Изучение эмиссии метана из озёрных сипов Ямальского полуострова

Изменения климата до сих пор являются актуальной проблемой для современной
фундаментальной науки, в частности в области климатологии, экологии и
математического моделирования. Одним из наиболее сильнодействующих парниковых газов, влияющих на изменение климата, является метан. Природные источники составляют 35–50 % глобальных выбросов метана в атмосферу, и среди них озера являются третьим по величине источником выбросов от 10 до 50 ТгCH4 в год–1. Метановые сипы озер криолитозоны Западной Сибири как источник метана в настоящий момент практически не исследованы.
Целью настоящего исследования было изучение сипов озёр севера Западной Сибири как источника атмосферного парникового газов метана.
Задачи исследования:
• определение состава сипового газа;
• оценка эмиссии метана в атмосферу из озерных сипов;
• определение происхождения просачивания метана.
Район исследований расположен в центральной части полуострова Ямал зоне типичных тундр. Район исследований подстилается вечной мерзлотой мощностью от 150 до 500 м в зависимости от геоморфологии. Исследуемые сипы обнаружены на озере LK-008 (С.Ш. 70,2754°, В.Д. 68,8112°) на расстоянии около двух метров между ними. Это озеро расположено в районе научного стационара «Васькины Дачи». Площадь, средняя и максимальная глубины этого озера составляют 41,9 га, 5,5 и 20,7 м соответственно. Озеро имеет относительно плоскую поверхность дна, за исключением двух глубоких впадин у южного берега. Площадь этих впадин не превышает 11–12 % от общей площади озера.
Полевой отбор проб и замеры проводились 19 августа 2019 г. Пробы газа из сипов
отбирались с помощью пузырьковой ловушки оригинальной конструкции. Интенсивность кипения определяли в десятикратной повторности с экспозицией 40–60 с. Концентрацию метана в пробах фильтрационных газов с десятикратным разбавлением воздухом определяли на газовом хроматографе "Кристалл 5000.2" (ЗАО "Хроматек", Россия) с пламенно-ионизационным детектором (ПИД) в трех- и пятикратной повторности. Анализ содержания δ13С и δDisotop в метане проводили на изотопном масс-спектрометре DeltaVPlus с модулями GСIsolink и элементным анализатором FlashHTplus (ThermoFisherScientific, США) в трехкратной повторности.
Средние концентрации метана в отобранном газе рассчитаны с учетом погрешностей разбавления, калибровки и хроматографа. Были получены следующие значения: 103,4±7,2% СН4 для сипа №1 и 102,0±7,8% СН4 для сипа №2. Эти значения ошибок учитывают влияние случайных и систематических неопределенностей. Поскольку в силу физики концентрация вещества в пробе может быть не более 100 %, для дальнейшей оценки был взят интервал концентрации метана с левой границей 96,2 % для сипа №1 и 94,2 % для сипа №2 и 100 % как максимум для обоих сипов. Анализ содержания попутных
газов показал наличие N2 (0,3-2,3%), O2 (1,6-2,5%) и CO2 (1,3%).

Медианные значения интенсивности эмиссии для сипов составляют 175 и 127 мл*мин-1. Годовой выброс CH4 из каждого сипа в атмосферу рассчитывался отдельно для каждого сипа как произведение средней концентрации CH4, медианной интенсивности газового потока и времени эмиссии, принимаемой за 365 суток.
Медианные значения интенсивности эмиссии для сипов составляют 175 и 127 мл*мин-1.
Таким образом, оценка среднего годовой эмиссии с 95% доверительного интервала для первого сипа составляет 67,1±3,8 кг СН4*год-1, для второго: 46,1+1,9 СН4*год-1.
Изотопный анализ показал следующие значения для первого сипа: δ13С отн. VPDB -
75,73; δD отн. VSMOW -226,68, для второго: -76,97 и -222,31, соответственно. Изотопный состав соответствует биогенному происхождению метана. Исходным источником метана может быть метастабильные гидраты метана или свободный газ, широко описанные для Центрального Ямала.