Major Ion Composition of Waters in the Kerch Strait and the Adjacent Areas

Толық мәтін

Введение

Керченский пролив входит в состав акватории Азовского моря и соединяет его с Черным морем. Западным берегом пролива является Керченский п-ов Крыма, восточным – Таманский п-ов. Ширина пролива 4,5–15 км, наибольшая глубина 18 м. Пролив играет важную роль в формировании особенностей гидролого-гидрохимического режима Азово-Черноморского бассейна, является одним из главных промысловых районов и важной судоходной магистралью [1]. Основными факторами, влияющими на формирование солевого состава вод Керченского пролива, являются сезонность поступления материкового стока и осадков, поступление вод из лиманов и лагун, окружающих морские заливы, а также водообмен с Черным и Азовским морями. Сложные процессы формирования вод в Керченском проливе приводят к тому, что значения солености способны изменяться в довольно широких пределах 9,5–19, а ионные вариации приводят к ошибкам (до 3%) при ее определении [2, 3].

Научный этап исследования гидрохимических характеристик вод Черного моря начался в 1890 г., Азовского моря − в 1873 г. [1, 4], а их всестороннее исследование в нашей стране началось с 1920-х гг. Начальные знания по гидрохимии Черного и Азовского морей представлены в работах ^{1, 2, 3}. В 1970-х и 1980-х гг. интенсивно исследовались в основном процессы продукции и окисления сероводорода, продукции и потребления органического углерода и т. д. В литературных источниках, как правило, можно найти результаты исследования отдельных элементов основного ионного состава (ОИС) вод Черного ¹ [1, 5, 6] и Азовского [4] морей. На сегодняшний день хорошо изучена карбонатная система Черного моря, описанию результатов исследований посвящен ряд работ [1, 7–11]. Некоторые гидрохимические характеристики вод Азовского моря приведены в работах ^{4, 5} [12–15]. К сожалению, опубликованных данных о концентрациях главных ионов химического состава вод Азовского моря, а также Керченского пролива и Таманского залива авторам найти не удалось.

В эпоху глобального изменения климата, выражающегося в увеличении максимальных среднемесячных летних и минимальных зимних значений температуры, уменьшении концентрации льда в Азовском море, а также в увеличении антропогенной нагрузки на водные ресурсы его бассейна, изменении гидрохимических свойств Азовского, а следовательно, и Черного морей неизбежны. Они приводят к уменьшению приходной части пресноводного баланса и повышению солености, загрязнению вод, изменению их биоценозов − видового состава гидробионтов и продуктивности отдельных компонентов гидроэкосистем [16–20].

Водный баланс Азовского моря регулируется речным стоком (~ 50% баланса), притоком черноморских вод через Керченский пролив, водообменом с оз. Сиваш, осадками и испарением ⁴. За счет большого поступления пресной воды в основном из рек Дон и Кубань и ограниченного водообмена с Черным морем гидрохимические свойства вод отдельных частей Азовского моря значительно различаются. Ранние исследования показали, что соленость в основной части моря в период 1952–2007 гг. изменялась в интервале 10–12, в центральной части моря – в интервале 11–12,5, в Таганрогском заливе – в интервале 1–9 [21, 22]. Исторически воды Керченского пролива имеют большую изменчивость солености, 9,5–19 (см. работу ⁴ и [2, 4, 23]).

Развитие сельского хозяйства, особенно орошаемого земледелия, вызывает поступление с возвратными водами в реки, а следовательно, и в Азовское море большого количества солей хлора, сульфатов, металлов, биогенных и органических веществ. Это наряду с сокращением речного стока влияет и на повышение общей минерализации речных и морских вод, которая определяет экосистему моря и хозяйственную деятельность человека в акватории. Повышение солености приводит к формированию стратификации водных масс с дефицитом кислорода, что увеличивает риск гибели гидробионтов, снижает уровень первичного продуцирования органического вещества, а также уменьшает скорость самоочищения морских вод ^{4, 6} [12, 14, 18, 21, 24, 25]. Возрастающий из года в год сток сульфатов создает предпосылки для сероводородного загрязнения морских вод ⁴ [4, 15, 16]. Для последних лет периода маловодья Дона средняя соленость азовоморских вод достигает значений > 14 [25]. Хотя соленость Азовского моря изучают еще с конца XIX в., до сих пор исследование динамики и прогноз изменения ее режима являются актуальными.

Воды Керченского пролива представляют собой трансформированные азово-черноморские водные массы, некоторые исторические гидрохимические характеристики этих вод (до 1981 г.) приведены в работе [4]. Основными факторами, влияющими на формирование ОИС вод Керченского пролива, являются: сезонность поступления материкового стока и осадков, поступление вод из заливов, а также водообмен с Черным и Азовским морями. Сложные процессы формирования ОИС керченских вод приводят к гидрохимическим аномалиям состава, вызывающим ошибки (до 3%) при определении солености стандартными методами (расчеты по электропроводности и хлорности). Керченские воды отличаются от океанической воды пониженным содержанием хлоридов и повышенным – сульфатов и гидрокарбонатов [3].

Отдельной частью Керченского пролива является Таманский залив. Он расположен у его восточного берега, между косой Чушка и Тузлинской косой, и вдается в материк на 16 км, имеет среднюю глубину 5 м и ширину у входа в море 8 км ⁷. Некоторые гидрохимические характеристики вод Таманского залива приводятся в [16]. Залив примыкает непосредственно к Керченскому проливу, и его влияние на свойства керченских вод может быть существенным.

Черное море является меромиктическим водоемом с явно выраженной двухслойной структурой водной толщи, кислородным и анаэробным слоями [26]. Гидрохимические и термохалинные свойства верхнего слоя зависят от речного стока (~ 1000 рек) и взаимодействия с атмосферой в различных временных масштабах, а свойства нижнего слоя – от влияния мраморноморских (средиземноморских) вод, поступающих с нижнебосфорским течением, а также от процессов вертикального обмена. В прибрежной зоне и в Керченском проливе поверхностный водный слой характеризуется более низкой соленостью по сравнению с более глубокими слоями с повышенными горизонтальными градиентами солености. Соленость поверхностных вод в центральной части Черного моря принимается равной 17,85−18,40, а на северо-западном шельфе 14–16 (до 17,90) (исходя из расчета по электропроводности [22]) [27].

Многочисленные исследования сложных гидрохимических структур Черного и Азовского морей свидетельствуют об их существенных отличиях от аналогичных структур Мирового океана. От ионных вариаций зависят важнейшие физические характеристики, такие как соленость и плотность, а также точность их определения непрямыми методами. Возможность точного расчета солености по электропроводности определяется постоянством относительного ионно-солевого состава морской воды, а его нарушение приводит к ошибкам [27−29]. Ранее было замечено, что вариации ионного состава даже при одинаковых значениях хлорности могут вызывать различия в значениях электропроводности [4]. В 70-х годах ХХ в. эти отличия в водах Черного и Азовского морей послужили основанием при разработке соотношений для более точного расчета солености с применением хлорного коэффициента [4, 6].

Знание содержания и распределения компонентов ОИС в области смешения вод расширит понимание процессов их формирования и транспорта в Керченском проливе. Необходимость всесторонних оценок характеристик морских вод и развитие системы мониторинга особенно актуальны в настоящее время в условиях климатических изменений и усиления антропогенного воздействия на водные ресурсы. Полученные знания могут помочь в поиске оптимальных решений при их эксплуатации, развитии технологий моделирования гидрохимических процессов и динамики вод в проливе. Цель данной работы – изучение ОИС вод в Керченском проливе и прилегающих акваториях Черного, Азовского морей и Таманского залива и их водообмена, а также оценка влияния ионных вариаций солевого состава на точность определения солености вод в районах исследования.

Материалы и методы

Местоположение станций. Отбор проб из поверхностного слоя вод осуществлялся с борта МНИС «Ашамба» и во время береговых экспедиций в Керченский пролив, Таманский залив, северо-восточную часть Черного моря и южную часть Азовского моря.

Образцы воды из Керченского пролива были получены с борта МНИС «Ашамба» в 2019–2023 гг., из Черного моря – по пути следования из Голубой бухты (г. Геленджик) в Керченский пролив на расстоянии до 10 км от берега 21 сентября 2022 г. (этап экспедиции 2022 г. под названием ЧМА).

В ходе береговых экспедиций были получены образцы воды в следующих районах: в Керченском проливе 15–16 декабря 2021 г. (от г. Керчь до села Яковенково) (опубликовано в [3]); в апреле, июле и ноябре 2021 г. – в районе побережья у косы Чушка (район порта «Кавказ») и в разных районах Таманского залива, в том числе в прилегающей к заливу лагуне; в Черном море 29 сентября 2022 г. (от г. Анапа до г. Сочи, микрорайон Лазаревское, и у г. Севастополя (этап ЧМБ 2022 г.)); в Темрюкском заливе Азовского моря 10 октября 2020 г. (в районе станицы Голубицкая).

 

Таблица 1

Table 1

Характеристики станций и даты отбора проб воды

Characteristics of stations and dates of water sampling

Дата отбора проб / Date of sampling	Акватория / Water area	Станция (место отбора проб) / Station (location of sampling)	Координаты станций / Station coordinates
			° с. ш. / ° N	° в. д. / ° E
1	2	3	4	5
01.05.2019 / May 01, 2019	Керченский пролив – Феодосийская бухта / Kerch Strait – Feodosia Bay	0 1а 6 24 31	45,089490 44,987528 45,012694 45,291056 45,183333	35,520194 35,835800 36,209528 36,461444 36,592972
03˗04 сентября 2019 г. / September 03–04, 2019	Керченский пролив / Kerch Strait	12 17 20 23 24 28 31	45,071708 45,103928 45,119100 45,135783 45,288658 45,223365 45,182142	36,461732 36,482090 36,555908 36,623403 36,457697 36,535535 36,589330
01 июля 2020 г. / July 01, 2020		6 1б 23 24 30 31 32 36 41	45,016460 45,100560 45,132810 45,291690 45,193770 45,178270 45,034790 45,099130 45,066560	36,215190 36,468800 36,623840 36,460600 36,567890 36,583490 36,740890 36,741730 36,998340
15–16 декабря 2021 г. / December 15–16, 2021		1 2 3 4 5 6 7 8 9	45,349800 45,301800 45,271700 45,244200 45,219800 45,229700 45,178100 45,166400 45,059200	36,476900 36,460700 36,437500 36,421200 36,405700 36,413600 36,405900 36,410700 36,327143
29 сентября 2022 г. / September 29, 2022		1Н / 1N 4Н / 4N 9Н / 9N 10Н / 10N	45,349607 45,1572039 45,128749 45,1240664	36,47619 36,554363 36,546070 36,638590
21 марта 2023 г. / March 21, 2023		10 10Н / 10N	45,1240664 45,07516	36,638590 36,625380
10 октября 2020 г. / October 10, 2020		ПК (коса Чушка, около порта «Кавказ») / PK (Chushka Spit, near port «Kavkaz»)	45,34686	36,683314
06 апреля 2021 г. / April 06, 2021			45,352445	36,696216
21 ноября 2021 г. / November 21, 2021			45,347494	36,682850
10 октября 2020 г. / October 10, 2020	Темрюкский залив Азовского моря / Temryuk Bay of the Sea of Azov	CГ (станица Голубицкая) / GV (Golubitskaya village)	45,323314	37,27490
Продолжение табл. 1 / Continuation of table 1
1	2	3	4	5
06 апреля 2021 г. / April 06, 2021	Таманский залив Керченского пролива / Taman Bay of the Kerch Strait	Д (коса Чушка, около залива Динской) / D (Chushka Spit, near Dinskoy Bay)	45,351600	36,699305
21 ноября 2021 г. / November 21, 2021			45,353811	36,702750
06 апреля 2021 г. / April 06, 2021		П (Приморский) / P (Primorskiy)	45,270794	36,912798
06 июля 2021 г. / July 06, 2021			45,270998	36,916198
21 ноября 2021 г. / November 21, 2021			45,269542	36,909351
06 июля 2021 г. / July 06, 2021		С (Сенной) / S (Sennoy)	45,279813	36,976939
21 ноября 2021 г. / November 21, 2021		Т (станица Тамань) / T (Taman)	45,221259	36,700954
06 июля 2021 г. / July 06, 2021		ЛП (лагуна в Приморском) / LP (Lagoon in Primorsky)	45,25393	36,898338
21 ноября 2021 г. / November 21, 2021			45,253797	36,896663
21 сентября 2022 г. / September 21, 2022	Черное море, этап ЧМА (Голубая бухта – Керченский пролив) / Black Sea, the BSA stage (Blue Bay – Kerch Strait)	1	44,57105	37,966255
		2	44,622805	37,773119
		3	44,660862	37,578031
		4	44,739155	37,393548
		5	44,854028	37,309866
		6	44,908118	37,309154
		7	44,940812	37,13572
		8	44,964315	36,950363
		9	44,997965	36,750853
		10	45,06947	36,563719
		11	45,206595	36,463493
29 сентября 2022 г. / September 29, 2022	Черное море, этап ЧМБ (Анапа – Лазаревское) / Black Sea, the BSC stage (Anapa – Lazarevskoe)	А (Анапа) / A (Anapa)	44,89789	37,306041
		Н (Новороссийск) / N (Novorosiysk)	44,73275	37,783855
		С (Севастополь) / S (Sevastopol)	44,615857	33,521145
		ГБ (Геленджик, Голубая бухта) / BB (Gelendzhik, Blue Bay)	44,576505	37,977587
		Г (Геленджикская бухта) / G (Gelendzhik Bay)	44,576335	38,024019
		АО (Архипо-Осиповка) / AO (Arkhipo-Osipovka)	44,357138	38,526734
		Т (Туапсе) / T (Tuapse)	44,0942	39,072294
		Л (Сочи, Лазаревское) / L (Sochi, Lazarevskoe)	43,909438	39,322485

 

Всего за период 2019–2023 гг. было проанализировано 36 проб из Керченского пролива, 10 – из Таманского залива, 21 – из Черного моря и одна – из Азовского моря. Местоположение, номера станций, их координаты и даты отбора проб приведены в табл. 1, расположение станций на карте показано на рис. 1.

 

Рис.1. Расположение станций отбора проб в 2019–2023 гг. на карте (из Google Планета Земля Pro)

Fig.1. Location of the sampling stations in 2019–2023 on the map (taken from Google Earth Pro)

 

Во время отбора пробы воды помещались в герметичные емкости объемом 0,5 и 1 л и доставлялись в лабораторию в течение нескольких дней для последующего анализа. После определения общей щелочности (AT), общего растворенного неорганического углерода () и pH пробы фильтровались через мембранный фильтр GF/F Whatman 0,7 мкм для удаления минеральной и органической взвеси, помещались в стеклянные емкости объемом 250–300 мл, хранились в холодильнике при температуре 4ºС и доставались по мере необходимости в течение аналитического периода.

Исследование ионно-солевого состава. Концентрации главных ионов солевого состава (Cl^¯, , , Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺), выраженные в г/кг, общую щелочность (AT) (в ммоль/кг) и pH вод исследуемых образцов определяли в лаборатории ИО РАН в соответствии с методиками, подобранными первоначально для анализа гипергалинных вод и описанными в [30], но с учетом минерализации черноморской воды. Аналогичные определения концентраций основных ионов и плотности проводились также на образцах стандартной морской воды (СМВ) IAPSO, специально предназначенных для калибровки приборов и верификации измерений солености [31]. Сравнение полученных результатов с литературными данными показало хорошую сходимость. Определение концентраций главных ионов в составе исследуемых образцов позволило получить наиболее точные значения солености поверхностных вод Керченского пролива и его акваторий, рассчитать относительное содержание ионов в составах вод и сульфат-хлорное отношение (), определить соленость с использованием хлорного коэффициента. Соленость рассчитывалась суммой главных ионов. В работе представлен и анализируется относительный вклад ионов в общую минерализацию исследуемых образцов воды.

Для приготовления растворов реактивов и разбавления проб использовалась деионизированная вода (электропроводность ˂ 0,2 мкСм/см). Масса анализируемой пробы измерялась взвешиванием на лабораторных аналитических весах Ohaus AX 423 (США) первого класса точности с погрешностью ±0,005 г.

Определение плотности (σ_t). Измерения плотности воды исследуемых образцов проводили в лаборатории ИО РАН с помощью прецизионного плотномера Anton Paar DMA 5000M (Австрия) при температуре in situ и атмосферном давлении. Калибровку прибора проводили согласно инструкции. Погрешность измерения плотности воды составляет ±10^–5 г/см³. Стандартное отклонение при измерении плотности исследуемых образцов плотномером не превышало 0,02 кг/м³. Данные плотности представлены в единицах условной плотности (кг/м³).

Определение солености. Расчет солености проводился несколькими способами: по данным CTD-зонда (SeaBird 19plus до 2021 г. и CastAway с 2021 г.) на основе электропроводности была получена практическая соленость (SP) (только для вод Керченского пролива); с использованием хлорного коэффициента (S_Cl) из соотношения, приведенного в [6]; с использованием суммы главных ионов (SS) и значений плотности (SA_ρ) по уравнению TEOS-10 (http://www.TEOS-10.org, https://www.teos-10.org/software.htm). Результаты аналогичных исследований для вод Керченского пролива представлены в [3]. Точность перечисленных выше методов расчета солености приведена в ⁸. Расчет солености зависит от погрешности оборудования и следующих методов:

– с использованием значений плотности до ±3·10^–5 г/см³, что эквивалентно ошибке солености ±0,4·10^–2;

– с использованием хлорности 0,2·10^–2 г/кг;

– с использованием электропроводности ±0,1·10^–2 мкСм/см;

– с использованием суммы главных ионов 0,1·10^–1 г/кг.

При исследовании ионного состава СМВ в лаборатории ИО РАН и сравнении солености, полученной суммой ионов, со справочной соленостью из [31] обнаружено превышение рассчитанной нами солености на 0,3%. Для образцов воды поверхностного слоя Черного моря с соленостью 18 это эквивалентно 0,05.

Практическая соленость была рассчитана только для вод Керченского пролива, так как только здесь проводилось CTD-зондирование.

 

Результаты

Результаты гидрохимических исследований образцов воды из Керченского пролива, Таманского залива, а также из северо-восточной части Черного моря в период 2019–2023 гг. приведены в табл. 2.

 

Таблица 2

Table 2

Гидрохимические характеристики образцов воды Керченского пролива и примыкающих к нему акваторий Черного моря и Таманского залива, полученных в 2019–2023 гг.

Hydrochemical characteristics of water samples from the Kerch Strait and adjacent waters of the Black Sea and the Taman Bay obtained in 2019–2023

Станция / Station	Дата / Date		pH		AT, ммоль/кг / AT, mmol/kg	Соленость / Salinity				Анионы, % / Anions, %			Катионы, % / Cations, %
						SP	SS	SCl	SАρ	Cl¯			Na⁺	K⁺	Ca²⁺		Mg²⁺
1	2		3		4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14		15
Керченский пролив – Феодосийская бухта / Kerch Strait – Feodosiya Bay
0	01.05.2019	8,13			3,21	−	18,24	17,69	17,92	53,49	7,56	0,98	31,99	1,08	1,26			3,64
1а		8,17			2,94	17,09	17,69	17,06	17,23	53,21	7,97	0,92	31,75	1,24	1,23			3,69
6		8,08			2,99	17,43	18,01	17,44	17,43	53,41	7,67	0,93	31,84	1,22	1,26			3,67
24		8,05			2,64	14,71	15,25	14,63	15,00	52,91	8,33	0,97	31,74	1,11	1,30			3,65
31		8,11			2,91	18,05	18,62	18,01	18,16	53,37	7,84	0,87	31,93	1,10	1,30			3,59
˗		8,11			2,94	16,82	17,56	16,97	17,15	53,28	7,87	0,93	31,85	1,15	1,27			3,65
˗		0,04			0,19	1,27	1,19	1,21	1,12	0,11	0,16	0,04	0,09	0,07	0,02			0,04
Керченский пролив / Kerch Strait
12	01–08.09. 2019	8,25			2,69	18,30	19,04	18,46	18,50	53,47	8,51	0,93	31,10	1,27	1,24			3,49
17		8,34			2,95	18,30	19,01	18,43	18,43	53,56	8,39	0,96	31,13	1,29	1,27			3,40
20		8,42			3,07	18,25	18,84	18,46	18,32	53,88	7,98	0,97	31,05	1,26	1,27			3,58
23		8,26			3,00	18,15	18,94	18,40	18,34	53,54	8,32	0,95	31,03	1,30	1,33			3,53
24		8,17			2,86	18,15	18,76	18,39	18,27	53,62	8,26	0,96	31,05	1,26	1,29			3,56
28		8,21			2,89	18,20	18,85	18,24	17,68	53,80	8,09	0,96	31,04	1,27	1,20			3,64
31		8,21			2,83	18,15	18,90	18,39	18,23	53,40	8,55	0,94	31,07	1,27	1,24			3,54
˗		8,26			2,90	18,21	18,91	18,39	18,25	53,61	8,30	0,95	31,07	1,27	1,26			3,53
˗		0,08			0,11	0,06	0,09	0,07	0,25	0,16	0,19	0,01	0,03	0,01	0,04			0,07
6	20.07. 2020	8,29			2,89	17,90	18,42	17,98	18,04	53,95	8,40	0,98	30,74	1,29	1,24			3,41
16		8,29			2,90	17,81	18,34	17,89	17,88	53,79	8,48	0,98	30,93	1,20	1,42			3,20
23		8,19			3,06	17,92	18,36	18,00	17,94	54,09	8,25	0,98	30,80	1,19	1,29			3,39
24		8,22			2,99	18,05	18,40	18,14	17,99	54,30	8,00	0,99	30,84	1,20	1,30			3,37
30		8,13			2,92	17,86	18,35	17,94	17,98	53,89	8,42	0,99	30,67	1,37	1,29			3,38
31		8,14			2,89	17,84	18,20	17,92	17,91	53,70	8,63	0,98	30,54	1,41	1,35			3,38
32		8,14			2,95	17,85	18,38	17,93	18,19	53,91	8,37	1,00	30,56	1,49	1,25			3,42
36		8,18			2,90	17,86	18,25	17,94	17,91	54,12	8,12	1,00	30,56	1,51	1,26			3,42
41		8,24			2,87	17,72	18,12	17,80	17,78	54,11	8,13	1,00	30,57	1,53	1,25			3,41
˗		8,20			2,93	18,31	17,87	17,95	17,96	53,99	8,31	0,99	30,69	1,36	1,29			3,38
˗		0,06			0,06	0,10	0,08	0,09	0,11	0,18	0,19	0,01	0,13	0,13	0,06			0,06
9	15–16.12. 2021	8,27			2,89	16,8	17,19	16,8	17,1	53,88	8,58	0,96	30,40	1,28	1,38			3,61
8		8,26			2,36	15,89	16,3	15,82	16,11	53,54	9,10	0,86	30,43	1,22	1,25			3,70
7		8,16			2,47	15,86	16,23	15,77	16,17	53,57	8,97	0,88	30,26	1,40	1,35			3,64
6		8,22			2,52	15,94	16,34	15,85	16,2	53,62	8,97	0,86	30,32	1,32	1,34			3,66
5		8,19			2,47	15,87	16,28	15,83	16,06	53,52	9,08	0,88	30,26	1,34	1,30			3,71
4		8,25			2,50	16,00	16,37	15,9	16,29	53,59	9,00	0,86	30,41	1,27	1,30			3,64
3		8,21			2,46	16,06	16,41	15,93	16,25	53,54	9,04	0,86	30,29	1,40	1,30			3,65
2		8,38			2,37	15,8	16,22	15,66	16,16	53,24	9,41	0,83	30,32	1,34	1,28			3,67
1		8,17			2,49	16,04	16,38	15,91	16,22	53,59	8,98	0,87	30,35	1,32	1,34			3,63
˗		8,23			2,5	16,03	16,41	15,94	16,28	53,57	9,01	0,87	30,34	1,32	1,32			3,66
˗		0,06			0,14	0,28	0,28	0,31	0,3	0,15	0,20	0,03	0,06	0,06	0,04			0,03
1Н / 1N	29.09. 2022	8,00			2,65	−	18,01	17,68	17,98	54,16	8,03	0,92	31,31	1,25	1,21			3,10
4Н / 4N		8,03			3,01	18,58	18,86	18,66	18,71	54,57	7,77	0,91	30,70	1,31	1,36			3,44
9Н / 9N		8,13			3,13	18,57	18,81	18,61	18,77	54,57	7,55	0,97	31,23	1,32	1,21			3,19
10Н /10N		8,06			3,21	18,53	18,98	18,7	18,88	54,34	7,77	0,98	31,36	1,26	1,20			3,16
˗		8,06			3	18,56	18,67	18,41	18,59	54,41	7,78	0,94	31,15	1,29	1,25			3,22
˗		0,05			0,22	0,02	0,39	0,42	0,35	0,17	0,17	0,03	0,26	0,03	0,07			0,13
Продолжение табл. 2 / Continuation of table 2
1	2	3			4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14			15
10	21.03. 2023	8,15			2,66	17,28	17,55	17,3	17,66	54,35	8,13	1,00	30,26	1,16	1,45			4,06
10Н /10N		8,17			2,74	16,23	17,15	16,94	17,53	54,50	8,01	1,00	30,22	1,17	1,34			3,67
˗ ˗		8,16			2,7	16,75	17,35	17,12	17,59	9,44	1,40	0,17	5,25	0,20	0,24			0,64
		0,01			0,04	0,53	0,2	0,18	0,07	0,10	0,03	0,00	0,07	0,00	0,01			0,00
ПК / PK	09.10. 2020	8,12			2,71	˗	18,96	18,95	19,11	55,13	7,28	0,88	30,29	1,41	1,42			3,60
	06.04. 2021	7,56			3,10	˗	16,80	16,17	16,55	53,08	9,17	1,23	30,02	1,60	1,29			3,61
	21.11. 2021	7,63			2,50	˗	13,80	13,40	13,75	53,56	8,84	1,09	30,31	1,26	1,38			3,56
Черное море, этап ЧМА / Black Sea, BSA stage
1	21.09. 2022			8,31	2,89	˗	18,69	18,33	18,75	54,08	8,36	1,00	30,31	1,29	1,36	3,60
2				8,30	2,98	˗	18,82	18,43	18,94	54,04	8,37	0,99	30,44	1,24	1,41	3,51
3				8,29	2,91	˗	18,78	18,43	18,82	54,13	8,32	1,00	30,35	1,19	1,41	3,59
4				8,32	2,95	˗	18,76	18,44	18,89	54,21	8,23	0,96	30,25	1,33	1,46	3,56
5				8,27	2,94	˗	18,74	18,44	18,90	54,27	8,18	0,98	30,29	1,23	1,46	3,59
6				8,28	2,87	˗	18,72	18,43	18,84	54,30	8,16	1,00	30,26	1,28	1,36	3,66
7				8,31	2,90	˗	18,91	18,54	18,89	54,05	8,42	0,98	30,37	1,21	1,35	3,60
8				8,31	2,93	˗	18,78	18,46	18,80	54,23	8,20	0,99	30,40	1,20	1,42	3,56
9				8,27	2,90	˗	18,76	18,45	18,79	54,27	8,18	1,00	30,33	1,23	1,39	3,61
10				8,28	2,85	˗	18,57	18,32	18,71	54,39	8,04	0,99	30,22	1,30	1,42	3,64
11				8,28	2,85	˗	18,70	18,49	18,76	54,53	7,88	0,97	30,45	1,28	1,30	3,59
˗				8,29	2,91	˗	18,75	18,43	18,83	54,23	8,21	0,99	30,33	1,25	1,39	3,59
˗				0,02	0,04		0,08	0,06	0,07	0,14	0,15	0,01	0,07	0,04	0,05	0,04
Черное море, этап ЧМБ / Black Sea, BSC stage
А / A	29.09. 2022		8,11		3,05	˗	19,00	18,67	18,87	54,21	7,95	0,93	31,40	1,26	1,20		3,06
Н / N			7,93		3,08	˗	17,70	17,32	17,62	53,98	7,98	1,08	31,44	1,34	1,23		2,95
ГБ / BB			8,08		3,11	˗	18,88	18,59	18,68	54,33	7,76	0,96	31,49	1,29	1,11		3,05
Г / G			8,15		3,05	˗	18,59	18,20	18,46	54,01	8,02	1,01	31,45	1,36	1,18		2,98
АО / AO			8,01		3,07	˗	18,90	18,55	18,77	54,14	7,93	0,98	31,51	1,25	1,19		2,99
Л / L			7,97		3,11	˗	18,36	18,06	18,22	54,26	7,79	1,02	31,54	1,20	1,20		3,00
Т / T			8,03		3,07	˗	18,67	18,34	18,70	54,20	7,86	0,99	31,49	1,26	1,23		2,98
С / S			8,10		3,08	˗	18,89	18,54	18,76	54,12	7,98	1,00	31,39	1,23	1,24		3,04
˗ ˗			8,04		3,08	˗	18,59	18,25	18,47	54,16	7,90	0,99	31,47	1,28	1,19		3,00
			0,07		0,02	˗	0,41	0,43	0,40	0,12	0,09	0,04	0,04	0,05	0,04		0,04
Азовское море / Sea of Azov
СГ / GV	09.10. 2020		7,03		2,16	˗	14,81	14,64	14,98	54,53	7,80	0,98	30,04	1,57	1,49		3,59
Таманский залив / Taman Bay
Д / D	06.04. 2021		7,65		3,68	˗	18,88	18,28	18,58	53,41	8,66	1,19	29,63	2,12	1,46		3,53
П / P			7,44		6,97	˗	22,12	21,48	22,00	53,56	7,71	2,15	30,17	1,67	1,22		3,53
П / P	06.07. 2021		8,31		2,87	˗	18,64	18,17	18,18	53,77	8,72	0,88	30,47	1,34	1,37		3,46
С / S			8,38		2,95	˗	18,54	18,07	18,23	53,76	8,77	0,88	30,52	1,25	1,35		3,48
Д / D	21.11. 2021		7,53		4,21	˗	19,50	18,94	19,42	53,58	8,56	1,33	30,20	1,31	1,51		3,51
Т / T			7,1		2,49	˗	16,07	15,58	15,88	53,46	9,05	0,96	30,37	1,30	1,31		3,55
П / P			6,68		4,4	˗	16,13	15,44	15,85	52,78	8,83	1,99	29,87	1,40	1,61		3,52
ЛП / LP	06.07. 2021		7,66		3,18	˗	39,61	38,66	39,82	53,84	9,30	0,47	29,75	1,23	1,57		3,84
	21.11. 2021		7,42		5,09	˗	26,63	25,99	26,70	53,84	8,66	1,05	29,53	1,43	1,75		3,74

Примечание. Полужирным прямым шрифтом показаны средние значения гидрохимических характеристик, полужирным курсивом – sd.

Note: Bold straight font shows the average values of hydrochemical characteristics, bold italic – sd.

 

Кроме основных результатов по каждой пробе здесь перечислены средние по экспедиции значения полученных показателей и среднеквадратические отклонения standart deviation (sd) между ними. Большие отличия sd свидетельствовали о неоднородности, а небольшие – об однородности вод в районе исследований. Для данных Таманского залива, порта «Кавказ» и лагуны около пос. Приморский средние значения и sd не рассчитывались ввиду больших временных интервалов между отборами проб, которые неизбежно привели бы к большим отклонениям этих показателей. При расчете средних значений на этапе ЧМБ характеристики со станций А и Н не учитывались вследствие их максимальной и минимальной солености соответственно.

Основной ионный состав вод Черного моря. Из табл. 2 видно, что соленость и относительное содержание главных ионов в образцах имеют близкие значения, а значения sd очень малы, что говорит об относительной однородности вдольбереговой черноморской водной массы в направлении от Севастополя вдоль Керченского пролива до Лазаревского. Максимальное (SS_max) и минимальное (SS_min) значения солености вод Черного моря в ходе экспедиции 2022 г. были зафиксированы на этапе ЧМБ: SS_max = 19,0 около Анапы, SS_min = = 17,7 около Новоросийска. Пониженному значению солености вод в Новороссийской бухте способствовало, вероятно, распреснение морских вод стоком р. Цемес, поступающим в бухту с северо-западного направления.

В среднем АТ составила 2,90 ммоль/кг (АТ_max = 3,08 ммоль/кг, AT_min = = 2,85 ммоль/кг). В Черном море АТ представлена в основном карбонатной щелочностью, а доля ионов боратной, фосфатной, кремниевой и другой щелочности незначительна [1]. В прибрежной зоне Черного моря (этап ЧМБ) АТ была в среднем на 9% выше, чем в открытом море (этап ЧМА).

Значения концентраций главных ионов в пробах воды, отобранных с судна в ходе этапа ЧМА и полученных с берега в ходе этапа ЧМБ, были очень близкими (табл. 2).

Результаты исследования ионного состава и солености поверхностных вод северо-восточной части Черного моря позволили установить, что они имеют вполне определенный ОИС, при котором SS = 18,66 (что соответствует SP = 18,10), S_Cl = 18,29 ( = 0,3), SА = 18,44 (sd_SА = 0,4), а относительное содержание главных ионов (в %) следующее:

Сl^¯= 54,05 (sd = 0,3),

 = 8,16 (sd = 0,3),

= 1 (sd = 0,3),

Na⁺ = 30,84 (sd = 0,4),

K⁺ = 1,29 (sd = 0,1),

Ca²⁺ = 1,30 (sd = 0,1),

Mg²⁺ = 3,30 (sd = 0,2).

Сульфат-хлорное соотношение для поверхностных вод Черного моря (по данным этапов ЧМА и ЧМБ) составило в среднем 0,1492 (sd = 0,004).

Основной ионный состав вод Таманского залива. Данные табл. 2 демонстрируют существенные сезонные колебания солености вод Таманского залива и лагуны, примыкающей к нему. Например, пробы, полученные около пос. Приморский (ст. П) Таманского залива, имели в апреле соленость 22,12, в июле 18,64, в ноябре 16,13. Менее существенные колебания солености наблюдались на противоположной стороне Таманского залива, около залива Динской (ст. Д) (небольшой залив на северо-западе Таманского п-ова протяженностью 8 км, ширина у выхода 2 км, глубина не превышает 4 м). Этот залив является частью Таманского залива и отделен от Керченского пролива косой Чушка ⁷. В апреле соленость на ст. Д составила 18,88, в ноябре 19,50.

 Значения AT в районе пос. Приморский имели большие сезонные колебания между экстремально высоким значением 6,97 ммоль/кг в апреле (при pH = = 7,44), более низким 2,87 ммоль/кг в июле (pH = 8,31) (соответствует водам Черного моря) и промежуточным значением 4,4 ммоль/кг в ноябре (pH = 6,68). На изменение рН поверхностных вод природных водоемов существенно влияет активность фитопланктона, сопровождающаяся процессами окисления органического вещества, фотосинтеза и дыхания, что приводит к изменению содержания угольной кислоты. На повышение рН, как правило, влияет речной сток, обогащенный гидрокарбонатами и кальцием [1]. При снижении среднегодового стока р. Дон и солености вод Азовского моря в последнее время отмечается сохранение высокой интенсивности биологической продуктивности фитопланктона и смена его таксономических групп [12]. Сульфат-хлорное соотношение в водах Таманского залива колебалось в диапазоне 0,1320–0,1727 и в большинстве случаев понижалось с увеличением солености.

На гидрохимические показатели вод Таманского залива влияет водообмен с водами лагуны (ст. ЛП), расположенной около пос. Приморский и соединенной с заливом протокой. Ее характеристики приведены в табл. 2. Видно, что лагуна имеет высокую соленость (в июле 39,1, в ноябре 26,63) и состав, отличный от других частей Таманского залива. Хлоридов и ионов магния в лагуне было больше, а гидрокарбонатов и ионов натрия меньше, чем в других пробах залива. В целом воды лагуны представляли собой трансформированные, вероятно, при испарении и биологических процессах, воды Таманского залива. Относительное содержание хлоридов здесь было самым низким, а сульфатов – самым высоким из всех районов залива. Сульфат-хлорное соотношение составило 0,1728 при SS = 39,61 в июле и 0,1608 при SS = 26,63 в ноябре.

Анализируя полученные результаты, можно предположить, что воды Керченского пролива, поступая в Таманский залив при определенных условиях (напр., под действием юго-западного ветра), заполняют залив и прилегающую к нему лагуну. Вследствие недостаточной горизонтальной циркуляции и мелководья Таманского залива керченские воды, попадая в лагуну, задерживаются здесь, частично испаряются и подвергаются биологическим процессам, меняя свой состав. Под действием северо-восточного ветра (и/или других условий) эти воды с повышенной в результате испарения соленостью и трансформированным составом поступают обратно в Керченский пролив вместе с менее солеными водами из центральной части Азовского моря. Таким образом, Таманский залив играет важную роль в солевом балансе вод Керченского пролива.

Керченский пролив. Согласно табл. 2, значения солености и относительного содержания главных ионов в образцах вод Керченского пролива (без учета вод Таманского залива) в сентябре 2019 и 2022 гг., июле 2020 г. и декабре 2021 г. очень близки, что демонстрирует однородность вод, но при этом эти значения имеют существенные сезонные различия. Наиболее низкие значения солености наблюдались в мае 2019 г., ноябре (ст. ПК) и декабре 2021 г. и составляли 15,25, 13,80 и 16,22 соответственно. Пониженная соленость в эти месяцы по сравнению с другими сезонами связана с затоком в пролив как менее соленых (~ 14) вод Азовского моря, чему способствует северо-восточный ветер [22, 32], так и соленых вод Таманского залива. Основной состав вод в Керченском проливе при пониженной солености отличался от состава черноморских вод (этапы ЧМА и ЧМБ) меньшим содержанием хлоридов и большим – сульфатов, характерным для вод центральной части Азовского моря. Наибольшие соленость (18,01–19,04) и AT наблюдались в сентябре 2019 и 2022 гг. Высокая соленость и характер ОИС в это время года свидетельствуют о распространении в проливе вод Черного моря и об отсутствии затока азовоморских вод. Максимум толщины слоя испарения с поверхности Азовского моря в районе Керченского пролива наблюдается в конце лета и осенью в результате поступления через пролив более теплых черноморских вод, повышающих температуру азовоморских вод [1]. Отметим близкое относительное содержание главных компонентов ОИС здесь и в водах Черного моря (этап ЧМА). В июле 2020 г. сумма ионов в водах пролива имела промежуточное между минимальным и максимальным значение и составляла ~ 18,31.

Значения рН в Керченском проливе за весь период наблюдений составляли 8–8,42, что указывает на слабощелочную реакцию водной среды. В водах центральной части Черного моря ранее фиксировались наиболее часто встречаемые значения рН, равные 8,31–8,33 (максимальные 8,45 в апреле – мае, минимальные 8,25 в конце лета и зимой) [1]. В Керченском проливе летом 2008 г., после катастрофы с танкером в 2007 г. [16], значения pH достигали 8,65.

Сравнительный анализ ОИС вод Керченского пролива и прилегающих к нему акваторий. Данные табл. 2 демонстрируют существенные отличия в относительном содержании главных ионов в водах Керченского пролива и прилегающих к нему акваторий. Согласно полученным нами данным и материалам из работы [31], содержание главных ионов в Керченском проливе и в СМВ существенно различается. Во всех исследуемых образцах хлоридов было меньше, чем в СМВ (55,2%): в водах Керченского пролива на 1−2%, в Таманском заливе − до 2%, в водах Черного моря − на ~ 1%. Аналогичные отличия в водах Керченского пролива наблюдались нами и ранее [3]. В большинстве исследованных образцов относительное содержание  было в основном выше, чем в СМВ, где оно составляло 7,8% и ниже. Для всех образцов северо-восточной части Черного моря (этапы ЧМА и ЧМБ) содержание  было на грани погрешности определения. Для вод Керченского пролива и Таманского залива эти отклонения составляли до 1%. Во всех случаях  содержалось существенно больше, чем в СМВ (0,35%): в водах Керченского пролива, Черного моря (этапы ЧМА и ЧМБ) − в 3 раза, в водах Таманского залива − до 6 раз. Относительное cодержание Na⁺ в водах Керченского пролива и в СМВ (30,8%) в основном было очень близким, а в некоторых случаях в Керченском проливе и во всех черноморских пробах этапа ЧМА оно было меньше на 0,5%. Только в мае 2019 г. в Керченском проливе Na⁺ было больше на 3%, чем в СМВ. Содержание Na⁺ в водах Таманского залива было меньше в среднем на 1%, в водах на этапе ЧМБ – больше на 1%. Относительное содержание K⁺ в пробах вод этапов ЧМА и ЧМБ составляло ~ 1,3%, что близко к содержанию в СМВ (1,2%). Концентрация K⁺ в Керченском проливе немного отличалась (была меньше на ~ 0,2%) от содержания в СМВ, а в Таманском заливе почти совпадала с СМВ, но иногда превышение составляло до 1% (ст. Д). Содержание Ca²⁺ в исследуемых образцах почти везде было больше, чем в СМВ: в Керченском проливе и Черном море − на ~ 0,3%, в водах Таманского залива – на ~ 0,6%. Содержание Mg²⁺ в пробах Таманского залива и этапа ЧМА было близко к СМВ (3,5%), в Керченском проливе − меньше на 0,2%, в водах этапа ЧМБ − на 0,6%.

На рис. 2 показано распределение относительного содержания компонентов ОИС вод (при соответствующей солености) в исследуемых образцах. Видно, что для вод Черного моря, как прибрежных (синие ромбы), так и удаленных от берега на расстояние ~ 10 км (красные ромбы), относительное содержание главных ионов ОИС в пределах sd имело хорошую сходимость. Это свидетельствует об однородности в целом поверхностной водной массы Черного моря на протяжении ~ 500 км.

Воды Керченского пролива отличаются от вод Черного моря большей неоднородностью и сезонной изменчивостью ОИС (рис. 2). Показано, что при значениях суммы ионов больше или меньше18,66 (sd = 0,3) их относительное содержание меняется. Взаимосвязь наблюдается между содержанием Na⁺ и Mg²⁺ как в водах Керченского пролива, так и на этапах ЧМА и ЧМБ, что связано с ионно-обменными процессами на геохимических барьерах при попадании терригенной взвеси с речным стоком в море. В рамках каждого этапа экспедиции содержание Na⁺ и Mg²⁺ было близким. В водах Керченского пролива K⁺ иногда было немного меньше, чем в водах Черного моря, отклонение его значений составляло ±0,5%. Содержание Ca²⁺ в водах Керченского пролива и Черного моря почти совпадало.

Проведенные исследования показали, что SS_max в водах Керченского пролива составляла 19,04 в сентябре 2019 г. В диапазоне солености 15–19, как показывает линия тренда на рис. 2, содержание хлоридов и ионов натрия в составе керченских вод повышается, а сульфатов, магния и кальция − понижается. В относительном содержании калия и гидрокарбонатов прослеживаются колебания, но заметного тренда к изменению не наблюдается. Самая высокая соленость и большая изменчивость состава наблюдалась в Таманском заливе, где происходила метаморфизация керченских вод при их нахождении в примыкающей лагуне. При этом относительное содержание хлоридов, гидрокарбонатов и ионов натрия в составе воды лагуны понижалось, а сульфатов, магния и кальция повышалось. Содержание калия существенно не менялось. Под действием северо-западного ветра, способствующего затоку азовоморских вод в Керченский пролив [32, 33], вероятно, водные массы лагуны смешивались последовательно с водами Таманского залива и Керченского пролива. По этой причине содержание главных ионов вод Керченского пролива имеет большое разнообразие – как сезонное, так и в пределах одной экспедиции (табл. 2, рис. 2).

 

Рис.2. Относительное содержание компонентов ОИС в водах Керченского пролива (КП), Таман-ского залива (ТЗ), северо-восточной части Черного моря (этапы ЧМА и ЧМБ), лагуны в Таман-ском заливе (ст. ЛП) и в водах Темрюкского залива Азовского моря (ст. СГ). Линия тренда показывает, как изменяется содержание элемента при повышении солености в Керченском про-ливе

Fig.2. Relative content of MIC components in the waters of the Kerch Strait (KS), the Taman Bay (TB), the northeastern Black Sea (stages BSA and BSC), lagoon in the Taman Bay (station LP) and in the Temryuk Gulf waters of the Sea of Azov (station GV). The trend line shows how the element content changes with increasing salinity in the Kerch Strait

 

Анализ взаимосвязи ОИС и солености всех исследованных образцов позволяет отличить воды Черного моря в Керченском проливе от трансформированных вод Азовского моря и Таманского залива и обнаружить, что при одинаковой солености воды Керченского пролива могут иметь разное соотношение главных ионов.

Влияние ОИС на точность определения солености вод Керченского пролива и прилегающих акваторий. Отличие ионного состава вод Черного, Азовского морей и Керченского пролива от вод Мирового океана приводит к ошибкам при измерении солености и плотности гидрофизическим оборудованием и другими способами [1, 3, 4, 31]. Результаты исследования влияния вариаций ионного состава на точность определения солености в поверхностных водах Керченского пролива, Черного моря, а также Таманского залива показаны на рис. 3.

 

Рис.3. ΔS, ΔSCl, ΔSAρ и их взаимосвязь с ионным составом и плотностью в водах Керченского пролива (КП) (отдельно по 5 экспедициям) – а; в водах Керченского пролива (5 экспедиций вме-сте), а также Черного моря (этапы ЧМА и ЧМБ), Таманского залива (ТЗ) и лагуны (ст. ЛП) – b

Fig.3. ΔS, ΔS_Cl, ΔSA_ρ and their relationship with the ionic composition and density in the Kerch Strait (KS) waters (separately for 5 expeditions) – a; in the waters of the Kerch Strait (5 expeditions together), as well as the Black Sea (stages BSA and BSC), the Taman Bay (TB) and the lagoon (station LP) – b

 

Наибольшие отклонения наблюдались между значениями SS и SP (ΔS), наименьшие – между SS и SA_ρ (ΔSA_ρ). Видно, что ΔS и ΔS_Cl зависят от ионного состава и увеличиваются с повышением , а ΔSA_ρ зависит от плотности и солености воды и увеличивается с их повышением. Эти процессы наблюдаются как в Керченском проливе, так и в Таманском заливе. Заметно, что ΔSA_ρ во всех пробах в основном повышается до 12 кг/м³ (при температуре 20–21ºС до солености ~ 19), а далее при повышении плотности, как видно на примере вод на ст. ЛП, ΔSA_ρ снижается под влиянием существенно измененного состава.

В Керченском проливе ΔS составила 1–4%, в среднем 2,5% (SS = 0,5), т. е. сумма ионов была больше в среднем на 2,5%, чем SP. В Таманском заливе и Черном море измерения CTD-зондом не проводились, поэтому ΔS не рассчитывалась.

В Керченском проливе ΔS_Cl составила 1−3%, в среднем 2,3% (SS = 0,4), т. е. соленость, рассчитанная по хлорности, была меньше, чем сумма ионов, в среднем на 2,3%. В Таманском заливе S_Cl была меньше на 0−3%, а в Черном море − в среднем на 1,8% (SS = 0,3), чем SS.

Расчет ΔSA_ρ показал, что SA_ρ в основном была меньше, чем сумма ионов, но в некоторых пробах с SS ˃ 18,66 (т. е. больше средней солености черноморских вод, а следовательно, и с отличным ионным составом) она была больше. Так, в Керченском проливе SA_ρ в основном была меньше SS на 2–3%, но на ст. ПК в октябре 2020 г. (при высоком значении SS = 18,96) она была больше на 0,8%. Значение SA_ρ в Таманском заливе было ниже SS на 0,4–2,5%, но в лагуне (при повышенной SS), наоборот, значение SA_ρ выше в среднем на 0,4%. В Черном море в образцах воды этапа ЧМА SA_ρ была на 0,1–0,8% меньше, чем сумма ионов, а в образцах воды этапа ЧМБ − на ~ 1% больше, т. е. ΔSA_ρ для вод Черного моря составила в среднем ± 0,1 г/кг, и, таким образом, разница между ΔSA_ρ и SS была несущественной. Из вышесказанного следует, что расчет по TEOS-10 для вод Черного моря показывает наиболее близкий (~ 1%) к сумме ионов результат при условии соответствия солености и соотношения ионов составу вод Черного моря.

Гидрохимические аномалии ОИС влияют на точность расчета солености по электропроводности, измеренной CTD-зондом, что приводит к существенным ошибкам (до 3%) [3]. Несмотря на то что в черноморских водах этапов ЧМА и ЧМБ в 2022 г. CTD-зондирования не проводились, некоторые пробы из Керченского пролива с суммой ионов, равной ~ 18,8, имеют аналогичный с черноморскими водами ионный состав, а значит, ΔS, составляющая ~ 2,5%, может быть характерна и для этих вод. Вследствие зависимости ΔS_Cl от вариаций солевого состава при определении солености с использованием хлорного коэффициента необходимо учитывать поправку ΔS_Cl, равную ~ 2%, для поверхностных вод Черного моря и Керченского пролива.

Значение SA_ρ имеет наименьшее отклонение от суммы ионов практически во всех исследованных образцах. Расчет солености по уравнению TEOS-10 проще, чем расчет по сумме ионов, но требует лабораторных условий и наличия специального оборудования (высокоточного плотномера), поэтому этот способ нельзя назвать альтернативой CTD-исследованиям, но можно использовать для уточнения полученных SP-данных.

Выводы

В ходе работы были получены новые гидрохимические данные о водах Керченского пролива и прилегающих к нему акваторий северо-восточной части Черного моря, Таманского залива и Азовского моря, которые существенно расширяют представление о водообмене через Керченский пролив.

Было установлено, что исследованные черноморские воды, в том числе перемещающиеся через пролив, имеют вполне определенное содержание главных ионов в ОИС: Сl^¯ = 54,2%,= 7,9%, = 1%, Na⁺ = 30,8%, K⁺ = = 1,3%, Ca²⁺ = 1,3% и Mg²⁺ = 3,3–3,6%. Этим водам соответствует сумма ионов, равная 18,66 (sd = 0,3, что составляет 1,5%). Эти черноморские воды отличаются от вод Таманского залива различным соотношением главных ионов ОИС даже при одинаковой солености.

Водам Таманского залива свойственна более высокая соленость, а ионно-солевой состав формируется водообменом между Черным морем, центральной частью Азовского моря и лагуной, где происходит трансформация вод. Установлено, что воды лагуны в Таманском заливе имели соленость 39 в июле и 26 в ноябре и содержали Сl^– и Na⁺ в среднем меньше на 0,2 и 0,5%, чем воды Черного моря. В водах лагуны было больше на 1%, а Ca²⁺ и Mg²⁺ – на 0,4%, чем в водах Черного моря. Таманский залив играет важную роль в солевом балансе вод Керченского пролива, поставляя трансформированные воды Азовского и Черного морей повышенной солености (до 19), рассчитанной суммой ионов. Процессами водообмена с соленой лагуной отчасти объясняется большая изменчивость состава вод в Таманском заливе и Керченском проливе.

При сравнении вод исследуемых акваторий и СМВ обнаружено, что ОИС Керченского пролива и прилегающих акваторий отличался от океанского повышенным в среднем до 1% содержанием сульфатов, в 3−6 раз – гидрокарбонатов и пониженным в среднем до 2% содержанием хлоридов. Эти отличия проявлялись тем ярче, чем бóльшая доля в образце принадлежала пресноводному материковому стоку или трансформированным водам Таманского залива, где, например, сульфат-хлорное соотношение было выше, чем в Черном море и Керченском проливе. Ионные вариации способствовали занижению значений солености при ее расчете по данным CTD-зондирования во всех исследуемых водах. Для образцов Керченского пролива, и, вероятно, Черного моря это занижение составило в среднем 2,5%, что соответствует сумме ионов ~ 0,5. При расчете солености с использованием хлорного коэффициента обнаружены отклонения: в Керченском проливе они составляют ~ 2,3%, в Таманском заливе ~ 2%, в Черном море ~ 2,5%.

Выполненные исследования показали, что воды Керченского пролива различного происхождения даже при одинаковых значениях солености могут различаться по содержанию компонентов основного ионно-солевого состава.

В океанологической практике необходимо учитывать ошибки при определении солености, связанные с вариациями ионно-солевого состава в водах Черного и Азовского морей и их акваторий, особенно выраженными в районах, подверженных влиянию материкового стока и водообмена с другими водоемами.

 

¹ Скопинцев Б. А. Формирование современного химического состава вод Черного моря. Л. : Гидрометеоиздат, 1975. 336 с.

² Книпович Н. М. Гидрологические исследования в Азовском море // Труды Азово-Черноморской научно-промысловой экспедиции. Загорск, 1932. Вып. 5. С. 3–97.

³ Гидрологический справочник морей СССР. Т. III : Азовское море / Под. ред. Н. М. Книповича и Г. Р. Брегмана. Л. ; М., 1936. Вып. 1. 222 с.

⁴ Бронфман А. М., Дубинина В. Г., Макарова Г. Д. Гидрологические и гидрохимические основы продуктивности Азовского моря. М. : Пищевая промышленность, 1979. 288 с.

⁵ Climatic atlas of the Sea of Azov 2008 / G. G. Matishov [et al.]. Washington : United States Government Publishing Office, 2008. 148 p. (International Ocean Atlas and Information Series ; Vol. 11 ; NOAA Atlas NESDIS 65). EDN VMOGFB. URL: https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/1135 (date of access: 17.01.2024).

⁶ Добровольский А. Д., Залогин Б. С. Моря СССР. М. : Изд-во МГУ, 1982. 192 с.

⁷ География Кубани : энциклопедический словарь / [авт.-сост. Лотышев И. П. ]. Майкоп : Афиша, 2006. 527 с.

⁸ Millero F. J. Chemical Oceanography. Boca Raton : CRC Press, 2013. 591 p. https://doi.org/10.1201/b14753

Авторлар туралы

Natalia Andrulionis

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: natalya@ocean.ru
ORCID iD: 0000-0001-9141-1945
SPIN-код: 9040-2714
Scopus Author ID: 57209575290
ResearcherId: AGP-4038-2022

научный сотрудник, кандидат географических наук

Ресей, Moscow

Ivan Zavialov

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: i.zav@ocean.ru
ORCID iD: 0009-0004-0083-4475
ResearcherId: AGQ-4773-2022

младший научный сотрудник

Ресей, Moscow

Sergey Rozhdestvenskiy

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: sergeir92@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-4654-9130

ведущий инженер

Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар