Current hydrochemical regime of the Sevastopol Bay

Abstract

Поступила в редакцию 30.10.2017 г. После доработки 12.12.2017 г.Рассмотрена изменчивость биогенных элементов и компонентов карбонатной системы Севастопольской бухты по результатам гидрохимических съемок, выполненных сотрудниками Морского гидрофизического института РАН в 2007-2016 гг. На основе анализа данных о содержании биогенных элементов и измене-нии компонентов карбонатной системы в поверхностном и придонном слоях бухты получены оценки их межгодовых и сезонных изменений. По результатам проведенных исследований сделан вывод о преобла-дающем влиянии антропогенной составляющей на экологическое состояние Севастопольской бухты. При этом пространственное распределение биогенных элементов и компонентов карбонатной системы опреде-ляется также влиянием вод р. Черной в кутовой части. Показано, что процессы окисления органического вещества и растворения карбонатов определяют современное состояние карбонатной системы Севасто-польской бухты. Снижающаяся разница между атмосферным рСО2 и рСО2 поверхностного слоя создает предпосылки, при которых экосистема бухты в скором времени может стать источником углекислого газа. Смещение равновесий в сторону преобладания органической составляющей природных циклов, а также усиливающееся антропогенное влияние на экосистему бухты могут негативно отразиться как на ее эколо-гическом статусе, так и на рекреационной привлекательности. Their inter-annual and seasonal variations are assessed proceeding from the analyzed data on the nutrients' concentration (content) and change of the carbonate system components. The results of the performed studies permit to draw a conclusion that the anthropogenic component constitutes a predominant pressure upon the ecological state of the Sevastopol Bay. At that spatial distribution of the nutrients and the carbonate system components is also conditioned by the river Chernaya fresh waters in the inner part of the bay. It is shown that organic matter oxidation and the carbonates' dissolution resulting from strong eutrophication determine the modern state of the carbonate system in the Sevastopol Bay. The decreasing difference between the atmospheric pCO2 and that of the surface layer in the bay provides the basis at which the bay ecosystem can soon become a source of carbon dioxide. The conclusion is that shift of equilibrium towards predominance of the organic component in the natural cycles, as well as the increasing anthropogenic influence upon the Sevastopol Bay ecosystem can negatively affect both its ecological and recreational status.

Phytoplankton adaptation strategies under the influence of climatic changes and anthropogenic pressure on the Black Sea coastal ecosystems on the example Sevastopol Bay

“…Analysis of the multiannual phytoplankton dynamics in Sevastopol Bay, performed for the period 1940-2001, indicates that there are no unidirectional changes in the average annual values of phytoplankton biomass at this time. The consistency of the taxonomic composition of phytoplankton's dominant species during a number of decades was observed, which, according to the authors, indicates a significant degree of resistance of this community to anthropogenic, climatic and biotic influences within this region (Polikarpov et al 2003) however, over a period of the past 20 years, significant changes in hydrochemical, physicochemical and some biological characteristics have been observed in the Sevastopol Bay ecosystem (Orekhova & Varenik 2018). These changes led to the development of hypoxia and anaerobic conditions within the upper layer of bottom sediments and natural regimes as well as natural cycles of transformation.…”

Modeling of Intra-System Relationships in the Adaptive Model of the Marine Environment Biochemical Processes

“…Ассимиляция данных гидрохимических наблюдений в интегральной модели экосистемы Севастопольской бухты В качестве примера рассмотрим применение интегральной модели экосистемы (9)-(15) к наблюдениям биохимических процессов в Севастопольской бухте. Данные о содержании в воде неорганических форм азота (нитратионов и ионов аммония) взяты из работ [3,13] и согласуются с многолетними значениями [16][17][18]. Из архивных данных многолетних наблюдений биохимических процессов в акватории бухты были получены следующие средние значения для концентраций фитопланктона, зоопланктона, бактериопланктона, нитратов, аммония, растворенных органических форм азота и детрита соответственно: 37,74; 18,87; 12,0; 42,35; 5,60; 18,0 и 15,0 мгN/м 3 .…”

Features of Inorganic Carbon Regional Balance in Marine Ecosystems under Anthropogenic Pressure

“…Возросшее поступление биогенных элементов и увеличение содержания органического вещества в Севастопольской бухте за последние 20 лет привело к снижению концентрации кислорода вследствие его расхода на дыхание организмов и окисление органического вещества, а также к увеличению концентрации ионов водорода и смещению рН в сторону более «кислой» среды (так называемая асидификация, или подкисление) [19]. Обогащенные лабильным органическим веществом речной сток, коммунально-бытовые и промышленные стоки усиливают подкисление вод бухты, поскольку микробиологическое окисление аммония и органического вещества, поступающих со сточными водами, приводит к образованию ионов водорода, снижению рН, увеличению равновесного парциального давления углекислого газа и выделению СО2.…”

“…С учетом полученной величины потока ТСО2 и площади бухты вклад донных отложений в общий бюджет неорганического углерода составляет 48 т/год. Установлено, что в летний период параметры карбонатной системы вод Севастопольской бухты определяются преимущественно химико-биологическими процессами фотосинтеза и окисления органического вещества, в зимнийпаводковым стоком р. Черной (декабрьапрель) и гидрофизическими процессами водообмена [10,19]. За последние 10 лет в экосистеме бухты отмечена тенденция к росту значений ТСО2, рСО2, ТА и снижению рН [19].…”

“…Это проявляется в повышенных (по сравнению с фоновыми значениями открытой части) концентрациях биогенных элементов, приближающихся к величине ПДК или даже превышающих ее, а также в тенденции роста к 2016 г. концентраций практически всех биогенных элементов, ТСО2 и рСО2 в акватории бухты. Изменение величины рСО2 (более чем на 30%) свидетельствует об изменении соотношения компонентов карбонатной системы [19].…”