Ученые НГУ исследовали пробы газа сибирских болот.

Ученые НГУ установили возраст и происхождение метана в сипах Приобья.

Исследования проводили в центре коллективного пользования «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ». Впервые на ускорительном масс-спектрометре был произведен радиоуглеродный анализ метана, выделенного из проб болотного газа из сипов болот Ханты-Мансийского автономного округа. Перед сотрудниками Югорского государственного университета, отобравшим пробы, стояла задача выяснить возраст и происхождение метана.

Сипы – заводи в ручье, из которых активно поднимались пузыри, насыщенные метаном – были найдены в начале 2000-х годов в 25 километрах от Ханты-Мансийска. Оказалось, что сипы распространены на территории всего ХМАО-Югры, хотя могут иметь различную форму: воронки, лужи, кратеры, дефекты русла рек и ручьев. Общим является то, что все они находятся в поймах водоемов и интенсивно выделяют метан. Важность этого газа для климата планеты обусловило вызванный интерес.

– Чтобы определить дальнейшую судьбу сипов как источника метана, было необходимо понять происхождение и пути миграции этого газа. На этот счет у нас существовало три гипотезы. Первая – «нефтяная» – предполагала, что метан в сипах производится при термическом разложении органических соединений (нефти или керогена) в богатых углеводородами юрских и меловых отложениях, расположенных на глубине более 1 километра, и поднимается на поверхность по разрывам и трещинам в земной коре. Эта гипотеза была довольно естественной, ведь в ХМАО-Югре добывается около половины всей нефти России, и богатые углеводородами пласты распространены в регионе повсеместно. Вторая гипотеза – «мерзлотная» – предполагала, что метан высвобождается из деградирующей реликтовой мерзлоты в олигоценовых отложениях на глубине 150-200 метров. В ее пользу говорил тот факт, что южная граница слоя реликтовых многолетнемерзлых пород находится как раз в той же части ХМАО-Югры, где и были найдены сипы. Высокие концентрации метана часто обнаруживают в многолетнемерзлых породах, что также делает эту гипотезу довольно логичной. Третья гипотеза – «болотная» – предполагала, что метан попадает в сипы из покрывающих около половины региона верховых болот, откуда он мигрирует с грунтовыми водами. Болота – основной природный источник метана на территории Западной Сибири. Метан из верхних слоев болот выходит в атмосферу через корни растений. В глубинных слоях болот они отсутствуют, но метан может попадать в грунтовые воды из подстилающих болото минеральных горизонтов, – объяснил научный сотрудник НОЦ «Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата» Югорского государственного университета Александр Сабреков.   

Определить верность одной из гипотез можно было, установив возраст метана в сипах. На помощь пришел метод ускорительной масс-спектрометрии.

– Данное исследование для нас было особым и выполняли мы его фактически в инициативном порядке – запрос наших коллег из ЮГУ был для нас очень интересным. Обычно мы исследуем твердые вещества – устанавливаем радиоуглеродный возраст археологических находок, произведений искусства, карбонатов и гуминовых кислот. Опыт работы с газами у нас уже имелся – еще 10 лет назад мы анализировали выдохи воздуха с целью диагностики желудка на наличие бактерии Helicobacter pylori, которая является возбудителем ряда заболеваний желудка и двенадцатиперстной кишки. Наш графитизатор приспособлен для работы с углекислым газом, и для нас это была привычная работа, а вот извлечение метана из некоей смеси, его дальнейшую графитизацию и датирование мы ранее не проводили. Было очень интересно заняться этой работой и увидеть ее результаты, – рассказала директор УКП «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ–ННЦ» Екатерина Пархомчук.

Сложность отбора состояла в том, проба требовалась довольно объемная, не менее 100 миллилитров, водонасыщенный грунт засасывает подобно зыбучим пескам, а любое неосторожное движение двигает грунт, перекрывая канал выхода газа, после чего отобрать его уже невозможно.

Работа ученых ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ» продолжалась на протяжении всего года. В результате подтвердилась «болотная» гипотеза происхождения и транспортировки метана в сипах. Александр Сабреков отметил, что решающее значение имело применение метода УМС. Однозначно установлено, что что метан современный, то есть голоценовый, и не старше, чем самый глубокий торф в современных болотах региона. Это исключило и «нефтяную», и «мерзлотную» гипотезы.

При подтверждении «нефтяной» гипотезы места нахождения сипов можно было бы использовать для разведки новых месторождений. Кроме того, это могла означать массовое загрязнение питьевых вод Западной Сибири, могли быть загрязнены канцерогенными тяжелыми металлами и органическими соединениями из нефтеносных пластов. «Мерзлотная» гипотеза означала бы резкий роста эмиссии из сипов в связи с глобальным потеплением климата. И потенциальную угрозу загрязнения воды с истончением реликтовой мерзлоты. Подтверждение верности «болотного» происхождения газа, говорит о наличии в Западной Сибири мощного источника метана, который будет существовать, пока не исчезнут болота. Представление о тесной связи между собой ландшафтов позволяет предсказать последствия их изменений при глобальном потеплении или воздействии человека.