Технические средства и методы газобиогеохимических исследований океана

• Автор: Авилов, Владимир Игоревич
• Шифр специальности: 11.00.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 74 с.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Разработка методологии и принципов построения систем приборов для газобиогеохимических исследований является одним из перспективных направлений совершенствования океанологической техники при решении задач по освоению ресурсов Мирового океана, по оценке экологического состояния водных объектов. В своем развитии океанология все чаще задает вопрос "Почему?", постигая причинно-следственные связи разнообразных явлений. В поле зрения оказываются процессы, относящиеся к геохимии природных газов. Потоки флюидов, легкоподвижных газообразных компонентов пронизывают массы вод океана, влияя на формирование физико-химических и биогеохимических полей, биологической структуры водной среды. О масштабах этих явлений судят по количественным газобиогеохимическим показателям. Особое значение имеет изучение углеводородных газов (УВГ), в определенных условиях связанных с нефтегазоносностью акваторий. Актуальность подобных исследований возрастает и с практической точки зрения. На морские месторождения нефти и газа приходится четверть мировой добычи и ее доля, как оценивают эксперты, будет возрастать. При более консервативной обстановке в водной среде по сравнению с атмосферой повышается значение геохимических методов для выявления залежей нефти и газа.
По многим названным направлениям соответствующие исследования были крайне ограничены из-за отсутствия достоверной информации при недостаточном уровне развития необходимых технических средств. Особенно не хватало данных о количественном содержании газовых компонентов и биологически активных веществ в труднодоступной для наблюдения придонной среде. Фактически требовалось создание новой комплексной информационной технологии, адекватной характеристике изучаемых природных объектов и явлений, поскольку традиционные приборы вносили заметные погрешности в исходный состав компонентов, зачастую ограничены по глубине погружения, функционально не предназначены для работы в пригонном слое. Актуальность работы определялась необходимостью:
| - оснастить морские газобиогеохимические наблюдения спе-
! циально предназначенными техническими средствами и ме-
.' | тодами для получения достоверного фактического материа-
I ла по воде и осадкам;
I - разработать принципы построения функционально новых
; * | систем приборов для этих исследований;

- реализовать идеи в технических решениях, соответствующих более высокому уровню развития океанологической техники.
Цель работы. Цель настоящей работы заключалась в разработке комплекса специальных технических средств и методов газо-биогеохимических исследований океана, обеспечивающих эффективное повышение достоверности получаемого фактического материала на основе расширения функциональных возможностей систем отбора и обработки проб воды и донных осадков.
Основные задачи исследования
1. Анализ и обобщение применяемых технических средств и методов газобиогеохимических исследований.
2. Разработка методологии по созданию функционально новых систем приборов.
3. Исследование принципов построения приборов комплекса по доминантным признакам.
4. Создание новых способов захвата, сохранности и обработки проб.
5. Техническое решение комплекса приборов для натурных исследований.
6. Экспериментальное исследование эффективности применения созданных технических средств и методов.
7. Изучение пространственно-временной неоднородности ПОЛЯ содержаний УВГ и сопричастных им показателей.
Научная новизна
1. Впервые создана технология высокоточных газобиогеохимических исследований океана, разработана методология создания функционально новых систем приборов по доминантным признакам,
2. Исследованы и обоснованы доминантные информационные, методологические и построечно-технологические признаки, качества и свойства создаваемых систем приборов с целью эффективного повышения достоверности получаемого фактического материала.
3. Осуществлена классификация технических средств, используемых при морских газобиогеохимических определениях, по десяти основным признакам (назначение, область применения, способ захвата, герметизация пробы и другое).

тометров захлопываются, соответственно отбираются накопительная и дискретная пробы и Г1ГС поднимается на борт судна. В пробах обоих видов измеряются содержания газов, а по разнице концентраций между ними, отнесенной к продолжительности времени накапливания, вычисляется скорость газового потока ¥ (см3/час)
С -С п
где Сн, С0 - содержание газового компонента соответственно в накопительной и дискретной пробах, см3/л;
У - объем накопительной пробы, л.
Тогда плотность потока О1 составит: р = (см3/ч м2)
где Б - площадь входного отверстия в батометре, м2 (Троцюк, Авилов, 1986).
Экспериментально установлено оптимальное время выдержки П = 6-8 часов. Способ накапливания компонентов в пробе обеспечивает газобиогеохимические исследования информацией нового типа -количественной характеристикой флюидных потоков.
4.2. Доминантное требование получения достоверной информации о крупномасштабных океанических процессах достигалось ранее в основном методами механического или статистического осреднения. В обоих случаях отбиралось достаточно большое число дискретных проб (например, для статистической обработки - 36 проб из условия ошибки 5% с вероятностью 95%). Затем пробы воды либо механически объединялись, перемешивались и в смеси определяли содержание компонентов, либо определения выполнялись в каждой пробе отдельно и результаты обрабатывались статистическими методами. Кроме большой трудоемкости методов отмечено, что дискретные пробы не охватывают все вариации распределения компонента, особенно в фотическом слое, где наблюдаются высокие градиенты концентраций микроорганизмов, сезонные, погодные, суточные колебания. Градиенты встречаются также в верхнем слое осадков (Сорокин, 1977; Крисс, 1976; Иванов, 1979). Это приводит к значительным ошибкам в измерении биохимических показателей. Возникла необходимость в разработке нового способа получения более представительных интегральных проб (рис. 2).