Молодые ученые Томского политехнического университета в составе группы арктических исследователей изучили поровые (иловые) воды в трех районах выхода метана на поверхность. В том числе им впервые удалось детально установить состав поровых вод в метановых сипах в морях Восточной Арктики. Результаты исследования были опубликованы в журнале Water.
Образцы поровых вод
Исследования базировались на образцах, полученных во время арктической экспедиции на научно-исследовательском судне «Академик Мстислав Келдыш» в 2019 году. В экспедиции, организованной Институтом океанологии им. П.П. Ширшова РАН совместно с Тихоокеанским океанологическим институтом ДВО РАН им. В.И. Ильичева, приняли участие ученые и студенты из 12 научных организаций, в том числе ТПУ, МФТИ, МГУ им. М.В. Ломоносова, Института микробиологии РАН им. С.Н. Виноградского, Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Национального научного центра морской биологии ДВО РАН и других.
Томские политехники выполняли ряд научных задач, в том числе по изучению состояния донных осадков и поровых вод. Поровые воды интересны тем, что отражают и состав морской воды, и состав осадков. Исследуя их с точки зрения геохимических, биохимических и гидрохимических данных, можно реконструировать процессы, происходящие в воде и осадке, а также спрогнозировать развитие ситуации.
«Во время экспедиции мы акцентировали внимание на точках выброса метана и изменении гидрогеохимических свойств в этих местах. Всего было отобрано шесть кернов и 42 пробы поровых вод на глубинах от 22 до 68 метров. Основной акцент был сделан на места выхода метана на поверхность. Так, изучались три участка, каждый со своими особенностями: дельта реки Лены, континентальный склон моря Лаптевых и центральная часть Восточно-Сибирского моря. По сути, мы сравнивали между собой три сипа. Кроме того, пробы отбирались в фоновых точках в непосредственной близости от выхода метана на поверхность», — рассказывает один из авторов статьи, научный сотрудник отделения геологии ТПУ Юлия Моисеева.
При отборе проб ученые использовали специальные фильтры и вакуумные пробирки, чтобы исключить попадание кислорода и получить достоверные результаты. Часть анализов проводилась прямо на борту судна. Например, исследовались быстро изменяющиеся показатели — биогенные элементы (нитраты, нитриты, фосфаты, аммиак), общая щелочность. Более подробное изучение образцов продолжилось в лабораториях Томского политеха.
«Вернувшись из экспедиции, мы изучали макро- и микрокомпонентный состав поровых вод, который выполнялся в аккредитованной проблемной научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии ТПУ с помощью масс-спектрального анализа с индуктивно-связанной плазмой. Для каждой пробы были получены данные по 66 элементам, что позволило нам выявить геохимические индикаторы наличия сипа: какие элементы в этом случае могут находиться в больших или меньших в сравнении с фоновыми концентрациях», — поясняет научный сотрудник отделения геологии ТПУ Дарья Пургина.
Так, ученым удалось выявить региональные особенности морей Восточной Арктики, в том числе для участков, приуроченных к выходам сипов. Например, станции, расположенные в Восточно-Сибирском море, характеризуются повышенным содержанием марганца, алюминия, кремния, фосфора, железа, меди и бария по сравнению с морем Лаптевых, где наблюдалось повышенное содержание лития, бора, ванадия, брома, урана и низкое — йода и марганца.
В целом в зонах эмиссии метана повышены концентрации ванадия, тория, фосфора, алюминия, в то время как концентрации кобальта, железа, марганца, урана, молибдена, меди в основном низкие.
«Таким образом, нами предварительно установлен ряд элементов, который можно использовать в качестве индикаторов выхода метана. Для подтверждения результатов исследования продолжаются, и уже получены расширенные данные по итогам арктической экспедиции 2020 года. Сейчас проводится обработка материалов, но уже можно сказать, что часть новых данных подтверждает ранее полученные результаты. Кроме того, расширенная база данных позволит более детально реконструировать процессы, протекающие в зоне выхода метана. Уникальность полученных данных заключается в применении современных методов пробоотбора, позволяющих минимизировать ошибки, а также в получении с высокой точностью широкого набора элементов. В целом поровые воды в местах выхода сипов в Восточной Арктике так подробно и комплексно еще не изучались», — подытоживают ученые.
Исследования велись при поддержке Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета
