© Гарькуша Д.Н., Фёдоров Ю.А., Трубник Р.Г., Крукиер М.Л., 2022
УДК 552.578
DOI: 10.24412/2712-8628-2022-4-13-24
КОНЦЕНТРАЦИЯ И ЭМИССИЯ МЕТАНА В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ПОЧВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Д.Н. Гарькуша, Ю.А. Фёдоров, Р.Г. Трубник, М.Л. Крукиер
Институт наук о Земле Южного федерального университета, Россия, Ростов-на-Дону
e-mail: gardim1@yandex.ru
Аннотация: Проанализированы результаты измерений концентраций метана в различных типах почв Ростовской области и его потоков в атмосферу. Скорость эмиссии метана с поверхности почв варьировалась в пределах 0,000-0,136 мг СН4 м-2ч-1 и тесно коррелировала с его концентрациями в почвах (r = 0,85). Максимальные скорости потоков метана характерны для периодически затапливаемых почв, отобранных в зарослях тростника в пойме Цимлянского водохранилища и для техногенных грунтов на терриконах шахт. На пахотных каштановых почвах поток метана в атмосферу отсутствовал, и была зафиксирована его минимальная концентрация (0,005 мкг/г). В порядке убывания средней скорости потоков метана в атмосферу исследованные типы почв располагаются следующим образом: аллювиальные (пойменные) почвы, периодически затапливаемые водой (0,134 мг СН4 м-2ч-1), > чернозем обыкновенный (0,055 мг СН4 м-2ч-1) > аллювиальные лугово-черноземные почвы (0,037 мг СН4 м-2ч-1) > каштановые почвы (0,033 мг СН4 м-2ч-1). Общая эмиссия метана с поверхности почв Ростовской области по ориентировочным оценкам составляет от 46,1 до 193,6 тонн в сутки или от 9675 до 40663 тонн в год, что свидетельствует об их заметном вкладе (от 3,0 до 12,7 %) в суммарную эмиссию метана природными и антропогенными источниками Ростовской области.
Ключевые слова: изменение климата, парниковые газы, метан, эмиссия, концентрация, почвы, карбоновые полигоны, агрохимия.
METHANE CONCENTRATION AND EMISSION IN VARIOUS TYPES OF SOILS OF THE ROSTOV REGION
D. Gar′kusha, Yu. Fedorov, R. Trubnik, M. Krukier
Institute of Earth Sciences, Southern Federal University, Russia, Rostov-on-Don
e-mail: gardim1@yandex.ru
Abstract: The results of measurements of methane concentrations in various types of soils of the Rostov region and their flows into the atmosphere are analyzed. The rate of methane emission from the soil surface varied in the range of 0.000-0.136 mg CH4 m-2h-1 and was closely correlated with its concentrations in soils (r = 0.85). The maximum speeds of methane flows are characteristic of periodically flooded soils sampled in reed beds in the floodplain of the Tsimlyansk reservoir, and for man-made soils in the landfills of mines. The methane flow into the atmosphere on chestnut soils of arable land was absent, and its minimal concentration was recorded (0.005 µg/g). In descending order of the average velocity of methane flows into the atmosphere, the studied soil types are arranged as follows: alluvial (floodplain) soils periodically flooded with water
(0.134 mg CH4 m-2h-1), > ordinary chernozem (0.055 mg CH4 m-2h-1) > alluvial meadow-chernozem soils (0.037 mg CH4 m-2h-1) > chestnut soils (0.033 mg CH4 m-2h-1). According to approximate estimates, the total methane emission from the soil surface of the Rostov region ranges from 46.1 to 193.6 tons per day or from 9675 to 40663 tons per year, which indicates their significant contribution (from 3.0 to 12.7 %) to the total methane emission by natural and anthropogenic sources of the Rostov region.
Key words: climate change, greenhouse gases, methane, emission, concentration, soils, carbon landfills, agrochemistry.
Список литературы:
1. IPCC Climate Change 2014. Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva, Switzerland, 2014. 151 p.
2. Вальков В.Ф. Почвоведение. Учебник для вузов. Москва: ИКЦ МарТ, Ростов н/Д: Издательский центр МарТ, 2004. 496 с.
3. Минько О.И. Генерация углеводородного газа почвенным покровом планеты // Геохимия. 1991. № 1. С. 3-14.
4. Глаголев М.В., Сабреков А.Ф. Ответ А.В. Смагину: II. Углеродный баланс России // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2014. Т. 5. № 2. С. 50-70.
5. Wallenius A.J., Dalcin Martins P., Slomp C.P. and Jetten M.S.M. Anthropogenic and Environmental Constraints on the Microbial Methane Cycle in Coastal Sediments. Front. Microbiol. 2021. 12:631621.
6. Ciais P., Sabine C., Bala G., Bopp L., Brovkin V., Canadell J., Chhabra A., DeFries R., Galloway J., Heimann M., Jones C., Le Quere C., Myneni R.B., Piao S., Thornton P. Carbon and other biogeochemical cycles. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. MA: Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York. 2013. pp. 465-570.
7. Conrad R. Contribution of hydrogen to methane production and control of hydrogen concentrations in methanogenic soils and sediments. FEMS Microbiology Ecology. 1999. vol. 28. no. 3. pp. 193-202.
8. Lan X., Thoning K.W., Dlugokencky E.J. Trends in globally-averaged CH4, N2O, and SF6 determined from NOAA Global Monitoring Laboratory measurements. Version 2022-11. URL: https://doi.org/10.15138/P8XG-AA10 (дата обращения: 01.11.2022).
9. Conrad R. The global methane cycle: recent advances in understanding the microbial processes involved. Environ. Microbiol. 2009. rep. 1. pp. 285-292.
10. Бажин Н.М. Метан в атмосфере // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т. 6. № 3. С. 52-57.
11. Le Mer J., Roger P. Production, oxidation, emission and consumption of methane by soils: A review. European J. Soil Biology. 2001. vol. 37. no. 1. pp. 25-50.
12. Кондратьев K.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода. Москва: Физматлит, 2004. 336 с.
13. Zhu X., Zhuang Q., Qin Z., Glagolev M., Song L. Estimating wetland methane emissions from the northern high latitudes from 1990 to 2009 using artificial neural networks. Global Biogeochem. Cycles. 2013. vol. 27. Iss. 2. pp. 592-604.
14. Глаголев М.В., Филиппов И.В. Инвентаризации поглощения метана почвами // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2011. Т. 2. № 2(4). С. 1-20.
15. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А., Тамбиева Н.С. Метан в почвах различных географических зон России // Известия РАН. Серия географическая. 2018. № 3. С. 47-55.
16. Федоров Ю.А., Сухоруков В.В., Трубник Р.Г. Аналитический обзор: эмиссия и поглощение парниковых газов почвами. Экологические проблемы // Антропогенная трансформация природной среды. 2021. Т. 7. № 1. С. 6-34.
17. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А. Влияние растений на процессы цикла метана в донных отложениях и ризосфере почв // Сибирский экологический журнал. 2016. № 6. С. 919-934.
18. Гальченко В.Ф., Дулов Л.Е., Крамер Б., Конова Н.И., Барышева С.В. Биогеохимические процессы цикла метана в почвах, болотах и озерах Западной Сибири // Микробиология. 2001. Т. 70. № 2. С. 215-225.
19. Национальный доклад Российской Федерации о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом за 1990-2013 гг. Ч. 1. Москва: Росгидромет, 2015. 476 с.
20. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А., Тамбиева Н.С. Эмиссия метана из почв Ростовской области // Аридные экосистемы. 2011. Т. 17. № 4(49). С. 44-52.
21. РД 52.24.511-2013. Массовая доля метана в донных отложениях. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов н/Д: Росгидромет, ГУ «Гидрохимический институт», 2013. 19 с.
22. Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Шипкова Г.В. Эмиссия метана торфяными залежами верховых болот Псковской области // География и природные ресурсы. 2015. № 1. С. 88-97.
23. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А., Сухоруков В.В. Эмиссия метана тростниковой формацией побережья Азовского моря // Вода: химия и экология. 2019. № 3-6. С. 78-85.
24. Вальков В.Ф., Колесников С.И., Казеев К.Ш. Почвы Юга России: классификация и диагностика. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2002. 156 с.
25. Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Трофимов М.Е. Метан городских агломераций и его вклад в общую эмиссию (на примере Ростовской области) // Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон: труды 3-й Междунар. конф. Санкт-Петербург: РГГМУ, 2005. С. 51-52.
Для цитирования: Гарькуша Д.Н., Фёдоров Ю.А., Трубник Р.Г., Крукиер М.Л. Концентрация и эмиссия метана в различных типах почв Ростовской области // Вопросы степеведения. 2022. № 4. С. 13-24. DOI: 10.24412/2712-8628-2022-4-13-24.
