ИСТИНА

Метан является сильнейшим парниковым газом и рост его концентрации в атмосфере Земли способствует процессу Глобального потепления. В море Лаптевых наблюдаются аномально высокие потоки метана [1], которые, возможно, влияют на климат Земли. А что происходит в Карском море? Для ответа на этот вопрос были обработаны данные по измерению концентрации метана в поверхностных водах Карского моря, полученные в ходе 59-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» [2] (рис. 1). Забор поверхностной воды осуществлялся с помощью специальной экспедиционной гидротехнической системы «Протока», созданной в лаборатории П.О. Завьялова [3]. В экспедиции датчик метана работал непрерывно в период функционирования системы «Протока», т.е. большую часть времени экспедиции. Измерение концентрации метана в протекающей через систему воде производилось датчиком метана марки METS производства Franatech GmbH, Luneburg, Germany. Наибольшие концентрации метана в воде наблюдаются в устье реки Енисей и в примыкающих акваториях (рис. 1 и 2). Местами концентрации превышают 100 нМ. Вместе с тем здесь наблюдаются резкие изменения концентрации по ходу судна, что позволяет выделить ряд концентрационных фронтов. Предполагается, что появление фронтов и неоднородность концентраций определяется существованием обособленных струй речной воды, которые обогащенных растворённым метаном. Морские же воды обеднены растворённым метаном, но имеют повышенную соленость. В зоне смешения следует ожидать, что там, где солёность низкая, концентрация метана высокая, и наоборот. Действительно, зависимость измеренной концентрации метана от измеренной солёности в одних тех же точках на поверхности в районе устьев рек демонстрирует предполагаемую связь – рис. 2, 3. Данные по солёности предоставлены П.О. Завьяловым. Большинство точек локализовано в областях высокой и низкой солёности, что свидетельствует о слабом перемешивание вод в этом районе. Вода сильно структурирована по солёности и метану. В промежуточной области солёностей зависимость, выраженная ограниченным числом точек, имеет тенденцию быть линейной, что отражает закон перемешивания растворов инертных примесей; CH4/[CH4]0=1-S/S0, (1) где CH4 – концентрация метана в смешанной воде, S – солёность смешанной воды, [CH4]0 – концентрация метана в пресной исходной речной воде, S0 – солёность исходной морской воды с низкой концентрацией метана. Экспериментальные данные удовлетворительно описываются линейной моделью (1) – см. рис. 3, что свидетельствует о доминировании консервативного поведения метана в изучаемом районе. Некоторые отклонения от линейности, наряду с факторами образования/потребления метана, могут быть приписаны некоторой инертности датчика метана, показания которого, в отличие от зонда солёности П.О. Завьялова, не успевают отслеживать быстро меняющиеся концентрации метана в водной среде при прохождении фронтов концентрации. На рис. 4 представлены данные сравнения изменения концентрации метана и растворённого органического вещества (DOM – Dissolved Organic Matter) в районе устья реки. Данные по DOM представлены Ю.А. Голдиным. Концентрация DOM выражена в безразмерных условных единицах. Предполагается, что метан в воде имеет диагенетическую природу, в этом случае он связан с растворённым органическим веществом. Линейная зависимость между их концентрациями на рис. 4 есть отражение характера их взаимодействия: больше растворённого органического вещества – больше метана. Метан и растворённое органическое вещество - взаимно связанные компоненты метаногенеза. Линейная зависимость между их концентрациями на рис. 4 есть отражение характера их взаимодействия: больше растворённого органического вещества – больше метана. Измерения концентрации метана в районах Карского моря, удалённых от устьев рек, не выявили значительных отклонения от концентрации, которая соответствует равновесной концентрации на границе атмосферы и гидросферы, в окрестности которой отсутствуют источники образования/потребления метана. Концентрация метана здесь составляет 3 – 4 нМ. Такой порядок концентрации свидетельствует о крайне низком уровне эмиссии метана с поверхности основной части Карского моря в атмосферу, что позволяет исключить Карское море из списка активных поставщиков парникового газа – метана в атмосферу Земли. Рисунок 1. Район работ и траектория движения судна. Рисунок 2. Концентрация метана CH4 и солёность S в поверхностных водах вдоль траектории движения судна. Рисунок 3. Концентрация метана CH4 как функция солёности S. Рисунок 4. Концентрации растворённого органического вещества DOM и метана CH4 в поверхностных водах вдоль траектории движения судна (график слева). Концентрация метана CH4 как функция концентрации растворённого органического вещества DOM (график справа). Авторы выражают благодарность П.О. Завьялову за предоставленный доступ к специальной экспедиционной гидротехнической системе «Протока» и данные по распределению солёности, а также Ю.А. Гольдину за информацию по координатам курса судна и распределению концентрации растворённого органического вещества (DOM). Работа выполнена в рамках государственных заданий № АААА-А17-117021310375-7 и № FMWE-2021-0005. Литература / References: 1. Самылина О.С., Русанов И.И., Тарновецкий И.Ю., Якушев Е.В., Гринько А.А., Захарова Е.Е., Меркель А.Ю., Канапацкий Т.А., Семилетов И.П., Пименов Н.В. о возможности аэробной продукции метана пелагическими микробными сообществами моря Лаптевых // Микробиология. 2021. Т. 90. № 2. С. 131-144. 2. Егоров А.В., Кудрявцева Е.А., Рожков А.Н. Метан в поверхностных водах Карского моря и морях Европейской Арктики // В сборнике: Геология морей и океанов. Материалы XXIV Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. 4. Москва. 2021. С. 56-60. 3. Зацепин А.Г., Завьялов П.О., Кременецкий В.В., Поярков С.Г., Соловьев Д.М. Поверхностный опресненный слой в Карском море // Океанология. 2010. Т. 50. № 5. С. 698-708.