РАСТВОРЕННЫЕ МОЛИБДЕН, ВОЛЬФРАМ И ВАНАДИЙ НА ГРАНИЦЕ КИСЛОРОДНОЙ И СЕРОВОДОРОДНОЙ ЗОН ЧЕРНОГО МОРЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Данные по распределению растворенных молибдена, вольфрама и ванадия до глубины 320 м приведены для северо-восточной части Черного моря. В исследованной области глубина появления сероводорода (начало анаэробной зоны) составляла ~165 м (при условной плотности ~16.2 кг·м–3). Пробы воды, представленные растворенной (< 0.45 мкм) и растворенной + лабильной взвешенной формами элементов, были отобраны в июле 2016 и июле 2017 г. Концентрация растворенного молибдена в кислородных водах росла с глубиной от 36 до 39 нмоль/кг и не отличалась от суммы растворенной и лабильной взвешенной форм. В анаэробной зоне концентрации молибдена снижались при появлении более ~8 мкМ сероводорода до 3.3 нмоль/кг на глубине 320 м. Концентрация вольфрама менялась от 160 пмоль/кг на поверхности воды до 113 пмоль/кг на границе кислородной и сероводородной зон (в субкислородном слое на глубине 150 м) в присутствии взвешенного марганца. При растворении оксигидроксидов марганца в сероводородной зоне концентрация вольфрама росла вместе с ростом растворенного марганца до 221 пмоль/кг на глубине 180 м. Распределение вольфрама в субкислородном слое контролируется сорбционными свойствами оксида марганца. У ванадия наблюдались растворенные формы на глубине 5 м, рост с глубиной в кислородной зоне (до 13 нмоль/кг) и в субкислородной зоне (до 7.1 нмоль/кг). В анаэробной зоне максимум ванадия (до 15.2 нмоль/кг) совпадает с максимумом растворенного марганца. Рассчитанный бюджет Mo и V в Черном море показал, что ежегодно захоранивается в осадках около 1200 т Mo и 1200 т V. Для вольфрама предполагается его значительное поступление в Черное море в виде взвешенного и коллоидного вещества рек, трансформируемого в процессе восстановительного диагенеза в осадках.

Об авторах

М. Н. Римская-Корсакова

Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН

Email: korsakova@ocean.ru
Нахимовский просп., 36, Москва, 117997 Россия

А. В. Дубинин

Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: korsakova@ocean.ru
Нахимовский просп., 36, Москва, 117997 Россия

Список литературы

  1. Виноградов М.Е., Налбандов Ю.Р. (1990) Влияние изменений плотности воды на распределение физических, химических и биологических характеристик экосистемы пелагиали Черного моря. Океанология. 30 (5), 769–777.
  2. Дубинин А.В., Демидова Т.П., Кременецкий В.В., Кокрятская Н.М., Римская-Корсакова М.Н., Якушев Е.В. (2012) Определение восстановленных форм серы в анаэробной зоне Черного моря: сравнение методов спектрофотометрии и йодометрии. Океанология. 52 (2), 200–209.
  3. Дубинин А.В., Свальнов В.Н., Бережная Е.Д., Римская- Корсакова М.Н., Демидова Т.П. (2013) Геохимия редких и рассеянных элементов в осадках и марганцевых микроконкрециях Ангольской котловины. Литология и полезные ископаемые. (3), 191–214.
  4. Римская-Корсакова М.Н., Бережная Е.Д., Дубинин А.В. (2017) Определение молибдена, вольфрама и ванадия в воде Атлантического океана методом ИСП-МС после концентрирования твердофазной экстракцией с 8-оксихинолином. Океанология. 57(4), 587–596.
  5. Савенко А.В., Бреховских В.Ф., Покровский О.С. (2014) Миграция растворенных микроэлементов в зоне смешения вод Волги и Каспийского моря (по многолетним данным). Геохимия. 59 (7), 590–604.
  6. Savenko A. V., Brekhovskikh V. F., Pokrovskii O. S. (2014) Migration of dissolved trace elements in the mixing zone between Volga River water and Caspian seawater: Results of observations over many years. Geochem. Int. 52(7), 533–547.
  7. Стрекопытов С.В. (1998) Молибден и вольфрам в океанских осадках и конкрециях. Геохимия. (9), 936–943.
  8. Strekopytov S.V. (1998) Molybdenum and tungsten in oceanic sediments and nodules. Geochem. Int. 36(9), 838–845.
  9. Якушев Е.В., Виноградова Е.Л., Дубинин А.В., Костылева А.В., Меньшикова Н.М., Пахомова С.В. (2012) Об определении низких концентраций кислорода методом Винклера. Океанология. 52(1), 131–138.
  10. Andrews J.E., Brimblecombe P., Jickells T.D., Liss P.S. (1996) An introduction to environmental chemistry. Oxford: Blackwell Science, 209 p.
  11. Audry S., Blanc G., Schäfer J., Robert S. (2007) Effect of estuarine sediment resuspension on early diagenesis, sulfide oxidation and dissolved molybdenum and uranium distribution in the Gironde estuary, France. Chemical Geology. 238, 149–167.
  12. Brucker R.L.P., McManus J., Severmann S., Berelson W.M. (2009) Molybdenum behavior during early diagenesis: Insights from Mo isotopes. Geochem. Geophys. Geosys. 10, Q06010.
  13. Collier R.W. (1984) Particulate and dissolved vanadium in the North Pacific Ocean. Nature. 309, 441.
  14. Colodner D., Edmond J., Boyle E. (1995) Rhenium in the Black Sea: comparison with molybdenum and uranium. Earth Planet. Sci. Lett. 131, 1–15.
  15. Crusius J., Calvert S., Pedersen T., Sage D. (1996) Rhenium and molybdenum enrichments in sediments as indicators of oxic, suboxic and sulfidic conditions of deposition. Earth Planet. Sci. Lett. 145, 65–78.
  16. Dahl T.W., Chappaz A., Hoek J., McKenzie C.J., Svane S., Canfield D.E. (2017) Evidence of molybdenum association with particulate organic matter under sulfidic conditions. Geobiology. 15, 311–323.
  17. Dellwig O., Leipe T., März C., Glockzin M., Pollehne F., Schnetger B., Yakushev E.V., Böttcher M.E., Brumsack H.-J. (2010) A new particulate Mn–Fe–P-shuttle at the redoxcline of anoxic basins. Geochim. Cosmochim. Acta. 74(23), 7100–7115.
  18. Dellwig O., Wegwerth A., Schnetger B., Schulz H., Arz H.W. (2019) Dissimilar behaviors of the geochemical twins W and Mo in hypoxic-euxinic marine basins. Earth Sci. Rev. 193, 1–23.
  19. Dubinin A.V., Demidova T.P., Dubinina E.O., Rimskaya-Korsakova M.N., Semilova L.S, Berezhnaya E.D., Klyuvitkin A.A., Kravchishina M. D., Belyaev N.A. (2022) 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. Chem. Geol. 606, 120996
  20. Emerson S.R., Huested S.S. (1991) Ocean anoxia and the concentrations of molybdenum and vanadium in seawater. Mar. Chem. 34(3), 177–196.
  21. Erickson B.E., Helz G.R. (2000) Molybdenum(VI) speciation in sulfidic waters: Stability and lability of thiomolybdates. Geochim. Cosmochim. Acta 64(7), 1149–1158.
  22. Firdaus L.M., Norisuye K., Nakagawa Y., Nakatsuka S., Sohrin Y. (2008) Dissolved and labile particulate Zr, Hf, Nb, Ta, Mo and W in the western North Pacific Ocean. J. Oceanogr. 64(2), 247–257.
  23. Gaillardet J., Viers J., Dupré B. (2003) Trace Elements in River Waters. In Treatise on Geochemistry. (Eds. Holland H. D., Turekian K. K.). Amsterdam: Elsevier 5, 225–272.
  24. Gürkan R., Tamay A., Ulusoy H.İ. (2017) Speciative determination of total V and dissolved inorganic vanadium species in environmental waters by catalytic–kinetic spectrophotometric method. Arabian J. Chem. 10(S1), S13–S22.
  25. Hein J.R., Mizell K., Koschinsky A., Conrad T.A. (2013) Deep-ocean mineral deposits as a source of critical metals for high- and green-technology applications: Comparison with land-based resources. Ore Geol. Rev. 51, 1–14.
  26. Helz G.R., Bura-Nakić E., Mikac N., Ciglenečki I. (2011) New model for molybdenum behavior in euxinic waters. Chem. Geol. 284(3–4), 323–332.
  27. Ho P., Lee J.-M., Heller M.I., Lam P.J., Shiller A.M. (2018) The distribution of dissolved and particulate Mo and V along the U.S. GEOTRACES East Pacific Zonal Transect (GP16): The roles of oxides and biogenic particles in their distributions in the oxygen deficient zone and the hydrothermal plume. Mar. Chem. 201, 242–255.
  28. Huang J.-H., Huang F., Evans L., Glasauer S. (2015) Vanadium: Global (bio) geochemistry. Chem. Geol. 417, 68–89.
  29. Jørgensen B.B., Fossing H., Wirsen C.O., Jannasch H.W. (1991) Sulfide oxidation in the anoxic Black Sea chemocline. Deep Sea Res. Part A. 38 (Suppl. 2), S1083–S1103.
  30. Lian J., Wang H., He H., Huang W., Yang M., Zhong Y., Peng P. (2021) The reaction of amorphous iron sulfide with Mo(VI) under different pH conditions. Chemosphere. 266, 128846.
  31. Miller C.A., Peucker-Ehrenbrink B., Walker B.D., Marcantonio F. (2011) Re-assessing the surface cycling of molybdenum and rhenium. Geochim. Cosmochim. Acta. 75(23), 7146–7179.
  32. Mohajerin T.J., Helz G.R., White C.D., Johannesson K.H. (2014) Tungsten speciation in sulfidic waters: Determination of thiotungstate formation constants and modeling their distribution in natural waters. Geochim. Cosmochim. Acta. 144, 157–172.
  33. Mohajerin T.J., Helz G.R., Johannesson K.H. (2016) Tungsten–molybdenum fractionation in estuarine environments. Geochim. Cosmochim. Acta. 177, 105–119.
  34. Morford J.L., Emerson S. (1999) The geochemistry of redox sensitive trace metals in sediments. Geochim. Cosmochim. Acta. 63(11–12), 1735–1750.
  35. Murray J.W., Codispoti L.A., Friederich G.E. (1995) The suboxic zone in the Black Sea. In Aquatic Chemistry: Interfacial and Interspecies Processes. ACS Advances in Chemistry Series (Eds. Huang C. P., O’Melia R., Morgan J. J.), 244, 157–176.
  36. Murphy J., Riley J.P. (1962) A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. Anal. Chim. Acta. 27, 31–36.
  37. Nägler T.F., Neubert N., Böttcher M.E., Dellwig O., Schnetger B. (2011) Molybdenum isotope fractionation in pelagic euxinia: Evidence from the modern Black and Baltic Seas. Chem. Geol. 289(1–2), 1–11.
  38. Neretin L.N., Volkov I.I., Böttcher M.E., Grinenko V.A. (2001) A sulfur budget for the Black Sea anoxic zone. Deep Sea Res. Part I. 48(12), 2569–2593.
  39. Neretin L.N., Volkov I.I., Rozanov A.G., Demidova T.P., Falina A.S. (2006) Biogeochemistry of the Black Sea anoxic zone with a reference to sulphur cycle. In: Past and Present Water Column Anoxia (Ed. Neretin L. N.) Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 67–104.
  40. Owens J.D., Reinhard C.T., Rohrssen M., Love G.D., Lyons T.W. (2016) Empirical links between trace metal cycling and marine microbial ecology during a large perturbation to Earth’s carbon cycle. Earth Planet. Sci. Lett. 449, 407–417.
  41. Özsoy E., Ünlüata Ü. (1997) Oceanography of the Black Sea: A review of some recent results. Earth-Sci. Rev. 42(4), 231–272.
  42. Pakhomova S., Yakushev E.V. (2013) Manganese and iron at the redox interfaces in the Black Sea, the Baltic Sea, and the Oslo Fjord. In Chemical Structure of Pelagic Redox Interfaces: Observation and Modeling (Ed. Yakushev E. V.) Springer, Berlin Heidelberg, 67–94.
  43. Piper D.Z., Calvert S.E. (2011) Holocene and late glacial palaeoceanography and palaeolimnology of the Black Sea: Changing sediment provenance and basin hydrography over the past 20,000 years. Geochim. Cosmochim. Acta. 75(19), 5597–5624.
  44. Pokrovsky O.S., Viers J., Shirokova L.S., Shevchenko V.P., Filipov A.S., Dupré B. (2010) Dissolved, suspended, and colloidal fluxes of organic carbon, major and trace elements in the Severnaya Dvina River and its tributary. Chem. Geol. 273(1–2), 136–149.
  45. Pokrovsky O., Schott J. (2002) Iron colloids/organic matter associated transport of major and trace elements in small boreal rivers and their estuaries (NW Russia). Chem. Geol. 190(1–4), 141–179.
  46. Rickard D. (2006) The solubility of Fe S. Geochim. Cosmochim. Acta. 70(22), 5779–5789.
  47. Rolison J.M., Stirling C.H., Middag R., Rijkenberg M.J.A. (2017) Uranium stable isotope fractionation in the Black Sea: Modern calibration of the 238U/235U paleo-redox proxy. Geochim. Cosmochim. Acta. 203, 69–88.
  48. Rudnick R.L., Gao S. (2003) 3.01 – Composition of the Continental Crust. In Treatise on Geochemistry (Eds. Holland H. D., Turekian K. K.). Pergamon, Oxford, 1–64.
  49. Van der Sloot H.A., Hoede D., Hamburg G., Woittiez J.R.W., van der Weijden C.H. (1990) Trace elements in suspended matter from the anoxic hypersaline Tyro and Bannock Basins (eastern Mediterranean). Mar. Chem. 31(1–3), 187–203.
  50. Scott C., Lyons T.W. (2012) Contrasting molybdenum cycling and isotopic properties in euxinic versus non-euxinic sediments and sedimentary rocks: Refining the paleoproxies. Chem. Geol. 324–325, 19–27.
  51. Shaffer G. (1986) Phosphate pumps and shuttles in the Black Sea. Nature. 321(6069), 515–517.
  52. Sohrin Y., Isshiki K., Kuwamoto T., Nakayama E. (1987) Tungsten in north pacific waters. Mar. Chem. 22(2–4), 95–103.
  53. Sohrin Y., Matsui M., Nakayama E. (1999) Contrasting behavior of tungsten and molybdenum in the Okinawa Trough, the East China Sea and the Yellow Sea. Geochim. Cosmochim. Acta. 63(19–20), 3457–3466.
  54. Stookey L.L. (1970) Ferrozine – a new spectrophotometric reagent for iron. Analytical Chemistry. 42(7), 779–781.
  55. Strady E., Blanc G., Schäfer J., Coynel A., Dabrin A. (2009) Dissolved uranium, vanadium and molybdenum behaviours during contrasting freshwater discharges in the Gironde Estuary (SW France). Estuar. Coast. Shelf Sci. 83(4), 550–560.
  56. Tribovillard N., Algeo T.J., Lyons T., Riboulleau A. (2006) Trace metals as paleoredox and paleoproductivity proxies: An update. Chem. Geol. 232(1–2), 12–32.
  57. Ünlülata Ü., Oğuz T., Latif M.A., Özsoy E. (1990) On the Physical Oceanography of the Turkish Straits. In The Physical Oceanography of Sea Straits (Ed. Pratt L. J.). Springer Netherlands, Dordrecht, 25–60.
  58. Vorlicek T.P., Helz G.R., Chappaz A., Vue P., Vezina A., Hunter W. (2018) Molybdenum burial mechanism in sulfidic sediments: Iron-Sulfide pathway. ACS Earth and Space Chemistry. 2(6), 565–576.
  59. Wang D., Sañudo-Wilhelmy S.A. (2008) Development of an analytical protocol for the determination of V (IV) and V (V) in seawater: Application to coastal environments. Mar. Chem. 112(1–2), 72–80.
  60. Yakushev E.V., Chasovnikov V.K., Debolskaya E.I., Egorov A.V., Makkaveev P.N., Pakhomova S.V., Podymov O.I., Yakubenko V.G. (2006) The northeastern Black Sea redox zone: Hydrochemical structure and its temporal variability. Deep Sea Res. Part II. 53(17–19), 1769–1786.
  61. Yiğiterhan O., Murray J.W., Tuğrul S. (2011) Trace metal composition of suspended particulate matter in the water column of the Black Sea. Mar. Chem. 126(1–4), 207–228.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025