Геохимия лигнина в аэрозолях и донных отложениях тропических районов океана

• Автор: Пересыпкин, Валерий Иванович
• Шифр специальности: 04.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с.

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-хроматографическийанализ
ГЛАВА 3. ОРГАНИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД, ФЕНОЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ЛИГНИН В ОСАДКАХ ЗОНЫ ЛАВИННОЙ СЕДИМЕНТАЦИИ В РАЙОНЕ РЕКИ КОНГО
3.1 Описание района исследования и литолого-химическая характеристика 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 б °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 разрезе по 15° с.ш
ГЛАВА 6. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ЛИГНИНА В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ СЕВЕРО -ЗАПАДНОГО ПОБЕРЕЖЬЯ О. МАДАГАСКАР (РАЙОН О-ВОВ НУСИ 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 частно.
Мадагаскар (о-ва НусиБе- 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
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

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 газохроматографического 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.

158,50 (х = 51,6) мкг/г воздушно-сухого осадка или 0,67 - 4,15% от Сорг (х = 1,62%).
4. Распределение фенолов по их молекулярному составу их различных структур, свидетельствует о преобладании почти во всех пробах ванилиновых структур (ЕВ) над п-оксибензойными (ЕП), как в абсолютных значениях, так и в составе ОВ. Это указывает на преобладающий вклад в формирование лигнина остатков древесной растительности при подчиненной роли фенольных соединений трав.
5. Общее содержание лигнина в верхнем слое донных осадков на разрезе шельф-пелагиаль по 6° ю.ш. составляет 83,9 - 1920,2, в среднем - 503,2 мкг/г воздушно - сухого осадка. В составе ОВ содержание лигнина в верхнем слое донных осадков колеблется от 3,8 до 49,9% и в среднем составляет - 17,0% от ОВ. Таким образом, лигнин, источником которого является наземное ОВ, вносит заметный вклад в формирование состава ОВ донных отложений на разрезе от устья реки Конго до пелагической области Ангольской котловины.
6. В колонках донных осадков выделяется слой (слои) со значительно более высоким содержанием лигнина, чем в поверхностном слое. Главной причиной значительных колебаний содержания лигнина по вертикали в донных отложениях является неравномерное поступление, периодический сброс терригенного материала с верхних на нижние уровни лавинной седиментации.
7. Исследование молекулярного состава фенолов в осадках разреза показало, что на отдельных станциях вблизи устья реки Конго, содержание ванилиновых структур (ЕВ) в 10-20 раз превышает содержание сиреневых структур ((ЕС), что предполагает загрязнение донных осадков антропогенным лигнином, поступающего вероятно с промышленными и бытовыми водами. Уменьшение или увеличение величины отношения этих структур позволяет оценить общий уровень загрязнения донных осадков акватории техногенным лигнином. Полученные данные по лигнину, содержание его отдельных компонентов в ОВ позволяет в будущем рассчитать планктоногенную составляющую ОВ в донных осадках и уточнить палеопродуктивность на различных этапах осадконакопления.