Метан и сероводород в донных отложениях лиманов Азово-Черноморского бассейна
DOI:
https://doi.org/10.17072/2410-8553-2022-1-6-20Ключевые слова:
лиманы, Азовское и Черное море, донные отложения, сероводород, окислительно-восстановительные условия, кислотно-щелочная обстановка, метанАннотация
В летне-осенний период 2013–2018 гг. проведены исследования распределения метана (СН4) и сероводорода (ΣH2S) в лиманах Азовского (Ейский, Бейсугский, Сладкий, Курчанский и Ахтанизовский) и Черного (Витязевский, Кизилташский и Бугазский) морей, характеризующихся различной соленостью. Впервые для характеристики сопряженного распределения СН4 и ΣH2S в донных отложениях водных экосистем использован коэффициент «метанизации» (КCH4), представляющий собой процентное содержание СН4 от суммы концентраций (в мг/г) восстановленных газов – ΣH2S и СН4. Концентрации СН4 и ΣH2S в донных отложениях опресненных лиманов с соленостью воды от 0,26 до 8,20‰ (Сладкого, Ахтанизовского и Курчанского) варьируют в пределах от 0,01 до 114,34 мкг/г влажного осадка и от <0,001 до 3,07 мг/г влажного осадка, соответственно. Концентрации СН4 и ΣH2S в отложениях осолоненных лиманов с соленостью воды от 10,7 до 58‰ (Ейского, Бейсугского, Витязевского, Кизилташского и Бугазского) изменяются в пределах от 0,01 до 1,44 мкг/г и от 0,01 до 1,44 мг/г, соответственно. Коэффициент метанизации в отложениях осолоненных лиманов варьирует в диапазоне от 0,002 до 1,38% и в 97% отобранных проб не превышает 1%, что свидетельствует о существенном доминировании процесса сульфидообразования над процессом метаногенеза. В отложениях опресненных лиманов коэффициент метанизации заметно возрастает (до 19,14%), при этом доля отложений с процентным содержанием СН4 более 1% повышается до 32%. Проанализирована теснота связей изученных восстановленных газов и гидрохимических показателей.
Таблицы и рисунки 8
Финансирование исследований:
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-27-00671, https://rscf.ru/project/22-27-00671/ в Южном федеральном университетеСписок использованной литературы
Аносов Д.Ю. Суспензии иловых сульфидных грязей озера Ханское как ингредиент амбулаторного восстановительного лечения больных хроническими простатитами: автореф. ... дис канд. мед. наук: 14.00.51. Сочи, 2006. 22 с.
Белюченко И.С. Экология Кубани, часть I. Краснодар: Изд-во КГАУ, 2005. 513 с.
Водно-болотные угодья России. [Электронный ресурс]. URL: http://www.fesk.ru/about.html (да-та обращения: 26.02.2022).
Выхристюк Л.А. Органическое вещество донных осадков Байкала. Новосибирск: Наука, 1980. 130 с.
Галимов Э.М. Метанообразование в морских осадках в зоне сульфатредукции // Доклады РАН. 1995. Т. 342. № 2. С. 219–221.
Гарькуша Д.Н., Фёдоров Ю.А., Крамаренко В.А. Минерализованные грязевые озера юга европейской части России: генетические типы, особенности распространения и развития // Вопросы степеведения. 2021. № 2. С. 4–18. https://doi.org/10.24412/2712-8628-2021-2-4-18
Гарькуша Д.Н., Фёдоров Ю.А. Факторы формирования концентраций метана в водных экосистемах. Ростов-на-Дону; Таганрог: Изд-во Южного федерального университета, 2021. 366 с.
Дегенс Э. Геохимия осадочных отложений / Пер. с англ. М.: Мир, 1967. 299 с.
Кузнецов С.И., Саралов A.E., Назина T.Н. Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах. М.: Наука, 1985. 213 с.
Леин А.Ю., Иванов М.В. Биогеохимический цикл метана в океане. М.: Наука, 2009. 576 с.
Порошина Е.А., Попова Т.М., Безрукавая Е.А. Влияние солености на эффективность воспроизводства судака и тарани в Курчанском лимане Темрюкского района Краснодарского края // Водные биоресурсы и среда обитания. 2018. Т. 1. № 3–4. С. 91–96.
РД 52.24.511-2013. Массовая доля метана в донных отложениях. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону: Гидрохимический институт, 2013. 19 с.
РД 52.24.512-2012. Объемная концентрация метана в водах. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону: Гидрохимический институт, 2012. 23 с.
РД 52.24.525-2011. Массовая доля сульфидной серы в донных отложениях. Методика выполнения измерений фотометрическим методом с N,N-диметил-п-фенилендиамином. Ростов-на-Дону: Гидрохимический институт, 2011. 26 с.
Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Часть 1. / Под ред. Л.В. Бое-вой. Ростов-на-Дону: НОК, 2009. 1037 с.
Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Потапов Е.Г., Трубник Р.Г. Газовый состав пелоидов Таманского полуострова // Курортная медицина. 2017. № 3. С. 26–33.
Фёдоров Ю.А., Тамбиева Н.С., Гарькуша Д.Н., Хорошевская В.О., Кизицкий Р.М. Теоретические аспекты связи метаногенеза с загрязнением воды и донных отложений веществами неорганической и органической природы // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Серия Естественные науки. 2000. № 4. С. 68–73.
Фёдоров Ю.А. Сухоруков В.В., Трубник Р.Г. Аналитический обзор: эмиссия и поглощение парниковых газов почвами. Экологические проблемы // Антропогенная трансформация природной среды. 2021. Т. 7. № 1. С. 6–35. https://doi.org/10.17072/2410-8553-2021-1-6-34
Холопов А.П., Шашель В.А., Перов Ю.М., Настенко В.П. Грязелечение. Краснодар: Переодика Кубани. 2003. 283 с.
Ciais P., Sabine C., Bala G., Bopp L., Brovkin V., Canadell J., et al. Carbon and other biogeochemical cycles // In Proceedings pf the Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, MA: Cambridge Univ. Press, 2013. Р. 465–570.
Conrad R. The global methane cycle: recent advances in understanding the microbial processes involved // Environ. Microbiol. 2009. Rep. 1. Р. 285–292.
Fedorov Yu.A., Gar’kusha D.N., Tambieva N.S., Andreev Yu.A., Mikhailenko O.A. Influence of the Grain Size Composition of Bottom Sediments in Lake Baikal on the Distribution of Methane and Sulfide Sulfur // Lithology and Mineral Resources. 2019. Vol. 54. № 1. P. 53–65. https://doi.org/10.1134/S0024490219010024
Fedorov Y.A., Gar’kusha D.N., Trubnik R.G., Morozova M.A. Sulfite-Reducing Clostridia and their Participation in Methane and Hydrogen Sulfide Formation in the Bottom Sediments of Water Objects and Streams of the ETR South // Water Resources. 2019. Vol. 46. № 1. P. 85–93. https://doi.org/10.1134/S009780781907008X
Ferry J.G. Biochemistry of methanogenesis // Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 1992. Vol. 27(6). Р. 473-503.
Gar'kusha D.N., Fedorov Y.A. Methane in Water and Bottom Sediments of the Mouth Area of the Severnaya Dvina River during the Winter Time // Oceanology. 2014. Vol. 54. № 2. Р. 160–169. https://doi.org/10.1134/S000143701402009X
Kirschke S., Bousquet P., Ciais P., Saunois M., Canadell J.G., Dlugokencky E.J., et al. Three decades of global methane sources and sinks // Nature Geoscience. 2013. Vol. 6. Р. 813–823.
Kristjansson J.K., Schönheit P., Thauer R.K. Different Ks values for hydrogen of methanogenic bacteria and sulfate reducing bacteria: an explanation for the apparent inhibition of methanogenesis by sulfate // Archives of Microbiology. 1982. Vol. 131. P. 278–282.
Reeburgh W.S. Oceanic methane biogeochemistry // Chemical Reviews. 2007. Vol. 107. Р. 486–513.
Schönheit P., Kristjansson J.K., and Thauer R.K. Kinetic mechanism for the ability of sulfate reducers to out-compete methanogens for acetate // Archives of Microbiology. 1982. Vol. 132. Р. 285–288.
Wallenius A.J., Dalcin Martins P., Slomp, C.P. and Jetten M.S.M. Anthropogenic and Environmental Constraints on the Microbial Methane Cycle in Coastal Sediments // Frontiers in Microbiology. 2021. 12:631621. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.631621
Winfrey M.R. and Zeikus I.G. Effect of sulphate on carbon and electron flow during microbial methanogenesis in freshwater sediments // Applied and Environmental Microbiology Journal. 1977. Vol. 22. № 2. P. 275–281.
Zeikus J.G. The biology of methanogenetic bacteria // Bacteriological Reviews. 1977. Vol. 41. № 2. P. 514–541.
Загрузки
Опубликован
Номер
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Антропогенная трансформация природной среды
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.