Учёные из Томского политехнического университета в составе группы арктических исследователей изучили поровые (иловые) воды в трёх районах выхода метана на поверхность. В том числе им впервые удалось детально установить состав поровых вод в метановых сипах (холодных метановых высачиваниях) в морях Восточной Арктики. Результаты исследования опубликованы в журнале Water.
Исследования базировались на образцах, полученных во время арктической экспедиции на научно-исследовательском судне «Академик Мстислав Келдыш» в 2019 году.
Поровые воды интересны тем, что отражают состав и морской воды, и осадков. Исследуя их геохимические, биохимические и гидрохимические показатели, можно реконструировать процессы, происходящие в воде и осадке, а также спрогнозировать развитие экологической ситуации.
«Во время экспедиции мы акцентировали внимание на точках выброса метана и изменении гидрогеохимических свойств в этих местах. Всего было отобрано шесть кернов и сорок две 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 одна из авторов статьи, научая сотрудница отделения геологии ТПУ Юлия Моисеева.
При отборе проб учёные 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 научная сотрудница отделения геологии ТПУ Дарья Пургина.
Так, учёным удалось выявить региональные особенности морей Восточной Арктики, в том числе для участков, связанных с выходам сипов. Например, локации, 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 исследователи.
