CC BY
8Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского Биология. Химия. Том 6 (72). 2020. № 1. С. 274-286.
УДК 541.183
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОГЕННЫХ РАДИОИЗОТОПОВ 32P, 33P ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ БИОДИНАМИКИ ФОСФОРА В АКВАТОРИИ ГЕРАКЛЕЙСКОГО ПОЛУОСТРОВА В ВЕСЕННИЙ ПЕРИОД
Довгий И. И.1, Кременчуцкий Д. А.1, Козловская О. Н.1, Бежин Н. А.1'2, Хлыстов В. А.1, Проскурнин В. Ю.3
1ФГБУН ФИЦ Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия 2ФГАОУ ВО Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия 3ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН», Севастополь, Россия E-mail: [email protected]
Проведено изучение биодинамики фосфора в прибрежном районе с использованием короткоживущих изотопов 32P и 33Р космогенного происхождения в весенний период. Показана эффективность методики извлечения 32P и 33Р из морской воды на одной ступени сорбционного концентрирования с добавлением микроколичеств стабильного изотопа как трассера.
Получен профиль объемной активности 32P и 33Р в растворенной форме и взвешенном веществе в верхнем перемешанном слое. На основании данных объемной активности 32P и 33Р рассчитаны показатели биодинамики фосфора - время обращения 32P и 33Р в неорганическую и взвешенную органическую формы.
Ключевые слова: радиоизотопы фосфора, ^P,3^, морская радиохимия, биодинамика фосфора, бухта Ласпи.
ВВЕДЕНИЕ
Потребление биогенных элементов морскими микроорганизмами может приводить к возникновению дефицита того или иного элемента в морской среде. В таком случае элемент с наибольшим дефицитом определяет биологическую продуктивность экосистемы. Чаще всего компонентом, лимитирующим образование первичной продукции, является фосфор [1].
Одним из немногих инструментов, позволяющих изучать количественные параметры биодинамики фосфора в морской воде, являются короткоживущие изотопы фосфора космогенного происхождения [2]. До сих пор количество работ в этой области, в том числе в отечественной науке невелико. В предыдущей статье [3] нами сообщалось о проведении экспедиционных работ по концентрированию изотопов 32Ги 33P из морской воды в ходе 103 рейса НИС «Профессор Водяницкий», определении объемной активности этих изотопов и оценке времени обращения фосфора.
Целью настоящей работы является совершенствование разработанного метода извлечения радионуклидов 32P и 33Р из морской воды и определение
количественных параметров биодинамики фосфора в прибрежной зоне Черного моря в весенний период.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалы.
Азотная, соляная кислоты, аммиак, хлорид железа (+3), хлорид магния, хлорид аммония (Реахим, Россия) имели квалификацию чда и использовались без очистки. Использовали катионит КУ-2-8 и анионит АВ-17-8 производства ГП «Смолы» (г. Каменское, Украина), нитроцеллюлозные мембранные фильтры «Владисарт» (0.45 мкм размер пор, 47 мм диаметр) г. Владимир, Россия, оксид алюминия активный ТУ 2163-002-25074287-2013, производства НПП «Техпроект», г. Екатеринбург.
Отбор проб морской воды
Работы проводились в ходе 106 рейса НИС «Профессор Водяницкий» (18 апреля - 13 мая 2019 г.) 12мая 2019 г. в акватории бухты Ласпи. Координаты станции (44°24.781, 33°41.628). Пробы морской воды отбирались погружным насосом (рис. 1, а) производительностью 6 м3ч с горизонтов 3 м (2м3), 12 м (3 м3) 30 м (3 м3) и закачивались в баки объемом 1 м3 (рис. 1, б). Отбиралась проба для определения исходной концентрации растворенного неорганического (DIP) и общего растворенного фосфора (DOP). На стадии закачки воды в бак добавлялась аликвота раствора KH2PO4 до концентрации фосфора в морской воде 6-8 мкмоль-л-1. Для установления точной концентрации отбирали пробы.
Извлечение природного фосфора и 32P и 33Р из морской воды
Пробы пропускалась через систему, состоящую из полипропиленовых картриджей с размером пор 1 мкм для механической очистки воды от взвесей, адсорбера, наполненного гранулированным Al2O3, объем адсорбера 700 мл (высота насыпки 10 дюймов). После пропускания каждых 500 л морской воды отбирали аликвоту для определения концентрацииDIP.Эксперименты проводились при скоростях потока равных 6,4-6,7 л- мин-1 (около 10 колоночных объемов в минуту). Схема сорбционного концентрирования изотопов 32P и 33Р из морской воды представлена на рис. 2
Степень извлечения стабильного фосфора из морской воды (И)в аликвотах, отобранных каждые 500 л, рассчитывали по формуле (1):
C - C
R = —--100%, (1)
C C0
где С0 - исходная концентрация фосфат-иона в морской воде, мкмоль-л-1; С - концентрация фосфат-иона в пробе после сорбента, мкмоль- л-1.
На основании исходных и полученных значений концентраций рассчитывали
32
степень извлечения DIP из морской воды, равную степени извлечения изотопов P
33
и Р.
(а) (б)
Рис. 1. Погружной насос для отбора проб морской воды (а) и расположение баков (б) на судне.
Рис. 2. Схема сорбционного концентрирования изотопов32Р и 33Р из морской воды.
Измерение форм фосфора в морской воде
Определение концентраций растворенного неорганического фосфора (DIP, мкмоль-л-1) и общего растворенного фосфора (TDP, мкмоль- л-1) проводили, используя стандартные методики [4]. Растворенный органический фосфор (DOP, мкмоль- л-1) рассчитывали, как разницу: DOP = TDP - DIP. Концентрацию взвеси определяли по приращению массы фильтров, отнесенной к объему воды, прокаченной через них.
Радиохимическая пробоподготовка
Полипропиленовые картриджи (фильтры механической очистки) озоляли при 600 °С в течении 4 часов. Золу растворяли в 8 М HNO3 + 30 % H2O2. Отбиралась аликвота для определения выхода стабильного фосфора.
С картриджей Al2O3 фосфор десорбировали кипячением с 480 мл 1 М NaOH в течении 0,5 ч. Раствор отделяли фильтрованием. Добавляли 190 мл конц. HNO3 и
А(33 Р ):
100 мл конц. КН3 доводили до 800 мл, вносили 6 мг стабильного фосфора в виде КН2РО4 для определения выхода, фильтровали, нагревали до кипения. Добавляли 75 мл молибдата аммония (100 г- л-1) для осаждения (КИ4)3[РМо12О40р2И2О. Далее осадок обрабатывали как описано в нашей работе [5]. Схемы радиоаналитической подготовки для получения счетных образцов 32Р и 33Риз проб морской воды и взвешенного органического вещества опубликованы в [3].
Выход по процессам радиохимической подготовки определяли по стабильному фосфору (2):
т(р)-100%
(р) , (2)
т0 (Р)
где т0(Р) - масса внесенного стабильного фосфора, т(Р) - масса фосфора в счетном образце.
Измерение 32Р и 33Р
32Р и 33Р измеряли на ультранизкофоновом спектрометре Wallac 1220 ОиапШш (Регк1пЕ1тег). Для 32Р и 33Р (Етах>156 кэВ) эффективность счета обычно выше 95 % [6], неопределенность не превышает 10 %.
Расчет объемной активности 33Р (ёрт- м-3), поводили по формуле (3):
о _ о
Л150-450 рА150-450
_Т33Р> , (3)
5 -ц- (1 _Ф) • е j • V
где К150-450 скорость счета по каналам 150-450; Яри150-450 - скорость счета фона по
каналам 150-450; п - химический выход; (1 — ф) - доля пробы взятая на ЖСС;
•а? ,
Г - время прошедшее с момента отбора пробы до измерения; А("Р) = 1п 2/Тт = 1п 2/25,3 = 0,0274 сут-1 - константа распада 33Р; V - объем пробы (м3). Расчет объемной активности 32Р (ёрт- м-3), поводили по формуле (4):
о _о
А(32 р) — °450_800 °рк 450-800 (4)
^ _132рV , ( )
5-ц-(1 _ф) • е 1 j • V
где К450-800 скорость счета по каналам 450-800; Ярм50-800 - скорость счета фона по каналам 450-800; п - химический выход; (1 — ф) - доля пробы взятая на ЖСС; Г - время прошедшее с момента отбора пробы до измерения; А(32Р) = 1п 2/Гш = 1п 2/14,3 = 0,04847 сут-1 - константа распада 32Р; 5-степень извлечения фосфора из морской воды; V - объем пробы (м3).
Расчет количественных характеристик биодинамики фосфора Время обращения фосфора в неорганическую и взвешенную форму рассчитывали по формуле (5):
1п ^
К,
г —-—, (5)
1 _ 13
где ЯР и отношение 33Р/32Р в продукте и источнике, соответственно; ^32 и ^33
32 33
- константа радиоактивного распада изотопов Р и Р.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Ранее нами сообщалось об использовании гранулированного оксида алюминия для извлечения изотопов 32Р, 33Р из морской воды [3] и определении параметров биодинамики фосфора в осенний период. Методология, использованная в данной работе, имеет ряд преимуществ, а именно:
- отбор проб производился быстро, в течении 1,5 часов со всех трех горизонтов, благодаря наличию восьми емкостей объемом 1 м3, далее проводили сорбционное концентрирование. В это же время выполнялись гидрологические измерения. В то время как в предыдущей работе прокачка морской воды проводилась около 15 часов. Естественно, гидрологические характеристики среды за это время претерпевали значительные изменения. Т.о. полученные данные более точно соответствуют гидрологическим параметрам морской среды на момент отбора проб.
- использование одного адсорбера уменьшило количество проб, для которых необходимо выполнение процедуры радиохимической пробоподготовки и измерения на жидкостно-сцинтилляционном спектрометре. При этом активность изотопов 32Р, 33Р на втором адсорбере ниже, чем на первом. Т.о. выход стадии концентрирования определяется более точно с использованием природного изотопа, чем по отношению активностей на адсорберах. Это опять же стало возможно при использовании емкостей.
Кроме того, использование проб меньшего объема привело к незначительному увеличению степени извлечения фосфора из морской воды (среднее значение 57 % против 47 % в 2018 г.). При этом уменьшились абсолютные активности 32Р и 33Р на адсорберах. Несмотря на это очевидно, что принятые изменения в пробоотборе позволяют получить более качественные результаты, уменьшить количество проб для измерения короткоживущих радионуклидов с 9 до 6 на один профиль, построенный по трем горизонтам. Три пробы на 32Р и 33Р во взвешенном органическом веществе и три пробы на 32Р и 33Рв морской воде, поскольку исключена необходимость измерения второго адсорбера.
Значения показателей биодинамики, полученные предыдущими исследователями, приведены в табл. 1. Из приведенных данных видно, что значения времени обращения сильно различается для различных форм фосфора, а также географического расположения изучаемого региона.
Измеренные величины концентрации различных форм фосфора приведены в табл. 2 и на рис. 3-4. Они имеют типичный для данного сезона и места отбора проб (поверхностный слой, прибрежный район) характер изменения. Распределение растворенного неорганического и органического фосфора имеет однородный характер. Концентрация общего взвешенного фосфора, как и концентрация взвеси уменьшаются с глубиной. При этом следует отметить высокие значения концентрации взвеси - более 1 мг- л-1.
Таблица 1
Значения времени обращения для различных форм фосфора
Форма фосфора Время обращения фосфора, дней Литература
Прибрежные Открытый океан
районы
DIP <1 ч до 10 дней (>1000 д. в Бедфордском бассейне) От недель до месяцев [7-17]
Суммарный DOP От 3 до>90 дней 20-300 дней [16-23]
Биодоступный DOP (модельные 2-30 дней 1-4 дня [15-16, 24-25]
соединения)
Микропланктон (<1 мкм) >1-3 дней Не определено [17]
Фитопланктон (>1 <1-8 дней <1 недели [17, 26]
мкм)
Зоопланктон 14-40 дней 30-80 дней [17, 20-21, 26-27]
(>280 мкм)
Таблица 2
Значения концентрации различных форм фосфора
Горизонт DIP, мкмоль- л-1 TDP, мкмоль- л-1 DOP, мкмоль- л-1 TSP, мкмоль- л-1 Концентра
ция взвеси, -1 мг- л
3 0,06 0,27 0,21 0,12 2,03
12 0,05 0,26 0,22 0,09 1,53
30 0,05 0,27 0,22 0,08 1,14
Значения объемной активности изотопов 32Р и 33Р в растворенной и во взвешенной форме представлены в табл. 3 и на рис. 5, 6. Значения объемной активности 32Р и 33Р в растворенной форме соотносятся с многочисленными литературными данными [17], в тоже время как полученные значения объемной активности во взвешенной форме32Р и 33Р превышают литературные. Это связанно с тем, что отбор проб в этих работах осуществлялся в открытой части океана, в которой концентрация взвешенного органического вещества на порядок ниже. С другой стороны, в ряде работ [17, 26] для определения активности 32Р и 33Р во взвешенной форме использовали отдельные фракции (фито- и зоопланктон). В нашей работе мы отделяли взвешенное вещество размером более 1 мкм. Активности 32Р и 33Р во взвешенном веществе соответствует суммарной активности отдельных фракций по литературным данным.
Рис. 3. Значения концентраций растворенного органического фосфора (DOP, ■), растворенного неорганического фосфора (DIP, •) и температуры (▲) для горизонтов 3, 12 и 30 м.
Рис. 4. Значения концентраций общего взвешенного фосфора (ТБР, ■), взвешенного органического вещества (•) и температуры (▲) для горизонтов 3, 12 и 30 м.
Таблица 3
Значения объемной активности изотопов 32Р и 33Р
Гориз Растворенная форма Взвешенная форма
онт 5, % А(33Р), ёрт- м-3 А(32Р), ёрт- м-3 33Р/32Р А(33Р), ёрт- м-3 А(32Р), ёрт- м-3 33Р/32Р
3 51,2 3,18± 3,83± 0,83± 1,08±0,05 0,93± 1,16±
0,16 0,2 0,08 0,05 0,12
12 59,5 2,56± 3,01± 0,85± 0,80±0,04 0,70± 1,15±
0,13 0,16 0,09 0,04 0,12
30 63,1 1,18± 1,46± 0,81± 0,56±0,03 0,47± 1,18±
0,06 0,08 0,08 0,03 0,12
Рис. 5. Значения объемной активности Р (■) и Р (•) и отношения 33Р/32Р (▲) в морской воде для горизонтов 3, 12 и 30 м.
Активность 32Р и 33Р, с1ртм'3
I-1-1-'-1-'-1-'-1
0,4 0,6 0,8 1 1,2
33р/32р
0 п
2 10-
й К К
ю >>
£ 20 -
30 -1
32 33 33 32
Рис. 6. Значения объемной активности Р (■) и Р (•) и отношения 33Р/32Р (▲) во взвешенном органическом веществе (б)для горизонтов 3, 12 и 30 м.
На основании данных отношения 33Р/32Р в морской воде на различных горизонтах и в источнике - атмосферных выпадениях в сентябре месяце (0,77), по формуле (6) были рассчитаны значения времени обращения фосфора в неорганическую форму, равное 3,5±1,1 дня. Из значений 33Р/32Р во взвеси и источнике - морской воде по формуле (6) были рассчитаны значения времени обращения фосфора в взвешенную органическую форму, равное 16,0±1,8 дней. Результаты для весеннего периода выше, чем полученные раннее для осеннего, и согласуются с величинами, полученными в работе [17] для данного времени года.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Усовершенствована методика извлечения изотопов 32Р и 33Р из морской воды. Предложено сорбционное извлечение на одной сорбционной ступени с добавлением микроколичеств дигидрофосфата калия как трассера извлечения фосфора из морской воды.
2. Определены объемные активности 32Р и 33Р в растворенной и взвешенной формах, а также отношение 33Р/32Р для различных горизонтов отбора проб морской воды.
3. Рассчитано время обращение фосфора в неорганическую и взвешенную органическую форму. Показано, что время обращения фосфора в весенний период выше, чем в осенний для данной области.
0,8 1,2 1,6 2 2,4
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и города Севастополь в рамках научного проекта № 18-43-920005 р_а, а также государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации (тема «Прибрежные исследования» № 0827-2020-0004) и «Молисмологические и биогеохимические основы гомеостаза морских экосистем», номер гос. регистрации АААА-А18-118020890090-2.
Список литературы
1. Савенко В. С. Геохимия фосфора в глобальном гидрохимическом цикле / В. С. Савенко, А. В. Савенко. - М.: ГЕОС, 2007. - 248 с.
2. Ruttenberg K. C. The Global Phosphorus Cycle / K. C. Ruttenberg // Treatise on Geochemistry (Second Edition). - 2004. - Vol. 10. - P. 499-558.
3. Довгий И. И. Изучение биодинамики фосфора в акватории Гераклейского полуострова с использованием изотопов 32, 33P / И. И. Довгий, Д. А. Кременчуцкий, О. Н. Козловская [и др.] // Ученые записки Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского. Серия: Биология, химия. - 2019. - Т. 5 (71), № 1. - С. 221-233.
4. РД 52.10.738-2010. Массовая концентрация фосфатов в морских водах. - М.: ОАО ФОП, 2010. -27 с.
5. Dovhyi I. I. Atmospheric Depositional Fluxes of Cosmogenic 32P, 33P and 7Be in the Sevastopol Region / I. I. Dovhyi, D. A. Kremenchutskii, V. Yu. Proskurnin [et al.] // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. - 2017. - Vol. 314, No. 3. - P. 1643-1652.
6. Chen M. Determination of cosmogenic 32P and 33P in environmental samples / M. Chen, Z. Yang, L. Zhang [et al.] // Acta Oceanologica Sinica. - 2013. - Vol. 32, No. 6. - P. 18-25.
7. Pomeroy L. R. The exchange of phosphate between estuarine water and sediments / L. R. Pomeroy, E. E. Smith, C. M. Grant // Limnology and Oceanography. - 1965. - Vol. 10, No. 2. - P. 167-172.
8. Duerden C. F. Aspects of Phytoplankton Production and Phosphate Exchange in Bedford Basin, Nova Scotia. PhD Thesis / C. F. Duerden. - Halifax: Dalhousie University, 1973. - 242 p.
9. Taft J. L. Uptake and release of phosphorus by phytoplankton in the Chesapeake Bay, USA / J. L. Taft, W. R. Taylor, J. J. McCarthy // Marine Biology. - 1975. - Vol. 33. - P. 21-32.
10. Harrison W. G. Some experiments on phosphate assimilation by coastal marine plankton / W. G. Harrison, F. Azam, E. H. Renger [et al.] // Marine Biology. - 1977. - Vol. 40. - P. 9-18.
11. Perry M. J. Phosphate uptake by phytoplankton in the central North Pacific Ocean / M. J. Perry, R. W. Eppley // Deep Sea Research. - 1981. - Vol. 28. - P. 39-49.
12. Smith R. E. Phosphorus exchange in marine microplankton communities near Hawaii / R. E. Smith, W. G. Harrison, L. Harris // Marine Biology. - 1985. - Vol. 86. - P. 75-84.
13. Sorokin Y. I. Phosphorus metabolism in planktonic communities of the eastern tropical Pacific Ocean / Y. I. Sorokin // Marine Ecology Progress Series. - 1985. - Vol. 27. - P. 87-97.
14. Harrison W. G. Isotope-dilution and its effects on measurements of nitrogen and phosphorus uptake by oceanic microplankton / W. G. Harrison, L. R. Harris // Marine Ecology Progress Series. - 1986. -Vol. 27. - P. 253-261.
15. Bjo'rkman K. Bioavailability of inorganic and organic P compounds to natural assemblages of microorganisms in Hawaiian coastal waters / K. Bjo'rkman, D. M. Karl // Marine Ecology Progress Series. - 1994. - Vol. 111. - P. 265-273.
16. Bjo'rkman K. A novel method for the measurement of dissolved adenosine and guanosine triphosphate in aquatic habitats: Applications to marine microbial ecology / K. Bjo'rkman, D. M. Karl // Journal of Microbiological Methods. - 2001. - Vol. 47. - P. 159-167.
17. Benitez-Nelson C. R. Variability of inorganic and organic phosphorus turnover rates in the coastal ocean / C. R. Benitez-Nelson, K. O. Buesseler // Nature. - 1999. - Vol. 398. - P. 502-505.
18. Jackson G. A. Importance of dissolved organic nitrogen and phosphorus to biological nutrient cycling / G. A. Jackson, P. M. Williams // Deep Sea Research. - 1985. - Vol. 32. - P. 223-235.
19. Orrett K. Dissolved organic phosphorus production in surface waters / K. Orrett, D. M. Karl // Limnology and Oceanography. - 1987. - Vol. 32. - P. 383-395.
20. Lal D. Cosmogenic 32P and 33P used as tracers to study phosphorus recycling in the upper ocean / D. Lal, T. Lee // Nature. - 1988. - Vol. 333. - P. 752-754.
21. Lee T. Techniques for extraction of dissolved inorganic and organic phosphorus from large volumes of sea water / T. Lee, D. Lal // Analytica Chimica Acta. - 1992. - Vol. 260, No. 1. - P. 113-121.
22. Karl D. M. Partial characterization of the dissolved organic phosphorus pool in the oligotrophic North Pacific Ocean / D. M. Karl, K. Yanagi // Limnology and Oceanography. - 1997. - Vol. 4. - P. 1398-1405.
23. Benitez-Nelson C. R. Phosphorus cycling in the North Pacific Subtropical Gyre using cosmogenic 32P and 33P / C. R. Benitez-Nelson, D. M. Karl // Limnology and Oceanography. - 2002. - Vol. 47. - P. 762-770.
24. Ammerman J. W. Bacterial 50-nucleotidase activity in estuarine and coastal marine waters: Role in phosphorus regeneration / J. W. Ammerman, F. Azam // Limnology and Oceanography. - 1985. -Vol. 36. - P. 1437-1447.
25. Nawrocki M. P. Dissolved ATP turnover in the Bransfield Strait, Antarctica during the spring bloom / M. P. Nawrocki, D. M. Karl // Marine Ecology Progress Series. - 1989. - Vol. 57. - P. 35-44.
26. Waser N. A. D. Natural activities of 32P and 33P and the ratio in suspended particulate matter and plankton in the Sargasso Sea / N. A. D. Waser, M. P. Bacon, A. F. Michaels // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. - 1996. - Vol. 43, No. 2-3. - P. 421-436.
27. Lee T. Studies of vertical mixing in the Southern California Bight with cosmogenic radionuclides 32P and 7Be. / T. Lee, E. Barg, D. Lal // Limnology and Oceanography. - 1991. - Vol. 36, No. 5. - P. 1044-1052.
COSMOGENIC ISOTOPES 32, 33P IN THE SPRING BIODYNAMICS OF
PHOSPHORUS STUDIES IN THE AQUATORIA OF THE HERACLEIC
PENINSULA
Dovhyi 1.1.1, Kremenchutskii D. A.1, Kozlovskaia O. N.1, Bezhin N. A.2, Hlystov V. A.,
Proskurnin V. Yu.3
1Marine Hydrophysical Institute of RAS, Sevastopol, Russia
2Sevastopol State University, Sevastopol, Russia
3The A. O. Kovalevsky Institute of Marine Biological Research of RAS, Sevastopol, Russia
E-mail: [email protected]
The spring phosphorus biodynamics in the coastal region using 32P and 33P shortlived cosmogenic isotopes was studied. The methodology of 32P and 33P isotopes extraction from seawater was improved. The use of smaller samples led to a slight increase in the degree of phosphorus extraction from seawater (average 57 % versus 47 %). At the same time, the absolute activities of 32P and 33P on adsorbers decreased. Despite this, it is obvious that the adopted changes in sampling allow to obtain better results, reduce the number of samples for measuring short-lived radionuclides. Thus, the efficiency of the method for extracting from sea water at one stage sorption concentration with the addition of microquantities of the stable isotope as a tracer is shown.
The profile of 32P and 33P specific activity in the dissolved form and suspended matter in the upper mixed layer was obtained. 32P/33P ratio also was assessed for various depths of the upper mixed layer. Based on the data of 32P and 33P specific activity, the phosphorus biodynamics indicators - the time of conversion of 32P and 33P into inorganic and
particulate organic forms-were calculated. It was revealed that the time of phosphorus conversion in spring is higher than in the fall in this region.
Keywords: radioisotopes of phosphorus, 32P, 33P, marine radiochemistry, biodynamic of phosphorus, Laspi bay.
References
1. Savenko V. S., Savenko A. V. Geochemistry of phosphorus in the global hydrochemical cycle, 248 (GEOS, Moscow, 2007). (in Russ.).
2. Ruttenberg K. C., The Global Phosphorus Cycle, Treatise on Geochemistry (Second Edition), 10, 499 (2004).
3. Dovhyi I. I., Kremenchutskii D. A., Kozlovskaya O. N. [et al.], The study of phosphorus biodynamics in the water area of the Heracles Peninsula using 32,33P isotopes, Scientific Notes of V. I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry, 5 (71), 1, 221 (2019).
4. Guidance document 52.10.738-2010. Mass concentration of phosphates in sea waters, 27 (JSC FOP, Moscow, 2010). (in Russ.).
5. Dovhyi I. I., Kremenchutskii D. A., Proskurnin V. Yu. [et al.], Atmospheric Depositional Fluxes of
32 33 7
Cosmogenic 32P, 33P and 'Be in the Sevastopol Region, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 314, 3, 1643 (2017).
6. Chen M., Yang Z., Zhang L. [et al.], Determination of cosmogenic 32P and 33P in environmental samples, Acta Oceanologica Sinica, 32, 6, 18 (2013).
7. Pomeroy L. R., Smith E. E., Grant C. M., The exchange of phosphate between estuarine water and sediments, Limnology and Oceanography, 10, 2, 167 (1965).
8. Duerden C. F., Aspects of Phytoplankton Production and Phosphate Exchange in Bedford Basin, Nova Scotia, PhD Thesis, 242 (Dalhousie University, Halifax, 1973).
9. Taft J. L., Taylor W. R., McCarthy J. J., Uptake and release of phosphorus by phytoplankton in the Chesapeake Bay, USA, Marine Biology, 33, 21 (1975).
10. Harrison W. G., Azam F., Renger E. H. [et al.], Some experiments on phosphate assimilation by coastal marine plankton, Marine Biology, 40, 9 (1977).
11. Perry M. J., Eppley R. W., Phosphate uptake by phytoplankton in the central North Pacific Ocean, Deep Sea Research, 28, 39 (1981).
12. Smith R. E., Harrison W. G., Harris L. Phosphorus exchange in marine microplankton communities near Hawaii, Marine Biology, 86, 75 (1985).
13. Sorokin Y. I., Phosphorus metabolism in planktonic communities of the eastern tropical Pacific Ocean, Marine Ecology Progress Series, 27, 87 (1985).
14. Harrison W. G., Harris L. R. Isotope-dilution and its effects on measurements of nitrogen and phosphorus uptake by oceanic microplankton, Marine Ecology Progress Series, 27, 253 (1986).
15. Bjo'rkman K., Karl D. M., Bioavailability of inorganic and organic P compounds to natural assemblages of microorganisms in Hawaiian coastal waters, Marine Ecology Progress Series, 111, 265 (1994).
16. Bjo'rkman K., Karl D. M., A novel method for the measurement of dissolved adenosine and guanosine triphosphate in aquatic habitats: Applications to marine microbial ecology, Journal of Microbiological Methods, 47, 159 (2001).
17. Benitez-Nelson C. R., Buesseler K. O. Variability of inorganic and organic phosphorus turnover rates in the coastal ocean, Nature, 398,502 (1999).
18. Jackson G. A., Williams P. M., Importance of dissolved organic nitrogen and phosphorus to biological nutrient cycling, Deep Sea Research, 32, 223 (1985).
19. Orrett K., Karl D. M. Dissolved organic phosphorus production in surface waters, Limnology and Oceanography, 32, 383 (1987).
20. Lal D., Lee T., Cosmogenic 32P and 33P used as tracers to study phosphorus recycling in the upper ocean, Nature, 333, 752 (1988).
21. Lee T., Lal D., Techniques for extraction of dissolved inorganic and organic phosphorus from large volumes of sea water, Analytica Chimica Acta, 260, 1, 113 (1992).
22. Karl D. M., Yanagi K., Partial characterization of the dissolved organic phosphorus pool in the oligotrophic North Pacific Ocean, Limnology and Oceanography, 4, 1398 (1997).
23. Benitez-Nelson C. R., Karl D. M., Phosphorus cycling in the North Pacific Subtropical Gyre using cosmogenic 32P and 33P, Limnology and Oceanography, 47, 762 (2002).
24. Ammerman J. W., Azam F., Bacterial 50-nucleotidase activity in estuarine and coastal marine waters: Role in phosphorus regeneration, Limnology and Oceanography, 36, 1437 (1985).
25. Nawrocki M. P., Karl D. M., Dissolved ATP turnover in the Bransfield Strait, Antarctica during the spring bloom, Marine Ecology Progress Series, 57, 35 (1989).
26. Waser N. A. D., Bacon M. P., Michaels A. F. Natural activities of 32P and 33P and the ratio in suspended particulate matter and plankton in the Sargasso Sea, Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 43, 2-3, 421 (1996).
27. Lee T., Barg E., Lal D., Studies of vertical mixing in the Southern California Bight with cosmogenic radionuclides 32P and 7Be, Limnology and Oceanography, 36, 5, 1044 (1991).
