ELEMENTAL SULFUR AND ITS ISOTOPIC COMPOSITION IN THE BLACK SEA WATER

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

As one of the main intermediate products of hydrogen sulfide oxidation, elemental sulfur plays an important indicator role in understanding the oxidative cycle of sulfur in the water of anoxic basins. The distribution of elemental sulfur in the Black Sea water column at stations located in the area of the continental slope is considered. For the first time, the concentration distributions of two forms of elemental sulfur depending on the depth in the Black Sea water were obtained: suspended elemental sulfur with a fraction of more than 0.45 μm (S0) and zero valency sulfur (ZVS), which includes the sum of elemental sulfur (suspended and colloidal) and polysulfide sulfur. In the upper anoxic waters, the concentration of S0 noticeably increases (almost 200 times relative to the 400 m depth) with an increase in the concentration of hydrogen sulfide and the density of water. At depths of more than 250 m, the concentration of both forms of sulfur remains almost constant (ZVS = 0.21 ± ± 0.03 µmol/kg, S0 = 0.05 ± 0.01 µmol/kg). A sharp increase in the concentration of S0 at the depths of 150–250 m is associated with the oxidation of hydrogen sulfide due to bacterial anoxygenic photosynthesis after sampling. The value of δ34S(ZVS) was determined in the waters of two stations Ash-26 and 149 at the depths of 450 and 600 m respectively, which turned out to be +2.2‰ higher than δ34S(Н2S) from the same depths, which indicates the bacterial origin of elemental sulfur.

About the authors

A. V. Dubinin

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: dubinin@ocean.ru
Russian, Moscow

T. P. Demidova

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: dubinin@ocean.ru
Russian, Moscow

L. S. Semilova

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: dubinin@ocean.ru
Russian, Moscow

M. N. Rimskaya-Korsakova

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: dubinin@ocean.ru
Russian, Moscow

E. O. Dubinina

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: dubinin@ocean.ru
Russian, Moscow

S. A. Kossova

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: dubinin@ocean.ru
Russian, Moscow

E. N. Zologina

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: dubinin@ocean.ru
Russian, Moscow

References

  1. Дубинин А.В., Демидова Т.П., Кременецкий В.В., Кокрятская Н.М., Римская-Корсакова М.Н., Якушев Е.В. Определение восстановленных форм серы в анаэробной зоне Черного моря: сравнение методов спектрофотометрии и иодометрии // Океанология. 2012. Т. 52. № 2. С. 200‒209.
  2. Дубинин А.В., Демидова Т.П., Римская-Корсакова М.Н., Семилова Л.С., Очередник О.А. Определение восстановленных форм серы в воде анаэробных бассейнов // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35. № 1. С. 37‒51. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-1-37-51
  3. Canfield D.E. Biogeochemistry of sulfur isotopes / In: Stable isotope geochemistry. Reviews in mineralogy and geochemistry. 2001. V. 43. P. 607‒636.
  4. Chambers L.A., Trudinger P.A. Microbiological fractionation of stable sulfur isotopes: A review and critique // Geomicrobiology Journal. 1979. 1. № 3. P. 249–293. https://doi.org/10.1080/01490457909377735
  5. Fry B., Ruf W., Gest H., Hayes J.M. Sulfur isotope effects associated with oxidation of sulfide by O2 in aqueous solution // Chem. Geol. 1988. V. 73. P. 205–210.
  6. Jørgensen B.B., Fossing H., Wirsen C.O., Jannasch H.W. Sulfide oxidation in the anoxic Black Sea chemocline // Deep-Sea Res. II. 1991. V. 38 (2). P. 1083S‒1103S. https://doi.org/10.1016/S0198-0149(10)80025-1
  7. Kamyshny Jr A., Zerkle A.L., Mansaray Z.F., Ciglenecky I., Bura-Nakic E., Farquar J., Ferdelman T.G. Biogeochemical sulfur cycling in the water column of a shallow stratified sea-water lake: Speciation and quadruple sulfur isotope composition // Marine Chemistry. 2011. V. 127. P. 144‒154.
  8. Kaplan I.R., Rittenberg S.C.Y. Microbiological Fractionation of Sulphur Isotopes // Microbiology. 1964. V. 34. P. 195–212. https://doi.org/10.1099/00221287-34-2-195
  9. Li X., Taylor G.T., Astor Y., Scranton M.I. Relationship of sulfur speciation to hydrographic conditions and chemoautotrophic production in the Cariaco Basin // Mar. Chem. 2008. V. 112. P. 53‒64.
  10. Marschall E., Jogler M., Henßge U., Overmann J. Large-scale distribution and activity patterns of an extremely low-light-adapted population of green sulfur bacteria in the Black Sea // Environmental microbiology. 2010. V. 12 (5). P. 1348‒1362.
  11. Neretin L.N., Böttcher M.E., Grinenko V.A. Sulfur isotope geochemistry of the Black Sea water column // Chemical Geology. 2003. V. 200. P. 59–69. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(03)00129-3
  12. Pimenov N.V., Neretin L.V. Composition and activities of microbial communities involved in carbon, sulfur, nitrogen and manganese cycling in the oxic/anoxic interface of the Black Sea // Past and Present Water Column Anoxia. Dordrecht: Springer, 2006. P. 501–521. (NATO Science Series: IV: Earth and Environmental Sciences; V. 64). https://doi.org/10.1007/1-4020-4297-3_19
  13. Zerkle A.L., Farquar J., Johnston D.T., Cox R.P., Canfield D.E. Fractionation of multiple sulfur isotopes during phototrophic oxidation of sulfide and elemental sulfur by a green sulfur bacterium // Geochim. Cosmochim. Acta. 2009. V. 73. P. 291‒306.
  14. Zerkle A.L., Kamyshny Jr A., Kump L.R., Farquhar J., Oduro H., Arthur M.A. Sulfur cycling in a stratified euxinic lake with moderately high sulfate: Constraints from quadruple S isotopes // Geochim. Cosmochim. Acta. 2010. V. 74. P. 4953‒4970.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (769KB)
3.

Download (89KB)
4.

Download (89KB)
5.

Download (92KB)
6.

Download (74KB)

Copyright (c) 2023 А.В. Дубинин, Т.П. Демидова, Л.С. Семилова, М.Н. Римская-Корсакова, Е.О. Дубинина, С.А. Коссова, Е.Н. Зологина

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».