11. Tlen i siarkowodór Oxygen and hydrogen sulphide. Elżbieta Łysiak-Pastuszak, Natalia Drgas

Transkrypt

1 3 11. Tlen i siarkowodór Oxygen and hydrogen sulphide Elżbieta Łysiak-Pastuszak, Natalia Drgas Warunki owe panujące w wodach polskiej strefy Bałtyku południowego w 3 roku przedstawiono na podstawie wyników poiarów prowadzonych przez Oddział orski IGW podczas ekspedycji orskich r/v Baltica oraz w rejon zalewów Wiślanego, Szczecińskiego i atoki Puckiej z wykorzystanie /y Littorina, /y Stynka II oraz /y Baltic Lady, realizowanych w prograie onitoringu orza Bałtyckiego (Rozdz.I). W opracowaniu ujęto także dane udostępnione przez Instytut Badań Bałtyku Warneünde (IOW, Niecy) i Szwedzki Instytut Hydrologiczno- eteorologiczny (SHI, Göteborg). W analizie sytuacji owej w południowy Bałtyku korzystano również z inforacji zaieszczanych w Raportach Rejsowych (Cruise Report) powyższych instytucji oraz Narodowego Instytutu Badań Środowiskowych z Danii. iany naienia toni wodnej w 3 r. przedstawiają rysunki oraz W tablicy 11.1 zebrano dane dotyczące średniej zawartości u w wodach poszczególnych regionów polskiej strefy Bałtyku podczas ziowego szczytu rozpuszczalności, aksyalne wartości nasycenia stwierdzone w sezonie wegetacyjny w warstwie powierzchniowej oraz inialne stężenia u w warstwie przydennej w sierpniu, pod koniec zasadniczej części sezonu wegetacyjnego. Stężenia u w warstwie powierzchniowej orza zierzone w ziie nie odbiegały od zakresu stwierdzanego w poprzedni dziesięcioleciu (1993-). naczkie zaznaczono w tablicy stężenie u zierzone w warstwie przydennej Głębi Gdańskiej w sierpniu 3r.,które chociaż z definicji należy zaklasyfikować jako stan deficytu (deficyte owy określa się stężenia w granicach - c 3 d -3, a silny deficyte owy stężenia < c 3 d -3 ), to w ty przypadku oznaczało stosunkowo wysoki stopień naienia w porównaniu do okresu jesień/199-jesień/, kiedy w rejonie ty praktycznie peranentnie występował siarkowodór.

2 TABLICA 11.1 Średnie stężenie u (c 3 d -3 ) w ziie, aksyalne wartości nasycenia (%) w sezonie wegetacyjny w warstwie powierzchniowej oraz inialne zawartości u w warstwie przydennej w wodach polskich obszarów orskich w 3 r. ean oxygen concentration (c 3 d -3 ) in winter and axial saturation (%) during vegetation season in surface sea layer and inial oxygen content in near botto water in the Polish sector of the Baltic Sea in 3 Region Stężenie ziowe aks. nasycenie in. Stęż. przy dnie alew Szczeciński,** 1,, atoka Poorska 1, 131,7,9 Środkowe wybrzeże 1,31 1, 5,1 Płd. wsch. Basen - 1, 1.5 Gotlandzki Głębia Gdańska 9, 137, 1,5 atoka Gdańska 9,7 13,1,7 (wewn.) atoka Pucka 1,5* 11, 5,3 alew Wiślany,1** 17,3,9 warstwa powierzchniowa: -5 w strefie przybrzeżnej środkowego wybrzeża, -dno w alewach i atoce Puckiej oraz -1 w rejonie otwartego orza; *poiary wykonano w arcu; **poiary wykonano w kwietniu; pozostałe poiary wykonano w luty. ia /3 należała do stosunkowo roźnych po serii zi łagodniejszych na przełoie XX i XXI wieku. Dlatego również w środowisku orski warunki ziowe utrzyywały się dłużej niż przeciętnie w ostatni dziesięcioleciu. Przebieg zian sezonowych naienia wód polskiego sektora Bałtyku w iesiącach ciepłych nie odbiegał od średniej wieloletniej io stosunkowo wolnego ocieplania się środowiska orskiego w okresie od arca do czerwca (Rys ). Jednak późniejszy szybki wzrost teriki środowiska wodnego i znaczny wzrost nasycenia wody e, związany z procesai fotosyntezy fitoplanktonu (Rys ). Górne warstwy wody nagrzały się bardzo szybko, co spowodowało wytworzenie silnej i położonej na znacznej głębokości terokliny (Rozdz.9). Wysokie teperatury wody sprzyjały rozwojowi fitoplanktonu co obserwowano w podwyższonych wartościach nasycenia wody e (Tab.11.1, Rys.11.3,11. i ). większona ilość wyprodukowanej

3 ] -3 d 3 C]; S T o aterii organicznej w połączeniu ze stosunkowo wysokii teperaturai wody, które były przez to uboższe w (zgodnie z prawai rozpuszczalności gazów), doprowadziły do znacznego naruszenia równowagi owej w warstwach przydennych u schyłku sezonu wegetacyjnego w większości regionów polskiej strefy Bałtyku (Tab.11.1; stężenia u oznaczające deficyt wpisano tłustą czcionką, a szczególnie niską wartość podkreślono przez zacieniowanie). W warstwach przydennych strefy głębokowodnej południowego Bałtyku zanotowano w latach i 3 szereg zjawisk dynaicznych, które iały istotny wpływ na sytuację ową. Sekwencję tych zjawisk i ich oddziaływanie na teperaturę, zasolenie i stężenie u przedstawiono na przykładzie Głębi Gdańskiej (Rys.11.1). 15 Głębia Gdańska (st. =BP L1) 1 9 [c 3-3 data poiaru T S O Rys.11.1 iany teperatury, zasolenia i stężenia u w wodzie przydennej Głębi Gdańskiej w okresie od listopada 1 r. do czerwca r. Changes in teperature, salinity and oxygen content in the near botto water in the Gdańsk Deep (st. =BP L1) between Noveber 1 and June (note: war water suer inflows in and 3) W luty r. uwidoczniły się efekty wlewu, który iał iejsce późną jesienią 1 r. w warstwie przydennej Głębi Gdańskiej spowodował on

4 niewielki wzrost zasolenia, teperatury i u. Po czy nastąpił kilkuiesięczny okres stagnacji, tzn. niewielkich zian teperatury i zasolenia lub ich braku oraz stopniowego ubywania u. Jesienią dociera do Głębi Gdańskiej niezwykle ciepła woda, nazwana BB od iejsca pochodzenia Basen Bornholski, co wywołuje wzrost teperatury wody >9ºC i nieoczekiwany wzrost naienia, ale tylko nieznaczny wzrost zasolenia. olejny wlew z rejonu attegatu, zanotowany w drugiej połowie października r., podtrzyał efekty ciepłego wlewu letniego. Teperatura >9ºC utrzyywała się przy dnie Głębi Gdańskiej aż do lutego 3 r. i dopiero zina woda ze styczniowego wlewu (Feistel i in., Teporal and spatial evolution of the Baltic deep water renewal in spring 3, Oceanologia 5, 3, 3-) spowodowała spadek teperatury wód przydennych w ty rejonie. W styczniu 3 r. napłynęły inforacje z nieieckich i szwedzkich zakotwiczonych boi poiarowych o kolejny ziny wlewie z orza Północnego, który rozpoczął się ok. 1 stycznia. Do Bałtyku napłynęło k 3 zinej wysoce zasolonej i dobrze naionej wody. Obecność tych wód stwierdzono w Głębi Gdańskiej w kwietniu 3 r. (Rys.11.3), gdzie spowodowały one obniżenie teperatury wzrost zasolenia i znaczne odnowienie zasobów u. Dzięki teu wlewowi oraz dwó o niejszej intensywności w arcu i aju 3 r., które podtrzyały ruch as wodnych, w wodach przydennych Głębi Gdańskiej przez cały rok 3 występował (Rys.1.1), niekiedy nawet w stężeniach przekraczających 3, c 3 d -3, co było sytuacją niespotykaną od 199 r. Również late 3 r. doszło do transportu ciepłej wody z rejonu Basenu Bornholskiego do basenów położonych na wschód (echaniz tego zjawiska został opisany przez Feistel i in. w artykule pt.: War waters of suer in the deep Baltic Proper, Oceanologia, 5, 3, ), co spowodowało podniesienie teperatury, ale także naienia w warstwach przydennych Głębi Gdańskiej, jak to zaobserwowano w rejsie onitoringowy w listopadzie 3 r. (Rys.1.1). Opisane tutaj zjawiska zaowocowały poprawą sytuacji owej przy dnie Głębi Gdańskiej na okres nieal lat ( i 3). Jednak był to wciąż zbyt krótki okres poprawy i stężenia u były nadal za niskie, aby uożliwić powrót

5 1 1 O N S 1 1 O N S 7 fauny dennej do tego rejonu. Ani w badaniach akrozoobentosu prowadzonych w czerwcu 3 r., ani w roku, nie stwierdzono w Głębi Gdańskiej występowania żadnych gatunków fauny dennej. W czerwcu r. ponownie pojawił się ta siarkowodór. iny wlew ze stycznia 3 r. był na tyle intensywny i bogaty w, że odświeżył wody przydenne również w basenach położonych na wschód od Głębi Gdańskiej, nie dotarł jednak do głębi Färo i Landsort. luty Rys.11. Pionowy rozkład stężeń u [c 3 d -3 ] ( i nasycenia e [%] ( w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w luty 3 r. Vertical distribution of oxygen content [c 3 d -3 ] (and saturation values [%] ( in seawater in the Polish sector of th southern Baltic Sea in February 3

6 1 1 P O N S 1 1 P O N S kwiecień Rys.11.3 Pionowy rozkład stężeń u [c 3 d -3 ] ( i nasycenia e [%] ( w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w kwietniu 3 r. Vertial distribution of oxygen content [c 3 d -3 ] (and saturation values [%] ( in seawater in the Polish sector of th southern Baltic Sea in April 3

7 1 1 P P5 9 O N S 1 1 P P5 9 O N S 1 1 P O N S 1 1 P O N S 9 czerwiec Rys.11. Pionowy rozkład stężeń u [c 3 d -3 ] ( i nasycenia e [%] ( w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w czerwcu 3 r. Vertial distribution of oxygen content [c 3 d -3 ] ( and saturation values [%] ( in seawater in the Polish sector of th southern Baltic Sea in June 3 sierpień

8 1 1 O N S 1 1 O N S 9 Rys.11.5 Pionowy rozkład stężeń u [c 3 d -3 ] ( i nasycenia e [%] ( w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w sierpniu 3 r. Vertial distribution of oxygen content [c 3 d -3 ] (and saturation values [%] ( in seawater in the Polish sector of th southern Baltic Sea in August 3 wrzesień Rys.11. Pionowy rozkład stężeń u [c 3 d -3 ] ( i nasycenia e [%] ( w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku we wrześniu 3 r. Vertial distribution of oxygen content [c 3 d -3 ] (and saturation values [%] ( in seawater in the Polish sector of th southern Baltic Sea in Septeber 3

9 1 1 O N S 1 1 O N S 91 listopad Rys.11.7 Pionowy rozkład stężeń u [c 3 d -3 ] ( i nasycenia e [%] ( w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w listopadzie 3 r. Vertial distribution of oxygen content [c 3 d -3 ] (and saturation values [%] ( in seawater in the Polish sector of th southern Baltic Sea in Noveber 3

10 9 Głębia Gdańska - I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1 południowy skraj Głębi Gotlandzkiej - I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII [c d ] Rys.11. Przebieg izoplet stężeń u w wodach Głębi Gdańskiej i SE Basenu Gotlandzkiego w 3 r. Isopleths of oxygen content in the Gdańsk Deep (st. ) and SE Gotland Basin (st. ) in 3