Ученые из Новосибирска провели исследование природного газа с помощью масс-спектрометра.
НГУ
Москва, 14 июн - ИА Neftegaz.RU. Ученые Новосибирского государственного университета (
НГУ) методом ускорительной масс-спектрометрии установили возраст
метана в сипах (источники
природного газа) болот Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО).
Об этом сообщила пресс-служба НГУ.
В Центре коллективного пользования Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ провели необычное исследование - впервые на ускорительном масс-спектрометре производился радиоуглеродный анализ метана, выделенного из проб болотного газа, которые были взяты научными сотрудниками Югорского государственного университета (ЮГУ) из сипов болот ХМАО.
Им было важно выяснить возраст и происхождение метана.
Для любознательных расскажем, что ускорительная масс-спектрометрия (УМС) это современный, сверхчувствительный метод изотопного анализа вещества.
Метод основан на извлечении из исследуемого образца отдельных атомов, с последующим поштучным подсчетом интересующих атомов.
Гипотезы происхождения
Перед исследователями из ЮГУ стояла задача:
- определить происхождение метана в сипах недавно найденных активных источниках болотного газа в поймах рек среднего Приобья;
- изучить биогеохимические процессы, связанные с продукцией и транспортом этого газа к сипам.
Первые сипы были найдены в начале 2000
х г. рядом с международным полевым стационаром Мухрино в 25 км от Ханты-Мансийска.
Сипы представляют собой заводи в ручье, из которых активно поднимаются пузыри, насыщенные метаном.
Чтобы определить дальнейшую судьбу сипов как источника метана, научным сотрудникам было необходимо понять происхождение и пути миграции этого газа.
Первая гипотеза была нефтяная:
- предполагала, что метан в сипах производится при термическом разложении органических соединений (нефти или керогена) в богатых углеводородами юрских и меловых отложениях, расположенных на глубине более 1 км, и поднимается на поверхность по разрывам и трещинам в земной коре;
- эта гипотеза была довольно естественной, в ХМАО-Югре добывается около 50% всей нефти России, и богатые углеводородами пласты распространены в регионе повсеместно.
Вторая гипотеза мерзлотная:
- предполагала, что метан высвобождается из деградирующей реликтовой мерзлоты в олигоценовых отложениях на глубине 150-200 м;
- в ее пользу говорил тот факт, что южная граница слоя реликтовых многолетнемерзлых пород находится как раз в той же части ХМАО-Югры, где и были найдены сипы;
- высокие концентрации метана часто обнаруживают в многолетнемерзлых породах, что также делает эту гипотезу довольно логичной.
Третья гипотеза болотная:
- предполагала, что метан попадает в сипы из покрывающих около 50% региона верховых болот, откуда он мигрирует с грунтовыми водами;
- болота основной природный источник метана на территории Западной Сибири;
- метан из верхних слоев болот выходит в атмосферу через корни растений;
- в глубинных слоях болот они отсутствуют, однако метан может попадать в грунтовые воды из подстилающих болото минеральных горизонтов.
Опыт
Ученые успешно извлекли болотный газ и исследовали масс-спектометром - вакуумным прибором, с помощью которого изучают состав вещества.
Тезисы директора УКП Ускорительная масс-спектрометрия НГУННЦ Е. Пархомчук:
- наш графитизатор приспособлен для работы с углекислым газом, и для нас это была привычная работа, а вот извлечение метана из некоей смеси, его дальнейшую графитизацию и датирование мы ранее не проводили;
- было очень интересно заняться этой работой и увидеть ее результаты.
Отбор проб газа в болотистой местности требовал от исследователей аккуратности и осторожности.
Тезисы научного сотрудника НОЦ Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата ЮГУ А. Сабрекова:
- чтобы определить возраст метана с помощью УМС, проба газа должна быть довольно объемной - не менее 100 мл, а лучше больше;
- при этом сипы с точки зрения отбора газа объекты крайне неприятные: водонасыщенный грунт засасывает подошедшего исследователя не хуже зыбучих песков, а любое неосторожное движение смещает этот грунт, перекрывая канал, по которому газ поднимается из глубины, после чего отобрать его уже невозможно;
- пузыри газа выходят на поверхность неравномерно: иногда, чтобы набрать нужный объем, приходилось неподвижно стоять рядом с сипом больше часа, при этом температура подземных вод в регионе в любое время года близка к нулю;
- большинство сипов-воронок имеют очень маленькую глубину, поэтому для отбора газа из них пришлось разработать модификацию метода перевернутых воронок;
- в воронку перед отбором набиралась вода, которую вытеснял выходящий пузырями газ;
- этот газ перекачивался в присоединенный к воронке шприц, чтобы снова заполнить воронку водой;
- в тот же день газ из шприца перекачивался в пластиковую бутылку объемом 300 мл, предварительно заполненную насыщенным раствором поваренной соли, но так, чтобы немного воды в бутылке все-таки оставалось;
- в таком виде газ мог храниться годами, и именно так мы отправили его на анализ в Новосибирск.
В результате подтвердилась гипотеза, что метан попадает в сипы из покрывающих около 50% ХМАО верховых болот, откуда он мигрирует с грунтовыми водами.
Полученные данные свидетельствуют о наличии в Западной Сибири мощного источника метана, который будет существовать, пока не исчезнут болота.
Как отмечает пресс-служба вуза, у ученых появилось четкое представление о том, насколько тесно ландшафты связаны между собой, что очень важно для предсказания последствий их изменений при глобальном потеплении или антропогенном воздействии (например, загрязнении при
нефтедобыче).
Как добавили в вузе, этот факт означает, что описанный механизм транспорта метана может иметь место и в других регионах с аналогичной структурой ландшафта, где их необходимо искать и изучать.
