Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта
Россия
Россия
УДК 55 Геология. Геологические и геофизические науки
УДК 550.34 Сейсмология
УДК 550.383 Главное магнитное поле Земли
ГРНТИ 37.01 Общие вопросы геофизики
ГРНТИ 37.15 Геомагнетизм и высокие слои атмосферы
ГРНТИ 37.25 Океанология
ГРНТИ 37.31 Физика Земли
ГРНТИ 38.01 Общие вопросы геологии
ГРНТИ 36.00 ГЕОДЕЗИЯ. КАРТОГРАФИЯ
ГРНТИ 37.00 ГЕОФИЗИКА
ГРНТИ 38.00 ГЕОЛОГИЯ
ГРНТИ 39.00 ГЕОГРАФИЯ
ГРНТИ 52.00 ГОРНОЕ ДЕЛО
ОКСО 05.00.00 Науки о Земле
ББК 26 Науки о Земле
ТБК 63 Науки о Земле. Экология
BISAC SCI SCIENCE
В данной работе на примере донных осадков из Гданьской впадины Балтийского моря описан метод определения влажности донных отложений, который основан на анализе спектральных данных, полученных с помощью портативного рентгенофлуоресцентного анализатора (РФА) Olympus Vanta C. Значения влажности, рассчитанные по данным портативного РФА и измеренные классическим методом высушивания до постоянной массы, показали высокую корреляцию (𝑟 = 0.95). На этом основании результаты анализа элементного состава осадка натуральной влажности с помощью Olympus Vanta C были пересчитаны на сухой осадок. Сравнение пересчитанных данных с портативного анализатора и данных элементного анализа сухих гомогенизированных проб на волнодисперсионном РФА Спектроскан-Макс-G, а также атомно-абсорбционном спектрофотометре Varian AA240FS показало высокие коэффициенты корреляции содержаний Mn, Ca, K, Zn, Pb, As и низкие коэффициенты – для Fe, Co, Ti, Ni, Cu и Sr. Результаты анализа портативным рентгенофлуоресцентным спектрометром, пересчитанные на сухой вес осадка, были использованы для изучения распределения концентраций свинца в донных отложениях Гданьской впадины. В верхних горизонтах осадочной толщи выявлен рост содержания свинца до 60 ppm. Такое увеличение, вероятно, связано с интенсификацией антропогенной деятельности в 1 и 1200 г. н. э. Максимальные значения концентраций свинца до 124 ppm приходятся на приповерхностные осадки, относящиеся, вероятно, к периоду индустриализации 1970-х гг.
колонки донных осадков, Спектроскан-Макс-G, рэлеевское и комптоновское рассеяние, антропогенный источник поступления свинца
1. Блажчишин А. И. Палеогеография и эволюция позднечетвертичного осадконакопления в Балтийском море. — Калининград : Янтарный сказ, 1998. — 160 с.
2. Емельянов Е. М., Кравцов В. А., Сивков В. В. и др. Токсичные вещества в донных осадках // Нефть и окружающая среда Калининградской области. Т. II: Море / под ред. В. В. Сивкова, Ю. С. Каджояна, О. Е. Пичужкиной и др. — Калининград : Терра Балтика, 2012. — С. 304—314.
3. Ревенко А. Г. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ природнных материалов. — Новосибирск : Наука, 1994. — 264 с.
4. Яковлев Д. А., Радомская Т. А., Воронцов А. А. и др. Общая геохимия: учебное пособие (Изд. 2-е). — ИГУ, 2019.
5. Belzunce Segarra M. J., Szefer P., Wilson M. J., et al. Chemical forms and distribution of heavy metals in core sediments from the Gdańsk Basin, Baltic Sea // Polish Journal of Environmental Studies. — 2007. — Vol. 16, no. 4. — P. 505–515.
6. Berntsson A., Rosqvist G. C., Velle G. Late-Holocene temperature and precipitation changes in Vindelfjällen, mid-western Swedish Lapland, inferred from chironomid and geochemical data // The Holocene. — 2013. — Vol. 24, no. 1. — P. 78–92. — DOI:https://doi.org/10.1177/0959683613512167.
7. Borges C. S., Weindorf D. C., Nascimento D. C., et al. Comparison of portable X-ray fluorescence spectrometry and laboratory-based methods to assess the soil elemental composition: Applications for wetland soils // Environmental Technology & Innovation. — 2020. — Vol. 19. — P. 100826. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.100826.
8. Boyle J. F., Chiverrell R. C., Schillereff D. Approaches to Water Content Correction and Calibration for 𝜇XRF Core Scanning: Comparing X-ray Scattering with Simple Regression of Elemental Concentrations // Micro-XRF Studies of Sediment Cores: Applications of a non-destructive tool for the environmental sciences / ed. by I. W. Croudace, R. G. Rothwell. — Dordrecht : Springer Netherlands, 2015. — P. 373–390. — DOI:https://doi.org/10.1007/978-94-017-9849-5_14.
9. Croudace I. W., Rothwell R. G., eds. Micro-XRF Studies of Sediment Cores: Applications of a non-destructive tool for the environmental sciences. — Springer Netherlands, 2015. — DOI:https://doi.org/10.1007/978-94-017-9849-5.
10. Cuven S., Francus P., Lamoureux S. Mid to Late Holocene hydroclimatic and geochemical records from the varved sediments of East Lake, Cape Bounty, Canadian High Arctic // Quaternary Science Reviews. — 2011. — Vol. 30, no. 19/20. — P. 2651–2665. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2011.05.019.
11. Emelyanov E. M., ed. Geology of the Gdansk Basin. Baltic Sea. — Kaliningrad : Yantarny skaz, 2002. — 496 p.
12. Glasby G. P., Szefer P. Marine pollution in Gdansk Bay, Puck Bay and the Vistula Lagoon, Poland: An overview // The Science of the Total Environment. — 1998. — Vol. 212, no. 1. — P. 49–57. — DOI:https://doi.org/10.1016/S0048-9697(97)00333-1.
13. Glasby G. P., Szefer P., Geldon J., et al. Heavy-metal pollution of sediments from Szczecin Lagoon and the Gdansk Basin, Poland // Science of The Total Environment. — 2004. — Vol. 330, no. 1–3. — P. 249–269. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.04.004.
14. Glazkova T., Hernández-Molina F. J., Dorokhova E., et al. Sedimentary processes in the Discovery Gap (Central-NE Atlantic): An example of a deep marine gateway // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. — 2022. — Vol. 180. — P. 103681. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.dsr.2021.103681.
15. Grigelis A., Gelumbauskait˙e L. Ž., Cato I., et al. Bottom topography and sediment maps of the Central Baltic Sea : scale 1:500 000 : a short description. — Lithuanian Geological Institute, Geological Survey of Sweden et al., 1999. — 24 p. — DOI:https://doi.org/10.13140/2.1.4477.7288.
16. Hahn A., Bowen M. G., Clift P. D., et al. Testing the analytical performance of handheld XRF using marine sediments of IODP Expedition 355 // Geological Magazine. — 2019. — Vol. 157, no. 6. — P. 956–960. — DOI:https://doi.org/10.1017/S0016756819000189.
17. HELCOM. Batymatry of the Baltic Sea (BALANCE). — 2009. — URL: https://archive.iwlearn.net/helcom.fi/stc/files/Data/BALANCEdata/metadata/Bathymetry.htm (visited on 09/15/2023).
18. HELCOM. Ecosystem Health of the Baltic Sea 2003–2007: HELCOM Initial Holistic Assessment. — Baltic Sea Environment Proceedings No. 122, 2010. — URL: http://www.springer.com/978-94-017-9848-8.
19. Ivanova E., Borisov D., Dmitrenko O., et al. Hiatuses in the late Pliocene-Pleistocene stratigraphy of the Ioffe calcareous contourite drift, western South Atlantic // Marine and Petroleum Geology. — 2020. — Vol. 111. — P. 624–637. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019.08.031.
20. Löwemark L., Chen H.-F., Yang T.-N., et al. Normalizing XRF-scanner data: A cautionary note on the interpretation of high-resolution records from organic-rich lakes // Journal of Asian Earth Sciences. — 2011. — Vol. 40, no. 6. — P. 1250–1256. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2010.06.002.
21. MacLachlan S. E., Hunt J. E., Croudace I. W. An Empirical Assessment of Variable Water Content and Grain-Size on X-Ray Fluorescence Core-Scanning Measurements of Deep Sea Sediments // Developments in Paleoenvironmental Research. — Springer Netherlands, 2015. — P. 173–185. — DOI:https://doi.org/10.1007/978-94-017-9849-5_6.
22. Ponomarenko E. Holocene palaeoenvironment of the central Baltic Sea based on sediment records from the Gotland Basin // Regional Studies in Marine Science. — 2023. — Vol. 63. — P. 102992. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.rsma.2023.102992.
23. Shahabi-Ghahfarokhi S., Josefsson S., Apler A., et al. Baltic Sea sediments record anthropogenic loads of Cd, Pb, and Zn // Environmental Science and Pollution Research. — 2020. — Vol. 28, no. 5. — P. 6162–6175. — DOI:https://doi.org/10.1007/s11356-020-10735-x.
24. Szefer P., Skwarzec B. Distribution and possible sources of some elements in the sediment cores of the Southern Baltic // Marine Chemistry. — 1988. — Vol. 23, no. 1/2. — P. 109–129. — DOI:https://doi.org/10.1016/0304-4203(88)90026-6.
25. Uscinowicz S., ed. Geochemistry of Baltic Sea surface sediments. — Polish Geological Institute-National Research Institute, 2011.
26. Virtasalo J. J., Ryabchuk D., Kotilainen A. T., et al. Middle Holocene to present sedimentary environment in the easternmost Gulf of Finland (Baltic Sea) and the birth of the Neva River // Marine Geology. — 2014. — Vol. 350. — P. 84–96. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.margeo.2014.02.003.
27. Weltje G. J., Bloemsma M. R., Tjallingii R., et al. Prediction of Geochemical Composition from XRF Core Scanner Data: A New Multivariate Approach Including Automatic Selection of Calibration Samples and Quantification of Uncertainties // Developments in Paleoenvironmental Research. — Springer Netherlands, 2015. — P. 507–534. — DOI:https://doi.org/10.1007/978-94-017-9849-5_21.
28. Weltje G. J., Tjallingii R. Calibration of XRF core scanners for quantitative geochemical logging of sediment cores: Theory and application // Earth and Planetary Science Letters. — 2008. — Vol. 274, no. 3/4. — P. 423–438. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2008.07.054.
29. Zillén L., Lenz C., Jilbert T. Stable lead (Pb) isotopes and concentrations - A useful independent dating tool for Baltic Sea sediments // Quaternary Geochronology. — 2012. — Vol. 8. — P. 41–45. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.quageo.2011.11.001.
