Methane and sulfide sulfur in water and bottom sediments of streams of the steppe zone of the European part of Russia

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The results of long-term studies of the conjugate distribution of concentrations of methane (CH 4 ) and sulfide sulfur (S sulfide ) in bottom sediments of streams of the steppe zone of the European part of Russia are analyzed. In addition to CH 4 and S sulfide , Eh and pH values, humidity and density were determined in various sediment horizons; CH 4 , dry residue and pH values were determined in water. Concentrations of CH 4 in the water of watercourses vary from <0.1 to 2007.0 µl/l (median 24.3 µl/l), with the largest number of values (72 %) in the range 10.1–100.0 µl/l. The concentrations of CH 4 and Ssulfide in the bottom sediments of watercourses are quite high and vary, respectively, from <0.01 to 51.0 µg/g of wet sediment (median 1.35 µg/g) and from <0.001 to 4.50 mg/g of wet sediment (median 0.813 mg/g). Usually, there is an increase in CH 4 and S sulfide from the surface layer to the subsurface horizons, after which their concentrations decrease. The difference between the distribution of sulfides and the distribution of CH 4 is the more frequent occurrence of maximum concentrations of sulfides in less deep sediment horizons. Seasonal changes in the distribution of CH 4 and S sulfide along the vertical of sediments were recorded not only in terms of their concentrations, but also in the location of maximum and minimum values. There is a weak direct relationship between the concentrations of CH 4 and S sulfide , which indicates synchronous processes of formation of these gases in separate layers of sediments of the studied watercourses. The direct relationship established between the concentrations of CH 4 in water and the 0–2 cm layer of bottom sediments indicates sediments as an important source of CH 4 entering water and its emission into the atmosphere.

作者简介

D. Garkusha

Institute of Earth Sciences of the Southern Federal University

编辑信件的主要联系方式.
Email: gardim1@yandex.ru
俄罗斯联邦, R. Sorge str., 40, Rostov-on-Don, 344090

Yu. Fedorov

Institute of Earth Sciences of the Southern Federal University

Email: gardim1@yandex.ru
俄罗斯联邦, R. Sorge str., 40, Rostov-on-Don, 344090

N. Tambieva

Hydrochemical Institute

Email: gardim1@yandex.ru
俄罗斯联邦, Stachki Avenue, 198, Rostov-on-Don, 344090

参考

  1. Алекин О. А. (1970) Основы гидрохимии. Ленинград: Изд-во “Гидрометеоиздат”, 414 с.
  2. Бакаева Е. Н., Игнатова Н. А., Черникова Г. Г., Рудь Д. А. (2014) Токсичность вод и донных отложений урбанизированного участка реки Темерник (г. Ростов-на-Дону, ЮФО). Научное обозрение. Биологические науки (1), 31–32.
  3. Волков И. И. (1984) Геохимия серы в осадках океана. Москва: Изд-во “Наука”, 272 с.
  4. Галимов Э. М. (1995) Метанообразование в морских осадках в зоне сульфатредукции. ДАН 342 (2), 219–221.
  5. Гарькуша Д. Н., Федоров Ю. А. (2010) Метан в устьевой области реки Дон. Ростов-на-Дону — Москва: ЗАО “ Ростиздат ” , 181 с.
  6. Гарькуша Д. Н., Федоров Ю. А. (2014) Метан в воде и донных отложениях устьевой области Северной Двины в зимний период. Океанология 54 (2), 178–188.
  7. Гарькуша Д. Н., Федоров Ю. А. (2022) Метан и сероводород в донных отложениях водохранилищ и прудов бассейна Азовского моря. Известия Вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки (3), 37–53.
  8. Гарькуша Д. Н., Федоров Ю. А., Андреев Ю. А., Тамбиева Н. С., Михайленко О. А. (2019) Метан и сульфидная сера в донных отложениях озера Байкал. Геохимия 64 (4), 427–439.
  9. Gar’kusha D. N., Fedorov Yu. A., Andreev Yu. A., Tambieva N. S., Mikhailenko O. A. (2019) Methane and Sulfide Sulfur in the Bottom Sediments of Lake Baikal. Geochem. Int . 57 (4), 466–479.
  10. Гарькуша Д. Н., Федоров Ю. А., Трубник Р. Г., Доценко Н. В. (2022) Метан и сероводород в донных отложениях лиманов Азово-Черноморского бассейна. Антропогенная трансформация природной среды 8 (1), 6–20.
  11. Гарькуша Д. Н., Федоров Ю. А., Трубник Р. Г., Талпа Б. В., Ковалев Е. А. (2023) Концентрация и эмиссия метана и сероводорода в озере Баскунчак, ручье балки Улан-Благ и дегазирующих источниках подземных вод в весенний период. Известия Вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки (3), 80–92.
  12. Гибель рыбы 5 июля 2016 года на участке реки Глубокая (х. Нижний Пиховкин Каменского района Ростовской области). URL: https://azniirkh.vniro.ru/content/read/archive/novosti/gibel-ryibyi-5-iyulya-2016-goda-na-uchastke-reki-glubokaya-h-nizhniy-pihovkin-kamenskogo-rayona-rostovskoy-oblasti. Дата обращения: 28.03.2024 г.
  13. Дзюбан А. Н. (2014) Метаногенез и деструкция органического вещества в донных осадках техногенных водных объектов. Водные ресурсы 41 (3), 330–338.
  14. Дзюбан А. Н., Кузнецова И. А., Пименов Н. В. (2001) Микробиологические процессы деструкции органического вещества в донных осадках Балтийского моря. Океанология 41 (2), 217 – 223.
  15. Иванов М. В., Русанов И. И., Пименов Н. В., Байрамов И. Т., Юсупов С. К., Саввичев А. С., Леин А. Ю., Сапожников В. В. (2001) Микробные процессы цикла углерода и серы в озере Могильном. Микробиология 70 (5), 675 – 686.
  16. Котова В. Е., Князева Т. В. (2022) Характер распределения ПАУ и тяжелых металлов в донных отложениях рек Дон и Мертвый Донец. Материалы Междунар. научной экологической конференции, посвященной 100-летию КубГАУ “Охрана окружающей среды — основа безопасности страны”. Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, 465–467.
  17. Кузнецов С. И., Саралов A. E., Назина T. Н. (1985) Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах. Москва : Изд-во “ Наука”, 213 с.
  18. Леин А. Ю., Иванов М. В. (2009) Биогеохимический цикл метана в океане / Отв. ред. А. П. Лисицын. Москва: Изд-во “Наука”, 576 с.
  19. Леин А. Ю., Русанов И. И., Павлова Г. А., Дара О. М., Верховская З. И., Захарова Е. Е., Юсупов С. К., Иванов М. В. (2011) Об источниках энергии в процессе диагенеза (на примере Черного моря). Литология и полезные ископаемые (2), 154–169.
  20. Лурье П. М., Панов В. Д. (2021) Реки бассейна Азовского моря: Гидрография и режим стока. Ростов-на-Дону: ООО “Донской издательский дом”, 670 с.
  21. Минприроды подтвердили массовую гибель рыбы в реке Темерник в Ростовской области, 4 июля 2023, 14:26. URL: https://rostovgazeta.ru/news/2023–07–04/minprirody-podtverdili-massovuyu-gibel-ryby-v-reke-temernik-v-rostovskoy-oblasti-2974677. Дата обращения: 28.03.2024 г.
  22. Михайлов В. Н., Добровольский А. Д., Добролюбов С. А. (2008) Гидрология: Учебник для Вузов. 3-е изд., стер. Москва: Высшая Школа, 463 с.
  23. Намсараев Б. Б., Самаркин В. А., Нельсон К., Кламп В., Бухгольц Л., Ремсен К., Майер Ч. (1994) Микробиологические процессы круговорота углерода и серы в донных осадках озера Мичиган. Микробиология 63 (4), 730 – 839.
  24. Никаноров А. М. (2011) Региональная гидрохимия: Учебное пособие. Ростов-на-Дону: Изд-во “НОК”, 388 с.
  25. Никаноров А. М., Иваник В. М. (2014) Словарь-справочник по гидрохимии и качеству вод суши (понятия и определения). Ростов-на-Дону: Институт водных проблем РАН, 548 с.
  26. Пименов Н. В., Саввичев А. С., Русанов И. И., Леин А. Ю., Иванов М. В. (2000) Микробиологические процессы цикла углерода и серы на холодных метановых сипах северной Атлантики. Микробиология 69 (6), 831 – 843.
  27. РД 52.24.511–2013 (2013) Массовая доля метана в донных отложениях. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону: Росгидромет, ГУ “ Гидрохимический институт ” , 19 с.
  28. РД 52.24.512–2012. (2012) Объемная концентрация метана в водах. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону: Росгидромет, ГУ “ Гидрохимический институт ” , 23 с.
  29. РД 52.24.525–2011. (2011) Массовая доля сульфидной серы в донных отложениях. Методика выполнения измерений фотометрическим методом с N, N-диметил-п-фенилендиамином. Ростов-на-Дону: Росгидромет, ГУ “Гидрохимический институт ” , 26 с.
  30. Розанов А. Г., Кокрятская Н. М., Гурский Ю. Н. (2017) Состав иловых вод и форм соединений серы в донных осадках северо-восточной части Черного моря. Литология и полезные ископаемые (4), 291–305.
  31. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Часть 1 (2009) / Под ред. Л. В. Боевой. Ростов-на-Дону: Изд-во “НОК”, 1037 с.
  32. Саввичев А. С., Русанов И. И., Захарова Е. Е., Веслополова Е. Ф., Мицкевич И. Н., Кравчишина М. Д., Леин А. Ю., Иванов М. В. (2008) Микробные процессы циклов углерода и серы в Белом море. Микробиология 77 (6), 823–838.
  33. Специалисты оценивают ущерб от гибели рыбы в реке Мертвый Донец — DONTR.RU. 29 августа 2006, 10:45. URL: https://dontr.ru/novosti/3713554–20406/. Дата обращения: 28.03.2024 г.
  34. Федоров Ю. А., Гарькуша Д. Н., Доценко И. В., Афанасьев К. А. (2014) Метан и сероводород в лечебных сульфидных грязях (на примере озера Большой Тамбукан). Известия Вузов. Сев.-Кав. регион. Серия Естеств. Науки (3), 102–109.
  35. Федоров Ю. А., Гарькуша Д. Н., Савицкий В. А. (2023) Метаново-сероводородные флуктуации в донных отложениях малых рек Онежского залива Белого моря. Материалы XXV Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. II. Москва: ИО РАН , 230–234.
  36. Федоров Ю. А., Доценко И. В., Дмитрик Л. Ю. (2016) Железо в поверхностных и подземных водах бассейна Азовского моря. Известия Вузов. Сев.-Кав . регион. Серия Естеств . Науки (3), 91–99.
  37. Федоров Ю. А., Доценко И. В., Кузнецов А. Н., Белов А. А., Логинов Е. А. (2009) Закономерности распределения С орг в донных отложениях российской части Азовского моря. Океанология 49 (2), 229–236.
  38. Федоров Ю. А., Тамбиева Н. С., Гарькуша Д. Н., Хорошевская В. О. (2007) Метан в водных экосистемах. 2-е изд., перераб. и доп. Ростов-на-Дону — Москва: ЗАО “ Ростиздат ” , 330 с.
  39. Хрусталев Ю. П. (1999) Основные проблемы геохимии седиментогенеза в Азовском море. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 247 с.
  40. Buckley D. H., Baumgartner L. K., Visscher P. T. (2008) Vertical distribution of methane metabolism in microbial mats of the Great Sippewissett Salt Marsh. Environ. Microbiol. (10), 967–977.
  41. Fedorov Y. A., Gar’kusha D.N., Trubnik R. G., Morozova M. A. (2019) 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 Resour. 46 (1), S85–S93.
  42. Fiebig K., Gottschalk G. (1983) Methanogenesis from choline by a co-culture of Desulfovibrio sp. and Methanosarcina barkeri. Appl. Environ. Microbial. 45 (1), 103–109.
  43. Froelich P. N., Klinkhammer G. P., Bender M. L., Luedtke G. R., Heath G. R., Cullen D., Dauphin P., Hammond D., Hartman B., Maynard V. (1979) Early oxidation of organic matter in pelagic sediments of the eastern equatorial Atlantic: suboxic diagenesis. Geochim. Cosmochim. Acta 43 , 1075 – 1090.
  44. Gar’kusha D., Fedorov Y. (2022) Methane and hydrogen sulfide in bottom sediments at the sites of dredging and underwater storage of soils in the Sea of Azov. International Conference on Ocean Studies (ICOS), Vladivostok, Russian Federation , 127 – 131.
  45. Hartmann D. L., Klein Tank A. M.G., Rusticucci M., Alexander L. V., Br ö nnimann S., Charabi Y., Dentener F. J., Dlugokencky D. R., Easterling D. R., Kaplan A., Soden B. J., Thorne P. W., Wild M., Zhai P. M. (2013) Observations: Atmosphere and Surface, in: Climate Change 2013: The physical Science Basis, Contribution Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. United Kingdom and New York, NY, USA, Cambridge University Press .
  46. Holmer M., Kristensen E. (1994) Coexistence of sulfate reduction and methane production in an organic-rich sediment. MEPS (107), 177–184.
  47. Jørgensen B., Findlay A. J., Pellerin A. (2019) The Biogeochemical Sulfur Cycle of Marine Sediments. Front Microbiol 10 , Article 849.
  48. Jørgensen B. B., Parkes R. J. (2010) Role of sulfate reduction and methane production by organic carbon degradation in eutrophic fjord sediments (Limfjorden, Denmark). Limnol. Oceanogr. (55), 1338–1352.
  49. King G. M. (1984) Methabolism of trimethylamine, choline and glycine betaine by sulfatreducing and methanogenic bacteria in marine sediments. Appl. Environ. Microbiol. 48 (2), 648–690.
  50. Knittel K., Wegener G., and Boetius A. (2018) Anaerobic methane oxidizers. In Microbial Communities Utilizing Hydrocarbons and Lipids: Members, Metagenomics and Ecophysiology, ed. T. J. McGenity (Cham: Springer) , 1–21.
  51. Maltby J., Steinle L., L ö scher C. R., Bange H. W., Fischer M. A., Schmidt M., Treude T. (2018) Microbial methanogenesis in the sulfate-reducing zone of sediments in the Eckernf ö rde Bay, SW Baltic Sea. Biogeosciences (15), 137–157.
  52. Oremland R. S., Taylor B. F. (1978) Sulfate reduction and methanogenesis in marine sediments. Geochim. Cosmochim. Acta 42 (2), 209–214.
  53. Pimenov N., Davidova I., Belyaev S., Lein A., Ivanov M. (1993) Microbiological processes in marine sediments in the Zaire River Delta and the Benguela upwelling region. Geomicrobiol. (11), 157–174.
  54. Sch ö nheit P., Kristjansson J. K., Thauer R. K. (1982) Kinetic mechanism for the ability of sulfate reducers to out-compete methanogens for acetate. Arch. Microbiol. 132 , 285–288.
  55. Wallenius A. J., Martins Pa.D., Slomp C. P., Jetten M. S.M. (2021) Anthropogenic and Environmental Constraints on the Microbial Methan Cycle in Coastal Sediments. Front. Microbiol. 12 , Article 631621.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

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».