ИСТИНА

Эстуарии являются важными источниками метана (CH4) в атмосферу. Оценка потоков этого парникового газа на границах дно-вода и вода-атмосфера необходима для определения вклада в глобальный атмосферный бюджет, а также влияния на местные экосистемы. В работе рассматриваются результаты комплексных измерений балансовых характеристик метана в эстуарии реки Черной, подверженном воздействию сейшевых волн. Были выполнены измерения содержания метана в воде и донных осадках, потоков флюидной метановой разгрузки из дна и дана оценка эмиссии СН4 в атмосферу. Исследования проводились в различные сезоны 2020-2021 гг. на четырех станциях вверх по течению реки, которые отличались гидролого-гидрохимическими условиями. Расстояние между крайними станциями составляло около 1.5 км. Соленость воды на станциях уменьшалась вверх по течению и находилась в диапазоне 14.7 - 0 ‰. На ст. 3, в барьерной зоне смешения речных и морских вод, в феврале и марте 2021 г. были проведены многочасовые мониторинговые исследования, которые продемонстрировали значительный размах значений солености (5,1-10,7 ‰ в феврале; 6,1 – 13,6 ‰ в марте), растворенного кислорода (8,1 - 8,7 мг/л в феврале; 9,7 - 12,8 мг/л в марте) и мутности (40-180 NTU в феврале; 5 – 44 NTU в марте), которые имели периодичность, совпадающую с колебаниями уровня поверхности воды в реке. Проведенный анализ временных рядов данных (использовались значения модуля скорости течения) с помощью быстрого Фурье-преобразования позволил выделить колебания с периодами 19 и 44 мин в феврале, 9 и 44 мин - в марте, которые совпадают с периодами баротропных сейш для модельных бассейнов, имеющих характерные размеры Севастопольской бухты (Манилюк Ю.В., 2018). Концентрация растворенного СН4, в воде на ст. 3 также, как и гидрологические параметры, изменялась волнообразно, а значения находились в диапазоне 350 – 505 и 469 – 818 нмоль/л в феврале и марте, соответственно. Тенденция изменения концентрации СН4 согласовывалась с изменением солености: пресным водам соответствовали более высокие значения СН4, морским – более низкие. Такая же закономерность наблюдалась в целом для исследованных станций: концентрация СН4 увеличивалась от нижней, более соленой, к верхней по течению, более пресной, станции как в воде, так и в донных осадках. В мае 2020 г. концентрация СН4 в воде и донных осадках была выше по сравнению с февралем 2021 г. Наибольшая сезонная разница получена для концентрации СН4 в донных осадках распресненных ст. 3 и 4, которая достигала 3-х порядков величин. При этом содержание СН4 в поровой воде донных осадков во все сезоны не превышало рассчитанные значения растворимости, которые находились в диапазоне 1,53 - 2,05 ммоль/л для различных сезонов. В мае 2020 г. измеренный диапазон значений флюидных потоков составил 0,3 - 293 ммоль/м2сут для ст. 1 и ст. 4, соответвенно, тогда как в феврале 2021 г. флюидные потоки СН4 не фиксировались ловушечным методом. Рассчитан поток СН4 с поверхности воды в атмосферу для различных сезонов находился в диапазоне от 87 до 205 мкмоль/м2сут. На примере ст. 3 выполнены балансовые оценки времени оборота растворенного метана в 1 м3, которое не превышало 1 суток. Также показано, что эмиссия метана в атмосферу и поток из дна могут компенсировать друг друга при определенных внешних условиях. Так, для условий полученных в марте 2021 г. на ст. 3, показано, что при скорости ветра, превышающей 10 м/с, отток метана за счет эмиссии в атмосферу превышает приток из дна, при скорости ветра ниже 10 м/с – флюидный поток из дна превышает эмиссию в атмосферу. Показано, что высокая скорость и широкий диапазон изменения концентрации СН4 в районах, подверженных волновым процессам, и закономерности таких изменений имеют высокую значимость в контексте оценки эмиссионных потоков метана в атмосферу, как парникового газа.