Сезонные и суточные закономерности содержания и потоков метана в эстуарии реки Черной (Крым)

Эстуарии являются важными источниками поступления метана (CH₄) в атмосферу. Оценки эмиссии этого парникового газа необходимы для определения его вклада в глобальный атмосферный бюджет. В работе рассматриваются результаты измерения временной динамики концентрации СН₄ и его эмиссии на границе вода – воздух в эстуарии реки Черной, подверженном воздействию сейшевых волн. Гидрохимические исследования в комплексе с гидрофизическими измерениями при помощи мультипараметрического зонда RCM 9 LW (Aanderaa) проводились в зимний, весенний и летний сезоны 2021 г. Показаны высокая скорость и широкий диапазон изменения концентрации СН₄ в воде эстуария реки Черной, в суточном масштабе времени, соответствовавшие динамике зарегистрированных волновых процессов. Рассчитанные периоды колебаний гидрологических параметров составили 45, 19–21, 14–17 и 9 мин. Тенденция изменения концентрации СН₄ согласовывалась с изменением солености: пресным водам соответствовали более высокие значения СН₄, морским – более низкие. Наиболее сильная связь получена между значениями концентрации СН₄ и температурой воды (R = 0,61), а также содержанием растворенного кислорода (R = –0,61). Рассчитанный поток СН₄ с поверхности воды в атмосферу для различных сезонов находился в диапазоне от 71 до 1680 мкмоль/м² в сут. Балансовые оценки показали, что время оборота растворенного метана в эстуарии реки Черной, рассчитанное как отношение содержания метана в 1 м³ к сумме его потоков из дна и в атмосферу, для выбранных условий не превышает одного дня. Показано, что высокая скорость и широкий диапазон изменения концентрации СН₄ в районах, подверженных волновым процессам, и закономерности таких изменений имеют высокую значимость в контексте оценки потоков метана в атмосферу.

1. Большаков А.М., Егоров А.В. Об использовании методики фазово-равновесной дегазации при газометрических исследованиях // Океанология. 1987. Т. 27. № 5. С. 861–862.

2. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А., Репетин Л.А., Хмара Т.В. Сейши в Севастопольской бухте // Труды Украинского гидрометеорологического института. Вып. 250. 2002. С. 342–353.

3. Малахова Т.В., Мурашова А.И. Флюидная эмиссия метана из донных отложений эстуария реки Черной (Севастопольский регион, Крым) // Геохимия. 2022. Т. 67. № 9. С. 872–880.

4. Малахова Т.В., Малахова Л.В., Будников А.А., Иванова И.Н. Пространственно-временная изменчивость содержания метана в Севастопольской бухте и его эмиссии в атмосферу // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2020. № 3. С. 7 3–80.

5. Малахова Т.В., Канапацкий Т.А., Сидоров И.Г., Русанов И.И., Малахова Л.В., Проскурнин В.Ю., Пименов Н.В. Сезонная динамика микробных процессов в донных осадках Cевастопольской морской акватории // Океанология. 2018. Т. 58. № 4 (Приложение). С. S21–S29. DOI: 10.1134/S0030157418070031.

6. Манилюк Ю.В., Лазоренко Д.И., Фомин В.В. Исследование сейшевых колебаний в смежных бухтах на примере Севастопольской и Карантинной бухт // Морской гидрофизический журнал. Т. 36. № 3. 2020. С. 261–276. DOI: 10.22449/0233-7584-2020-3-261-276.

7. Манилюк Ю.В. Сейши и тягун в Севастопольской бухте // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 3. С. 4–12. DOI: 10.22449/2413-5577-2018-3-4-12.

8. Орехова Н.А., Медведев Е.В., Овсяный Е.И. Влияние вод реки Черной на гидрохимический режим Севастопольской бухты (Черное море) // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 3. С. 84–91. DOI: 10.22449/2413-5577-2018-3-84 -91.

9. Beaulieu J.J., Smolenski R.L., Christopher T.N., Townsend-Small A., Elovitz M.S. High methane emissions from a midlatitude reservoir draining an agricultural watershed, Environ. Sci. Technol., 2014, vol. 48, iss. 19, p. 11100–11108, DOI: 10.1021/es501871g.

10. Borges A.V., Speeckaert G., Champenois W., Scranton M.I., Gypens N. Productivity and temperature as drivers of seasonal and spatial variations of dissolved methane in the Southern Bight of the North Sea, Ecosystems, 2018, vol. 21, iss. 4, p. 583–599, DOI: 10.1007/s10021-017-01 71-7.

11. Bousquet P., Ciais P., Miller J.B., Dlugokencky E.J., Hauglustaine D.A., Prigent C., Werf van der G.R., Peylin P., Brunke E.G., Carouge C., Langenfelds R.L., Lathière J., Papa F., Ramonet M., Schmidt M., Steele L.P., Tyler S.C., White J. Contribution of anthropogenic and natural sources to atmospheric methane variability, Nature, 2006, vol. 443, p. 439–443, DOI: 10.1038/nature0 5132.

12. Ortiz-Llorente M.J., Alvarez-Cobelas M. Comparison of biogenic methane emissions from unmanaged estuaries, lakes, oceans, rivers and wetlands, Atmospheric Environment, 2012, vol. 59, p. 328–337, DOI: 10.1016/j.atmosenv.2012.05 .031.

13. Sturm K., Werner U., Grinham A., Yuan Z. Tidal variability in methane and nitrous oxide emissions along a subtropical estuarine gradient, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2017, vol. 192, p. 159–169, DOI: 10.1016/J.ECSS.2017.04.027.

14. Wanninkhof R. Relationship between wind speed and gas exchange over the ocean revisited, Limnology Oceanography: Methods, 2014, vol. 12, iss. 6, p. 351–362, DOI: 10.4319/lom.2014.12.351.