ОКЕАНОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 4, с. 633-636
=ИНФОРМАЦИЯ =
УДК 551.465
ЭКСПЕДИЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АНАЭРОБНЫХ УСЛОВИЙ В БАЛТИЙСКОМ МОРЕ В РЕЙСЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СУДНА "ПРОФЕССОР АЛЬБРЕХТ ПЕНК" В ИЮЛЕ 2006 г.
© 2007 г. Г. Йост1, Б. Клемент2, С. В. Пахомова3, Е. В. Якушев4
1Институт исследований Балтийского моря Варнемюнде, при Университете Ростока, Германия 2Орегонский университет здравоохранения и науки, Портлэнд, США 3Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия 4Южное отделение Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Геленджик, Россия
e-mail: e_yakushev@yahoo.com Поступила в редакцию 13.02.2007 г.
Исследования сероводородных котловин Балтийского моря проводятся Институтом Исследования Балтийского моря (г. Варнемюнде, Германия) на регулярной основе. В июле 2006 г. в Балтий-
ском море была проведена международная экспедиция с участием российских ученых на борту НИС "Альбрехт Пенк". В этой экспедиции, были проведены исследования вертикальной гидрофи-
T, °C
Рис. 2. T-S кривые пяти зондирований CTD зондом на ст. 271 (в 05.29; 06.12; 10.59; 13.50 и 16.13) 09.07.2006 г.
зической, гидрохимической и микробиологической структуры Готландской (станция TF0271) и Ландсортской котловин (станция TF0284) (рис. 1). Целью экспедиции было исследовать влияние интрузий, возникающих в районе редокс-интерфейса и изучить тонкую гидрохимическую структуру придонных вод.
Отбор проб производился комплексом Rosette, оснащенным гидрофизическим зондом Sea Bird-19 с датчиками давления, температуры, электропроводности, прозрачности, флюоресценции и кислорода, а также 13-ю пятилитровыми батометрами Go-Flo. В соответствии с принятыми методами исследования [2, 3] определялось содержание растворенного кислорода (по Винклеру), фосфатов, силикатов, нитратов, нитритов, аммония, сероводорода (фотометрически). Пробы для определения растворенных металлов профильтровывались через 0.45 мкм фильтры Nuclepore сразу же после отбора. Железо и марганец определяли фотометрически с помощью феррозина и формальдоксима, соответственно [3]. Кроме того, были отобраны пробы для определения щелочности и метана (на ст. TF0284 в Ландсортской котловине), а также взвешенных форм металлов.
Гидрохимическая структура Ландсортской котловины во время работ не подвергалась влиянию
интрузий, что позволило наблюдать невозмущенную вертикальную химическую структуру, сходную с обычно наблюдаемой в Черном море. Максимум нитратов располагался в районе нижней границы оксиклина, максимум нитритов совпадал по глубине с горизонтом выклинивания глубинного аммония, растворенного марганца и исчезновением нитратов. С этого же горизонта резко возрастала концентрация фосфатов. Появление сероводорода происходило ниже и соответствовало горизонту уменьшения вертикального градиента фосфатов. При использовании метода Винклера (титрование автоматической бюреткой ТМпо с фирменным программным обеспечением) кислород не обнаруживался в пробах содержащих определяемые количества сероводорода (0.3 мкмоль/л).
Гидрохимическая структура редокс-слоя Готландской была подвержена влиянию интрузий практически во всё время наблюдений. Эти интрузии не только привели к заглублению редоксклина относительно его типичного положения, но и вызвали нестабильность в слое от 105 до 145 м, как это проиллюстрировано изменчивостью Т^ кривых в течение одного дня (рис. 2). Результаты выполненных в этот же день тонкоструктурных измерений гидрохимических параметров показаны на рис. 3а. Как видно, эти интрузии с повышенным содержанием кислорода приводили к чрезвычай-
Рис. 3. Вертикальное распределение температуры (Т), солености (5), прозрачности (Xmiss), растворенного кислорода по датчику (O2-SBE), растворенного кислорода по титрованию (О2), сероводорода (^З), фосфатов (PO4), силикатов (ЗГ), нитратов (Ш3), нитритов (N02), аммония (ЙЩ), растворенного марганца (Мп(11)), взвешенного марганца (Мпрлкг), восстановленного железа (БеЩ)), окисленного железа (Ре(Ш)) на станциях: (а) - 0003Б04; (б) - 0003Б02; (в) - 0011007.
ЭКСПЕДИЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АНАЭРОБНЫХ УСЛОВИИ
635
_|_I_I_1_
4 8 12 16 20
т, °с
_|_I_I_|_ |_
6 8 10 12 0
(а)
_1_
I_I_I_I_I_I 1_
5, %
100 200 300 0
02, цМ J_I_I_I_I I-
0.1 0.2 Ш2, цМ _I_I_I_
8^ цМ
I_I_I_I_I_I
0 4 8 12 16 20 Мп(П), цМ
I_I_I_I_I_I
12 16 0 1 2 3 4 5
_1_
Мпр,
, цМ
_1_
0.12
0.11 0.10 Xmiss
I_I_I_I_I_I
0 2 4 6 8 10 0 02-8ВЕ, мг/л
04 8 12 16 20 01 2 3450
Н28, цМ
Ш4, цМ _1_I_1_
1 2 3 4 5 Р04, цМ
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
2 4 6 Ш3, цМ
0 0.4 0.8 1.2 Fe(П), цМ
1_I_I_I_I_I
0 0.04 0.08
Fe(Ш), цМ
В£
/
Бе(Ш)
Fe(П)
Мп(11)
I_I_I_I_1_
J
6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5
т, °с
_|_I_I_I_|_ I
НИС ''Профессор Альбрехт Пенк'', 09.07.2006, ст. 0003F04 (б)
_I_I_I_I_I I_I_I_I_I_I I_I_I_I_I_I
I_I_I_I_1_
J
0 4 8 12 16 20
Мп(П), цМ I_I_I_I_I_I
11.6
12.0
5, %0
12.4 0 5 10 15 20 25 0 02, цМ
0.1 0.2 N0^ цМ
8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 8^ цМ МпРА^, цМ
0.12
125 130 135 140 145 150 155 160 165 175 170 180
о
_1_
12.54
12.58 5, %о J_I_
13.62
НИС ''Профессор Альбрехт Пенк'', 09.07.2006, ст. 0003F02
(в)
_1 I_I_I_I_I_I
J_I_I_I_1_
I_I_I_I_I_I 1_
0.102 0.100 0.098 42 46 Xmiss Н28, цМ _1_I_I_I_1_ _1_I_I_I_1_
50 3.6 3.8 4.0 4.24.4 0 0.10.2 0.3 0.4 0.50.820.84 0.88 0.920.96
Р04, цМ МпРА^, цМ Fe(П), цМ _1 I_I_I_I_I I_I_I_I I_I_I_I_I_I
5.946 5.950 5.954 14 16 18 20 22 24 14 15 16 17 18 20 22 24
Т, °С
Ш4, цМ
8^ цМ
205
210
215
220
225
230
235
Мп(П), цМ
26 0 0.04 0.08 Fe(Ш), цМ
Fe(П)
НИС ''Профессор Альбрехт Пенк'', 14.07.2006, ст. 001^07
8
ной временной изменчивости профилей распределения гидрохимических параметров. Самая необычная структура наблюдалась на станции 0003Б02 (рис. 36), когда был отмечен узкий минимум фосфатов непосредственно над границей сероводорода и максимум под ней. Сходным оказалось распределение фильтрованного (двухвалентного) марганца. В его распределении выделялся четкий максимум, совпадающий с максимумом фосфатов. Это может свидетельствовать о том, что распределение этих параметров связано с одним и тем же механизмом, а именно с формированием фосфатосодержащих комплексов с окисленным растворенным трехвалентным марганцем. Измеренное содержание трехвалентного марганца было сопоставимым с пределом обнаружения (около 1 мкМ) и вопрос о его роли остается открытым. Во время рейса был проведен эксперимент, во время которого было исследовано распределение марганца между размерным фракциями -взвешенным (>0.2 мкм), коллоидным (от 0.2 до 0.02 мкм) и растворенным (<0.02 мкм). Предварительные результаты показали, что коллоидный марганец отсутствует (ниже предела обнаружения в 100 нМ).
Результаты исследования придонного слоя Готландской котловины с учащенным отбором проб (через 2-3 м) приведены на рис. 3в. Полученные данные позволили выделить 20-ти метровый Донный Перемешанный Слой (ДПС), который характеризовался небольшим увеличением
температуры (около 0.002°С) и однородным распределением солености сероводорода, аммония, фосфатов, силикатов, растворенного марганца и растворенного железа. Их градиенты были значительно ниже, чем в вышележащих слоях воды. Ступенька с резким увеличением градиентов всех параметров может быть отмечена на горизонте 215 м на границе ДПС. Похожая структура распределения химических параметров всегда наблюдается в котловине Черного моря [1], однако толщина придонного слоя в Черном море больше -300-500 м. В пределах балтийского ДПС может быть выделена небольшая ступенька изменения градиентов на глубине 223 м. Возможно, она может быть связана с последствиями интрузий вод с повышенной соленостью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Волков ИИ, Скирта А.Ю., Маккавеев ПН. и др. О гидрофизической и гидрохимической однородности глубинных вод Черного моря // Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря / Под ред. Зацепина А.Г., Флинта М.В. М.: Наука, 2002. С. 161-169.
2. Современные методы гидрохимических исследований океана / Отв. ред. Бордовский О.К., Черня-кова А.М. М.: ИО РАН, 1992. 200 с.
3. Methods of Seawater Analysis. 3d, completely revised and extended edition / Eds. Grashoff K., Kremling K., Ehrhard M. Weinheim-NewYork: WILEY-VCH, 1999. 600 p.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.