1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Водные ресурсы
  4. T. 50, № 3, 2023

Водные ресурсы, 2023, T. 50, № 3, стр. 308-323

Распределение метана в водах озера Байкал

Д. Н. Гарькуша a, *, Ю. А. Фёдоров a, Н. С. Тамбиева b, Ю. А. Андреев b, Р. А. Аджиев b

a Институт наук о Земле Южного федерального университета
344090 Ростов-на-Дону, Россия

b Гидрохимический институт
344090 Ростов-на-Дону, Россия

* E-mail: gardim1@yandex.ru

Поступила в редакцию 10.02.2022
После доработки 24.10.2022
Принята к публикации 31.10.2022

Аннотация

Проанализированы результаты изучения распределения концентраций метана в воде открытой акватории и северной оконечности оз. Байкал, а также в истоке р. Ангары в сентябре 2016 и 2019 гг. Для выявления корреляционных связей, помимо метана, также определялись различные гидрохимические показатели (температура; рН; концентрации О2, взвешенных веществ, Сорг, Nорг, Рорг, минеральных соединений азота и фосфора). Концентрация метана в воде Байкала варьировала в 2016 г. в пределах 0.44–3.41 мкл/дм3 (в среднем 0.80 мкл/дм3), в 2019 г. – 0.20–5.19 мкл/дм3 (в среднем 1.22 мкл/дм3). Максимальная концентрация метана отмечена в водной массе наиболее глубоководной центральной котловины озера, минимальная – южной котловины. Для мелководных участков минимальные концентрации метана отмечались в прибрежной зоне зал. Лиственничного, максимальные – в северной части озера, куда впадает большое количество рек, а также в пределах Селенгинского мелководья. Для большинства как глубоководных, так и мелководных станций наблюдался пик подповерхностного максимума концентраций метана на глубинах 25–50 м (зона термоклина), после чего его концентрации, как правило, снижались, достигая минимальных значений, либо в промежуточной водной толще, либо в придонных слоях. Мелководные участки, помимо более высоких концентраций метана по сравнению с глубоководными, отличались также и большей контрастностью его распределения по вертикали водной толщи. Анализ корреляционных зависимостей между исследуемыми гидрохимическими показателями выявил наличие значимых прямых связей концентраций метана с концентрациями Сорг и Nорг и обратных прямых связей с концентрациями О2.

Ключевые слова: оз. Байкал, водная толща, растворенный метан, гидрохимические показатели, распределение метана.

Список литературы

  1. Гарькуша Д.Н., Фёдоров Ю.А. Особенности распределения содержания метана в прибрежных участках Петрозаводской губы Онежского озера // Вод. ресурсы. 2015. Т. 42. № 3. С. 288–297.

  2. Гарькуша Д.Н., Фёдоров Ю.А. Факторы формирования концентраций метана в водных экосистемах. Ростов-на-Дону; Таганрог: Изд-во Южного федерального ун-та, 2021. 366 с.

  3. Гарькуша Д.Н., Фёдоров Ю.А., Тамбиева Н.С., Андреев Ю.А., Михайленко О.А. Метан в воде и донных отложениях озера Байкал // Вод. ресурсы. 2019. Т. 46. № 5. С. 511–522.

  4. Геодекян А.А., Авилов В.И., Авилова С.Д. Геоэкологические исследования Байкала // ДАН СССР. 1990. Т. 310. № 6. С. 1442–1446.

  5. Государственный доклад “О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2017 году”. Иркутск: КЦ Эксперт, 2018. 340 с.

  6. Гранин Н.Г., Мизандронцев И.Б., Козлов В.В., Цветова Е.А., Гнатовский Р.Ю., Блинов В.В., Асламов И.А., Кучер К.М., Иванов В.Г., Жданов А.А. Кольцевые структуры на ледовом покрове озера Байкал: анализ экспериментальных данных и математическое моделирование // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 11. С. 1890–1903.

  7. Гранин Н.Г., Мизандронцев И.Б., Обжиров А.И., Верещагина О.Ф., Гнатовский Р.Ю., Жданов А.А. Окисление метана в водной толще озера Байкал // ДАН. 2013. Т. 451. № 3. С. 332–335.

  8. Дагурова О.П., Намсараев Б.Б., Козырева Л.П., Земская Т.И., Дулов Л.Е. Бактериальные процессы цикла метана в донных осадках озера Байкал // Микробиология. 2004. Т. 73. № 2. С. 248–257.

  9. Жижченко Б.П. Углеводородные газы. М.: Недра, 1984. 112 с.

  10. Захаренко А.С., Пименов Н.В., Иванов В.Г., Земская Т.И. Окисление метана в водной толще районов газо- и нефтепроявлений Среднего и Южного Байкала // Микробиология. 2015. Т. 84. № 1. С. 98–106.

  11. Кипрушина К.Н. Сезонная динамика вертикального распределения зоопланктона открытой части Южного Байкала (район Больших Котов) // Изв. Иркутского гос. ун-та. Сер. Биология. Экология. 2009. Т. 2. № 1. С. 39–44.

  12. Кузьмин M.M., Калмычков Г.В., Гелетий В.Ф., Гнилуиш В.А., Горегляд А.В., Хахаев Б.Н., Певзнер Л.А., Каваи Л., Иошида Н., Лучков А.Д., Пономарчук В.А., Конторович А.Э., Бажин Н.М., Махов Г.А., Дядин Ю.А., Кузнецов Ф.А., Ларионов Э.Г., Манаков А.Ю., Смоляков Б.С., Манделъбаум М.М., Железняков Н.К. Первая находка газогидратов в осадочной толще озера Байкал // ДАН. 1998. Т. 362. № 4. С. 541–543.

  13. Леин А.Ю., Иванов М.В. Биогеохимический цикл метана в океане. М.: Наука, 2009. 576 с.

  14. Лут Б.Ф. Геоморфология Прибайкалья и впадины озера Байкал. Автореф. дис. … докт. геогр. наук. Новосибирск: Ин-т геологии и геофизики СО АН СССР, 1988. 32 с.

  15. Макаров М.М. Пузырьковые выходы метана из донных отложений озера Байкал. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. Иркутск: ТОИ ДВО РАН, 2016. 24 с.

  16. Мизандронцев И.Б., Козлов В.В., Иванов В.Г., Кучер К.М., Корнева Е.С., Гранин Н.Г. Вертикальное распределение метана в водной толще Байкала // Вод. ресурсы. 2020. Т. 47. № 1. С. 12–85.

  17. Намсараев Б.Б., Дулов Л.Е., Соколова Е.Н., Земская Т.И. Бактериальное образование метана в донных осадках озера Байкал // Микробиология. 1995. Т. 64. № 3. С. 411–417.

  18. Пестунов Д.А., Домышева В.М., Иванов В.Г., Шамрин А.М., Панченко М.В. Пространственное распределение направления потоков СО2 и СН4 по акватории озера Байкал (кругобайкальская экспедиция, июнь 2013 г.) // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 9. С. 792–800.

  19. РД 52.24.512-2012 Объемная концентрация метана в водах. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону: Росгидромет, Гидрохим. ин-т, 2012. 23 с.

  20. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Ч. 1 / Под ред. Л.В. Боевой. Ростов-на-Дону: НОК, 2009. 1037 с.

  21. Фёдоров Ю.А., Никаноров А.М., Тамбиева Н.С. Первые данные о распределении содержания биогенного метана в воде и донных отложениях оз. Байкал // ДАН. 1997. Т. 353. № 3. С. 394–397.

  22. Фёдоров Ю.А., Тамбиева Н.С., Гарькуша Д.Н. Влияние природных и антропогенных факторов и процессов на распределение концентрации метана в воде и донных отложениях Ладожского озера // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2006. № 5. С. 412–424.

  23. Фёдоров Ю.А., Тамбиева Н.С., Гарькуша Д.Н. Метан как показатель экологического состояния пресноводных водоемов (на примере озер Валдай и Ужин) // Метеорология и гидрология. 2004. № 6. С. 88–96.

  24. Фёдоров Ю.А. Стабильные изотопы и эволюция гидросферы. М.: Центр “Истина” МО РФ, 1999. 370 с.

  25. Шимараев М.Н., Троицкая Е.С., Гнатовский Р.Ю. Изменение температуры глубинных вод озера Байкал в 1972–2007 годы // География и природ. ресурсы. 2009. № 3. С. 68–76.

  26. Bianchi M., Marty D., Teyssie J.-L., Fowler S.W. Strictly aerobic and anaerobic bacteria associated with sinking particulate matter and zooplankton fecal pellets // Mar. Ecol. Progress Ser. 1992. V. 88. P. 55–60.

  27. Conrad R. The Global methane cycle: Recent advances in understanding the microbial processes involved // Environ. Microbial. 2009. Rep. 1. P. 285–292.

  28. Cynar F.J., Yayanos A.A. Enrichment and characterization of methanogenic bacterium from the oxic upper layer of the ocean // Curr. Microbiol. 1991. V. 23. P. 89–96.

  29. Damm E., Helmke E., Thoms S., Schauer U., Nothig E., Bakker K., Kiene R.P. Methane production in aerobic surface water in central Arctic Ocean // Biogeosci. 2010. V. 7. P. 1099–1108.

  30. Granin N.G., Makarov M.M., Kucher K.M., Gnatovsky R.Y. Gas seeps in Lake Baikal-detection, distribution, and implications for water column mixing // Geo-Mar. Lett. 2010. V. 30 (3, 4). P. 399–409.

  31. Granin N.G., Radzyminovich N.A., Granina L.Z., Blinov V.V., Gnatovsky R.Yu. Freshening of near-bottom waters in Lake Baikal triggered by the Mw6. 2 Kultuk earthquake of August 2008 // Geo-Mar. Lett. 2012. V. 32. № 5. P. 453–464.

  32. Grossart H.-P., Frindte K., Dziallas C. et al. Microbial methane production in oxygenated water column of an oligotrophic lake // Proc. Natl. Acad. Sci. 2011. V. 108. P. 19657–19661.

  33. Izmest’eva L.R., Moore M.V., Hampton S.E., Ferwerda C.J., Gray D.K., Woo K.H. Pislegina H.V., Krashchuk L.S., Shimaraeva S.V., Silow E.A. Lake-wide physical and biological trends associated with warming in Lake Baikal // J. Great Lakes Res. 2016. V. 42. P. 6–17.

  34. Kadnikov V.V., Mardanov A.V., Beletsky A.V., Shubenkova O.V., Pogodaeva T.V., Zemskaya T.I., Ravin N.V., Skryabin K.G. Microbial community structure in methane hydrate-bearing sediments of freshwater Lake Baikal // Federation Eur. Microbiol. Soc. Microbiol. Ecol. 2012. V. 79. P. 348–358.

  35. Karl D.N., Beversdorf L., Bjorkman K.M., Church M.J., Martinez A., Delong E.F. Aerobic production of methane in the sea // Nat. Geosci. 2008. V. 1. P. 473–478.

  36. Khlystov O., De Batist M., Shoji H., Hachikubo A., Nishio S., Naudts L., Poort J., Khabuev A., Belousov O., Manakov A., Kalmychkov G. Gas hydrate of Lake Baikal: Discovery and varieties // Asian Earth Sci. 2013. V. 62. № 1. P. 162–166.

  37. Leifer I., Boles J.R., Luyendyk B.P., Clark J.F. Transient discharges from marine hydrocarbon seeps: spatial and temporal variability // Environ. Geol. 2004. V. 46 (8). P. 1038–1052.

  38. Murase J., Sugimoto A. Inhibitory effect of light on methane oxidation in pelagic water column of a mesotrophic lake (Lake Biwa, Japan) // Limnol. Oceanogr. 2005. V. 50. P. 1339–1343.

  39. Potyomkina T.G., Baryshev V.B., Grachev A.M., Potyomkin V.L. Chemical composition of suspension in water body of Lake Baikal // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A. 1998. V. 405. P. 543–545.

  40. Reeburgh W.S. Oceanic methane biogeochemistry // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 486–513.

  41. Schmale O., Greinert J., Rehder G. Methane emission from high-intensity marine gas seeps in the Black Sea into the atmosphere // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32 (7). L07609.

  42. Schmid M., De Batist M., Granin N.G., Kapitanov V.A., McGinnis D.F., Mizandrontsev I.B., Obzhirov A.I., Wiiest A. Sources and sinks of methane in Lake Baikal: A synthesis of measurements and modeling // Limnol. Oceanogr. 2007. V. 52 (5). P. 1824–1837.

  43. Tang K.W., McGinnis D.F., Frindte K., Bruchert V., Grossart H.-P. Paradox reconsidered: Methane oversaturation in well-oxygenated lake waters // Limnol. Oceanogr. 2014. V. 59 (1). P. 275–284.

  44. Zemskaya T., Egorov A., Khlystov O., Shubenkova O., Namsaraev B., Chernitsina S., Dagurova O., Kalmychkov G., Grachev M. Biogeochemical cycles of methane in Lake Baikal // Geoph. Res. Abstr. 2005. V. 7. 03994.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Водные ресурсы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал