Пространственно-временная изменчивость содержания метана в Севастопольской бухте и его эмиссии в атмосферу

В различные сезоны 2017–2018 гг. определена концентрация метана (CH4) в воде Севастопольской бухты и рассчитаны потоки эмиссии CH4 с ее поверхности в атмосферу. Содержание CH4 в воде измерялось методом фазово-равновесной дегазации на газовом хроматографе HP 5890 и на поверхности изменялось в широком диапазоне от 2 до 210 нмоль/л, при этом уровень насыщения CH4 варьировался от 61 до 6814% относительно равновесных значений. Концентрация СН4 зависела от сезона исследования: его минимальное содержание зафиксировано в июне, максимальное – в ноябре; максимумы CH4 наблюдались также в центральной части бухты в августе и феврале. В течение всего периода наблюдений с поверхности воды происходил отток метана в атмосферу в пределах от 17 до 112 мкмоль/м2 сут. Время оборота растворенного метана в воде Севастопольской бухты за счет эмиссии составило от 12 до 37 дней.

метан, эмиссия в атмосферу, стратификация, метод фазово-равновесной дегазации, газовая хроматография, Севастопольская бухта, Черное море

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. Ветров А.А., Лобус Н.В., Дроздова А.Н., Беляев Н.А., Романкевич Е.А. Метан в воде и донных осадках на трех разрезах в Карском и Лаптевых морях // Океанология. 2018. Т. 8. № 2. С. 215–221.

3. Иванов В.Е. Особенности осадконакопления в устьях рек юго-западного Крыма в позднем плейстоцене и голоцене // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2014. № 1(35).

4. Иванов В.А., Овсяный Е.И., Репетин Л.Н. и др. Гидролого-гидрохимический режим Севастопольской бухты и его изменения под воздействием климатических и антропогенных факторов. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2006. 90 с.

5. Малахова Т.В., Егоров В.Н., Малахова Л.В., Пименов Н.В. Элементы баланса метана в донных осадках Севастопольской акватории // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне виcкористання ресурсів шельфу. 2012. Вип. 26(1). С. 217–231.

6. Малахова Т.В., Канапацкий Т.А., Егоров В.Н. и др. Микробные процессы и генезис струйных метановых газовыделений прибрежных районов Крымского полуострова // Микробиология. 2015. Т. 84. № 6. С. 743–752.

7. 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 Севастопольской морской акватории // Океанология. 2018. Т. 58. № 4. Приложение С. S21–S29. DOI:10.1134/S0030157418070031.

8. Мишукова Г.И., Обжиров А.И., Мишуков В.Ф. Метан в пресных и морских водах и его потоки на границе вода–атмосфера в Дальневосточном регионе. Владивосток: Дальнаука, 2007. 112 с.

9. Моисеенко О.Г., Орехова Н.А. Исследование механизма многолетней эволюции цикла углерода в экосистеме Севастопольской бухты // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 2. С. 72–84.

10. Пименов Н.В., Егоров В.Н., Канапацкий Т.А. и др. Микробные процессы круговорота метана и сульфатредукция в осадках акватории Севастопольских бухт // Микробиология. 2013. Т. 82. № 5. С. 614–624.

11. Bakker D.C., Bange H.W., Gruber N., Johannessen T., UpstillGoddard R.C., Borges A.V., Santana-Casiano J.M. Air-sea interactions of natural long-lived greenhouse gases (CO2, N2O, CH4) in a changing climate. In: Ocean-Atmosphere Interactions of Gases and Particles, Eds. Peter L., Johnson M.T., Springer, Berlin Heidelberg, 2014, p. 113–169.

12. Bange H.W., Bartell U.H., Rapsomanikis S., Andreae M.O. Methane in the Baltic and North Seas and a reassessment of the marine emissions of methane. Global Вiogeochemical Cycles, 1994, vol. 8, p. 465–480.

13. Bogard M.J., del Giorgio P.A., Boutet L. et al. Oxic water column methanogenesis as a major component of aquatic CH4 fluxes. Nature Commun, 2014, vol. 5, p. 5350. DOI:10.1038/ncomms6350.

14. Borges A.V., Speeckaert G., Champenois W., Scranton M., Gypens N. Productivity and temperature as drivers of seasonal and spatial variations of dissolved methane in the southern bight of the North Sea. Ecosystems, 2017, p. 1–17. DOI:10.1007/s10021-017-0171-7.

15. Bousquet P., Ciais P., Miller J. et al. Contribution of anthropogenic and natural sources to atmospheric methane variability. Nature, 2006, vol. 443, p. 439–443. DOI:10.1038/nature05132.

16. Keller M.D., Belows W.K., Guillard R.R.L. Dimethyl sulfide production in marine phytoplankton. Biogenic sulfur in the environment, Eds. Saltzman E., Cooper W.J., Washington, DC: American Chemical Society, 1989, p. 167–182.

17. Malakhova L.V., Egorov V.N., Malakhova T.V. et al. Methane in the Sevastopol coastal area, Black Sea. Geo-Marine Letters, 2010, vol. 30, no. 3–4, p. 391–398.

18. Repeta D.J., Ferroґn S., Sosa O.A. et al. Marine methane paradox explained by bacterial degradation of dissolved organic matter. Nature Geoscience, 2016, p. 884–887. DOI:10.1038/NGEO2837.

19. Sierra A., Jimenez-Lopez D., Ortega T. et al. Spatial and seasonal variability of CH4 in the eastern Gulf of Cadiz (SWIberian Peninsula). Sci. Total Environ, 2017, p. 695–707.

20. Wanninkhof R. Relationship between wind speed and gas exchange over the ocean revisited. Limnol. Oceanogr.: Methods 12, 2014, р. 351–362.

21. Wiesenburg D.A., Guinasso Jr.N.L. Equilibrium solubilities of methane, carbon monoxide and hydrogen in water and seawater. Journal of Chemical Engineering Data, 1979, vol. 24, р. 356–360.