Эмиссия метана и гидрологическая структура Зейского водохранилища в теплый период

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основе результатов натурных измерений концентраций метана в воде и его удельных потоков с водной поверхности впервые проведена оценка эмиссии метана в теплый период года из Зейского водохранилища – одного из крупнейших искусственных гидроэнергетических объектов на территории России. Данные были получены в ходе экспедиционных исследований, выполненных в сентябре 2021 г. и в июле 2022 г. Гидролого-гидрохимические съемки позволили получить сведения о термической, кислородной и химической структуре водной толщи водохранилища, а также провести комплексное районирование его акватории. Разработана цифровая модель рельефа ложа Зейского водохранилища, которая вместе с районированием позволила выполнить детализированные вычисления общей эмиссии метана из Зейского водохранилища. Установлено, что для водохранилища основными источниками органического вещества и метана являются заболоченные притоки и сток органического вещества с берегов, который поступает в прибрежные участки акватории. Эти участки аккумулируют аллохтонную органику и характеризуются высокими значениями потоков метана. Общий поток СН4 с поверхности Зейского водохранилища значительно выше в летний период (когда наблюдается максимальный прогрев мелководий), чем в осенний. Полученные авторами коэффициенты эмиссии СН4 из Зейского водохранилища (8.6–17.2 кг СН4/га) соответствуют коэффициентам, представленным в дополнениях к руководящим принципам МГЭИК 2019 года для бореальных водохранилищ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

П. Н. Терский

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН; Институт водных проблем РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: pavel_tersky@mail.ru
Россия, Пыжевский пер., 3, Москва, 119017; ул. Губкина, д. 3, Москва, 119333

С. Л. Горин

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН; Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии

Email: pavel_tersky@mail.ru
Россия, Пыжевский пер., 3, Москва, 119017; Окружной проезд, д. 19, Москва, 105187

И. А. Репина

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Научно-исследовательский вычислительный центр

Email: pavel_tersky@mail.ru
Россия, Пыжевский пер., 3, Москва, 119017; Ленинские Горы ул., д. 1, стр.4, Москва, 119234

С. А. Агафонова

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Географический факультет

Email: pavel_tersky@mail.ru
Россия, Пыжевский пер., 3, Москва, 119017; Ленинские горы, ГСП-1, Москва, 119991

М. В. Зимин

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Географический факультет

Email: pavel_tersky@mail.ru
Россия, Ленинские горы, ГСП-1, Москва, 119991

В. П. Шестеркин

Институт водных и экологических проблем ДВО РАН

Email: pavel_tersky@mail.ru
Россия, ул. Дикопольцева, 56, Хабаровск, 680000

Ф. А. Щекотихин

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Географический факультет

Email: pavel_tersky@mail.ru
Россия, Ленинские горы, ГСП-1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Алекин О. А. Основы гидрохимии. Л: Гидрометеоиздат, 1970. 413 с.
  2. Арефина Т. И., Бородицкая Г. В., Бульон В. В. и др. Гидроэкологический мониторинг зоны влияния Зейского гидроузла. Хабаровск: ДВО РАН, 2010. 354 с.
  3. Гарькуша Д. Н., Фёдоров Ю. А. Факторы формирования концентраций метана в водных экосистемах. Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федерального ун-та, 2021. 366 с.
  4. Гречушникова М. Г. Репина И. А., Степаненко В. М., Казанцев В. С., Артамонов А. Ю., Варенцов М. И., Ломова Д. В., Мольков А. А., Капустин И. А. Пространственно-временные изменения содержания и эмиссии метана в водохранилищах с различным коэффициентом водообмена // Известия Русского географического общества. 2018. Т. 150.5. С. 14–33.
  5. Гречушникова М. Г., Репина И. А., Степаненко В. М., Казанцев В. С., Артамонов А. Ю., Ломов В. А. Эмиссия метана с поверхности долинного Можайского водохранилища // География и природные ресурсы. 2019. № 3. С. 77–85.
  6. Елистратов В. В., Масликов В. И., Сидоренко Г. И., Молодцов Д. В. Выбросы парниковых газов с водохранилищ ГЭС: анализ опыта исследований и организация проведения экспериментов в России //Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 11 (151). С. 146–159.
  7. Правила использования водных ресурсов Зейского водохранилища на р. Зее (утверждены приказом Федерального агентства водных ресурсов от 18 июля 2018 г. N151) [Электронный ресурс]. 2018.
  8. Руководящий документ. Массовая концентрация метана и диоксида углерода в приземном слое атмосферного воздуха. Методика измерений методом газовой хроматографии РД 52.44.816–2015.
  9. Руководящий документ. Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей природной среды РД 52.18.595–96 (в ред. Изменения № 1, утв. Росгидрометом 11.10.2002, Изменения № 2, утв. Росгидрометом 28.10.2009).
  10. Репина И. А., Терский П. Н., Горин С. Л., Агафонова С. А., Ахмерова Н. Д., Василенко А. Н., Гречушникова М. Г., Григорьев В. Ю., Казанцев В. С., Лисина А. А., Ломов В. А., Мишин Д. В., Сазонов А. А., Степаненко В. М., Соколов Д. И., Тимошенко А. А., Фролова Н. Л., Шестеркин В. П. Натурные измерения эмиссии метана на крупнейших водохранилищах России в 2021 г. Начало масштабных исследований // Водные ресурсы. 2022. Т. 49. № 6. С. 713–718.
  11. Схема комплексного использования и охраны водных объектов по бассейну реки Амур (российская часть). Проект. Книга 1. Владивосток: ДальНИИВХ, 2010. 175 с.
  12. Терский П. Н., Горин С. Л., Гречушникова М. Г., Агафонова С. А., Репина И. А. Гидрологические условия эмиссии метана из Зейского водохранилища в теплый и холодный период 2021–2022 гг. // GREG 2022: Международная научно-исследовательская конференция. «Эмиссия парниковых газов сегодня и в геологическом прошлом: источники, влияние на климат и окружающую среду». Сборник тезисов. Казань: Казан. фед. ун-т, 2023. С. 46.
  13. Шестеркин В. П. Солевой состав вод Зейского водохранилища // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. № 5. 2015. С. 32–42.
  14. Шестеркин В. П., Сиротский С. Е., Шестеркина Н. М. Микроэлементы в водах Зейского водохранилища // Жизнь пресных вод. Владивосток: БПИ ДВО РАН. 2016. С. 47–53.
  15. Эдельштейн К. К., Ершова М. Г., Немальцев А. С. Гидрологические особенности Зейского водохранилища в период его заполнения // Гидрология Байкала и других водоемов. Новосибирск: Наука, 1984. С. 146–156.
  16. Экосистема Онежского озера и тенденции ее изменения. Л.: Наука, 1990. 264 с.
  17. Bastviken D., Santoro A. L., Marotta H., Pinho L. Q., Calheiros D. F., Crill P. Methane Emissions from Pantanal, South America, during the Low Water Season: Toward More Comprehensive Sampling // Environ. Sci. Technol. 2010. V. 44. № 14. P. 5450–5455.
  18. Darlin, W. G. The hydrogeochemistry of methane: Evidence from English groundwaters [Text] / W. G. Darling, D. C. Gooddy // Chemical Geology. 2006. V. 229. Issue 4. P. 293–312
  19. Deemer B. R., Harrison J. A., Li S., Beaulieu J. J., DelSontro T., Barros N., Bezerra-Neto J.F., Powers S. M., Dos Santos M. A., Vonk, J. A. Greenhouse gas emissions from reservoir water surfaces: a new global synthesis // BioScience. 2016. V. 66. № 11. P. 949–964.
  20. Deemer B. R., Holgerson M. A. Drivers of methane flux differ between lakes and reservoirs, complicating global upscaling efforts // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2021. V. 126. № 4. P. e2019JG005600.
  21. Kemenes A., Melack J., Forsberg B. Downstream emissions of CH4 and CO2 from hydroelectric reservoirs (Tucurui, Samuel, and Curua-Una) in the Amazon basin // Inland Waters. 2016. V. 6. P. 1–8.
  22. Tashiro Y., Yoh M., Shiraiwa T., Onishi T., Shesterkin V., Kim V. Seasonal Variations of Dissolved Iron Concentration in Active Layer and Rivers in Permafrost Areas, Russian Far East // Water. 2020. V. 12. № 9. P. 2579.
  23. Varis O., Kummu M., Härkönen S., Huttunen J. T. “Greenhouse gas emissions from reservoirs.” Impacts of large dams: a global assessment. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2011. 69–94.
  24. Wing S. R., Bowman M. H., Smith F., Rutger S. M. Analysis of biodiversity patterns and management decision making processes to support stewardship of marine resources and biodiversity in Fiordland-a case study // Ministry for the Environment, Wellington, New Zealand. 2004. https://www.ipcc.ch/report/2019-refinement-to-the-2006-ipcc-guidelines-for-national-greenhouse-gas-inventories/ http://aisori-m.meteo.ru/ http://oopt.info/zevsky/phvsgeo.html http://www.rushydro.ru/

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта-схема Зейского водохранилища с местоположением станций полевых работ в 2021 и 2022 гг. Примечание: приводится сквозная нумерация для всей серии экспедиций; станции, имеющие одинаковый номер, характеризуют один и тот же однородный участок акватории водоема.

Скачать (351KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение температуры воды (а), содержания растворенного кислорода (б) и минерализации (в) по продольному профилю Зейского водохранилища по данным экспедиционных работ в сентябре 2021 г. (слева) и июле 2022 г. (справа). Обозначения: 1 – станции и их номера, 2 – точки измерения на вертикали, 3 – слой температурного скачка.

Скачать (535KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Содержание СН4 в воде по продольному профилю Зейского водохранилища по данным экспедиционных работ в сентябре 2021 г. (слева) и июле 2022 г. (справа). Обозначения: 1 – станции и их номера, 2 – точки измерения на вертикали, 3 – слой температурного скачка.

Скачать (200KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Удельные потоки метана с поверхности Зейского водохранилища в сентябре 2021 г. (а) и июле 2022 г. (б). В числителе приведен диапазон измеренных потоков (мгСН₄/м²/сут), в знаменателе – глубина водохранилища на станции (м). Красным ромбом обозначено местоположение «горячей точки» в 2021 г.

Скачать (483KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение удельного потока метана в атмосферу и его концентраций в воде Зейского водохранилища с глубиной станции в теплый период по объединенным данным съемок в 2021 г. и 2022 г.: 1 – удельный поток метана, 2 и 3 – соответственно содержание метана в придонном и поверхностном слоях воды.

Скачать (157KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Схема районирования акватории Зейского водохранилища (нумерация и названия районов соответствуют таблице 5).

Скачать (275KB)
Метаданные


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».