ИСТИНА

Целью настоящего фундаментального исследования является оценка объемов эмиссии метана, его микробиологического образования и окисления на полигонах захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) в Ханты-Мансийском Автономном Округе (ХМАО). В рамках серии экспедиций планируется получение набора экспериментальных данных о сезонной динамике потоков СН4 с помощью камерного и микрометеорологических методов. В результате будет определена возможность экономически выгодного использования биогаза с полигонов ТБО в качестве источника энергии. С помощью почвенных, микробиологических и молекулярно-биологических методов будет проведено комплексное сезонное исследование анаэробного образования и аэробного окисления СН4, численности и состава метаногенной и метанотрофной популяции на полигоне ТБО. Результаты идентификации преобладающей микрофлоры цикла метана в поверхностном слое почвы полигонов ТБО будут использованы для разработки способов снижения эмиссии СН4 при помощи интродукции в покрывающую почву консорциума метанотрофных бактерий. В целом, данное исследование послужит научной основой для последующего осуществления проектов по улучшению экологической ситуации в регионе, а также получению и экономически выгодному использованию биогаза.

В результате реализации данного проекта предполагается получить: 1. Данные по сезонной динамике эмиссии, продукции и аэробного окисления метана в результате комплексного исследования полигонов ТБО. 2. Зависимость удельных потоков метана от исследуемого участка полигона ТБО, его возраста и сезона года. 3. Данные по активности и потенциалу метаногенеза окисления метана на исследуемых полигонах ТБО, необходимые для оценки экологической обстановки и для разработки технологий рекультивации полигонов ТБО. 4. Данные по оценке численности и состава метаногенной и метанотрофной популяций, развивающихся в почве исследуемых полигонов ТБО. 5. Рекомендации по выбору технологий для рекультивации полигонов ТБО на основе полученных результатов. 6. Результаты анализа по возможности использования биогаза с полигонов ТБО в качестве источника энергии. К концу первого года исследования планируется получить следующие результаты: 1. Данные о наиболее оптимальном методе измерений удельных потоков с поверхности полигонов ТБО. Подобная аналитическая работа с экспериментальным сравнением трех различных методов измерений будет проведена впервые для полигонов ТБО России. 2. Данные об удельных потоках метана с поверхности с пяти исследуемых полигонов ТБО в период предположительно максимальной микробной активности (конец лета). Набор данных такого пространственного разрешения будет впервые получен для полигонов ТБО Сибири. 3. Идентификация преобладающей микрофлоры цикла метана в поверхностном слое почвы полигонов ТБО

Научный консорциум проекта включает в себя исследователей, в совокупности имеющих необходимый опыт и научные достижения во всех основных направлениях, представленных в проектном задании. На основании исследования жизнедеятельности анаэробных микробных сообществ были установлены принципиальные закономерности функционирования анаэробных природных микробных сообществ, генерирующих метан в различных низкотемпературных экосистемах (Коцюрбенко О.Р.). Были также выделены и охарактеризованы ключевые микроорганизмы метаногенного психроактивного сообщества (Коцюрбенко О.Р.) Было впервые проведено комплексное сезонное исследование эмиссии и аэробного окисления СН4, численности и состава метанотрофной популяции покрывающей почвы полигона ТБО (Ножевникова, Глаголев). Впервые использован метод CARD-FISH для анализа численности метанотрофных бактерий, активных в покрывающей почве in situ. (Ножевникова). Был показан значительный вклад метанотрофов в общую численность бактериальной популяции покрывающей почвы, что может свидетельствовать о важной роли этих бактерий не только в окислении СН4, но и в почвообразовании (Ножевникова). При участии членов научного коллектива (Ножевникова) была создана математическая модель функционирования микробных процессов разложения органического вещества на свалках. Лапшина Е.Д. участвовала в разработке постоянно действующей концепции обращения с отходами с целью уменьшения загрязнения окружающей среды и минимизации использования природных ресурсов. В течение последних 8-ми лет рабочая группа в составе Глаголева М.В., Терентьевой И.Е., Сабрекова А.Ф. занималась получением оценки регионального потока метана из болот Западной Сибири камерным методом. В 2006 году М.В. Глаголевым были начаты исследования потоков метана из болот микрометорологическими методами.

Работа, осуществленная в рамках проекта, включала полевые измерения, анализ полученных результатов и литературных данных. На первом этапе, был проведен выбор оптимальной стратегии измерений в соответствии с литературными данными и собственными результатами измерений на полигоне «Хметьево» в Московской области. Было обнаружено, что камерный метод малопригоден из-за крайне высокой гетерогенности эмиссии из свалок. Как результат, исследования проводились микрометеорологическим методом, более репрезентативным при оценке эмиссии с площадей в несколько гектар. На втором этапе, было проведено 5 серий измерений эмиссии метана с помощью метода обратной задачи из полигонов захоронения твердых бытовых отходов Сургута и Ханты-Мансийска. Полученные значения удельных потоков (УП) варьировали от 0.3 до 5.8 гСН4/м2/ч. Наименьшие значения эмиссии наблюдались на закрытом полигоне небольшой мощности, перекрытого грунтом и поросшего растительностью. Максимальный УП был зафиксирован на открытой большой ―карте‖, измерения велись в точке разгрузки ТБО. Чуть меньшие эмиссии были измерены на большой закрытой, засыпанной тонким слоем грунта ―карте‖. Средние значения эмиссий (1.4 - 1.6 гСН4/м2/ч) были обнаружены на большой закрытой ―карте‖, засаженной растительностью и имеющей аэрационные трубы. В целом, полученные нами УП близки к значениям, наблюдавшимся в ряде других исследований. И эти величины в десятки, сотни и даже тысячи раз больше, чем те, которые характерны для болот - основного природного источника метана в таежной зоне. Если экстраполировать данные на все 442 га полигонов ТБО ХМАО, то получим около 0.1 МтСН4/год, что составляет порядка 10% от эмиссии болотами подзоны средней тайги Западной Сибири.