1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Науки о Земле
  4. T. 511, № 1, 2023

Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2023, T. 511, № 1, стр. 24-30

Элементная сера и ее изотопный состав в воде Черного моря

А. В. Дубинин 1, *, Т. П. Демидова 1, Л. С. Семилова 1, М. Н. Римская-Корсакова 1, член-корреспондент РАН Е. О. Дубинина 2, С. А. Коссова 2, Е. Н. Зологина 1

1 Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук
Москва, Россия

2 Институт геологии рудных месторождений петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук
Москва, Россия

* E-mail: dubinin@ocean.ru

Поступила в редакцию 16.03.2023
После доработки 29.03.2023
Принята к публикации 04.04.2023

Аннотация

Элементная сера, как один из основных промежуточных продуктов окисления сероводорода, играет большую индикаторную роль в понимании окислительного цикла серы в воде анаэробных бассейнов. Рассмотрено распределение элементной серы в водной толще Черного моря на станциях, расположенных в области континентального склона. Впервые получены концентрационные профили двух форм элементной серы в зависимости от глубины в воде Черного моря: взвешенной элементной серы размерностью более 0.45 мкм (S0) и серы нулевого заряда (ZVS), которая включает сумму элементной серы (взвешенной и коллоидной) и серы полисульфидов. В верхних горизонтах концентрация S0 заметно растет (почти в 200 раз относительно горизонта 400 м) с увеличением концентрации сероводорода и плотности вод, на глубинах более 250 м концентрация обеих форм серы остается практически постоянной (ZVS = 0.21 ± 0.03 мкмоль/кг, S0 = 0.05 ± 0.01 мкмоль/кг). Резкий рост концентрации S0 на горизонтах 150‒250 м связан с окислением сероводорода за счет бактериального аноксигенного фотосинтеза после отбора проб. Определена величина δ34S(ZVS) в водах двух станций Ash-26 и 149 на горизонтах 450 и 600 м, которая оказалась на +2.2‰ выше, чем δ34S(Н2S) с тех же глубин, что свидетельствует о бактериальном происхождении элементной серы.

Ключевые слова: сера нулевого заряда, элементная сера, сероводород, изотопный состав, Черное море

Список литературы

  1. Дубинин А.В., Демидова Т.П., Кременецкий В.В., Кокрятская Н.М., Римская-Корсакова М.Н., Якушев Е.В. Определение восстановленных форм серы в анаэробной зоне Черного моря: сравнение методов спектрофотометрии и иодометрии // Океанология. 2012. Т. 52. № 2. С. 200‒209.

  2. Дубинин А.В., Демидова Т.П., Римская-Корсакова М.Н., Семилова Л.С., Очередник О.А. Определение восстановленных форм серы в воде анаэробных бассейнов // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35. № 1. С. 37‒51. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-1-37-51

  3. Canfield D.E. Biogeochemistry of sulfur isotopes / In: Stable isotope geochemistry. Reviews in mineralogy and geochemistry. 2001. V. 43. P. 607‒636.

  4. Chambers L.A., Trudinger P.A. Microbiological fractionation of stable sulfur isotopes: A review and critique // Geomicrobiology Journal. 1979. 1. № 3. P. 249–293. https://doi.org/10.1080/01490457909377735

  5. Fry B., Ruf W., Gest H., Hayes J.M. Sulfur isotope effects associated with oxidation of sulfide by O2 in aqueous solution // Chem. Geol. 1988. V. 73. P. 205–210.

  6. Jørgensen B.B., Fossing H., Wirsen C.O., Jannasch H.W. Sulfide oxidation in the anoxic Black Sea chemocline // Deep-Sea Res. II. 1991. V. 38 (2). P. 1083S‒1103S. https://doi.org/10.1016/S0198-0149(10)80025-1

  7. Kamyshny Jr A., Zerkle A.L., Mansaray Z.F., Ciglenecky I., Bura-Nakic E., Farquar J., Ferdelman T.G. Biogeochemical sulfur cycling in the water column of a shallow stratified sea-water lake: Speciation and quadruple sulfur isotope composition // Marine Chemistry. 2011. V. 127. P. 144‒154.

  8. Kaplan I.R., Rittenberg S.C.Y. Microbiological Fractionation of Sulphur Isotopes // Microbiology. 1964. V. 34. P. 195–212. https://doi.org/10.1099/00221287-34-2-195

  9. Li X., Taylor G.T., Astor Y., Scranton M.I. Relationship of sulfur speciation to hydrographic conditions and chemoautotrophic production in the Cariaco Basin // Mar. Chem. 2008. V. 112. P. 53‒64.

  10. Marschall E., Jogler M., Henßge U., Overmann J. 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 (5). P. 1348‒1362.

  11. Neretin L.N., Böttcher M.E., Grinenko V.A. Sulfur isotope geochemistry of the Black Sea water column // Chemical Geology. 2003. V. 200. P. 59–69. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(03)00129-3

  12. Pimenov N.V., Neretin L.V. Composition and activities of microbial communities involved in carbon, sulfur, nitrogen and manganese cycling in the oxic/anoxic interface of the Black Sea // Past and Present Water Column Anoxia. Dordrecht: Springer, 2006. P. 501–521. (NATO Science Series: IV: Earth and Environmental Sciences; V. 64). https://doi.org/10.1007/1-4020-4297-3_19

  13. Zerkle A.L., Farquar J., Johnston D.T., Cox R.P., Canfield D.E. 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.

  14. Zerkle A.L., Kamyshny Jr A., Kump L.R., Farquhar J., Oduro H., Arthur M.A. Sulfur cycling in a stratified euxinic lake with moderately high sulfate: Constraints from quadruple S isotopes // Geochim. Cosmochim. Acta. 2010. V. 74. P. 4953‒4970.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Науки о Земле

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал