Отправить статью по E-mail 
Распределение и вариации концентраций элементной серы в верхней части анаэробных вод Черного моря
- Авторы: Дубинин А.В.1, Демидова Т.П.1, Очередник О.А.2, Семилова Л.С.1, Римская-Корсакова М.Н.1, Бережная Е.Д.1, Зологина Е.Н.1
-
Учреждения:
- Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
- Южное отделение Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
- Выпуск: Том 64, № 2 (2024)
- Страницы: 288-298
- Раздел: Химия моря
- URL: https://journal-vniispk.ru/0030-1574/article/view/264586
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0030157424020056
- EDN: https://elibrary.ru/RVTGRZ
- ID: 264586
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Элементная сера и ее производные полисульфиды играют ключевую роль в процессах окисления сероводорода в анаэробных бассейнах. Имея низкую растворимость, элементная сера в основном представлена взвешенными формами. Однако в сульфидных водах она образует хорошо растворимые полисульфиды. Настоящая работа посвящена исследованию элементной серы и полисульфидов в верхней части анаэробной зоны Черного моря в 2017–2019 и 2022 гг. на станциях, расположенных на континентальном шельфе у побережья Кавказа и Крыма. Отбор проб, их фильтрование и определение серы проводились в строго анаэробных условиях в атмосфере аргона.
Концентрация элементной серы (zero-valent sulfur (ZVS) – элементная сера в сумме с полисульфидами) растет с глубиной и ростом содержания сероводорода, от 0.01 в области редокс интерфейса до 0.67 мкмоль/кг на глубине 600 м. Доля элементной серы в составе ZVS составляет 23±5%. Расчет концентрации полисульфидов, находящихся в состоянии равновесия с взвешенной серой, показывает, что глубже 20–25 м от верхней границы анаэробной зоны их концентрация оказалась выше коцентрации ZVS и на глубине 600 м различались примерно в 3 раза. Преобладание элементной серы над сульфидной в составе полисульфидов на глубинах 450 и 600 м может быть причиной утяжеления ее изотопного состава на 2.2‰ относительно серы растворенного сульфида (–41.0‰ VCDT).
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
А. В. Дубинин
Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: dubinin@ocean.ru
Россия, Москва
Т. П. Демидова
Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Email: dubinin@ocean.ru
Россия, Москва
О. А. Очередник
Южное отделение Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Email: dubinin@ocean.ru
Россия, Геленджик
Л. С. Семилова
Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Email: dubinin@ocean.ru
Россия, Москва
М. Н. Римская-Корсакова
Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Email: dubinin@ocean.ru
Россия, Москва
Е. Д. Бережная
Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Email: dubinin@ocean.ru
Россия, Москва
Е. Н. Зологина
Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Email: dubinin@ocean.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Дубинин А.В., Демидова Т.П., Кременецкий В.В. и др. Определение восстановленных форм серы в анаэробной зоне Черного моря: сравнение методов спектрофотометрии и иодометрии // Океанология. 2012. Т. 52. № 2. С. 200–209.
- Дубинин А.В., Демидова Т.П., Римская-Корсакова М.Н. и др. Определение восстановленных форм серы в воде анаэробных бассейнов // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35. № 1. C. 37–51. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-1-37-51
- Дубинин А.В., Демидова Т.П., Семилова Л.С. и др. Элементная сера и ее изотопный состав в воде Черного моря // Доклады РАН. Науки о Земле. 2023. Т. 511. № 1. С. 24–30. https://doi.org/10.31857/S2686739723600480
- Дубинин А.В., Дубинина Е.О. Изотопный состав кислорода и водорода вод Черного моря как отражение динамики водных масс // Океанология. 2014. № 6. С. 763–780.
- Попов Н.И., Федоров К.Н., Орлов В.М. Морская вода (справочное руководство). М: Наука, 1979. 327 с.
- Якушев Е.В., Виноградова Е.Л., Дубинин А.В. и др. Об определении низких концентраций кислорода методом Винклера // Океанология. 2012. № 1. С. 131–138.
- Amrani A., Kamyshny A., Lev O. et al. Sulfur Stable Isotope Distribution of Polysulfide Anions in an (NH4)2Sn Aqueous Solution // Inorg. Chem. 2006. V. 45. P. 1427–1429. https://doi.org/10.1021/ic051748r
- Avetisyan K., Kamyshny Jr. A. Thermodynamic constants of formation of disulfide anion in aqueous solutions // Geochim. Cosmochim. Acta. 2022. V. 325. P. 205–213. https://doi.org/10.1016/j.gca.2022.02.03
- Avetisyan K., Zweig I., Luther G.W. et al. Kinetics and mechanism of polysulfides and elemental sulfur formation by a reaction between hydrogen sulfide and δ-MnO2 // Geochim. Cosmochim. Acta. 2021. V. 313. P. 21–37. https://doi.org/10.1016/j.gca.2021.08.022
- Canfield D.E. Biogeochemistry of sulfur isotopes // In: Valley J.W., Cole D.R. (Eds.). Stable isotope geochemistry. Berlin, Boston: De Gruyter, 2001. P.607-636.
- Dubinin A.V., Demidova T.P., Dubinina E.O. et al. Sinking particles in the Black Sea Waters: Vertical Fluxes of Elements and Pyrite to the Bottom, Isotopic Composition of Pyrite Sulfur, and Hydrogen Sulfide Production // Chemical Geology. 2022. P. 606. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2022.120996
- Findlay A.J., Gartman A., MacDonald D. J. et al . Distribution and size fractionation of elemental sulfur in aqueous environments: The Chesapeake Bay and Mid-Atlantic Ridge // Geochim. Cosmochim. Acta. 2014. V. 142. P. 334–348. http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2014.07.032
- Gröger J., Franke J., Hamer K. et al. Quantitative Recovery of Elemental Sulfur and Improved Selectivity in a Chromium-Reducible Sulfur Distillation // Geostandards and Geoanalytical Research. 2009. V. 33. № 1. P. 17–27.
- Helz G. Activity of zero-valent sulfur in sulfidic natural waters // Geochem Trans. 2014. V. 15. P. 38–58.
- Henkel J.V., Dellwig O., Pollehne F. et al. A bacterial isolate from the Black Sea oxidizes sulfide with manganese (IV) oxide // Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). 2019. V. 116. № 25. P. 12153–12155.
- Jørgensen B.B., Fossing H., Wirsen C.O. et al. Sulfide oxidation in the anoxic Black Sea chemocline // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers, Black Sea Oceanography: Results from the 1988 Black Sea Expedition 38, 1991. P. S1083–S1103.
- Kaiser D., Konovalov S., Schulz-Bull D.E. et al. Organic matter along longitudinal and vertical gradients in the Black Sea // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2017. V. 129. P. 22–31. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2017.09.006
- Kamyshny Jr A. Solubility of cyclooctasulfur in pure water and sea water at different temperatures // Geochim. Cosmochim. Acta. 2009. V. 73. P. 6022–6028.
- Kamyshny Jr A., Gun J., Rizkov D. et al. Equilibrium distribution of polysulfide ions in aqueous solutions at different temperatures by rapid single-phase derivatization // Environ. Sci. Technol. 2007. V. 41. P. 2395–2400.
- Kamyshny Jr A., Zilberbrand M., Elkeltchik I. et al. Speciation of polysulfides and zerovalent sulfur in sulfide-rich water wells in southern and central Israel // Aquatic Geochem. 2008. V. 14. P. 171–192.
- Konovalov S.K., Luther G.I.W., Friederich G.E. et al. Lateral injection of oxygen with the Bosporus plume—fingers of oxidizing potential in the Black Sea // Limnology and Oceanography. 2003. V. 48. P. 2369–2376. https://doi.org/10.4319/lo.2003.48.6.2369
- Li X., Cutter G.A., Thunell R.C. et al. Particulate sulfur species in the water column of the Cariaco Basin // Geochim. Cosmochim. Acta. 2011. V. 75. P. 148–163. https://doi.org/10.1016/j.gca.2010.09.039
- Luther III G.W., Church T.M., Powell D. Sulfur speciation and sulfide oxidation in the water column of the Black Sea // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers, Black Sea Oceanography: Results from the 1988 Black Sea Expedition. 1991. V. 38. P. S1121–S1137. https://doi.org/10.1016/S0198-0149(10)80027-5
- Marschall E., Jogler M., Henßge U. et al. Large-scale distribution and activity patterns of an extremely low-light-adapted population of green sulfur bacteria in the Black Sea // Environmental Microbiology. 2010. V. 12. N. 5. P. 1348–1362.
- Volkov I.I., Neretin L.N. Hydrogen Sulfide in the Black Sea // In: Kostianoy A.G., Kosarev A.N. (Eds.). The Black Sea Environment, The Handbook of Environmental Chemistry. Berlin, Heidelberg: Springer, 2008. P. 309–331. https://doi.org/10.1007/698_5_083
- Zerkle A.L., Farquar J., Johnston D.T. et al. Fractionation of multiple sulfur isotopes during phototrophic oxidation of sulfide and elemental sulfur by a green sulfur bacterium // Geochim. Cosmochim. Acta. 2009. V. 73. P. 291–306.
- Zopfi J., Ferdelman T.G., Fossing H. Distribution and fate of sulfur intermediates — sulfite, tetrathionate, thiosulfate, and elemental sulfur — in marine sediments // In: Amend J.P. et al (Eds.) Sulfur biogeochemistry—Past and present. Geological Society of America Special Paper. Boulder, Colorado. 2004. V. 379. P. 97–116.
Дополнительные файлы
