Heavy Metals and Organic Carbon in the Bottom Sediments of Shallow Bights of the Peter the Great Bay

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A noticeable feature of labile heavy metals is that they are highly prone to be to bioaccumulated and bioassimilated in natural environments. When in high concentrations, these metals are toxic to living organisms, as is particularly evident in the coastal shallow marine zones, which are most strongly affected by anthropogenic processes. This paper presents data on the contents of heavy metals, concentrations of organic carbon, and the granulometric composition of bottom-sediment cores in three shallow bights of the Peter the Great Bay, in two of which (Voevoda and Novgorodskaya bights), large bottom areas are overgrown with seagrass Zostera marina L. (sea zostera, ZM). Data on the vertical distribution of heavy metals and organic carbon in the cores showed that the highest concentrations of Zn and Cu (up to 204 and 91 mg/kg, respectively) occur in samples from Voevoda bight, and the highest concentrations of Mn and Pb (up to 344  and 45 mg/kg, respectively) were found in Novgorodskaya bight, where meadows of the seagrass grow. The highest Cr, Ni, and Co contents (up to 69, 31, and 13 mg/kg, respectively) were identified in Uglovoy bight, where sea grass is practically absent.

About the authors

A. A. Ryumina

Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far East Division, Russian Academy of Sciences,

Email: Ryumina.aa@poi.dvo.ru
690041, Vladivostok, Russia

P. Ya. Tishchenko

Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far East Division, Russian Academy of Sciences,

Email: Ryumina.aa@poi.dvo.ru
690041, Vladivostok, Russia

E. M. Shkirnikova

Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far East Division, Russian Academy of Sciences,

Author for correspondence.
Email: Ryumina.aa@poi.dvo.ru
690041, Vladivostok, Russia

References

  1. Барабанщиков Ю.А., Тищенко П.Я., Семкин П.Ю., Михайлик Т.А., Косьяненко А.А. (2018) Условия образования лечебных грязей в бухте Воевода (Амурский залив, Японское море). Известия ТИНРО. 192, 167-176.
  2. Бергер В.Я. (2011) О продукции зостеры Zostera Marina Linnaeus, 1753 в Белом море. Биология моря. 37(5), 362-366.
  3. Ващенко М.А., Жадан П.М., Альмяшова Т.Н., Ковалева А.Л., Слинько Е.Н. (2010) Оценка уровня загрязнения донных осадков Амурского залива (Японского моря) и их потенциальной токсичности. Биология моря. 36(5), 354-361.
  4. Григорьева Н.И. (2012) Залив Посьета: физико-географическая характеристика, климат, гидрологический режим. Современное экологическое состояние залива Петра Великого Японского моря (Под ред. Христофоровой Н.К.). Владивосток: Изд. дом ДВФУ, 31-61.
  5. Иванов Д.В., Валиев В.С., Зиганшин И.И., Шамаев Д.Е., Паймикина Э.Е., Марасов А.А., Маланин В.В., Хасанов Р.Р., Унковская М.А. (2020) Структурная взаимосвязь гранулометрического состава, содержания органического вещества и тяжелых металлов в донных отложениях. Гидроэкология. (2), 23-30.
  6. Ковековдова Л.Т., (2011) Микроэлементы в морских промысловых объектах Дальнего Востока России. Автореферат дис. … докт. биол. наук. Владивосток: ТИНРО-Центр, 40 с.
  7. Коженкова С.И., (2000) Мониторинг состояния прибрежно-морских вод Приморья по содержанию тяжелых металлов в бурых водорослях: Автореферат дис. … канд. биол. наук. Владивосток: ИБМ, 24 с.
  8. Лоция северо-западного берега Японского моря (1996) СПб.: ГУНИО МО, 354 с.
  9. Петухов В.И., Петрова Е.А., Лосев О.В. (2019) Загрязнение вод залива Углового тяжелыми металлами и нефтепродуктами в феврале 2010‒2016 гг. Водные ресурсы. 46(1), 102-113.
  10. Раков В.А. (2010) Распространение и экология устричных рифов северной части Амурского залива. Экологический вестник. (4), 21-30.
  11. Тищенко П.Я., Борисенко Г.В., Барабанщиков Ю.А., Павлова Г.Ю., Рюмина А.А., Сагалаев С.Г., Семкин П.Ю., Тищенко П.П., Уланова О.А., Швецова М.Г., Шкирникова Е.М. (2022) Оценка потоков биогенных веществ на границе раздела вода-дно в мелководных бассейнах залива Петра Великого (Японское море). Геохимия. 2022. 67(9), 881-895.
  12. Tischenko P.Y., Borisenko G.V., Barabanshchikov Y.A., Pavlova G.Y., Ryumina A.A., Sagalaev S.G., Semkin P.Y., Tischenko P.P., Ulanova O.A., Shvetsova M.G., Shkirnikova E.M. (2022) Estimation of Nutrient Fluxes on the Interface Bottom Water–Sediments in Shallow Bights of the Peter the Great Bay, Sea of Japan. Geochem. Int. 2022. 60(9), 891-904.
  13. Тищенко П.Я., Шкирникова Е.М., Горячев В.А., Рюмина А.А., Сагалаев С.Г., Тищенко П.П., Уланова О.А., Тибенко Е.Ю. (2022) Депонированный органический углерод мелководных бухт залива Петра Великого (Японское море). Геохимия. 2022а. 67(10), 1004-1012.
  14. Tischenko P.Y., Shkirnikova E.M., Goryachev V.A., Ryumina A.A., Sagalaev S.G., Tischenko P.P., Ulanova O.A., Tibenko E.Y. (2022) Accumulated Organic Carbon in the Sediments of Shallow Bights of the Peter the Great Bay, Sea of Japan. Geochem. Int. 2022a. 60(10), 1005-1013.
  15. Тищенко П.Я., Барабанщиков Ю.А., Павлова Г.Ю., Рюмина А.А., Сагалаев С.Г., Семкин П.Ю., Тищенко П.П., Уланова О.А., Швецова М.Г., Шкирникова Е.М., Тибенко Е.Ю. (2021) Гидрохимическое состояние залива Угловой (Амурский залив) в разные сезоны. Известия ТИНРО. 201(1), 138-157.
  16. Тищенко П.Я., Ходоренко Н.Д., Барабанщиков Ю.А., Волкова Т.И., Марьяш А.А., Михайлик Т.А., Павлова Г.Ю., Сагалаев С.Г., Семкин П.Ю., Тищенко П.П., Швецова М.Г., Шкирникова Е.М. (2020) Диагенез органического вещества в осадках покрытых зарослями зостеры морской (Zostera marina L.). Океанология. 60(3), 393-406.
  17. Христофорова Н.К., Емельянов А.А., Ефимов А.В. (2018) Биоиндикация загрязнения прибрежно-морских вод о. Русского (залив Петра Великого, Японское море) тяжелыми металлами. Известия ТИНРО. 192, 157-166.
  18. Христофорова Н.К., Шулькин В.М., Кавун В.Я., Чернова Е.Н. (1994) Тяжелые металлы в промысловых и культивируемых моллюсках залива Петра Великого. Владивосток: Дальнаука, 296 с.
  19. Христофорова Н. К. (1989) Биоиндикация и мониторинг загрязнения вод тяжелыми металлами. Ленинград: Наука, 192 с.
  20. Шишлова М.А., (2002) Зостера морская (Zostera marina L.) как индикатор загрязнения среды тяжелыми металлами. Дис. … канд. биол. наук. Владивосток: ИБМ, 145 с.
  21. Шулькин В.М. (2004) Металлы в экосистемах морских мелководий. Владивосток: Дальнаука, 278 с.
  22. Чернова Е.Н. (2012) Фоновые концентрации металлов в Зостере морской из залива Петра Великого и оценка его современного экологического состояния. Современное экологическое состояние залива Петра Великого Японского моря (Под ред. Христофоровой Н.К.). Владивосток: Изд. дом ДВФУ, 382-396.
  23. Чернова Е.Н., Коженкова С.И. (2016) Определение пороговых концентраций металлов в водорослях-индикаторах прибрежных вод северо-западной части Японского моря. Океанология. 56(3), 393-402.
  24. Arici E., Bat L. (2020) Sediment-water interactions with eelgrass (Zostera spp.) from Sinop shores of the Black Sea. Caspian J. Environ. Sci. 18(2), 123-130.
  25. Brix H., Lyngby J.E. (1982) The distribution of cadmium copper, lead and zinc in eelgrass (Zostera marina L.). Sci. Total Envir. 24, 51-63.
  26. Chelomin V.P., Bobkova E.A., Lukyanova O.N., Chekmasova N.M. (1995) Cadmium-induced alterations in essential trace element homoeostasis in the tissues of scallop Mizuhopecten yessoensis. Camp. Biorhem. Physiol. 110C(3), 329-335.
  27. Feng W., Wang Z., Xu H., Zhang D., Zhang H., Zhu W. (2020) Species-specific bioaccumulation of trace metals among fish species from Xincun Lagoon, South China Sea. Sci. Rep. 10 (21800). https://doi.org/10.1038/s41598-020-77917-y
  28. Goldberg E.D. (1986) The mussel watch concept. Environ. Monit. Assess. 7, 91-103.
  29. Hart B.T. (1982) Uptake of trace metals by sediments and suspended particulates: a review. Hydrobiologia. 91, 299-313.
  30. Hosokawa S., Konuma S., Nakamura Y. (2016) Accumulation of trace metal elements (Cu, Zn, Cd and Pb) in surface sediment via decomposed seagrass leaves: A mesocosm experiment using Zostera marina L. PLoS ONE. 11(6), https://doi.org/10.1371/journal.pone.0157983
  31. Khozhaenko E.V., Khotimchenko R.Y., Kovalev V.V., Khotimchenko M.Y., Podkorytova E.A. (2015) Metal Binding Activity of Pectin Isolated from Seagrass Zostera marina and Its Derivatives. Rus. J. Mar. Biol. 41(6), 485-489.
  32. Lyngby J.E., Brix H. (1989) Heavy metals in eelgrass (Zostera marina L.) during growth and decomposition. Hydrobiologia. 176/177, 189-196.
  33. Macias-Zamora J.V., Sanchez-Osorio J.L., Rios-Mendoza L.M., Ramırez-Alvarez N., Huerta-Diaz M.A., Lopez-Sanchez D. (2008) Trace metals in sediments and Zostera marina of San Ignacio and Ojo de Liebre Lagoons in the Central Pacific Coast of Baja California, Mexico. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 55, 218-228.
  34. Mantoura R.F.C., Dickson A., Riley J.P. (1978) The complexation of metals with humic materials in natural waters. Estuarine Coastal Mar. Sci. 6, 387-408.
  35. McRoy C.P. (1974) Seagrass productivity: carbon uptake experiments in eelgrass, Zoster marina. Aquaculture. 4, 131-137.
  36. Morel F.M.M., Hudson R.J.M., Price N.M. (1991) Limitation of productivity by trace metals in the sea. Limnol. Oceanogr. 36(8), 1742-1755.
  37. Riosmena-Rodríguez R., Talavera-Sáenz A., Acosta-Vargas B., Gardner S.C. (2010) Heavy metals dynamics in seaweeds and seagrasses in Bahía Magdalena, B.C.S., México. J. Appl. Phycol. 22, 283-291.
  38. Sanz-Lázaro C., Malea P., Apostolaki E.T., Kalantzi I., Mar’ın A., Karakassis I. (2012) The role of the seagrass Posidonia oceanica in the cycling of trace elements. Biogeosciences. 9, 2497-2507.
  39. Schaller J. (2014) Bioturbation/bioirrigation by Chironomus plumosus as main factor controlling elemental remobilization from aquatic sediments? Chemosphere. 107, 336-343.
  40. Larkum A.W.D., Orth R.J., Duarte C.M. (2006) Seagrasses: Biology, Ecology and Conservation. Netherlands: Springer, 691 p.
  41. Sunda W.G. (2012) Feedback interactions between trace metal nutrients and phytoplankton in the ocean. Frontiers in Microbiology. 3(204), https://doi.org/10.3389/fmicb.2012.00204
  42. Richir J., N. Luy N., Lepoint G., Rozet E., Azcarate A.A., Gobert S. (2013) Experimental in situ exposure of the seagrass Posidonia oceanica (L.) Delile to 15 trace elements. Aquat. Toxicol. 140–141, 157-173.
  43. Wong C.S., Boyle E., Bruland K.W., Burton J.D., Goldberg E.A. (1983) Trace metals in sea water. N.Y.: Plenum Press, 920 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (674KB)
3.

Download (85KB)
4.

Download (128KB)
5.

Download (113KB)
6.

Download (212KB)
7.

Download (239KB)

Copyright (c) 2023 А.А. Рюмина, П.Я. Тищенко, Е.М. Шкирникова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».