Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимия лигнина в аэрозолях и донных отложениях тропических районов океана

ВАК РФ 04.00.10, Геология океанов и морей

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Пересыпкин, Валерий Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ ЛИГНИНА В ОКЕАН.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИГНИНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ.

2.1 Подготовка проб донных осадков, взвеси и аэрозолей к анализу на лигнин.

2.2 нитробензольное окисление.

2.3 Газо-хрома тогра фический анализ.

ГЛАВА 3. ОРГАНИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД, ФЕНОЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ЛИГНИН В ОСАДКАХ ЗОНЫ ЛАВИННОЙ СЕДИМЕНТАЦИИ В РАЙОНЕ РЕКИ КОНГО.

3.1 Описание района исследования илитолого-химическаяхарактеристика донных отложений на разрезе по 6°ю.ш.

3.2 Органический углерод (Сорг) в донных осадках на разрезе по 6 °ю. ш. (река Конго -пелагиаль).

3.3 Фенольные соединения и лигнин в донных осадках на разрезе по 6°ю. ш. (р. Конго пелагиаль).

ГЛАВА 4. ОРГАНИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД, ФЕНОЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ЛИГНИН В ОСАДКАХ ЗОНЫ БЕНГЕЛЬСКОГО АПВЕЛЛИНГА.

4.1 Содержание и абсолютные массы органического углерода в зоне Бенгельского апвеллинга.

4.2 Содержание и состав фенольных соединений и лигнина в зоне Бенгельского апвеллинга.:.

ГЛАВА 5. ЛИГНИН В АЭРОЗОЛЯХ И ДОННЫХ ОСАДКАХ ТРОПИЧЕСКОЙ ЧАСТИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА.

5.1 Характеристика аэрозолей.

5.2 Содержание фенолов и лигнина в аэрозолях и донных осадках тропической части Атлантического океана.

5.3 Состав фенолов и лигнина в аэрозолях и донных осадках на разрезепо 15°ш.

ГЛАВА 6. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ЛИГНИНА В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ СЕВЕРО -ЗАПАДНОГО ПОБЕРЕЖЬЯ О. МАДАГАСКАР (РАЙОН О-ВОВ НУ СИ БЕ - БУХТА

МАДЗУНГА). ПО МАТЕРИАЛАМ 13 РЕЙСА НИС "ПРОФЕССОР ШТОКМАН".

6.1 Литолого-геохимическая характеристика донных отложений.

6.2 Фенольные соединения и лигнин в донных отложениях северо-западной части о.

Мадагаскар (о-ва Ну си Бе- эстуарий реки Бецибука).

ГЛАВА 7. ЛИГНИН В ДОННЫХ ОСАДКАХ РЕКИ АМАЗОНКА И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ

ЧАСТИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА.

7.1 Фенольные соединения и лигнин в взвеси, донных осадках и почвах бассейна и эстуария реки Амазонка.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Геохимия лигнина в аэрозолях и донных отложениях тропических районов океана"

В настоящее время одним из наименее изученных компонентов ОВ (органического вещества) в морях и океанах является лигнин. В тоже время лигнин является важнейшим индикатором терригенного ОВ и составляет значительную часть взвешенного и осажденного ОВ в зонах смешения речных и морских вод. В составе ОВ аэровзвеси лигнин, входящий в состав спор и пыльцы растений, часто преобладает в общей массе ОВ и может переноситься с воздушными потоками на большие расстояния. В Мировом океане лигнин присутствует в том или ином количестве во всех типах донных отложений. Вместе с тем лигнин может являться индикатором загрязнения акваторий сточными водами целлюлозно - бумажных комбинатов и данные по его содержанию в природных объектах позволяют оценить вклад природной и антропогенной составляющих наземного ОВ. Изучение лигнина в донных осадках может дать информацию о составе ОВ древних отложений, так как он является одним из весьма устойчивых к диагенетической трансформации. Среди природных фенольных соединений, участвовавших в образовании ископаемого ОВ, в том числе гуминовых кислот и керогена, наибольшая роль (начиная с девона - карбона) принадлежит лигнину [19]. Таким образом, изучение лигнина и слагающих его фенолов может дать важную информацию о составе, генезисе, трансформации и круговороте ОВ в целом, а также о генезисе нефти и керогена.

Целью настоящей работы было выявление закономерностей поступления, седиментации, состава и трансформации лигнина и его производных в тропических районах океана на основе геохимического анализа аэрозолей и донных отложений.

Задачи работы.

1. Разработать усовершенствованный метод газо-хроматографического определения продуктов щелочно-нитробензольного окисления лигнина (фенолов), а также улучшить методику подсчета общего содержания лигнина по полученным данным.

2. Получить характеристику группового и молекулярного состава лигнина в аэрозолях и донных осадках различных тропических районов океана в связи с особенностями седиментации и диагенеза донных отложений.

3. Исследовать закономерности распределения лигнина и его производных (фенолов) в аэрозолях и донных отложениях и оценить вклад терригенного ОВ в различных тропических районах океана.

4. Выявить особенности седиментации и диагенеза лигнина в открытых районах океана и в зонах смешения речных и морских вод.

5. По собственным и литературным данным определить главные факторы накопления и трансформации лигнина в донных отложениях.

Актуальность работы состоит в оценке лигнина как индикатора терригенного (в том числе техногенного) ОВ в океане, его состава и трансформации на стадиях седиментогенеза и диагенеза, в получении информации о формировании двух основных типов ОВ в биосфере и роли лигнина в этом процессе.

Основой для исследования послужили результаты газо-хроматографического анализа лигнина и фенолов выполненных непосредственно автором. Пробы донных осадков были отобраны в 20 рейсе НИС "Витязь" в 1990 году (август - ноябрь) на разрезах шельф - пелагиаль по 6° и 17°ю.ш. на траверзе рек Конго и Кунене (48 проб), а также в зоне Бенгельского апвелинга (23° и 25°ю.ш.) (2 пробы), в 13 рейсе НИС "Профессор Штокман" в 1985 году (ноябрь -февраль) в Мозамбикском проливе (северо-западное побережье о. Мадагаскар), в прибрежных и глубоководных районах (34 пробы донных осадков, 1 проба почвы, 2 пробы корней и листьев мангров). Пробы аэрозолей (совместно с Лукашиным В.Н.) были получены в 35 рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" в 1995 году на разрезе по 15°с.ш. в тропической части Атлантического океана (12 проб), пробы донных отложений (8 проб) - в том же рейсе, в районах котловины Зеленого Мыса и Срединно-Атлантического хребта. В 9-м рейсе НИС "Профессор Штокман" в марте-апреле 1983 г. В.Е.Артемьевым отобраны пробы донных осадков в реке Амазонке и ее притоках - речные пробы - 5, эстуарные -3, пробы почвы - 2, а также 7 проб речной и морской взвеси.

Научная новизна работы состоит в том, что на основании литолого-геохимического, химико-аналитического изучения проб выявлены особенности содержания, распределения, состава и генезиса лигнина и его производных фенолов в аэрозолях и донных отложениях тропических районов океана.

Впервые в пробах аэрозолей тропической части Атлантического океана получена органо-химическая характеристика состава лигнина. Получены данные о наличии прямой корреляционной зависимости между содержанием в пробах таких элементов как Ъп, Сг, V, РЬ, и отдельных фенольных структур лигнина. Также установлено, что состав лигнина и его производных в аэрозолях и донных отложениях исследованного района тропической Атлантики идентичен, а лигнин аэрозолей является основным источником терригенного ОВ в донных отложениях исследуемого тропического района Атлантического океана.

Выявлены закономерности распределения, седиментации и накопления лигнина и его фенольных производных в донных осадках зон смешения речных и морских вод (эстуарии рек Конго, Кунене, реки Амазонка и Бецибука -О.Мадагаскар).

Прослежены особенности поступления, диагенеза и накопления лигнина в донных отложениях в направлении шельф - континентальный склон -глубоководная котловина.

Показано, что лигнин и его производные являются одним из основных источников и прямым индикатором терригенного ОВ в донных отложениях тропических зон Мирового океана.

В работе принята следующая аббревиатура:

ОВ - органическое вещество;

Сорг - содержание углерода органического вещества, % от воздушно -сухого осадка;

ПА - п-оксибензальдегид;

ВА - ванилин;

СА - сиреневый альдегид;

ПАФ - п-оксиацетофенон;

АВ - ацетованилон; 6

АС - ацетосирингон;

ПК - п-оксибензойная кислота;

ВК - ванилиновая кислота;

CK - сиреневая кислота;

ФК - феруловая кислота;

КК - кумаровая кислота;

ЕП - сумма определяемых фенолов п-оксибензойного типа п-оксибензальдегида, п-оксиацетофенона, п-оксибензойной кислоты );

ЕВ - сумма определяемых фенолов ванилинового типа (ванилина, ацетованилона, ванилиновой кислоты)

ЕС - сумма определяемых фенолов сирингилпропанового типа (сиреневого альдегида, ацетосирингона, сиреневой кислоты );

ЕК - сумма определяемых кислот (феруловой, кумаровой);

ЕПВС (ЕПВСК) - сумма определяемых фенолов всех типов;

ВК/ВА - отношение ванилиновой кислоты к ванилиновому альдегиду;

СК/СА - отношение сиреневой кислоты к сиреневому альдегиду.

Заключение Диссертация по теме "Геология океанов и морей", Пересыпкин, Валерий Иванович

Выводы.

1. Содержание фенолов и лигнина в исследованных пробах речной и -юрской взвеси составляет от 1,3 до 12,4 и от 8,5 до 96,5 мкг/л соответственно. В юставе ОВ взвеси содержание фенолов колеблется в пределах 0,14 ч- 1,24 % и шгнина 0,7 -=- 5,1% от Сорг.

2. Содержание фенолов и лигнина в исследованных пробах донных >садков и почв колеблется от 18,3 до 105,8 и от 122,7 до 669,5 мкг/г воздушно-сухого осадка соответственно. В составе ОВ осадков и почв содержание фенолов солеблется в пределах 1,6 ч- 15 %, а лигнина от 0,7 до 34,4% от Сорг.

3. Молекулярный состав фенольных соединений речной взвеси и взвеси ютуария различается по своему составу. В речной взвеси преобладают п-жсибензойные структуры (лигнин трав с заливных лугов), в эстуарной -анилиновые и сиреневые (лигнин древесных остатков).

4. Во взвеси прослеживается тенденция накопления лигнина в составе ОВ в управлении река-эстуарий. Это характерно также для донных осадков и свидетельствует о генетическом родстве лигнина взвеси и донных осадков.

5. В составе фенолов лигнина всех исследованных донных осадков и почв преобладают ванилиновые и п-оксибензойные структуры - основные компоненты лигнина, поступающих из разных источников, причем их максимальные концентрации зафиксированы в почвах и пелитовых илах. Увеличение доли сиреневых структур на отдельных станциях в почвах и илах в районе р.Негру, видимо связано с поставками свежей растительной ткани, о чем свидетельствуют повышенные величины отношения СК/СА.

Заключение.

Современный этап развития геохимии и органической геохимии характеризуется поиском маркеров (индикаторов) биогеохимических, цитологических океанологических процессов, протекающих в водах и осадках экеана. Установлено, что именно молекулярный уровень изучения органического вещества дает много прямых молекулярных маркеров, позволяющих количественно оценить генезис OB, направление, масштабы и последствия ^еолого-химических процессов седиментации, диагенеза и катагенеза OB. К их таслу относятся фенолы и рассчитываемое по их концентрации содержание шгнина.

Современная хроматографическая техника исследования, проведенное /совершенствование метода подготовки и анализа проб позволила получить соличественные данные по содержанию во взвеси, аэрозолях, различных вещественно-генетических и фациальных типах донных осадков, а также в точвах и наземной растительности 20 фенольных соединений (пределы )бнаружения фенолов, и воспроизводимость анализов составляет 0,001-0,01 мкг вещества и ±5% соответственно). Из них 11 компонентов входят в состав макромолекулы лигнина: п-оксибензальдегид; п-оксиацетофенон; п-жсибензойная кислота; ванилин; ацетованилон; ванилиновая кислота; ;иреневый альдегид; ацетосирингон; сиреневая кислота; феруловая кислота; сумаровая кислота. Девять соединений являются природными и (или) штропогенными: 1,4-диоксибензол, фенол, 1,3,5-трихлорбензол, о- и п-крезолы, [,2-диоксибензол, о-нитрофенол, 1,3-диоксибензол, гексахлорбензол, бензойная сислота. В оаботе оассчитано обшее сопепжание лигнина на основе количественной оценки содержания ароматических кислот (п-оксибензойной, ванилиновой, сиреневой, феруловой, кумаровой) и их соотношений.

Литературные и полученные в работе данные показали, что основным источником лигнина в океане является наземная растительность. Вклад лигниноподобных структур морских растений в общий поток лигнина в океан крайне мал. Основным путем переноса лигнина в океан является речной сток.

В пелагических районах океана велика роль эолового поступления лигнина. Было установлено, что лигнин весьма устойчив к биодеградации, которая может активно протекать лишь в аэробных условиях. В анаэробной среде она быстро затухает в первых сантиметрах донных осадков. Наиболее быстро разрушаются сиреневые структуры, затем - ванилиновые и наиболее медленно - п-оксибензойные.

Соотношение концентраций фенольных соединений, слагающих лигнин, его содержание в осадках и распределение на разрезах шельф - континентальный склон - глубоководные котловины океана показали, что дальность распределения лигнина в океане зависит от мощности источников поставки (это в основном речной сток, а в пелагиали - эоловое поступление), гидродинамики морских вод, морфологии дна, наличия каналов выноса речного материала в океан и условий его захоронения. Важное значение имеют также скорость захоронения осадочного материала и ОВ в океане, окислительно-восстановительный режим трансформации веществ, активность микробиологических процессов преобразования ОВ. Особенно дальнее распределение лигнина характерно для зон мощного лавинного осадконакопления. К их числу относятся наиболее детально исследованная зона лавинной седиментации осадков, выносимых в океан рекой Конго - второй после Амазонки по водному стоку реки в мире.

Общее содержание лигнина в верхнем слое донных осадков на разрезе шельф - Ангольская котловина на траверзе р. Конго составляет 84-1920, в среднем - 503 мкг/г воздушно-сухого осадка или 4-50%, в среднем 17% от ОВ. В осадках наблюдается сложная картина распределения Сорг и лигнина с масс и соответствующими им минимумами процентных концентраций. Указанная картина обусловлена особенностями разноса и осаждения терригенного осадочного материала в зонах лавинной седиментации, его разбавления автохтонным ОВ, а также хорошей сохранностью ОВ (в том числе лигнина) в резко восстановительных условиях глубоководных зон лавинной седиментации.

Изучение молекулярного состава соединений, слагающих лигнин, показало, что в донных осадках, формирующихся под влиянием речного стока, лигнин состоит из ванилиновых структур, которые преобладают над п-оксибензойными, как в абсолютных значениях, так и в составе ОВ. Тем самым было доказано, что основная часть лигнина донных осадков обязана лигнину древесных растений, а лигнин трав вносит лишь дополнительный вклад в состав ОВ. Это характерно для районов стока как крупных рек (Амазонка, Конго), так и более мелких (реки Мадагаскара). Таким образом, было установлено, что лигнин (его содержание и состав) являются прямым индикатором поставки терригенного (речного) ОВ и критерием его генезиса. Характерной чертой является высокий коэффициент корреляции между суммой фенолов и Сорг для терригенных осадков районов речного стока и лавинной седиментации и отсутствие зависимости для районов биогенного осадконакопления с отсутствием или слабо выраженным влиянием речного стока.

Восстановительная среда во всех исследованных типах отложений способствует сохранению первоначального состава фенольных соединений лигнина, что особенно отчетливо наблюдается в условиях терригенного лавинного осадконакопления.

Состав лигнина в зонах прибрежных апвеллингов вод (по данным для района Намибии) отличается от состава лигнина зон лавинной седиментации. Состав фенольных соединений здесь указывает на примерно равный вклад древесной и травянистой растительности в формирование лигнина.

Апвеллинг вод мало влияет на распределение и состав лигнина в донных отложениях, так как принос терригенного вещества и лигнина здесь происходит в основном за счет аэровзвеси. Содержание лигнина в составе ОВ донных осадков зоны Бенгельского апвеллинга в 2-6 раз ниже, чем в зоне лавинной седиментации р.Конго. Таким образом OB по составу лигнина является хорошим индикатором условий формирования донных осадков зон лавинной седиментации и прибрежных апвеллингов.

По мере уменьшения содержания лигнина в составе OB осадков исследованные районы располагаются в следующий ряд: Район лавинной :едиментации в области стока р.Конго - шельф Мадагаскара и Мозамбикский пролив в области влияния стока рек - тропическая исследованная пелагическая эбласть Атлантики - район Бенгельского апвеллинга вод.

Весовые соотношения сиреневых и ванилиновых структур также были использованы как индикаторы типа растительности и оценки вклада во взвесь и в донные отложения антропогенного лигнина. Они показали, что антропогенное загрязнение осадков имеет место на шельфе вблизи впадения р.Конго. Оно не 5ыло обнаружено в исследованных районах шельфа Мадагаскара, »Лозамбикского пролива, Бенгельского апвеллинга вод (р-он Намибии) и в зоне ;тока вод р. Амазонка.

Исследованные осадки голоцена и позднего плейстоцена (р-он стока рек Сонго, Кунене различаются по содержанию фенолов и лигнина в составе OB в ,5-2 раза. То же самое относится к содержанию в их составе основных групп эенольных соединений. Ледниковые отложения содержат в составе OB начительно больше фенолов и лигнина по сравнению с вышележащими •тложениями голоцена. В составе лигнина ледниковых осадков доминирующей труктурой являются ванилиновые (97% от лигнин), сиреневых структур здесь в - 10 раз меньше, чем в вышележащих отложениях, отношение ВК/ВА и СК/СА [изкие. Все это свидетельствует о явном переотложении этих осадков, [значально обогащенных лигнином древесных растений. Молекулярный состав юнолов и отношение их различных групп свидетельствует во-первых, о :еглубоком преобразовании лигнина и, во-вторых, наличии в толще ледниковых тложений переотложенных осадков. При этом соотношения фенольных труктур и их состав показывает отсутствие загрязнения отложений

Установлено, что в условиях сложного тропического, терригенно-биогенного осадконакопления (район Мадагаскарского пролива) содержание фенолов в верхнем слое донных осадков составляет от 3,6 до 125,1 (х=41, мкг/г воздушно-сухого осадка, п-30) или от 0,5 до 9,2% (х=3,7%) от Сорг. Содержание лигнина соответственно равно 10,3 ч- 1423,1 мкг/г сухого осадка (х=378,6) или 0,2 ч- 50,9%) от Сорг (х = 18,9%). Максимальные и высокие концентрации фенолов и лигнина характерны для областей речного стока. Концентрация лигнина является хорошим индикатором дальности распространения терригенного ОВ в Индийском океане (район Мадагаскарского пролива). По содержанию лигнина здесь выделяются фации осадков с терригенным, смешанным, терригенно-планктоногенным и планктоногенным ОВ.

Таким образом изучение донных отложений тропических районов океана показало, что все основные типы ОВ (терригенное, планктоногенное и смешанное терригенно - планктоногенное) хорошо маркировано по соотношению ванилиновых, п-оксибензойных и сиреневых структур. Для герригенного ОВ характерно преобладание соединений ванилинового типа. Для планктоногенного ОВ донных осадков характерно помимо низкого общего содержания лигнина, доминирование п-оксибензойных структур, генетически связанных, с остатками ОВ водорослей и морских трав. Переотложенные осадки, 7еренесенные с высоких уровней седиментации (шельф) на низкие континентальный склон, континентальное подножье, конечный конус выноса эеки), отчетливо выделяются по высокому содержанию лигнина в них и по 1реобладанию в его составе определенных групп соединений.

Изменение состава ОВ взвеси и осадков по содержанию лигнина в управлении река - эстуарий - океан было определено на примере р. Амазонка, зыла установлена, во-первых, тенденция увеличения содержания во взвеси шгнина в направлении река - эстуарий и уменьшение как процентных сонцентраций, так особенно содержания лигнина в ОВ в направлении эстуарий -жеан, а во-вторых, обнаружено сходство составов взвеси и илов, что говорит об IX генетическом родстве.

Молекулярный состав фенольных соединений речной взвеси и взвеси эстуария различаются по своему составу. В речной взвеси преобладают п-оксибензойные структуры (лигнин трав с заливных лугов), в эстуарной -ванилиновые и сиреневые (лигнин древесных осадков). Сравнение состава лигнина почв, речных и эстуарных донных отложений свидетельствуют о том, что состав лигнина аллювиальных осадков р. Амазонка и осадков эстуария определяется составом лигнина почв.

Изучение содержания и состава лигнина аэрозолей аридной зоны тропической Атлантики показало, во-первых, что лигнин является главным компонентом органического вещества и составляет в среднем 40% от ОВ аэрозолей, во-вторых, наблюдается высокая корреляция между содержанием лигнина и Сорг (г=0,83). Среднее содержание Сорг в донных осадках составляют 2,2% (пределы 0,8-4,5%) от сухого осадка). Установлено, что в аэрозолях и в донных отложениях состав лигнина и его производных фенолов, исследованного района тропической Атлантики, идентичен. Следовательно, лигнин эолового материала в процессе воздушного транспорта и поступления на дно не претерпевает кардинальных изменений своего состава.

Главным источником аэрозолей, фенолов и лигнина и эолового ОВ в целом в исследованном районе тропической Атлантики является северная аридная зона африканского континента, почвы, растительность и развитые здесь коры зыветривания. Совокупность полученных данных по лигнину аэрозолей ;видетельствует, что он является надежным индикатором материала эолового ^енезиса в пелагических районах океанах.

Проведенное совместное изучение распределения в аэрозолях Сорг, состава 5 содержания фенольных соединений, лигнина, различных металлов и расчет корреляционных связей между ними показало, что лигнин, фенольные соединения и ОВ в целом, видимо, играют ключевую роль в кон центрировании и эаспространении многих химических элементов в процессах эолового переноса герригенного материала.

Лигнин и фенольные соединения, присутствующие в составе органического ?ешества аэпозолей и лонных осадков, облапают вьтсокпй п^як-тшпннпй способностью и видимо, легко образуют комплексы с различными металлами. В процессе деструкции ОВ наряду с разложением макромолекул протекают реакции конденсации их молекулярных фрагментов.

Проведенный статистический расчет и поиск корреляционных связей между содержанием отдельных химических элементов и содержанием выявленных фенольных структур и лигнина в пробах аэрозолей показали наличие прямой высокой корреляционной зависимости между содержанием в них таких элементов как Хп, Сг, V, РЬ и отдельных фенольных структур лигнина. Это свидетельствует о способности лигнинсодержащих структур селективно сорбировать определенные металлы переменной валентности при образовании, видимо, комплексов хелатного типа, а также за счет физико-химических свойств самой поверхности макромолекулы лигнина. Наличие высокой корреляционной зависимости между содержанием Сорг и вышеприведенными химическими элементами в составе аэрозолей свидетельствует, что фенольные структуры и лигнин, в отличие от минеральной составляющей аэрозолей, в которой не накапливаются такие металлы как Т1, РЬ и V, обладают способностью аккумулировать элементы, отражающие антропогенную и природную терригенную (7л\, Мп, Сг) составляющую вещества эоловой взвеси.

Задачами дальнейших исследований является выявление закономерностей распределения и изменения состава лигнина в различных климатических районах Мирового океана, особенно в умеренных и полярных регионах биосферы. Несомненно, важными задачами остаются изучение ОВ и лигнина аэрозолей на путях их переноса, оценка масштабов захоронения лигнина и его сохранности в ископаемых осадках в зависимости от условий седиментогенеза и диагенеза. В методическом плане актуальным остается совершенствование методов обнаружения различных молекулярных маркеров, поиск индикаторных показателей генезиса и трансформации ОВ, а также формирования физико-химической среды в донных осадках, как результат сопряженного взаимодействия минеральной основы и органических компонентов ОВ.

134

Особой задачей является использование фенолов и лигнина в качестве хорошего показателя загрязнения взвеси и донных осадков техногенными веществами.

Результаты дальнейших исследований позволят разработать биогеохимию лигнина в океане и новое органо-химическое направление (раздел) в океанологии.

Результаты диссертации докладывались на коллоквиумах в Лаборатории химии океана Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН в 1988-99гг., на 8ой Всесоюзной школе морской геологии (г.Геленджик, 1988), на XVIII Интернациональной конференции "Groups polyphenols", (Бордо, 1996), в Европейском геофизическом обществе (1998).

По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, отражающих основные полученные выводы.

Автор выражает свою признательность научному руководителю профессору Е.А.Романкевичу за оказанную помощь и полезные советы в написании настоящей работы, а так же доктору геол.-мин. наук В.Е.Артемьеву ИО РАН, кандидату геол.-мин. наук А.Н.Беляевой ИО РАН, кандидату геол.-мин. наук Н.В.Бобылевой ИО РАН, а также всем сотрудникам лаборатории химии океана за полезные советы. Сотрудникам ИО РАН Е.С.Сафоновой, В.Ю.Гордееву, Н.П.Толмачевой за помощь в проведении анализов и при оформлении диссертации. За консультации и полезную критику, особую благодарность автор выражает Л.А.Кодиной (ГЕОХИ РАН), В.Н.Лукашину (ИО РАН).

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Пересыпкин, Валерий Иванович, Москва

1. Александрова J1.H. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. JL: Наука, 1980, 288 С.

2. Артемьев В.Е. Геохимия органического вещества в системе река-море. М.: Наука, 1993, 204 С.

3. Артемьев В.Е., Данюшевская А.И. Органическое вещество взвеси и донных осадков в бассейне и эстуарии р. Амазонки // Геохимия. 1988. № 7. С. 1020-1034.

4. Беляева А.Н., Артемьев В.Е. Классификация состава алканов в донных осадках системы река-море // Докл. РАН. 1992, Т. 327, № 2, С. 262-265.

5. Биогеохимия пограничных зон Атлантического океана. Под редакцией Е.А Романкевича. М.: Наука, 1994, 400 С.

6. Бобылева Н.В. Лигнин в Балтийском море. Тез. докладов, Всесоюз. говещ. М.: Изд-во ИО АН СССР, 1982, С. 156-157.

7. Бобылева Н.В. Лигнин в морской взвеси и донных осадках как индикатор терригенного органического вещества. Нефтегазогенетические исследования в Индийском океане. М.: ИО АН СССР, 1983, С. 89-100.

8. Бобылева Н.В. Органическое вещество взвеси и донных осадков юго-зосточной части Балтийского моря. Автореферат диссертации на соискание /ченой степени кандидата геолого-минералогических наук. // Москва, 1986.

9. Бобылева Н.В., Пересыпкин В.И. Лигнин в донных осадках Болгарского лельфа. М.: Координационный центр стран-членов СЭВ, 1987, С. 62-73.

10. П.Бобылева Н.В., Романкевич Е.А. Лигнин в донных осадках юго-юсточной части Балтийского моря. // Океанология. 1988, Т. 33, вып. 2, С. 244->50.

11. Ветров A.A., Романкевич Е.А., Пересыпкин В.И. Накопление органического вещества в зонах лавинной седиментации. // ДАН. РАН. 1995, Т. 341, № 15с. 97-101.

12. Виноградов А.П. Введение в геохимию океана М.: Наука, 1967, 215С.

13. Данюшевская А.И., Романкевич Е.А. Геохимия органического вещества донных отложений Мозамбикского бассейна. // Океанология. 1987, т. 27, вып. 3, С. 398-406.

14. Лисицын А.П. Процессы терригенной седиментации в морях и океанах. М.: Наука, 1991, 271С.

15. Логвиненко Н.В., Романкевич Е.А. Современные осадки Тихого океана у берегов Перу и Чили. // Литология и полезные ископаемые. 1973. № 1. С. 3-16.

16. Лукашин В.Н., Иванов Г.В., Полькин В.В., Гурвич Е.Г. О геохимии аэрозолей в тропической Атлантике (по результатам 35-го рейса НИС "Академик Мстислав Келдыш"). // Геохимия. 1996, № 10, С. 985 994.

17. Люцарев С.В. Определение органического углерода в морских донных отложениях методом сухого сожжения. // Океанология, 1986, Т. 26, вып. 4, С. 704-708.

18. Манская С.М., Кодина Л.А., Генералова В.Н. Ароматические соединения, их роль в геохимических процессах. М.:ВИНИТИ. В кн. "Осадочные процессы". 1973, Докл. 1, Междунар. геохим. конгр., 1971, Т. 4, кн. 2.

19. Манская С.М., Кодина Л.А. Роль фенольных соединений в геохимии органического вещества. М.: Наука, в сб. "Природа органического вещества современных и ископаемых осадков", 1973.

20. Манская С.М., Кодина Л.А. Геохимия лигнина. М.: Наука, 1975, 232 С.

21. Органическое вещество донных отложений полярных зон Мирового экеана Л.: Недра, под редакцией А.И.Данюшевской, 1990, 280 С.

22. Пересыпкин В.И. Метод определения лигнина в донных осадках. // Океанология. 1990, Т. 3, вып. 4, С. 678-681.

23. Пересыпкин В.И., Гордеев В.Ю. Отчет группы органической геохимии. // Океанология. Научный отчет 35 рейса НИС "Академик Мстислав Келдыш", 1995.

24. Пересыпкин В.И., Лукашин В.Н. Лигнин в аэрозолях и донных осадках Тропической части Атлантического океана. // Океанология, 1999, в печати.

25. Пересыпкин В.И., Кузнецов B.C., Артемьев В.Е. Лигнин в донных осадках эстуария р. Северная Двина. // Водные ресурсы. 1989, № 5, С. 96-100.

26. Пересыпкин В.И., Романкевич Е.А. Лигнин и продукты его окисления в донных осадках озера Байкал. // ДАН СССР. 1991, Т. 317, №. 5, С. 1229-1232.

27. Пересыпкин В.И., Романкевич Е.А. Продукты окисления лигнина в донных отложениях озера Байкал. // Водные ресурсы. 1992, № 2, С. 124-129.

28. Пересыпкин В.И., Романкевич Е.А., Александров A.B. Фенольные соединения и лигнин в донных осадках против устья реки Кунене. В кн. "Биогеохимия пограничных зон Атлантического океана " под редакцией Е.А.Романкевича. М.: Наука, 1994, С. 342-348.

29. Пересыпкин В.И., Романкевич Е.А. Фенольные соединения и лигнин в донных осадках. В кн. "Биогеохимия пограничных зон Атлантического океана " под редакцией Е.А.Романкевича. М.: Наука, 1994, С. 146-157.

30. Пересыпкин В.И., Щербаков Ф.А. Органический углерод и лигнин в верхнем слое донных осадков Кандалакшского залива Белого моря. // Океанология. 1992, Т 32, вып. 6, С. 1051-1058.

31. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных видах растительности. М.-Л.: Наука, 1965.

32. Романкевич Е.А. Геохимия органического вещества в океане. М.: Наука, 1977, 256 С.

33. Романкевич Е.А. Органическое вещество в литогенезе. Накопление и преобразование органического вещества современных и ископаемых осадков // М.: Наука, 1990. С. 3-20.

34. Романкевич Е.А., Ветров A.A. Потоки и массы органического углерода в океане. // Геохимия. 1997. № 9. С. 945-952.

35. Романкевич Е.А., Ветров A.A., Пересыпкин В.И. Органический углерод в донных осадках. В кн. "Биогеохимия пограничных зон Атлантического океана " под редакцией Е.А.Романкевича. М.: Наука, 1994, С. 129-136.

36. Романкевич Е.А., Ветров А.А., Пересыпкин В.И. Органический углерод в цонных осадках. В кн. "Биогеохимия пограничных зон Атлантического океана " лод редакцией Е.А.Романкевича. М.: Наука, 1994, С. 326-332.

37. Савенко B.C. Природные и антропогенные источники загрязнения 1тмосферы . Итоги науки и техники. Сер. Охрана природы. М:. ВИНИТИ, 1991. >07 С.

38. Савенко B.C. Океан является источником углекислого газа атмосферы? // "еохимия. 1995. № 11. С. 1634-1642.

39. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза // Изд-во АН СССР, Т. 1/2, i960. 786 С.

40. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде, vl: Мир. 1982, 281С.

41. Успенский В.А. Введение в геохимию нефти JL: Недра. 1970, 309 С.

42. Холькин Ю.И. Хроматография в химии древесины. // Лесная фомышленность. 1976, 288 С.

43. Abas M.R., Simoneit B.R.T., Elias V., Cabral J.A., Cardoso J.N. Composition if higher molecular weight organic matter in smoke aerosol from biomass combustion n Amazonia. // Chemosphere, 1995, V. 30, PP. 995-1015.

44. Benner R and Hodson R.E. Microbial degradation of the leachable and ignocellulosic components of leaves an wood from Rhizophora mangle in a tropical langrove swamp. // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1985, V. 23, PP. 221-230.

45. Benner R., Peele E.R., and Hodson R.E. Microbial utilization of dissolved rganic matter from leaves of the red mangrove, Rhizophora mangle, in the Fresh "reek estuary, Bahamas. // Estuarine Coastal Shelf. 1986, V. 23, PP. 607-619.

46. Benner R., Weliky K., Hedges J.I. Early diagenesis of mangrove leaves in ■opical estuary: Molecular- level analyses of neutral sugars and lignin-derived henols. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1990, V. 54, PP. 1991-2001.

47. Bianchi T.S., Rolff C., Lambert C.D. Sources and composition of particulate organic carbon in the Baltic Sea: the use of plant pigments and lignin-phenols as biomarkers. // Marine Ecology P.S. 1997, V. 156, PP. 25-31.

48. Boto K.G., and Bunt J.S. Tidal export of particulate organic matter from a Northern Australian mangrove system. // Estuarine Coastal Shelf. 1981, V. 13, PP. »47-255.

49. Burtscher E., Binder H. Separation of phenole, phenolic aldehydes, ketones md acids by HPLC. // J. Chromatogr. 1982, V. 252, PP. 67-176.

50. Ertel J.R. and Hedges J.I. The lignin component of humic substances: )istribution among soil and sedimentary humic, fiilvic, and base-insoluble fractions. // jeochim. Cosmochim. Acta. 1984, V. 48, PP. 2065-2074.

51. Ertel J.R. and Hedges J.I. and Perdue E.M. Lignin signature of aquatic humic ubstances. // Science. 1984, V. 223, PP. 485-487.

52. Ertel J.R. and Hedges J.I. Sources of sedimentary himic substances: Vascular lant debris. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1985, V. 49, PP. 2097-2107.

53. Ertel J.R., Hedges J.I., Devol A.H., Richey J.E., and Ribeiro M. de N.G. 'essolved humic substances of the Amazon River system. // Limnol. Oceanogr. 1986, .31, PP. 739-754.

54. Feng Shens Hu, Hedges J.I., Gordon E.S. and Brubaker L.B. Lignin omarkers and pollen in postglacial sediments of an Alaskan Lake // Geochim. osmochim. Acta. 1999, V. 63, No. 9, PP. 1421-1430.

55. Freidenberg K., Neish A.S. Constitution and biosynthesis of lignin. // )ringer-Verlad. 1968, 320 P.

56. Flores-Verdugo F.J., Day J.W., and Briseno-Duenas R. Structure, litter fall, :composition, and detritus dynamics of mangroves in a Mexican coastal lagoon withephemeral inlet. // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1987, V. 35, PP. 83-90.

57. Gardner W.S., and Menzel D.W. Phenolic aldehydes as indicators of terrestrially derived organic matter in the sea. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1974, V. 38, PP. 813-822.

58. Goni M.A., Ruttenberg K.C., Eglington T.I. A reassessment of the sources and importance of land-derived organic matter in surface sediments from the Gulf of Mexico. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1998, V. 62, No 18, PP. 3055-3075.

59. Groot L.L., Groot C.R. Marine palynology: possibilities, limitations, problems. // Marine geology (Spec. Issue «Marine palynology»). 1966. V. 4, № 6, P. 387.

60. Hamilton S.E., Hedges J.I. The comparative geochemistries of lignin and carbohydrates in an anoxic fjord. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1988, V. 52, PP. 129142.

61. Hedges J.I. The formation and clay mineral reactions of melanoidins. // jeochim. Cosmochim. Acta. 1978, V. 42, PP. 69-76.

62. Hedges J.I. Global biogeochemical cycles: progress and problems. // Marine Chemistry. 1992, V. 39, PP. 67-93.

63. Hedges J.I., Clark W.A. and Cowie G.L. Organic matter sources to the water olumn and surfacial sediments of a marine day. // Limnol. Oceanogr. 1988, V. 33, PP. 116-1136.

64. Hedges J.I., Cowie G.L., Ertel J.R., Barbour R.J. and Hatcher P.G. )egradation of carbohydrates and lignin in buried woods. // Geochim. Cosmochim. Lcta. 1985, V. 49, PP. 701-711.

65. Hedges J.I., Clark W.A., Quay P.D., Richey J.E., Devol A.H., and U.de M. Santos Compositions and fluxes of particulate organic material in the Amazon River. // Limnol. Oceanogr. 1986, V. 31, PP. 717-738.

66. Hedges J.I. and Ertel J.R. Characterization of lignin by gas capillary chromatography of cupric oxide oxidation products. // Anal. Chem. 1982, V. 54, PP. 174-178.

67. Hedges J.I., Ertel J.R. and Leopold E.B. Lignin geochemistry of a Late Quaternary sediments core from Lake Washington. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1982, V. 46, PP. 1869-1877.

68. Hedges J.I. and Mann D.C. The characterization of plant tissues by their lignin oxidation products. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1979, V. 43, PP. 1803-1807.

69. Hedges J.I. and Mann D.C. The lignin geochemistry of marine sediments from ;he southern Washington coast. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1979, V. 43, PP. 18091818.

70. Hedges J.I. and Parker P.L. Land-derived organic matter in surface sediments ?rom the Gulf of Mexico. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1976, V. 40, PP. 1019-1029.

71. Hedges J.I. and Stern J.H. Carbon and nitrogen determinations of carbonate-containing solids. // Limnol. Oceanogr. 1984, V. 29, PP. 657-663.

72. Hedges J.I., Turin H.J., and Ertel J.R. Sources and distribution of sedimentary >rganic matter in the Columbia River drainage basin, Washington and Oregon. // Jmnol. Oceanogr. 1984, V. 29, PP. 35-46.

73. Hedges J.I., Van Geen A. A comparison of lignin and stable isotope ;omposition in Quaternary marine sediments. // Marine Chem. 1982, V. 11, PP. 43-54.

74. Hedges J.I. and Weliky K. Diagenesis of conifer needles in a coastal marine ¡nvironment. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1989, V. 53, PP. 1-15.

75. Ishiwatari R. Lignin compounds during the 0.6 million-year-old sediments of .ake Biwa. Verh. Internal. Verein. // Limnol. 1988, V. 23, PP. 893-896.

76. Ishiwatari R. and Uzaki M. Diagenetic changes of lignin compounds in a more han 0.6 million-year-old lacustrine (Lake Biwa, Japan). // Geochim. Cosmochim. Vcta. 1987, V. 51, PP. 321-328.

77. Leo R.F., Barghoorn E.S. Phenolic aldehydes: generation from fossils woods and carbonaceous sediments by oxidative degradation. // Science. 1970, V. 168, №. 3931, PP. 582-584.

78. Leopold E.B., Nickmann R., Hedges J.I., and Ertel J.R. Pollen and lignin records of Late Quaternary vegetation, Lake Washington. // Science. 1982, V. 218, PP. 1305-1307.

79. Louchoufrn P., Lucotte M., Canuel R., Gagne J-P and Richard L-F. Sources and early diagenesis of lignin and bulk organic matter in the sediments of the Lower St. Lawrence Estuary and the Saruenay Fjord. // Marine Chemistry. 1997, V. 58, PP. 326.

80. Meyers-Schulte K.J., and Hedges J.I. Molecular evidence for a terrestrial component of organic matter dissolved in ocean water. // Nature. 1986, V. 321, № 5065, PP. 61-63.

81. McCarthy M., Hedges J.I. and Benner R. Major biochemical composition of lissolved high molecular weight organic matter in seawater. // Marine Chemistry. .996, V. 52, PP. 251-297.

82. Nelson B.C., Goni M.A., Hedges J.I. and Blanchette R.A. Soft-rot fungal legradation of lignin in 2700 year old archaeological woods. // Holzforschung. 1995, /. 49, PP. 1-10.

83. Peresypkin V.I. Sone results of phenolic and lignin studies into seabed ediments. // XVIII^ International conference, "Groups polyphenols" Bordeaux. 996.

84. Peresypkin V.I., Lukashin V.N. Lignin and phenols in aerosols over Central Atlantic. European Geophysical Society // Annales Geophysical, 1998, Part II, Hydrology, Oceans & Atmosphere, Supplement of Volume 16, C.742.

85. Peresypkin V.I., Lukashin V.N. Aliphatic hydrocarbons in aerosols over Central Atlantic. European Geophysical Society // Annales Geophysical, 1998, Part II, Hydrology, Oceans & Atmosphere, Supplement of Volume 16, C.742.

86. Petterson R.C. The chemical composition of wood. // In: Rowell, R. (Ed.), Chemistry of Solid Wood, Adv. Chem. Series 207, American Chemical Society, Washington, DC, PP. 57-126.

87. Pocklington R., and MacGregor C.D. The determination of lignin in marine »ediments and particulate form in seawater. J. Environ. // Anal. Chem. 1973, V. 3, PP. H-93.

88. Prahl F.G., Small L.F., Eversmeyer B. Biogeochemical characterization of luspendet particulate matter in Columbia River estuary. // Marine Ecology P.S. 1997, /. 160, PP. 173-184.

89. Requejo A.G., Brown I.S. and Boehm P.D. Lignin geochemistry of sediments rom Narragansett Bay Estuary. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1986, V. 50, PP. 2707-:7i7.

90. Saiz-Jimenez C. and de Leeuw J.W. Lignin pyrolysis products: The structures nd their significance as biomarkers. // Org. Geochem. 1986, V. 10, PP. 869-876.

91. Simoneit B.R.T., Shend G., Chen X., Fu J., Zhang J., Xu Y. Molecular narker study of extractable organic matter in aerosols from urban areas of China. // Atmospheric Environment. 1991. V. 25A. PP. 2111-2129.

92. Spiker E.C., Hateher P.G. The effects of early diagenesic on the chemical and stable carbon isotopic composition of wood. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1987, V. 51, PP. 1385-1391.

93. Steinberg S.M., Venkatesan M.I. and Kaplan I.R. Analysis of the products of the oxidation of lignin by CuO in biological and geological samples by reversed-phase high-performance liquid-chromatography. // J.Chromatogr. 1984, V. 298, № 36, PP. 427-434.

94. Steinberg S.M., Venkatesan M.I. and Kaplan I.R. Organic geochemistry of sediments from the continental margin off southern New England, USA. Part .1 Amino asids, carbohydrates and lignin. // Mar. chem. 1987, v. 21, № 3, PP. 249-265.

95. Wakeham S.G., Lee C., Hedges J.I., Hemes P.J. and Peterson M.L. Molecular indicators of diagenetic status in marine organic matter. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1997, V. 61, PP. 5363-5369.

96. Whe Lan J., Tarafa M.E., Shrs E.A. Phenolic and lignin pyrolysis products of plants seston and sediment in a Georgia estuary. // Organic marine geochemistry. Ed. Sohn. M.L. Wash. Amer.Chem. Soc., 1986, PP. 62-75.

97. Williams P.M.// Nature. 1968. V. 218, 937 P.