ELEMENTAL SULFUR AND ITS ISOTOPIC COMPOSITION IN THE BLACK SEA WATER

A. V. Dubinin; Дубинин А. В.; T. P. Demidova; Демидова Т. П.; L. S. Semilova; Семилова Л. С.; M. N. Rimskaya-Korsakova; Римская-Корсакова М. Н.; E. O. Dubinina; Дубинина Е. О.; S. A. Kossova; Коссова С. А.; E. N. Zologina; Зологина Е. Н.

doi:10.31857/S2686739723600480

Элементная сера и ее изотопный состав в воде Черного моря

Авторы: Дубинин А.В.¹, Демидова Т.П.¹, Семилова Л.С.¹, Римская-Корсакова М.Н.¹, Дубинина Е.О.², Коссова С.А.², Зологина Е.Н.¹
Учреждения:
1. Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук
2. Институт геологии рудных месторождений петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук
Выпуск: Том 511, № 1 (2023)
Страницы: 24-30
Раздел: ГЕОХИМИЯ
Статья получена: 30.01.2025
Статья опубликована: 01.07.2023
URL: https://hum-ecol.ru/2686-7397/article/view/649866
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739723600480
EDN: https://elibrary.ru/RYSHXL
ID: 649866

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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

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