Углеводородные газы в поверхностных донных осадках юго-восточной части Балтийского моря

• Автор: Ульянова, Марина Олеговна
• Шифр специальности: 25.00.28
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Калининград
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИЗУЧЕННОСТЬ ГАЗОНАСЫЩЕННЫХ ДОННЫХ ОСАДКОВ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ
1.1 Цикл метана в биосфере
1.1.1 Образование метана
1.1.2 Окисление метана
1.1.3 Типы газонасыщенных донных осадков
1.1.4 Распространение газонасыщенных донных осадков в Мировом океане
1.2 Метан в донных осадках Балтийского моря
1.3 Газонасыщенные донные осадки в юго-восточной части Балтийского моря
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Геоакустические материалы и методы
2.2 Геохимические материалы и методы
2.3 Расчет диффузионного потока метана
ГЛАВА 3. УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ГАЗЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ДОННЫХ ОСАДКАХ ОТКРЫТОЙ ЧАСТИ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ БАЛТИКИ
3.1 Пространственное распространение газонасыщенных
осадков
3.2. Распределение углеводородных газов (метана, этана, пропана) в донных осадках
3.3 Диффузионный поток метана на границе «осадок-вода»
ГЛАВА 4. МЕТАН В ПОВЕРХНОСТНЫХ ДОННЫХ ОСАДКАХ МЕЛКОВОДНЫХ ЛАГУН ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ

4.1 Куршский залив
4.2 Вислинский залив
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список используемых сокращений
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Проблема изменения глобального климата в настоящее время является одной из самых острых, стоящих перед мировым сообществом. Метан является сильным парниковым газом и его распространение требует детальной количественной оценки. Изучение потока метана в системе «донные осадки - вода» становится важной в научном и прикладном отношении задачей.
Метан, являясь частью круговорота органического углерода, участвует в биогеохимических процессах, проходящих в илистых отложениях. Восстановленные морские осадки являются самым крупным резервуаром метана на Земле, как в растворенном виде в поровых водах, так и в конденсированном виде в газогидратах (Dickens, 2003). Современные морские осадки являются источником лишь 3% общего потока метана в атмосферу (Reeburgh, 2007), так как основная часть метана потребляется в процессе анаэробного окисления метана (АОМ) до того, как достигнет поверхности дна (Boetius et al., 2000). Большая доля АОМ происходит в осадках пассивных континентальных окраин, где перенос раствора поровых вод происходит в основном за счет молекулярной диффузии. Вследствие того, что метановые резервуары на шельфе в основном расположены ближе к поверхности дна, чем на склоне океана (Regnier et al., 2011), эти акватории более чувствительны к изменениям условий среды в вышележащей толще воды, вызванным, например, изменениями климата или эвтрофикацией (Mogollôn et al., 2013). Оценки обмена химическими элементами на геохимических барьерах, как горизонтальных (берег-море, река-море, апвеллинг и др.), так и вертикальных (верхняя пленка воды, вода-грунт, верхний «активный» слой осадков (до 1-5 см) и др.), служат основой для понимания круговорота веществ (Емельянов, 1979; Вершинин, Розанов, 2002).
Балтийское море, в том числе две самые крупные и высокопродуктивные лагуны - Куршский и Калининградский (Вислинский) заливы, является районом высокой антропогенной нагрузки. Несмотря на существующие работы (Леин и

Потребление кислорода в глубинных водах выше, чем его поступление из поверхностных вод, что приводит к постепенному ухудшению их кислородного режима. Когда растворенный кислород почти исчерпан, бактерии начинают использовать для дыхания другие акцепторы электронов. В морских водоемах -это, прежде всего, сульфат, поскольку его концентрация существенно выше по сравнению с нитратом. Энергия, образующаяся при восстановлении сульфата или нитрата, используется бактериями для разложения органического вещества (Экологические проблемы ... , 2002). При больших затоках североморских вод происходит вентиляция придонного слоя, а при малой величине затока во впадинах у дна создаются анаэробные условия (Гидрометеорология и гидрохимия ... , 1992).
По мнению Thießen et al. (2006) Балтийское море представляет «природную лабораторию» по изучению образований газа в осадках в условиях изменяющихся химических и физических условий. Этому способствуют богатые органическим веществом поверхностные осадки, значительная изменчивость солености, периодические смены аэробных и анаэробных условий придонной воды,
Газонасыщенные осадки найдены во многих районах Балтийского моря: в Кильской бухте (Werner, 1978), бухте Экернфьорде (Christopher et al., 1999; Martens et al., 1999; Jensen et. al., 2002), Гданьском (Блажчишин и др., 1987) и Борнхольмском бассейнах (Rosa, 1986), в южной части Готландской впадины и в северной части Балтийского моря (Блажчишин, 1998; Floden, Soderberg, 1994), в Финском заливе (Корнеев и др., 2005; Иванова и др., 2011; Жамойда и др., 2013).
Впервые акустические аномалии в Балтийском море были описаны в 1952 г. в бухте Экернфьорде, а покмарки зафиксированы еще до 1966 г., однако в то время подобные структуры интерпретировались как воронки от торпед (Judd, Hovland, 2007). В 70-80-х годах прошлого столетия Ф. Вернер и М. Вайтикар, выявив при изучении покмарков повышенные концентрации метана, установили, что существует связь между акустическими аномалиями и содержанием газа в осадках (Werner, 1978; Whiticar, 1978).