Аппроксимация вертикального распределения содержания сероводорода в Черном море

На основе данных измерений в Черном море, выполненных в 2010–2016 гг., анализируются варианты аппроксимации вертикального распределения концентрации сероводорода аналитической функцией с целью дальнейшего использования при расчете компонентов морской карбонатной системы, в частности для оценки гидросульфидной составляющей общей щелочности. Аппроксимация вертикального распределения концентрации сероводорода проводилась в его зависимости от различных представлений аномалии плотности – плотности σ_t, потенциальной плотности σ_θ и от плотности с учетом давления σ_s,_t,_p. Для аппроксимации профиля сероводорода в зависимости от σ_t и σ_θ использовалась экспоненциальная функция, от σ_s,_t,_p – логистическая функция. В глубоководном слое моря выявлено неоднозначное соответствие между концентрацией сероводорода и величиной плотности σ_t за счет наличия инверсии в вертикальном профиле σ_t в придонном квазиоднородном слое. При представлении вертикального профиля сероводорода в шкале σ_t данная неоднозначность приводит к возрастанию ошибки аппроксимации и ошибки расчета гидросульфидной составляющей общей щелочности. Аппроксимации вертикального распределения концентрации сероводорода логистической функцией в шкале σ_s,_t,_p и экспоненциальной функцией в шкале σ_θ имеют наименьшие ошибки и наиболее полно удовлетворяют необходимым параметрам точности расчета гидросульфидной щелочности.

1. Безбородов А.А., Еремеев В.Н. Черное море. Зона взаимодействия аэробных и анаэробных вод // Севастополь: МГИ АНУ, 1993. 299 с.

2. Беляев В.И., Совга Е.Е. Математическая модель экосистемы сероводородной зоны Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 1991. № 6. С. 42–54.

3. Виноградов М.Е., Налбандов Ю.Р. Влияние изменений плотности воды на распределение физических, химических и биологических характеристик экосистемы пелагиали Черного моря // Океанология. 1990. Т. 30. № 5. С. 769–777.

4. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. М.: Мир, 1986. Т. 1. 396 с.; Т. 2. 415 с.

5. Еремеев В.Н., Иванов Л.И., Коновалов С.К., Самодуров А.С. Роль потоков кислорода, сульфидов, нитратов и аммония в формировании гидрохимической структуры основного пикноклина и анаэробной зоны Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2001. № 1. С. 64–82.

6. Еремеев В.Н., Коновалов С.К. К вопросу о формировании бюджета и закономерностях распределения кислорода и сероводорода в водах Черного моря // Морской экологический журнал. 2006. № 3. С. 5–30.

7. Иванов В.А., Белокопытов В.Н. Океанография Черного моря // Севастополь: МГИ НАН Украины, 2011. 212 с.

8. Кондратьев С.И., Медведев Е.В., Коновалов С.К. Величины общей щелочности и рН в водах Черного моря в 2010–2011 годах // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 4. С. 36–47.

9. Маккавеев П.Н. Растворенный неорганический углерод и общая щелочность в анаэробных водах Черного моря // Океанология. 1995. Т. 35. № 4. С. 537–543.

10. Медведев Е.В., Моисеенко О.Г., Ингеров А.В. Структура и оценка качества экспедиционных данных рН и общей щелочности вод Черного и Азовского морей, полученных в период с 1920-х по 1990-е гг. // Материалы VII международной конференции «Современные рыбохозяйственные и экологические проблемы Азово-Черноморского региона». Керчь, 20–23 июня 2012 г. Керчь: ЮгНИРО, 2012. Т. 1. С. 167–170.

11. Методы гидрохимических исследований океана / Под ред. О.К. Бордовского, В.Н. Иваненкова. М.: Наука, 1978. 271 с.

12. Самодуров А.С., Иванов Л.И. Балансовая модель для расчета средних вертикальных потоков жидкости, тепла, соли и растворенных химических веществ в термохалоклине Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2002. № 1. С. 7–24.

13. Скопинцев Б.А. Формирование современного химического состава вод Черного моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 336 с.

14. Сорокин Ю.И. Черное море: Природа, ресурсы. М.: Наука, 1982. 217 с.

15. Goyet C., Bradshaw A.L., Brewer P.G. The carbonate system in the Black Sea // Deep-Sea Res. Part A. Oceanographic Research Papers. 1991. V. 38. № 2. P. 1049–1068. Doi:10.1016/S0198-0149(10)80023-8

16. Hiscock W., Millero F. Alkalinity of the anoxic waters in the western Black Sea // Deep-Sea Research. 2006. V. 53. № 2. P. 1787–1801.

17. Ivanov L.I., Samodurov A.S. The role of lateral fluxes in ventilation of the Black Sea // Journal of Marine Systems. 2001. V. 31. № 1–3. P. 159–174.

18. Martin J.H. Knauer G.A., Karl D.M., Broenkow W.W. VERTEX: carbon cycling in the north-east Pacific // Deep Sea Research. Part A. Oceanographic Research Papers. 1987. V. 34. № 2. P. 267–285.

19. Matsuda N. Mikami S., Shimoura S. et al. Depth profiles of radioactive cesium in soil using a scraper plate over a wide area surrounding the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant, Japan // Journal of Environmental Radioactivity. 2015. V. 139. P. 427–434.

20. Millero F.J. The Marine Inorganic Carbon Cycle // Chem. Rev. 2007. V. 107. № 2. P. 308–341.

21. Murray J.M., Codispoti L.A., Freiderich G.E. Oxidation–reduction environments: the suboxic zone in the Black Sea // Huang C.P., O’Melia C.R., Morgan J.J. (eds.). Aquatic Chemistry, ACS Advances in Chemistry Series. 1995. V. 244. P. 157–176.

22. Murray J.W. Black Sea oceanography: Results from the 1988 Black Sea expedition // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1991. V. 38. P. S655–S662.

23. Murray J.W., Top Z., Özsoy E. Hydrographic properties and ventilation of the Black Sea // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1991. V. 38. P. S663–S689.

24. Tugrul S., Basturk Ö., Saydam C., Yэlmaz A. Changes in the hydrochemistry of the Black Sea inferred from water density profiles // Nature. 1992. V. 359. P. 137–139.

25. UNESCO I. Tenth report of the joint panel on oceanographic tables and standards // UNESCO Tech. Pap. Mar. Sci. 1981. V. 36. P. 15–19.

26. Volkov I.I., Neretin L.N. Hydrogen sulfide in the Black Sea // The Black Sea Environment. Berlin; Heidelberg: Springer, 2007. P. 309–331.

27. Zeebe R.E., Wolf-Gladrow D. CO2 in seawater: equilibrium, kinetics, isotopes. Amsterdam: Elsevier Science, 2001. V. 65. 360 p.