РОЗДІЛ 2. СТРУКТУРА І ПРОСТОРОВО-ЧАСОВА МІНЛИВІСТЬ ПОЛЯ СІРКОВОДНЮ. Уперше виявлена тризональна просторова структура сірководню в Чорному морі - три "сульфідних клини" з підвищеними вертикальними градієнтами його концентрацій на глибинах 100-110, і 200-500 м, що дозволяє глибше зрозуміти окисні і продуційні процеси в Чорному морі. Поняття "сульфідний клин" застосовано автором уперше.
Характеристика багаторічних полів сірководню. Аналізуючи річний хід середніх значень концентрацій сірководню на горизонтах можна знайти, що його сезонні коливання на різних глибинах відрізняються як по амплітуді, так і по фазах досягнення екстремуму. Найбільшого росту (щодо середньої величини на горизонті) концентрації сірководню досягають у квітні-травні на глибинах 150-200 м; і другий максимум - у жовтні-листопаді. На глибинах 300-500 м максимум вмісту сірководню досягає влітку (серпень-вересень), а на великих глибинах зміщається до осені (12,6 мг/л біля дна в листопаді-грудні). Помилка визначення середньої концентрації сірководню на цих глибинах також максимальна (0,6 мг/л), таким чином, можна вважати, що на глибинах 1500 м - дно сезонні коливання сірководню, осереднені по багаторічних даних, лежать у межах помилки середнього.
Річний хід сірководню в конкретних районах може сильно відрізнятися від осередненого для всієї акваторії моря. У першу чергу, це відноситься до горизонтів вище 300 м, де відмінності мають місце не тільки в амплітудах, але й у фазах, аж до протилежних.
Вертикальна структура сірководневої зони Чорного моря. Основним елементом монотонної структури сірководню вод Чорного моря є присутність трьох максимумів його вертикальних градієнтів - трьох "сульфідних клинів", названих нами так за аналогією з гало- і оксиклинами.. Осереднений по всій акваторії моря вертикальний розподіл сірководню у верхньому 200-метровому шарі в різні сезони 1985-1998 рр. представлений на мал. 1, а сезонна мінливість сірководню по глибині і його вертикальних градієнтах представлена в табл. 1.
Рис.1. Осереднений по акваторії моря вертикальний розподіл H2S.
Як випливає з мал.1 і табл.1, вертикальний розподіл сірководню характеризується наявністю окремих шарів з підвищеними градієнтами його концентрацій (0,015-0,030 мг?л-1 м).
Перший з них відповідає верхньому шару сірководневої зони (100-110 м) і розташований під ядром постійного галоклину та зв,язаний з активно протікаючими окисними процесами. Там же розташований максимум активності сульфатредукуючих бактерій, під дією яких верхній "сульфідний клин" може руйнуватися. Підвищені градієнти сірководню (0,012 мг?л-1?м-1) біла верхньої межі анаеробної зони зв'язані з активно протікаючими окисними процесами.
У шарі 110-130 м градієнти сірководню вдвічі менші (0,006-0,008 мг?л-1?м-1). На цих же глибинах градієнт кисню складає 0,011 мг?л-1?м-1. Невисокі градієнти обох показників можна пояснити загасанням окисних процесів у цьому шарі.
Другий "сульфідний клин" розташований на глибинах 130-150 м у зонах підйому вод і 150-170 м - у зонах опускання. Визначається він активністю процесів сульфатредукції на свіжій органічній речовині на його верхній границі та хемосинтезу в шарі.
Максимум вертикального градієнту (постійний третій "сульфідний клин") розташований на глибинах 200-500 м. Він визначається глобальними для усього моря процесами перемішування.
Таблиця 1.- Осереднення по акваторії моря концентрації H2S і його вертикальні градієнти в 1985-1990 рр.
Шар, мЗимаВеснаЛітоОсіньС, Grad С Grad С Grad С Grad 100-1100,05100,07140,08160,0612110-1300,1560,1880,2090,209130-1500,36180,41200,45210,4220150-1700,72150,79160,85170,8417170-2001,091,2101,3121,211200-3001,8182,1202,2212,020300-5003,8163,9174,0184,119500-8006,786,997,0107,110800-10008,56,58,66,88,76,88,86,81000-15009,83,010,03,210,13,410,23,51500-200011,02,411,32,411,52,511,62,52000-дно12,23,312,33,512,53,512,63,5 Примітка: С - концентрація сірководню (мг/л);
Grad - градієнт концентрацій (мг/л·м·103)
Починаючи з 500 м і до дна, градієнт сірководню монотонно зменшується до 0,002-0,003 мг?л-1?м-1. Вертикальний розподіл сірководню і його градієнтів є дзеркальним відображенням розподілу коефіцієнта турбулентного обміну в глибинних водах Чорного моря.
Характер вертикального розподілу середніх концентрацій H2S за період 1960-2000 років у зіставленні з вертикальним розподілом у цей же період середніх значень солоності для всієї дослідженої акваторії моря має певні особливості. По-перше, виділяється водяний шар 500 м - придонний (нижче 2000 м), у якому хід обох інградієнтів практично аналогічний.
По-друге, у шарі води 100-500 м хід сірководню і солоності помітно відрізняється один від одного, особливо, у його верхній частині (100-200 м). Така невідповідність у вертикальному розподілі обох показників (H2S, солоність) може підтверджувати раніше висловлені висновки про існування в цьому шарі незалежних від солоності джерел витоків сірководню.
У загальному випадку вертикальний розподіл концентрації H2S можна описати емпіричним рівнянням:
-?z?
З = Сm(1 - e ),
де z - глибина в км; Сm - середня концентрація сірководню на максимальній глибині в мг.л -I ;
? - коефіцієнт, рівний у середньому 2, однак на глибинах менш 200 м він може знижуватися до 1.
Особливості стану поля сірководню в глибинних водах (нижче 1500 м і більш), так само як у верхньому шарі анаеробної зони (вище 500 м), виявляються і при аналізі вертикального ходу середніх значень коефіцієнта варіації концентрації H2S по всій акваторії моря . Величина коефіцієнта варіації особливо помітно збільшується зі збільшенням глибини починаючи з горизонту 2000 м, де він складає 12,5%, а на горизонті 2200 м до 20 %. У верхньому шарі вод анаеробної зони зі зменшенням глибини коефіцієнт варіа
- Київ+380960830922