Origin of hydrocarbons in holocene sediments of the Nordik Seas and Barents Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The concentrations and composition of hydrocarbons (aliphatic – AHCs and polycyclic aromatic hydrocarbons – PAHs) were determined using molecular markers in Holocene sediments of the Nordik Seas and the Barents Sea (cruise 84 of the R/V Akademik Mstislav Keldysh, 2021). A wide range of concentrations in surface bottom sediments has been established: Corg (0.25–2.71%), AHCs (7–182 μg/g) and PAHs (0–1918 ng/g). The distribution of hydrocarbons is determined mainly by the processes occurring in the sedimentary strata (changes in Eh and fluid flows), and to a lesser extent by the lithotype of sediments. At the same time, the formation of autochthonous homologues is observed in the composition of alkanes, and in the composition of PAHs – naphthalenes.

About the authors

I. A. Nemirovskaya

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Author for correspondence.
Email: nemir@ocean.ru
Russian Federation, Moscow

A. V. Medvedeva

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: nemir@ocean.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Беленицкая Г.А. Флюидное направление литологии: состояние, объекты, задачи // Ученые записки Казанского университета. 2011. Т. 153. № 4. С. 97–112.
  2. Гавшин В.М., Лапухов С.В., Сараев С.В. Геохимия литогенеза в условиях сероводородного заражения (Черное море). Новосибирск: Наука, 1988. 194 с.
  3. Каминский В.Д., Супруненко О.И., Смирнов А.Н. и др. Современное ресурсное состояние и перспективы освоения минерально-сырьевой базы шельфовой области российской Арктики // Разведка и охрана недр. 2016. № 9. С. 136–142.
  4. Кравчишина М.Д., Клювиткин А.А., Володин В.Д. и др. Системные исследования осадкообразования в Европейской Арктике в 84-м рейсе научно-исследовательского судна “Академик Мстислав Келдыш”// Океанология. 2022. Т. 62. № 4. С. 660–663.
  5. Куршева А.В., Моргунова И.П., Петрова В.И. и др. Углеводороды в литоральных осадках и маршевых почвах юго-западного побережья Баренцева моря // Геохимия. 2023. T. 68. № 9. С. 964–981. https://doi.org/10.31857/S0016752523090078
  6. Мороз Е.А. Новейшая тектоника северо-западной окраины баренцевоморского шельфа // Мониторинг. Наука и технологии. Науки о Земле. 2016. № 4 (29). С. 6–13.
  7. Немировская И.А. Нефть в океане (загрязнение и природные потоки). М.: Научн. мир, 2013. 432 с.
  8. Немировская И.А., Иванов А.Ю. Верификация данных дистанционного зондирования для определения природы углеводородов (на примере Баренцева моря) // ДАН. Науки о Земле. 2022. Т. 507. № 1. С. 104–109. https://doi.org/10.31857/S2686739722601168
  9. Немировская И.А., Храмцова А.В. Углеводороды в воде и в донных осадках Норвежско-Баренцевоморского бассейна// Геохимия. 2023 Т. 61 № 2. С. 173–186. https://doi.org/10.31857/S0016752523020073
  10. Новичкова Е.А., Матуль А.Г., Козина Н.В. и др. Литологические и палеоокеанологические исследования Гренландской котловины и континентальной окраины Шпицбергена в 84-м рейсе НИС “Академик Мстислав Келдыш” в 2021 г. // Геология океанов и морей. М.: ИОРАН, 2022. Т. 4. С. 118–122.
  11. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. М.: ВНИРО. 2017. Т. 1. 327 с.
  12. Петрова В.И., Батова Г.И., Куршева А.В. и др. Углеводороды в донных осадках Штокмановской площади – распределение, генезис, временные тренды // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2015. Т. 10. № 3. URL: http://www.ngtp.ru/rub/1/35_2015.pdf
  13. Решетников М.Г. Климатическая политика в России: Наука, технологии, экономика // Проблемы прогнозирования. 2023. № 6. С. 6–10.
  14. Ровинский Ф.Я., Теплицкая Т.А., Алексеева Т.А. Фоновый мониторинг полициклических ароматических углеводородов. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 224 с.
  15. Справочники и руководства. МОК/ВМО. Париж: Юнеско, 1984. № 13. 34 с.
  16. Хаустов А.П., Редина М.М. Геохимические маркеры на основе соотношений концентраций ПАУ в нефти и нефтезагрязненных объектах // Геохимия. 2017. № 1. С. 57–67.
  17. AMAP. Assessment 2007: Chapter 4. Sources, Inputs and Concentrations of Petroleum Hydrocarbons, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, and other Contaminants Related to Oil and Gas Activities in the Arctic. Oslo, 2010. 87 p.
  18. AMAP. Assessment 2016: Chemicals of Emerging Arctic Concern. Oslo, 2017. 353 р.
  19. Andreassen K., Hubbard A., Winsborrow M. et al. Massive blow-out craters formed by hydratecontrolled methane expulsion from the Arctic seafloor // Science. 2017. V. 356 (6341).
  20. Bambulyak A., Frantzen B., Rautio R. Oil transport from the Russian part of the Barents region. Status Report. The Norwegian Barents Secretariat and Akvaplan-niva: Norway, 2015. 105 p.
  21. Bianchi T.S., Schreiner K.M., Smith R.W. et al. Redox effects on organic matter storage in coastal sediments during the Holocene: a biomarker/proxy perspective // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2016. V. 44. P. 295–319.
  22. Birgel D., Stein R., Hefter J. Aliphatic lipids in recent sediments of the Fram Strait/Yermak Plateau (Arctic Ocean): composition, sources and transport processes // Marine Chemistry. 2004. V. 88. № 3–4. P. 127–160.
  23. Boitsov S., Klungsøyr J., Jensen H. Background concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in deep core sediments from the Norwegian Sea and the Barents Sea: a proposed update of the OSPAR commission background values for these sea areas // Chemosph. 2020. № 251. Р. 1–12.
  24. Boitsov S., Klungsøyr J., Jensen H. Background concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in deep core sediments from the Norwegian Sea and the Barents Sea: a proposed update of the OSPAR commission background values for these sea areas // Chemosph. 2020. № 251. Р. 1–12.
  25. Dahle S., Savinov V., Klungsøyr J. et al. Polyaromatic hydrocarbons (PAHs) in the Barents Sea sediments: small changes over the recent 10 years // Mar. Biol. Res. 2009. № 5. Р. 101–108.
  26. Ivanov A.Y., Ivonin D.V., Terleeva N.V. et al., Oil spills in the Barents Sea: the results of multiyear monitoring with synthetic aperture radar // Mar. Pollut. Bull. 2022. 179. 113677. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2022.113677.
  27. Keyte I.J., Harrison R.M., Lammel G. Chemical reactivity and long-range transport potential of polycyclic aromatic hydrocarbons – A review // Chemical Society Reviews, 2013. V. 42 (24), 9333–9391. https://doi.org/10.1039/C3CS60147A
  28. Koltovskaya E.V., Nemirovskaya I.A. Concentration and composition of polycyclic aromatic hydrocarbons in bottom sediments of the Barents and Norwegian seas // Oceanology. 2023. V. 63. М. Suppl. 1. P. 144–155.
  29. Kudryavtseva E., Kravchishina M., Pautova L. at al. Sea Ice as a Factor of Primary Production in the European Arctic: Phytoplankton Size Classes and Carbon Fluxes // J. Mar. Sci. Eng. 2023. V. 11. № 11. 2131. https://doi.org/10.3390/jmse11112131
  30. Monitoring of hazardous substances in the White Sea and Pechora Sea: harmonisation with OSPAR's Coordinated Environmental Monitoring Programme (CEMP) Tromsø: Akvaplan-niva, 2011. 71р.
  31. Morgunova I.P. Petrova V.I., Litvinenko I.V. et al. Hydrocarbon molecular markers in the Holocene bottom sediments of the Barents Sea as indicators of natural and anthropogenic impacts // Mar. Poll. Bull. 2019. V. 149. № 12. P. 110587. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110587
  32. Nishumura M., Baker E.W. Possible origin of n-alkanes with remarkable even-to-odd predominance in recent marine sediments // Geochim. Cosmochim. Acta. 1986. V. 50. № 2. P. 299–305.
  33. Olli K., Wexels Riser, Wassmann C. et al. Seasonal variation in vertical flux of biogenic matter in the marginal ice zone and the central Barents Sea // Journal of Marine Systems. 2002. V. 38. № 1–2. P. 189–204.
  34. Peters K.E., Walters C.C., Moldowan J.M. The Biomarker Guide: Biomarkers and isotopes in petroleum systems and Earth history. V. 2. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. 1155 р.
  35. Rise L., Bellec V.K., Chand S. et al. Pockmarks in the southwestern Barents Sea and Finnmark fjords // Norwegian Journal of Geology. 2015. V. 94. P. 263–282.
  36. Rudels B., Meyer, R., Fahrbach E. et al. Water mass distribution in Fram Strait and over the Yermak Plateau in summer 1997 // Ann. Geophys., 2000. V. 18. № 6. Р. 687–705.
  37. Schauer U., Fahrbach E., Osterhus S. et al. Arctic warming through the Fram Strait: oceanic heat transport from 3 years of measurements // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. C06026. https://doi.org/10.1029/2003JC001823
  38. Schneider A., Panieri G., Lepland A. et al. Methane seepage at Vestnesa Ridge (NW Svalbard)since the Last Glacial Maximum // Quat. Sci. Rev. 2018. V. 193. P. 98–117.
  39. Sztybor K., Rasmussen T.L. Diagenetic disturbances of marine sedimentary records from methane-influenced environments in the Fram Strait as indications of variation in seep intensity during the last 35 000 years // International Journal of Quaternary research. 2016. V. 46. № 2. P. 212–228. https://doi.org/10.1111/bor.12202
  40. Sztybor K. Rasmussen T.L. Late glacial and deglacial palaeoceanographic changes at Vestnesa Ridge, Fram Strait: Methane seep versus non-seep environments // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 2017. V. 476. P. 77–89.
  41. Zhang L., Ma Y., Vojta, S. et al., Presence, sources and transport of polycyclic aromatic hydrocarbons in the Arctic Ocean // Geophys. Rev. Lett. 2022. № 50. GL101496. https://doi.org/10.1029/2022GL101496
  42. Yunker М.В., Macdonald R.W., Ross P.S. et al. Alkane and PAH provenance and potential bioavailability in coastal marine sediments subject to a gradient of anthropogenic sources in British Columbia, Canada // Org. Geochem. 2015. № 89–90. P. 80–116.
  43. Walczowski W., Piechura J., Osinski R. et al. The West Spitsbergen Current volume and heat transport from synoptic observations in summer // Deep-Sea Res. Part I. 2005. V. 52. № 8. P. 1374–1391.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».