Methane emissions from the lakes of continuous and insular permafrost zones

Abstract

Проведен литературный обзор основных источников эмиссии метана. Установлено, что из естественных источников преобладает вклад потока метана с заболоченных территории (80 % в общий вклад), среди антропогенных источников – сельскохозяйственная деятельность (30 % в общий вклад). Выполнены измерения эмиссии метана с территорий распространения сплошной (Ямало-Ненецкий автономный округ) и островной (Тункинский национальный парк) многолетней мерзлоты. Средний поток по территориям составил 4,8 мг СH4/м2•час и 15,76 мг СH4/м2•час соответственно. Отобраны пробы донных отложений на определение концентрации метана в них. На территории Ямала результаты значений варьировали от 96,83 мкл/л до 381,09 мкл/л, на территории Тункинского парка от 1,82 мкл/л до 832,12 мкл/л. По результатам определения окрашенного растворенного органического вещества (ОРОВ) выявлено, что на исследуемых территориях преобладает автохтонное органическое вещество. По изотопному составу вод, установлено, что для территорий распространения сплошной и островной многолетней мерзлоты характерны процессы испарительного фракционирования, что характерно для летнего периода года. Выделен ряд водных объектов, имеющих питание не только за счет дождевых осадков, но и за счет талых вод деградирующей мерзлоты. При проведении корреляционного анализа параметров водных экосистем установлена прямая (положительная) связь потока метана с изотопным составом вод, с коэффициентом угла наклона (индикатор фотодеградации), с растворенным в воде кислородом и обратная (отрицательная) связь потока метана со спектральным углом наклона (определение источников ОРОВ в водном объекте). В работе представлены: 30 рисунков, 12 таблиц, 12 расчетных формул, 3 приложения.

A literature review of the main sources of methane emissions has been carried out. It was found that among natural sources the methane flux from wetlands prevails (80% of the total contribution), among anthropogenic sources - agricultural activities (30% of the total contribution). Methane emission measurements from the areas of continuous (Yamal-Nenets Autonomous Okrug) and insular (Tunkinskiy National Park) permafrost spreading were performed. The average flux over the territories was 4.8 mg СH4/m2-h and 15.76 mg СH4/m2-h, respectively. Bottom sediment samples were taken to determine methane concentrations in them. On the territory of Yamal, the values ranged from 96.83 µl/l to 381.09 µl/l, and on the territory of Tunkinskiy Park from 1.82 µl/l to 832.12 µl/l. The results of the determination of the coloured dissolved organic matter (CDOM) show that autochthonous organic matter predominates in the study areas. Based on the isotopic composition of waters, evaporative fractionation processes have been found to occur in areas of continuous and insular permafrost, which is characteristic of the summer period of the year. A number of water bodies have been identified that are fed not only by rainfall, but also by melt water from the degrading permafrost. The correlation analysis of aquatic ecosystem parameters established a direct (positive) correlation of methane flux with the isotopic composition of water, with the slope factor (photodegradation indicator), with dissolved oxygen in water and an inverse (negative) relationship of methane flux with the spectral slope angle (determination of the sources of CDOM in the water body). The paper contains: 30 figures, 12 tables, 12 calculation formulas, 3 appendices.