Heavy Metal Content in the Seagrass Zostera marina Linnaeus, 1753 in Voevoda Bay (Amur Bay, Sea of Japan)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Concentrations of heavy metals in live and dead leaves, stems, rhizomes and roots of the seagrass Zostera marina Linnaeus, 1753 were analyzed in the study. On the basis of concentration, the metals were arranged in the following row: Fe > Mn >Zn > Cu > Pb > Ni > Cd. Differences in Fe, Pb, Ni, and Cd for live and dead leaves were revealed. The factor of sediment enrichment in heavy metals from dead leaves was calculated. The enrichment factor for the metals under study changed in the row Cu > Pb > Zn > Ni > Mn, and the value of solubility product [–lg(SP)] for sulfides of the above-listed metals changed in the same row.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Ryumina

Ilyichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: Ryumina.aa@poi.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-1740-6029
Russian Federation, Vladivostok

P. Ya. Tishenko

Ilyichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: Ryumina.aa@poi.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-3500-2861
Russian Federation, Vladivostok

E. M. Shkirnikova

Ilyichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: Ryumina.aa@poi.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0003-2380-1049
Russian Federation, Vladivostok

Yu. A. Barabanshchikov

Ilyichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: Ryumina.aa@poi.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-0922-5500
Russian Federation, Vladivostok

References

  1. Барабанщиков Ю.А., Тищенко П.Я., Семкин П.Ю. и др. Особенности временной изменчивости содержания кислорода в зарослях Zostera marina Linnaeus, 1753 в бухте Воевода (Амурский залив, Японское море) // Морск. биол. журн. 2021. Т. 6. С. 3–16.
  2. Бергер В.Я. О продукции зостеры Zostera marina Linnaeus, 1753 в Белом море // Биол. моря. 2011. Т. 37. С. 362–366.
  3. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. Ленинград: Химия. 1986.
  4. Иванищев В.В. Биоаккумуляция, гомеостаз и токсичность меди в растениях // Изв. ТулГУ, Естественные науки. 2020. Вып. 1. С. 33–41.
  5. Коженкова С.И. Мониторинг состояния прибрежно-морских вод Приморья по содержанию тяжелых металлов в бурых водорослях: Автореф. дис… канд. биол. наук. Владивосток: ИБМ. 2000.
  6. Рюмина А.А., Тищенко П.Я., Шкирникова Е.М. Тяжелые металлы и органический углерод в донных осадках мелководных бухт залива Петра Великого // Геохимия. 2023. Т. 68. doi: 10.31857/S0016752523060080
  7. Справочник химика. М.-Л.: Химия. 1965. Т. 3.
  8. Титов А.Ф., Казнина Н.М., Таланова В.В. Тяжелые металлы и растения. Петрозаводск: Кар. НЦ РАН. 2014.
  9. Тищенко П.Я., Медведев Е.В., Барабанщиков Ю.А. и др. Органический углерод и карбонатная система в донных отложениях мелководных бухт залива Петра Великого (Японское море) // Геохимия. 2020. Т. 65. С. 583–598.
  10. Тищенко П.Я., Шкирникова Е.М., Горячев В.А. и др. Депонированный органический углерод мелководных бухт залива Петра Великого (Японское море) // Геохимия. 2022. Т. 67. С. 1004–1012.
  11. Христофорова Н.К. Биоиндикация и мониторинг загрязнения вод тяжелыми металлами. Ленинград: Наука. 1989.
  12. Христофорова Н.К., Гамаюнова О.А., Афанасьев А.П. Состояние бухт Козьмина и Врангеля (залив Петра Великого, Японское море): динамика загрязнения тяжелыми металлами // Изв. ТИНРО. 2015. Т. 180. С. 179–186.
  13. Христофорова Н.К., Кобзарь А.Д. Бурые водоросли-макрофиты как индикаторы загрязнения вод бухты Рудной тяжелыми металлами // Изв. ТИНРО. 2012. Т. 168. С. 220–231.
  14. Христофорова Н.К., Шулькин В.М., Кавун В.Я. и др. Тяжелые металлы в промысловых и культивируемых моллюсках залива Петра Великого. Владивосток: Дальнаука. 1994.
  15. Чернова Е.Н. Фоновые концентрации металлов в зостере морской из залива Петра Великого и оценка его современного экологического состояния / Современное экологическое состояние залива Петра Великого Японского моря, Владивосток: Изд. дом ДВФУ. 2012. С. 382–396.
  16. Чернова Е.Н., Коженкова С.И. Определение пороговых концентраций металлов в водорослях-индикаторах прибрежных вод северо-западной части Японского моря // Океанология. 2016. Т. 56. С. 393–402.
  17. Чернова Е.Н., Шулькин В.М. Концентрации металлов в воде и в водорослях: биоаккумуляционный фактор // Биол. моря. 2019. Т. 45. С. 177–187.
  18. Шишлова М.А. Зостера морская (Zostera marina L.) как индикатор загрязнения среды тяжелыми металлами: Автореф... дис. канд. биол. наук. Владивосток. 2002. 28 с.
  19. Шулькин В.М. Металлы в экосистемах морских мелководий. Владивосток: Дальнаука. 2004.
  20. Arici E., Bat L. Sediment-water interactions with eelgrass (Zostera spp.) from Sinop shores of the Black Sea // Caspian J. Environ. Sci. 2020. V. 18. № 2. P. 123–130.
  21. Aytop H., Koca Y.C., Şenol S. The importance of using soil series-based geochemical background values when calculating the enrichment factorin agricultural areas // Environ. Geochem. Health. 2023. V. 45. P. 6215–6230.
  22. Bonanno G., Borg J. Comparative analysis of trace element accumulation in seagrasses Posidonia oceanica and Cymodocea nodosa: Biomonitoring applications and legislative issues // Mar. Pollut. Bull. 2018. V. 128. P. 24–31.
  23. Bonanno G., Di Martino V. Seagrass Cymodocea nodosa as a trace element biomonitor: Bioaccumulation patterns and biomonitoring uses // J. Geochem. Explor. 2016. V. 169. P. 43–49.
  24. Bonanno G., Orlando-Bonaca M. Trace elements in Mediterranean seagrasses: Accumulation, tolerance and biomonitoring. A review // Mar. Pollut. Bull. 2017. V. 125. P. 8–18.
  25. Brix H., Lyngby J.E. The distribution of cadmium copper, lead and zinc in eelgrass (Zostera marina L.) // Sci. Total Environ. 1982. V. 24. P. 51–63.
  26. Brix H., Lyngby J.E. A survey of metallic composition of Zostera marina (L.) in the Limfjord, Denmark // Arch. Hydrobiol. 1984. V. 99. № 3. P. 347–359.
  27. Chernova E.N., Khristoforova N.K., Vyshkvartsev D.I. Heavy metals in seagrasses and algae of Pos’et Bay, Sea of Japan // Russ. J. Mar. Biol. 2002. V. 28. № 6. P. 387–392.
  28. Goldberg E.D. The mussel watch concept // Environ. Monit. Assess. 1986. V. 7. P. 91–103.
  29. Govers L., Lamers L., Bouma T. et al. Seagrasses as indicators for coastal trace metal pollution: A global meta-analysis serving as a benchmark, and a Caribbean case study // Environ. Pollut. 2014. V. 195. P. 210–217.
  30. Hosokawa S., Konuma S., Nakamura Y. Accumulation of trace metal elements (Cu, Zn, Cd, and Pb) in surface sediment via decomposed seagrass leaves: a mesocosm experiment using Zostera marina L. // PLoS One. 2016. V. 11. № 6. art. ID e0157983.
  31. doi: 10.1371/journal.pone.0157983
  32. Kaushik H., Ranjan R., Ahmad R. et al. Assessment of trace metal contamination in the core sediment of Ramsar wetland (Kabar Tal), Begusarai, Bihar (India) // Environ. Sci. Pollut. Res. 2021. V. 28. P. 18686–18701.
  33. Larkum A.W.D., Orth R.J., Duarte C.M. Seagrasses: Biology, Ecology and Conservation. Netherlands: Springer-Verlag. 2006.
  34. Lee G., Suonan Z., Kim S.H. et al. Heavy metal accumulation and phytoremediation potential by transplants of the seagrass Zostera marina in the polluted bay systems // Mar. Pollut. Bull. 2019. V. 149. P. 1–12.
  35. Lin H., Sun T., Xue S., Jiang X. Heavy metal spatial variation, bioaccumulation, and risk assessment of Zostera japonica habitat in the Yellow River Estuary, China // Sci. Total Environ. 2016. V. 541. P. 435–443.
  36. Lyngby J.E., Brix H. Heavy metals in eelgrass (Zostera marina L.) during growth and decomposition // Hydrobiologia. 1989. V. 176/177. P. 189–196.
  37. Mantoura R.F.C., Dickson A., Riley J.P. The complexation of metals with humic materials in natural waters // Estuarine Coastal Mar. Sci. 1978. V. 6. № 4. P. 387–408.
  38. McRoy C.P. Seagrass productivity: carbon uptake experiments in eelgrass, Zoster Marina // Aquaculture. 1974. V. 4. P. 131–137.
  39. Nielsen S.L., Banta G.T., Khan F.R. et al. Copper in the sediment: a major stressor for eelgrass, Zostera marina L. // Hydrobiologia. 2017. V. 788. P. 143–155.
  40. Riosmena-Rodríguez R., Talavera-Sáenz A., Acosta-Vargas B., Garner S.C. Heavy metals dynamics in seaweeds and seagrasses in Bahía Magdalena, B.C.S., México // J. Appl. Phycol. 2010. V. 22. P. 283–291.
  41. Schaller J., Brackhage C., Mkandawire M., Dudel E.G. Metal/metalloid accumulation/remobilization during aquatic litter decomposition in freshwater: A review // Sci. Total Environ. 2011. V. 409. № 23. P. 4891–4898.
  42. Schaller J., Weiske A., Mkandawire M., Dudel E.G. Invertebrates control metals and arsenic sequestration as ecosystem engineers // Chemosphere. 2010. V. 79. № 2. P. 169–173.
  43. Schlacher-Hoenlinger M.A., Schlacher T.A. Differential accumulation patterns of heavy metals among the dominant macrophytes of a mediterranean seagrass meadow // Chemosphere. 1998. V. 37. № 8. P. 1511–1519.
  44. Tipping E., Rieuwerts J., Pan G. et al. The solid–solution partitioning of heavy metals (Cu, Zn, Cd, Pb) in upland soils of England and Wales // Environ. Pollut. 2003. V. 125. P. 213–225.
  45. Yang F., Tang Y., Mi Y. et al. Mn (II) sorption on stream sediments sampled in manganese mining area: Dynamics and mechanisms // Appl. Sci. 2022. V. 12. № 7. Art. ID 3368. doi: 10.3390/app12073368
  46. Zhang J., Kattner G., Koch B.P. Interactions of trace elements and organic ligands in seawater and implications for quantifying biogeochemical dynamics: A review // Earth Sci. Rev. 2019. V. 192. P. 631–649.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic map of the sampling station in Voevoda Bay

Download (789KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences