HUMIFICATION OF THE ORGANIC MATTER IN THE SURFACE BOTTOM SEDIMENTS OF THE EAST SIBERIAN SEA

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

New data on the content of humic substances (HS) in the East Siberian Sea are presented. The results of the studies showed that the degree of humification of organic matter (OM) in the studied samples of the upper layer of bottom sediments of the sea varies from 21 % to 9 % and averages 15 %, which is typical of low-productivity Arctic seas. It was found that the average HA values (for the considered profiles) were 0.16 and 0.20 %, which is typical of oxidized marine sediments. The concentration of organic carbon (Corg) varied from 0.34 % to 1.89 % depending on the granulometric type of sediment. It is shown that the total Corg consists of 10–40 % HS, the HS themselves consist of 12–30 % humic acids (HA) and 70–88 % fulvic acids (FA), which indicates early humification of sediments. НAs were determined only in the sediments of the coastal part of the sea. FAs were determined in all studied bottom sediments.

About the authors

A. A. Mariash

Il’ichev Pacific Oceanological Institute

Email: annam@poi.dvo.ru
Russian Federation, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok, 690041

K. I. Aksentov

Il’ichev Pacific Oceanological Institute

Email: annam@poi.dvo.ru
Russian Federation, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok, 690041

M. V/ Ivanov

Il’ichev Pacific Oceanological Institute

Author for correspondence.
Email: annam@poi.dvo.ru
Russian Federation, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok, 690041

References

  1. Бордовский О.К. (1974) Органическое вещество морских и океанских осадков в стадию раннего диагенеза. М.: Наука, 104 с.
  2. Ведерников В.И., Демидов А.Б., Судьин А.И. (1994) Первичная продукция и хлорофилл в Карском море в сентябре 1993 г. Океанология. 34(5), 693–703.
  3. Ветров А.А., Семилетов И.П., Дударев О.В., Пересыпкин В.И., Чаркин А.Н. (2008) Исследование состава и генезиса органического вещества донных осадков Восточно-Сибирского моря. Геохимия (2), 183–195.
  4. Vetrov A.A., Semiletov I.P., Dudarev O.V., Peresypkin V.I., Charkin A.N. (2008) Composition and Genesis of the Organic Matter in the Bottom Sediments of the East Siberian Sea. Geochem. Int. 46(2), 156–167.
  5. Виноградов М.Е., Ведерников В.И., Романкевич Е.А., Ветров А.А. (2000) Компоненты цикла углерода в арктических морях России: Первичная продукция и поток Сорг из фотического слоя. Океанология. 40(2), 221–233.
  6. Галимов Э.М. (1981) Природа биологического фракционирования изотопов. М.: Наука, 247 с.
  7. Дударев О.В., Боцул А.И., Семилетов И.П, Чаркин А.Н. (2003) Современное осадкообразование в прибрежно-шельфовой криолитозоне пролива Дмитрия Лаптева (Восточно-Сибирское море). Тихоокеанская геология. 22(1), 51–60.
  8. Дударев О.В., Чаркин А.Н., Шахова А.К., Семилетов И.П. (2016) Современный литоморфогенез на восточно-арктическом шельфе России. Томск.: Изд-во Томский политехнический университет, 192 с.
  9. Колесник О.Н., Колесник А.Н., Вологина Е.Г., Марьяш А.А. (2019) Минералогическая характеристика песчаной фракции в четвертичных осадках южной окраины Чукотского плато, Северный Ледовитый океан. Океанология. 59(4), 617–640.
  10. Кошелева В.А., Яшин Д.С. (1999) Донные осадки арктических морей России. СПб.: ВНИИ Океанология, 286 с.
  11. Лисицын А.П. (2010) Новый тип седиментогенеза в Арктике – ледовый морской, новые походы к исследованию процессов. Геология и геофизика. 52(10), 1398–1439.
  12. Марьяш А.А., Ходоренко Н.Д., Звалинский В.И., Тищенко П.Я. (2015) Органический углерод в эстуарии реки Раздольная (Амурский залив, Японское море) в период ледостава. Геохимия. 53(8), 734–742.
  13. Mar,yash A.A., Khodorenko N.D., Zvalinskii V.I., Tishchenko P.Ya. (2015) Organic Carbon in the Razdol, naya River Estuary (Amur Bay, Sea of Japan) during the Period of Ice Cover. Geochem. Int. 53(8), 726–734.
  14. Никифоров С.Л. (1985) Подводные аккумулятивные формы на шельфе Восточно–Сибирского моря. Геология и гео- морфология шельфов и материковых склонов. М.: Наука, 96–101.
  15. Орлов Д.С., Гришина Л.А., Ерошичева Н.Л. (1969) Практикум по биохимии гумуса. М.: Изд-во МГУ, 160 с.
  16. Орлов Д.С. (1990) Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во МГУ, 325 с.
  17. Орлов Д.С. (1993) Гуминовые вещества в биосфере. М.: Наука, 238 с.
  18. Орлов Д.С. (1997) Гуминовые вещества в биосфере. Соросовский образовательный журнал (2), 56–63.
  19. Павлидис Ю.А., Ионин А.С., Щербаков Ф.А., Дунаев Н.Н. (1998) Арктический шельф: позднечетвертичная история как основа прогноза развития. М.: ГЕОС, 187 с.
  20. Панова Е.В., Рубан А.С., Дударев О.В., Тези Т., Бредер Л., Густафссон О., Гринько А.А., Шахова Н.Е., Гончаров И.В., Мазуров А.К., Семилетов И.П. (2017) Литологические особенности донных осадков и их влияние на распределение органического материала на территории Восточно-Сибирского шельфа. Томск.: Известия Томского политехнического университета 328(8), 94–105.
  21. Пфейфер Е.М., Лесовия C., Заварзина А., Журбенко М. (2005). Величина δ13С мхов и лишайников и их значение для оценки качества ОВ холодных почв. Пущино, 56–57.
  22. Романкевич Е.А. (1977) Геохимия органического вещества в океане. М.: Наука, 256 c.
  23. Романкевич Е.А., Ветров А.А. (2001) Цикл углерода в арктических морях России. М.: Наука, 302 с.
  24. Романкевич Е.А., Ветров А.А., Пересыпкин В. И. (2009) Органическое вещество мирового океана. Геология и геофизика. 50(4), 401–411.
  25. Романкевич Е.А., Ветров А.А. (2021) Углерод в Мировом океане. М.: ГЕОС, 352 с.
  26. Семилетов И.П. (1999) Разрушение мерзлых пород побережья как важный фактор биогеохимии шельфовых вод Арктики. ДАН. 368(5), 679–682.
  27. 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.
  28. Ходоренко Н.Д., Волкова Т.И., Звалинский В.И., Тищенко П.Я. (2012) Кинетика извлечения и количественное определение гуминовых веществ в донных отложениях. Гео- химия. 49(4), 423–430.
  29. Khodorenko N.D., Volkova T.I., Zvalinskii V.I. (2012) Extraction Kinetics and Quantitative Analysis of Bottom Sediments for Humic Substances. Geochem. Int. 50(4), 385–391.
  30. Шакиров Р.Б., Сорочинская А.В., Яцук А.В., Аксентов К.И., Карабцов А.А., Вовна В.И., Осьмушко И.С., Короченцев В.В. (2020) Икаит в зоне метановой аномалии на континентальном склоне Японского моря. Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 46(2), 72–84.
  31. Aksentov K.I., Astakhov A.S., Ivanov M.V., Shi X., Hu L., Alatortsev A.V., Sattarova V.V., Mariash A.A., Melgunov M.S. (2021) Assessment of mercury levels in modern sediments of the East Siberian sea. Mar. Pollut. Bull. 168. 112426.
  32. Astakhov A.A., Sattarova V.V., Shi Xuefa, Hu Limin, Aksentov K.I., Alatortsev A.V., Kolesnik O.N., Mariash A.A. (2019) Distribution and sources of Rare earth elements in sediments from the Chukchi and East Siberian seas. Polar Science. 20(2), 148–159.
  33. Battin T.J., Luyssaert S., Kaplan L.A., Aufdenkampe A.K., Richter A., Tranvik L.J. (2009) The boundless carbon cycle. Nature Geoscience. 2(9), 598–600.
  34. Berner R.A. (1982) Burial of organic carbon and pyrite sulfur in the modern ocean; its geochemical and environmental significance. American J. Science. 282(4), 451–473.
  35. Bondareva L., Fedorova N. (2020) The effect of humic substances on metal migration at the border of sediment and water flow. Environ. Res. 190:109985. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109985
  36. Cooper L.W., Grebmeier J.M., Larsen I.I., Reed A.J. (1998) Inventories and distribution of radiocessium in arctic marine sediments: influence of biological and physical processes. Chemistry Ecology. 15, 27–46.
  37. Crane K. (2005) Russian-American long-term census of the Arctic. Initial expedition to the Bering and Chukchi Seas. Arctic Research of the United States. 19, 73–76.
  38. Dittmar T., Kattner G. (2003) The biogeochemistry of the river and shelf ecosystem of the Arctic Ocean: a review. Marine Chemistry. 83, 103–120.
  39. Durocher M., Requena A.I., Burn D.H., Pellerin J. (2019) Analysis of trends in annual streamflow to the Arctic Ocean. Hydrological Processes. 33(7), 1143–1151.
  40. Hedges J.I., and Keil R.G. (1995) Sedimentary organic matter preservation: An assessment and speculative synthesis. Marine Chemistry. 49(2–3), 81–115.
  41. Hedges J.I., Oades J.M. (1997) Comparative organic geochemistries of soils and marine sediments. Org. Geochem. 27, 319–361.
  42. Hilton R.G., Galy V., Gaillardet J., Dellinger M., Bryant C.O, Regan M. (2015) Erosion of organic carbon in the Arctic as a geological carbon dioxide sink. Nature. 524(7563), 84–87.
  43. Hobson K.A., Ambrose Jr.W.G. Renaud P.E. (1995) Sources of primary production bentic-pelagic coupling and trophic relationships within the Northeast Water Potynya: insights from δ13C and δ14N analysis. Marine Ecology Progress Senies, 64(1–3), 1–10.
  44. Holmes R.M., McClelland J.W., Peterson B.J., Tank S.E., Bulygina E., Englinton T.I. (2012) Seasonal and annual fluxes of nutrients and organic matter from large rivers to the Arctic Ocean and surrounding seas. Estuaries and coasts. 35(2), 369–382.
  45. Kellerman A.M., Hernes P.J., McKenna A.M., Clark J.B., Edmund A., Grunert B., Mann P.J., Novak M., Zimov N., Spencer R.G. (2023) Mixing behavior of dissolved organic matter at the Yukon and Kolyma land ocean interface. Marine Chemistry. 255, 104281.
  46. Kim D.V., Aksentov K.I., Astakhov A.S., Sattarova V.V., Ivanov M.V., Alatorsev A.V., Obrezkova M.S., Selutin S.A. (2023) Geochemistry aspects of modern mercury accumulation in bottom sediments from the south-western Chukchi Sea. Mar. Pollut. Bull. 189, art. No 114768.
  47. Naidu A.S., Cooper L.W., Finey B.P. (2000) Organic carbon isotope rations (δ13C) of Arctic American Continental shelf sediments. Inter. J. Earth. Sciences. 89(3), 522–532.
  48. Nielsen D.M., Pieper P., Barkhordarian A., Overduin P., Ilyina T., Brovkin V. (2022) Increase in Arctic coastal erosion and its sensitivity to warming in the twenty–first century. Nature Climate Change. 12(3), 263–270.
  49. Peng X.X., Gai S., Cheng K., Yang E. (2022) Roles of humic substances redox activity on environmental remediation. J. Hazard. Mater. 435:129070. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129070
  50. Petrova V.I., Batova G.I., Zinchenko A.G. (2004) The East Siberian Sea: distribution, sources and burial of organic carbon. In The Organic Carbon Cycle in the Arctic Ocean (Eds. Stein R., Macdonald R.W.). Berlin: Springer, 204–212.
  51. Qianting Y., Zecong D., Rong L., Zhenqing S. (2022) Kinetics of cadmium (Cd), nickel (Ni), and lead (Pb) release from fulvic acid: role of re-association reactions and quantitative models. Sci. Total Environ. 843:156996. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156996
  52. Sakshaug E. (2004) Primary and secondary production in the Arctic Seas. In The Organic Carbon Cycle in the Arctic Ocean (Eds. Stein R. and Macdonald R. W.) Berlin: Springer, 204–212.
  53. Sattarova V.V., Aksentov K.I., Astakhov A.S., Shi X., Hu L., Alatortsev A.V., Mariash A.A., Yaroshchuk E.I. (2021) Trace metals in surface sediments from the Laptev and East Siberian Seas: levels, enrichment, contamination assessment and sources. Mar. Pollut. Bull. 173(A), 112997.
  54. Semiletov I., Dudarev O., Luchin V. (2005) The East-Siberian Sea as a transition zone between the Pacific origin water and local shelf water. Geophysical Research Letters. 32, L10614.
  55. Stein R., Macdonald R.W. (2004) The Organic Carbon Cycle in the Arctic Ocean. Berlin: Springer, 363 p.
  56. Stevenson F.J. (1982) Humus chemistry: genesis, composition, reactions. Wiley-Interscience. New York, 443 p.
  57. Schell D.M. (1983) Carbon‑13 and carbon‑14 abundences in Alaskan aquatic organisms: delayed production from peat in Arctic food webs. Science. 219, 1068–1071.
  58. Shepard F.P. (1954) Nomenclature Based on Sand-silt-clay Ratios. Sediment. Res. 24, 151–158.
  59. Su L., Ren J., Sicre M-A., Bai Y., Zhao R., Han X., Li Z., Jin H., Astakhov A.S., Shi X., Chen J. (2023) Changing sources and burial of organic carbon in the Chukchi Sea sediments with retreating sea ice over recent centuries. Chim. 19, 1305–1320.
  60. Vetrov A.A., Romankevich E.A. (2004) Carbon Cycle in the Russian Arctic Seas. Berlin: Springer. 331.
  61. Vonk J.E., Sanchez-Garcia L., van Dongen B.E., Alling V., Kosmach D., Charkin A., Semiletov I., Dudarev O., Shakhova N. (2012) Activation of old carbon by erosion of coastal and subsea permafrost in Arctic Siberia. Nature. 489(7414), 137–140.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».