Брагин-6

УДК 551.345.3
МЕТАН И ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО В МНОГОЛЕТНЕМЁРЗЛЫХ
ГРУНТАХ ЛЕСОСТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ ВБЛИЗИ ПОС.ЧОКУРДАХ, РС(Я)
И.В.Брагин1, А.Сугимото2
Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, Владивосток
bragin_ivan@mail.ru
2
Division of environmental earth sciences, Hokkaido University, Sapporo, JAPAN
atsukos@hokudai.ac.jp
1
ВВЕДЕНИЕ
Метан – мощнейший парниковый газ (ПГ), по эффекту более чем в 20 раз превышающий
углекислый газ. Будучи хранимым в вечной мерзлоте и высвобождаемым вследствие её таяния, он
ускоряет глобальное изменение климата. Содержащееся в мерзлотных грунтах органическое
вещество (ОВ) также может быть преобразовано либо в углекислый газ, либо в метан, вызывая
эмиссию ПГ. Причиной данного процесса является также деградация многолетнемёрзлых пород
(МП). Нами представлены результаты исследований подземных льдов на содержание метана и
ОВ, их зависимости от глубины и типа микроландшафтов. Также, используя данные по 2H (H2O,
CH4), 13C (ОВ, CH4), 15N (ОВ), 18O (H2O), нами был сделан вывод об особенностях накопления и
распространения метана и ОВ в МП в свете глобального изменения климата и его возможного
ускорения вследствие таяния МП.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводились на территории РС(Я), вблизи пос.Чокурдах, в нижнем течении
р.Индигирка (N70˚33’47”, E148˚16’25”). Тип ландшафта – лесотундровый в пойме реки и
тундровый на холмах. Наиболее распространённые виды растительности: лиственница, ива (вдоль
берегов реки), различные мхи и лишайники. Мы производили отбор проб МП методом
колонкового бурения (глубина 1–4.5м, диаметр 10см). Образцы в вакуумных пластиковых пакетах
помещались в морозильную камеру. Затем их топили и из полученной массы экстрагировали газ,
центрифугировали воду и получали сухой грунт. Вода была анализирована на 2H и 18O, грунт был
исследован на содержание углерода и азота, а также их стабильных изотопов 13C и 15N
соответственно.
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Из полученных данных видно, что концентрация метана не постоянная на всей глубине и
имеются пики, вызванные процессами накопления и хранения метана. Основные параметры МП
также не показывают какой-либо корреляции с концентрацией метана [2, 3]. Но, в общем, мы
наблюдаем пик концентрации метана на глубине 40-50см. Наблюдаемая мощность активного
(оттаивающего) слоя составляет 30-40см [1]. Таким образом, этот пик может быть вызван тем, что
метан не может свободно пройти через граничный упорный пласт между активным и
многолетнемёрзлым слоями. Этот граничный слой был сформирован денудацией частиц глины с
активного слоя при сезонном оттаивании.
Данные по δD и δ13C указывают на микробное происхождение метана. Значения δ13C в ОВ
также не постоянны по глубине (около -27‰ на поверхности и около -25‰ на глубине от 6070см). Это вызвано тем, что часть ОВ уже вступило в реакцию окисления/восстановления, вызвав
тем самым фракционирование стабильных изотопов δ13C. Чем больше отклонение от стабильного
значения для МП, тем большему изменению подвергся слой ОВ [5, 6].
Посчитанные запасы метана варьируют от 0.04 до 2.23 г/м3, ОВ – от 12.01 до 19.02 кг/м2 в
случае оттаивания МП до глубины 1м. Значения зависят, в большинстве случаев от
гидрологических условий территории. Холмы с растущими деревьями и границы «полигонов»
содержат зачастую меньшее количество метана, поскольку грунты имеют открытые поры, которые
не способствуют накоплению метана в толще. В то время как влажные и заболоченные участки
микроландшафта (в том числе полигоны) содержат гораздо большие количества метана в
околоповерхностных горизонтах, поскольку там наблюдается тот самый «граничный слой»,
препятствующий свободному дегазированию метана из глубины [3].
ПЕРСПЕКТИВЫ
Важно отметить, что определённому типу микроландшафта отвечает определённый тип
растительности. Имея аэрокосмические снимки высокого разрешения, можно рассчитать
количество захороненных парниковых газов в МП, которые могут попасть в атмосферу при
оттаивании и, в свою очередь, позволит определить вклад МП на глобальный цикл метана в
атмосфере, который ускоряет глобальное изменение климата Земли [4].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Краев Г.Н. Закономерности распространения метана в многолетнемерзлых породах на
Северо-востоке России и прогноз его поступления в атмосферу // Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук. Москва,
2010, 20с.
2. Ривкина Е.М., Краев Г.Н., Кривушин К.В., Лауринавичюс К.С., Федоров-Давыдов
Д.Г., Холодов А.Л., Щербакова В.А., Гиличинский Д.А. Метан в вечномерзлых
отложениях Северо-восточного сектора Арктики // Криосфера Земли, 2006, т. X, № 3,
с. 23–41
3. Daniel M. White, D.Sarah Garland, Chien-Lu Ping, Gary Michaelson. Characterizing soil
organic matter quality in arctic soil by cover type and depth / Cold Regions Science and
Technology 38 (2004) 63–73
4. Eugster, W., Rouse, W., Pielke, R.A., McFadden, J.P., Baldocchi, D.D., Kittel, T.G.,
Chapin, F.S., Liston, G.E., Vidale, P.L., Vaganov, E., Chambers, S., 2000. Land–
atmosphere energy exchange in Arctic tundra and boreal forest: available data and feedbacks
to climate. Global Change Biology 6, 84– 115.
5. Rodionov A., Flessa H., Kazansky O., Guggenberger G. Organic matter composition and
potential trace gas production of permafrost soils in the forest tundra in northern Siberia //
Geoderma 135 (2006), 49–62.
6. Roehm, C. L., R. Giesler, and J. Karlsson (2009), Bioavailability of terrestrial organic
carbon to lake bacteria: The case of a degrading subarctic permafrost mire complex, J.
Geophys. Res., 114, G03006, doi:10.1029/2008JG000863.