The Black Sea is a semi-isolated sea subjected to various types of pollu-

tion, including heavy metals, artificial and natural radionuclides, pesticides,

fertilisers and other organic pollutants. It has a layered water column, con-

sisting of brackish (~18 ‰), oxic surface waters and anoxic H

2

S-rich, more

saline deep waters (~22.5 ‰) separated by a 100-150 m deep py 

c 

n 

o 

c 

l 

i 

n 

e

(Fig. 1). Near and at the pycnocline is a few tens of metres-thick suboxic

zone, which is the location of important redox and biogeochemical reac-

tions (1). The water circulation in the Black Sea is characterised by a

cyclonic boundary (rim) current which encloses two main cells (gyres) ove 

r

the eastern and western deep basins (2) Natural radionuclides of va 

r 

i 

o 

u 

s

sources contributing to the total radioactivity have recently receive 

d

increasing attention in aquatic environments. 

2 

1 

0

Po is one of these natural

radionuclides which is derived mainly from phosphate fertilizers, The main

product of phosphate fertilizer industry is phosphogypsum. This product is

produced during the wet phosphoric acid process from the raw material

phosphate rock, which is enriched in various trace elements, rare-earth ele-

ments and certain naturally occurring radionuclides, including 

2 

1 

0

Po. T 

h 

e

a 

c 

t 

ivity of 

2 

1 

0

Po in the phosphogypsum originates mainly within the 

2 

3 

8

U

a 

n 

d

2 

3 

2

Th decay series. Previous work on 

2 

1 

0

Po in the Black Sea is ve 

r 

y

limited (3). The present work invo 

l 

ves study of 

2 

1 

0

Po distribution in wa 

t 

e 

r

and surface sediment samples collected during a IAEA cruise between 21

S 

e 

p 

t 

e 

m 

b 

e 

r-15 October 2000 (Fig. 1). The water samples were collected

from 4 m depth, except at Station 37, where a water sample was also recov-

ered from 100 m depth. Water samples were analysed for both dissolve 

d

(<0.45 mm) and particulate 

2 

1 

0

Po (>0.45 mm).

Fig. 1. Map showing the water and sediment sampling stations.

Results and discussion

The activities of dissolved and particulate 

210

Po in the water samples

recovered from the various stations are given in Table 1. In all the water

samples collected from the surface euphotic zone, the activities of dis-

solved

210

Po are less than those of the particulate 

210

Po, showing the par-

ticle-reactive nature of Po. In the 100-m deep-water sample from Station

37, however, the activity of the dissolved 

210

Po is about 6 times that of the

suspended solids. Moreover in this deep water sample, the dissolved and

particulate

210

Po activities are about 2.7- and 24.5 times lower than those

in the upper water layers at the same station. This strongly suggests that the

deep-water sample is from the suboxic zone which appears to have

imposed a redox control on the partitioning of the 

210

Po between particu-

late matter and water. (4). It seems that 

210

Po bound to different types of

organic and inorganic suspended particulate matter is mobilised under

reducing conditions, and again quickly transferred from this zone to the

sediment by adsorption and particle-particle interactions (5,6). The rapid

in?ux of 

210

Po to the sediment appears to be especially more effective

under the eastern gyre, as evidenced by highest level of 

210

Po activity in

the surface sediment sample from this area (Table. 2). This tentative con-

clusion needs further investigation with more detailed sampling and 

210

Po

analysis of the water column and surface sediments in the central part of

the eastern and western Black Sea deep basins.

The

210

Po activities in the bottom sediments range from 39 to 1930

Bq/kg DW (dry weight), with the highest activity being at Station 23 under

the eastern Black Sea gyre. The low values were determined in the samples

from Stations BS14, BS15 and BS18 located near mouth of the Çoruh

River.The activity levels of these stations are 39.3, 51.3 and 87.1 Bq/kg

DW, respectively.

References

1 - Murray J.W., Jannasch H.W., Honjo S., Anderson S., Reeburgh W.S.,Top Z.,

Friederich, G.E., Codispoti L.A. and Izdar E., 1989. Unexpected changes in the

oxic/unoxic interface in the Black Sea, Nature, 338: 411-413. 

2 - Özsoy E. and Ünlüata Ü., 1997. Oceanography of the Black Sea: a review of

some recent results. Earth-Science Reviews,42: 231-272.

3 - Crusius J. and Anderson R.F., 1991. Immobility of 

210

Pb in the Black Sea

sediments.Geochim. Cosmochim. Acta, 55: 327-333.

4 - Wei C.-L. and Murray J. W., 1993. The behavier of scavenged isotopes in

marine anoxic environments : 

210

Pb and 

210

Po in the water column of the Black

Sea.Geochemica et Cosmachimica Acta; 58: 1795-1811,1994 Elsevier.

5 - Santschi P.H. and Honeyman B.D., 1991. Radioisotopes as tracers for

interactions between trace elements, colloids and particles in natural waters. In J.-P.

Vernet (ed.), Heavy Metals in the Environment pp. 224-246, Elsevier

6 - Honeyman B.D. and Santschi P.H., 1989.  A browning-pumping model for

oceanic trace metal scavenging: evidence from Th isotopes. J. Mar. Res., 47: 951-

992.

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

133

210PO CONCENTRATION IN WATERS AND SEDIMENTS OF THE BLACK SEA

E. Güngör

1

*, N. Güngör

1

, M.N. Çagatay

2

, B. Karakelle

1

1

Çekmece Nuclear Research and Training Center, Istanbul, Turkey

2

IstanbulTechnical University, Geology Department, Istanbul, Turkey

Abstract

The activities of dissolved and particulate 

210

Po in the water and in the surface sediment samples from the Black Sea were determined. In

all the water samples collected from 4-m depth, the dissolved 

210

Po activities are less than those of the particulate 

210

Po activities, showing

the particle-reactive nature of Po. In a 100-m deep water sample from central part of the western Black Sea, however, the dissolved 

210

Po

activity is 6 times more than that of the particulate 

210

Po activity. Moreover in this deep-water sample, the dissolved and especially the

particulate

210

Po activities are several times lower than those in the surface water at the same station, strongly suggesting a redox control

on the partitioning of the 

210

Po between particulate matter and water.This result, together with a high 

210

Po activity of 1930 Bq/kg DW

in the surface sediment in this location, implies that 

210

Po is being effectively transferred from the water column to the surface sediments

under the cyclonic gyres. 

Key-words: Black Sea, 

210

Po activity,Water; Suspended solids; Sediment

Table 1: Dissolved and particulate 

210

Po contents in sea water samples.

Station noDissolved (Bq/m3)(Bq/m3)

2

357±36

370±32

6

224±18

413±34

13

525±43

607±54

14

231±28

-

15

214±53

414±35

20

203±28

426±38

23

157±12

-

26

190±29

299±22

27

176±43

254±23

28

159±26

404±30

31

222±26

231±25

37s

315±37

472±27

37b

118±40

19±20

Table 2:

21

0Po contents in surface sediments.

Station name Act. ± 1

s

Depth (m)

2  (0-1 cm)129±88

33

7  (0-1 cm)205±1

38

9  (0-1 cm)748±40

611

14 (0-1 cm)39±4

12

15 (0-1 cm)51±7

14,8

18 (0-1 cm)87±7

71

19 (0.0-0.5)294±19

860

19 (0.5-1.0)244±16

860

20 (0.0-0.5)594±31

1530

20 (0.5-1.0)262±31

1530

23 (0.0-0.5)1931±98

2168

23 (0.5-1.0)1780±299

2168

26 (0-1 cm)381±29

71

27 (0-1 cm)237±16

57

29 (0.0-0.5)301±18

91

29 (0.5-1.0)195±13

91

30 (0.0-0.5)137±13

54

30 (0.5-1.0)164±15

54

31 (0.0-0.5)242±13

69,5

31 (0.5-1.0)273±17

69,5