.)]
Карначук О. В. Бактериальная сульфатредукция в прибрежных морских осадках : автореф. дис. … канд. биол. наук : 03.00.07. Абовян, 1989. 23 с. [Karnachuk O. V. Bakterial’naya sul’fatreduktsiya v pribrezhnykh morskikh osadkakh : avtoref. dis. … kand. biol. nauk : 03.00.07. Abovyan, 1989, 23 p. (in Russ.)]
Ломакин П. Д., Попов М. А. Оценка степени загрязнения и перспектива экологических исследований вод Балаклавской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2014. Вып. 28. С. 195–213. [Lomakin P. D., Popov M. A. Otsenka stepeni zagryazneniya i perspektiva ekologicheskikh issledovanii vod Balaklavskoi bukhty. Ekologicheskaya bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon i kompleksnoe ispol’zovanie resursov shel’fa, 2014, iss. 28, pp. 195–213. (in Russ.)]
Моисеенко О. Г., Орехова Н. А. Исследование механизма многолетней эволюции цикла углерода в экосистеме Севастопольской бухты // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 2. С. 72–83. [Moiseenko O. G., Orekhova N. A. Investigation of the mechanism of the long-term evolution of the carbon cycle in the ecosystem of the Sevastopol Bay. Morskoi gidrofizicheskii zhurnal, 2011, no. 2, pp. 72–83. (in Russ.)]
Орехова Н. А. Гипоксия и аноксия в донных осадках крымского побережья // Географія та туризм : науковий збірник / відп. ред. Я. Б. Олійник. Київ : Альтерпрес, 2010. Вип. 4. С. 146–152. [Orekhova N. A. Gipoksiya i anoksiya v donnykh osadkakh krymskogo poberezh’ya. In: Heohrafiia ta turyzm : naukovyi zbirnyk / Ya. B. Oliinyk (Ed.). Kyiv : Al’terpres, 2010, iss. 4, pp. 146–152. (in Russ.)]
Орехова Н. А., Моисеенко О. Г., Коновалов С. К. Исследование геохимических характеристик Севастопольской бухты // Современные рыбохозяйственные и экологические проблемы Азово-Черноморского региона : материалы VIII Международной конференции, 26–27 июня 2013 г. Керчь : ЮгНИРО, 2013. С. 55–58. [Orekhova N. A., Moiseenko O. G., Konovalov S. K. Study of the Sevastopol Bay geochemical features. Current Fishery and Environmental Problems of the Azov and Black Seas Region : materials of VІII International Conference. Kerch, 26–27 June, 2013. Kerch : YugNIRO Publishers, pp. 55–58. (in Russ.)]
Орехова Н. А., Коновалов С. К. Кислород и сульфиды в донных отложениях прибрежных районов Севастопольского региона // Океанология. 2018a. Т. 58, № 5. С. 739–750. [Orekhova N. A., Konovalov S. K. Oxygen and sulfides in bottom sediments of the coastal Sevastopol region of Crimea. Okeanologiya, 2018a, vol. 58, no. 5, pp. 739–750. (in Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0030157418050106
Орехова Н. А., Коновалов С. К. Кислород и сульфиды в верхнем слое донных отложений Чёрного моря // Система Чёрного моря / ред. А. П. Лисицын. Москва : Научный мир, 2018b. С. 542–559. [Orekhova N. A., Konovalov S. K. Kislorod i sul’fidy v verkhnem sloe donnykh otlozhenii Chernogo morya. In: Sistema Chernogo morya / A. P. Lisitsyn (Ed.). Moscow : Nauchnyi mir, 2018b, pp. 542–559. (in Russ.)]
Орехова Н. А., Овсяный Е. И., Гуров К. И., Попов М. А. Органическое вещество и гранулометрический состав современных донных отложений Балаклавской бухты (Чёрное море) // Морской гидрофизический журнал. 2018. № 6. С. 523–533. [Orekhova N. A., Ovsyany E. I., Gurov K. I., Popov M. A. Organic matter and grain-size distribution of the modern bottom sediments in the Balaklava Bay (the Black Sea). Morskoi gidrofizicheskii zhurnal, 2018, no. 6, pp. 523–533. (in Russ.)]. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2018-6-523-533
ПНД Ф 16.2.2:2.3:3.32-02. Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания сухого и прокалённого остатка в твёрдых и жидких отходах производства и потребления, осадках, шламах, активном иле, донных отложениях гравиметрическим методом / Государственный комитет РФ по охране окружающей среды. Москва, 2002. 15 с. [PND F 16.2.2:2.3:3.32-02. Kolichestvennyi khimicheskii analiz pochv. Metodika vypolneniya izmerenii soderzhaniya sukhogo i prokalennogo ostatka v tverdykh i zhidkikh otkhodakh proizvodstva i potrebleniya, osadkakh, shlamakh, aktivnom ile, donnykh otlozheniyakh gravimetricheskim metodom / Gosudarstvennyi komitet RF po okhrane okruzhayushchei sredy. Moscow, 2002, 15 p. (in Russ.)]
Сапожников В. В., Метревели М. П. Стехиометрическая модель органического вещества – основа количественного изучения продукционно-деструкционных процессов в океане // Труды ВНИРО. 2015. Т. 155. С. 137–141. [Sapozhnikov V. V., Metrevely M. P. Organic matter stoichiometry as a basis for quantitative studies of production and destruction processes in the oceans. Trudy VNIRO, 2015, vol. 155, pp. 137–141. (in Russ.)]
Чекалов В. П. Абсорбция кислорода донными осадками прибрежных районов Севастополя (Чёрное море) в процессе утилизации органического вещества // Морской биологический журнал. 2016. Т. 1, № 4. С. 44–52. [Chekalov V. P. Oxygen absorption in the oxidation of organic compounds in the coastal sediments of Sevastopol (the Black Sea). Morskoj biologicheskij zhurnal, 2016, vol. 1, no. 4, pp. 44–52. (in Russ.)]. https://doi.org/10.21072/mbj.2016.01.4.06
Jørgensen B. B. Mineralization of organic matter in the sea bed–the role of sulphate reduction. Nature, 1982, vol. 296, pp. 643–645. https://doi.org/10.1038/296643a0
Osadchaya T. S., Ovsyaniy E. I., Kemp R., Romanov A. S., Ignatieva O. G. Organic carbon and oil hydrocarbons in bottom sediments of Sevastopol Bay (the Black Sea). Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2003, vol. 2, no. 2, pp. 94–101. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/711
