Введение к работе
Актуальность
Проблему глобального потепления климата связывают с увеличением парниковых газов в атмосфере. За последние два столетия содержание метана в атмосфере удвоилось и в настоящее время составляет 1,7 ppm. Основными источниками биогенного метана в атмосфере являются гидроморфные почвы и болота, орошаемые рисовые почвы. Доля техногенных источников метана, связанных с технологическими потерями от добычи природного газа в газовой промышленности составляет около 8% от глобальной эмиссии метана в атмосферу (Ciceronе, Oremland, 1988). Вклад техногенно-аллохтонных потоков метана, мигрирующих из разрабатываемых естественных и искусственных газовых залежей в атмосферу, в глобальных подсчетах не учитывается. Глобальный сток метана в основном связан с фотохимическим окислением в атмосфере. Около 6-10 % от общего стока метана поглощается почвенным покровом. Ежегодный прирост метана в атмосфере составляет 30±5 Тr (Смагин, 2006)
Почвенный покров обладает регуляторными экологическими функциями в биосфере (Добровольский, Никитин, 1990), планетарной газовой функцией (Минько, 1988), является специфической мембраной контролирующей содержание газов в атмосфере (Розанов, 1988). Почвы участвуют в биосферном круговороте газов, включающем поглощение глубинных газов, мигрирующих в современную биосферу из нижележащих слоев литосферы; в образовании газообразных веществ и эмиссии их в прилежащие слои атмосферы и литосферы; в поглощении газообразных веществ из атмосферы. Особое значение поглощение глубинных газов приобретает на газоносных территориях, где по природным и техногенным причинам скапливаются углеводородные газы. В этой связи актуальной современной задачей является изучение экологических функций почвенного покрова на газоносных территориях, соотношения и масштабов процессов депонирования, биогенного поглощения метана и эмиссии его в атмосферу.
Цель работы: выявить роль черноземов в регулировании эмиссии метана на газоносной территории.
Задачи исследования:
-
Выявить специфические экологические функции почвенного покрова газоносной территории.
-
Установить особенности функционирования почвенного покрова газоносной территории в различных геохимических зонах: над разрабатываемыми газовыми залежами естественной, искусственной и истощенной, над тектонически-трещиноватыми геологическими структурами и выходами газоносных пород на поверхность и их ореолами рассеяния.
-
Установить влияние неоднородности почвенного покрова на депонирование и бактериальное окисление метана в почвах газоносной территории.
-
Определить массовый баланс интенсивности бактериального окисления метана и эмиссии его в атмосферу на газоносной территории в летний период. Определить годовую эмиссию метана в атмосферу с поверхности почв, в пределах газовой аномалии.
-
Выявить состав почвенного покрова до освоения газоносной территории и после ввода в действие промышленной зоны месторождения и подземных газохранилищ.
Научная новизна
Показана экранирующая и дифференцирующая роль почвенного покрова в регулировании эмиссии метана на газоносной территории. Установлено влияние неоднородности почвенного покрова газоносной территории на дифференциацию потоков метана в атмосферу. С использованием ГИС – технологий выявлен баланс техногенно–алохтонного метана в составе почва–атмосфера в летний период. Установлена интенсивность поглощения атмосферного метана.
Основные защищаемые положения
-
Использование эколого-функционального подхода позволило создать представление о функционировании почвенного покрова газоносной территории как специфической двусторонней периодически проницаемой мембраны, экранирующей и дифференцирующей мигрирующие потоки метана из недр и поглощающей атмосферный метан.
-
Выявлено влияние нарастающих потоков метана на изменение специфических параметров функционирования почвенного покрова. Установлены пространственные закономерности функционирования почвенного покрова газоносной территории в зависимости от литолого-геохимических и геологических факторов. Показано влияние неоднородности почвенного покрова на изменение функционирования почв.
-
С использованием ГИС-технологий оценен массовый баланс техногенно–аллохтонного и атмосферного метана в системе почва–атмосфера. Проведена количественная оценка процессов депонирования и окисления техногенно-аллохтонного метана, переноса его в атмосферу.
-
В результате освоения месторождения природного газа и строительства газохранилищ существенно изменился почвенный покров. Над естественными и искусственными газовыми залежами, по периферии территории на значительной площади продолжают развиваться природные почвы. В промышленных зонах формируются мозаики черноземов миграционно-сегрегационных часто загрязненных с хемо-техноземами и хемо-техно-черноземами.
В почвах изменены параметры фонового функционирования (48%). Выделено несколько типов функционирования почвенного покрова, которые характеризуются определенным набором почв, основными параметрами функционирования, механизмом массопереноса, площадью изменения параметра по отношению к фоновой почве.
Практическая значимость
Исследования позволяют оценить роль почвенного покрова в герметичности газохранилищ и в регулировании потоков метана на газоносной территории. Результаты исследования дают представление о динамике и балансе эмиссии и поглощения метана на газоносных территориях. Проведённые исследования помогут в разработке почвенно-экологического мониторинга газохранилищ и других промышленных объектов такого рода.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: конференции аспирантов и студентов «Почва, город, экология» (Санкт-Петербург, 1998); III съезде Докучаевского общества почвоведов. (Суздаль, 2000); Национальной конференции с международным участием «Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии» (Пущино, 2000), а также на заседаниях кафедры географии почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 7-и глав, выводов, списка литературы, включающего 171 наименования (в том числе 18 зарубежных работ). Содержательная часть изложена на 145 страницах, иллюстрирована 35 рисунками, 19 таблицами.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 работы, из них 1 статья.
Автор выражает благодарность научному руководителю доценту
Н.В. Можаровой, сотрудникам и аспирантам кафедры географии почв.
