ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ И ЭМИССИИ МЕТАНА В ВОДОХРАНИЛИЩАХ С РАЗЛИЧНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ВОДООБМЕНА

В статье рассматриваются пространственно-временные изменения содержания и эмиссии метана с поверхности разнотипных водохранилищ. На основе сравнения данных полевых наблюдений на Можайском и Горьковском водохранилищах показаны различия содержания и удельных потоков метана для водоемов с различной проточностью и гидрологическим режимом. Для Горьковского водохранилища характерны существенно меньшая пространственная изменчивость содержания метана, чем в слабопроточном Можайском водохранилище, и относительно небольшие его концентрации из-за меньшего времени водообмена, которое оказывает влияние на гидрологический режим. Содержание метана в озерной части Горьковского водохранилища в августе 2017 г. в поверхностном слое составляло 3.5-7 мкл/л, в придонном слое - 3.6-12.6 мкл/л, в то время как в Можайском - 12-24 и более 1500 мкл/л соответственно. По результатам установки плавучих камер в середине августа 2017 г. поток метана в озерной части Горьковского водохранилища не превышал 1.6 мг С-CH₄/(м²·ч), в то время как на Можайском водохранилище составлял более 10 мг С-CH₄/(м²·ч). Сравнение результатов полевых измерений с литературными данными показало, что масштаб эмиссии с водохранилищ замедленного водообмена умеренной зоны может быть занижен при оценках глобальной эмиссии метана.

водохранилища, гидрологический режим, проточность, водообмен, содержание метана, эмиссия метана в атмосферу

1. Большаков А. М, Егоров А. В. Результаты газометрических исследований в Карском море // Океанология. 1995. Т 35, № 3. С. 399-404.

2. Бреховских В. Ф., Вишневская Г. Н, Кременецкая Е. Р., Ломова Д. В. Об оценке потребления кислорода разными типами грунтов долинных водохранилищ в летний период // Метеорология и гидрология. 2006. № 10. С. 82-91.

3. Буторин Н. В. Гидрологические процессы и динамика водных масс в водохранилищах Волжского каскада. Л.: Наука, 1969. 322 с.

4. Вода России. Водохранилища / Под науч. ред. А. М. Черняева. Екатеринбург: Аква-Пресс, 2001. 700 с.

5. Гавриловский Д. В. Экологические проблемы Цимлянского водохранилища // Новая наука: Теоретический и практический взгляд. 2015. № 6-2. С. 17-19.

6. Гарькуша Д. Н, Федоров Ю. А., Тамбиева Н. С. Метан как индикатор условий раннего диагенеза и экологического состояния водных экосистем // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. 2013. № 6. С. 78-82.

7. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Водохранилища Верхней Волги. Л., 1975. 292 с.

8. Гидроэкологический режим водохранилищ Подмосковья (наблюдения, диагноз, прогноз) / В. В. Пуклаков, Ю. С. Даценко, А. В. Гончаров и др. М.: Перо, 2015. С. 284.

9. Гречушникова М. Г, Бадюков Д. Д, Саввичев А. С., Казанцев В. С. Сезонные и пространственные изменения содержания метана в Можайском водохранилище в летний период // Метеорология и гидрология. 2017. № 11. С. 67-78.

10. Ермаков С. А., Капустин И. А., Лазарева Т. Н, Сергиевская И. А., Андриянова Н. В. О возможностях радиолокационной диагностики зон эвтрофирования водоемов // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т 49, № 3. С. 336- 343.

11. Ерина О. Н. Режим растворенного кислорода в стратифицированных водохранилищах Москворецкой системы водоснабжения г. Москвы // Дис.. канд. геогр. наук. М.: МГУ, 2015. 188 с.

12. Зайцева Н. В. Проблема развития синезеленых водорослей в Воткинском и Ижевском водохранилищах // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 6. [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/06/36048.

13. Зорькин Л. М, Суббота М. И., Стадник Е. В. Метан в нашей жизни. М.: Недра, 1986. 149 с.

14. Леднёв В. Н, Гришин М. Я., Першин С. М, Бункин А. Ф., Капустин И. А., Мольков А. А., Ермаков С. А. Лидарное зондирование пресноводной акватории с высокой концентрацией фитопланктона // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т 13, № 1. С. 119-134.

15. Метан в водных экосистемах / Ю. А. Федоров, Н. С. Тамбиева, Д. Н. Гарькуша, В. О. Хорошевская. Ростов-на-Дону; М.: Ростиздат, 2005. 329 с.

16. Методические указания. Методика выполнения измерений концентрации метана в водах парофазным газохроматографическим методом. РД 52.24.512-2002.

17. Можайское водохранилище. Комплексные исследования водохранилищ. Вып. 3. М.: Изд-во МГУ 1979. 400 с.

18. Охапкин А. Г., Микульчик И. А., Корнева Л. Г., Минеева Н. М. Фитопланктон Горьковского водохранилища. Тольятти, 1997. 156 с.

19. Плотины и развитие: новая методическая основа для принятия решений. Отчет Всемирной комиссии по плотинам. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF). 2009. 200 с.

20. Саввичев А. С., Русанов И. И., Юсупов С. К. и др. Биогеохимический цикл метана в прибрежной зоне и литорали Кандалакшского залива Белого моря // Микробиология. 2004. Т. 73, № 4. С. 540-552.

21. Соболь С. В. Оценка геоэкологических последствий создания и многолетней эксплуатации равнинного Горьковского водохранилища на р. Волге // Приволжский научный журнал. 2016. № 1. С. 88-96.

22. Федоров Ю. А., Тамбиева Н. С., Гарькуша Д. Н., Хорошевская В. О. Метан в водных экосистемах. Ростов-на-Дону; М.: Ростиздат, 2005. 329 с.

23. Эдельштейн К. К. Гидрология озер и водохранилищ. М.: Перо, 2014. 399 с.

24. Экологические проблемы верхней Волги/ Отв. ред. А. И. Копылов. Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2001. 427 с.

25. Barros N., Cole J. J., Tranvik L. J., Prairie Y. T., Bastviken D., Huszar V. L. M., del Giorgio P, Roland F. Carbon emission from hydroelectric reservoirs linked to reservoir age and latitude // Nat. Geosci. 2011. V. 4. P. 593-596.

26. Bastviken D., Cole J., Pace M., Tranvik L. Methane emissions from lakes: Dependence of lake characteristics, two regional assessments, and a global estimate // Global Biogeochem. Cycles. 2004. V. 18. GB4009. doi:10.1029/2004GB002238.

27. Cole J. J., Prairie Y. T., Caraco N. F, McDowell W. H., Tranvik L. J., Striegl R. G., Duarte C. M., Kortelainen P., Downing J. A., Middelburg J. J., Melack J. Plumbing the global carbon cycle: integrating inland waters into the terrestrial carbon budget // Ecosystems. 2007. V10, N 1. P. 172-185.

28. Cole J. J., Caraco N. F. Atmospheric exchange of carbon dioxide in a low-wind oligotrophic lake measured by the addition of SF6 // Limnol. Oceanogr. 1998. V. 43. P. 647-656. doi:10.4319/lo.1998.43.4.0647.

29. Demarty M, Bastien J., Tremblay A., Hesslein R. H, Gill R. Greenhouse gas emissions from boreal reservoirs in Manitoba and Quebec, Canada, measured with automated systems // Environmental Science & Technology. 2009. V. 43. P. 8908-8915.

30. Deemer B. R., Harrison J. A., Li S., Beaulieu J. J., Delsontro T., Barros N., Bezerra-Neto J. F, Powers S. M, dos Santos M. A., Vonk J. A. Greenhouse Gas Emissions from Reservoir Water Surfaces: A New Global Synthesis. BioScience. 2016. V. 66, N 11. P. 949-964. https://doi.org/10.1093/biosci/biw117.

31. Dunfield P, Dumont R., Moore T. R. Methane production and consumption in temperate and subarctic peat soils: response to temperature and pH // Soil Biology and Biochemistry. 1993. V. 25 (3). P. 321-326.

32. Fedorov M. P., Elistratov V. V., Maslikov V. I., Sidorenko G. I., Chusov A. N., Atrashenok V. P, Molodtsov D. V., Savvichev A. S., Zinchenko A. V. Reservoir Greenhouse Gas Emissions at Russian HPP // Power Technology and Engineering. 2015. V. 49, N 1. P. 33-36. doi: 10.1007/s10749-015-0569-3/.

33. Giles J. Methane quashes green credentials of hydropower // Nature. 2006. V 444. P. 524-525.

34. Global Reservoir and Dam (GRanD) database Technical documentation http://www. gwsp.org/fileadmin/downloads/GRanD_Technical_Documentation_v1_1.pdf.

35. Goldenfun J. A. GHG measurement guidelines for freshwater reservoirs // IHA: UK, 2010. P. 36-91.

36. Greenhouse gas emissions related to freshwater reservoirs: World Bank Report - January, 2010. https://siteresources.worldbank.org/INTNTFPSI/Resources/GHGemis- sionsrelatedtofreshwaterreservoirs.pdf.

37. Lehner B, Doll P. Development and validation of a global database of lakes, reservoirs and wetlands // J. Hydrol. 2004. V. 296. P. 1-22.

38. Lima I., Ramos F, Bambace L., Rosa R. Methane emissions from large dams as renewable energy resources: a developing nation perspective // Mitigation Adaptation Strategy Global Change. 2006. V 13. P. 1381-1386.

39. Louis V. L., Kelly C. A., Duchemin E, Rudd J. W. M, Rosenberg D. M. Reservoir surfaces as sources of greenhouse gases to the atmosphere: a global estimate // Bioscience. 2000. V. 50. P. 766-775.

40. Roehm C, Tremblay A. Role of turbins in the carbon dioxide emissions from two boreal reservoirs, Quebec, Canada // Journal of Geophysical Reseach. 2006. V. 11. D24101, doi:10.1029/2006JD007292.

41. Rosa L. P, Dos Santos M. A., Matvienko B, Dos Santos E. O, Sikar E. Greenhouse gas emissions from hydroelectric reservoirs in tropical regions // Climatic change. 2004. V. 66, N 1-2. P. 9-21.

42. Dos Santos M. A., Matvienko B., Rosa L. P., Sikar E, dos Santos E. O. Gross Greenhouse Gas Emissions from Brazilian Hydro Reservoirs // A. Tremblay, L. Varfalvy, C. Roehm, M. Garneau (eds). Greenhouse Gas Emissions - Fluxes and Processes. Environmental Science. Springer, Berlin: Heidelberg, 2006. Doi: 10.1007/978-3-540- 26643-3_12.

43. Sherman B, Ford P, Hunt D., Drury C. Reservoir methane monitoring and mitigation - Little Nerangand Hinze Dam Case Study // Urban Water Security Research Alliance Technical Report. 2012. N 96. 76 p.

44. Stepanenko V., Mammarella I., Ojala A., Miettinen H., Lykosov V., Vesala T. LAKE 2.0: a model for temperature, methane, carbon dioxide and oxygen dynamics in lakes // Geosci. Model Dev. 2016. V. 9. P. 1977-2006. https://doi.org/10.5194/gmd-9-1977- 2016.

45. Tremblay A, Varfalvy L., Roehm C., Garneau M. (eds). Greenhouse Gas Emissions: Fluxes and Processes, Hydroelectric Reservoirs and Natural Environments. Environmental Science Series. New York: Springer, 2005. 732 p.

46. UNESCO/The International Hydropower Association. GHG Measurement Guidelines for Freshwater Reservoirs / Goldenfum J. A., еd. London, UK, 2010.

47. Varis O, Kummu M, Harkonen S, Huttunen J. T. Greenhouse Gas Emissions from Reservoirs // C. Tortajada, D. Altinbilek, A. Biswas (eds). Impacts of Large Dams: A Global Assessment. Water Resources Development and Management. Springer, Berlin: Heidelberg, 2012. P. 69-94.

48. Williamson C. E, Saros J. E., Vincent W. F, Smold J. P. Lakes and reservoirs as sentinels, integrators, and regulators of climate change // Limnology and Oceanography. 2009. V. 54, N 6, part 2. P. 2273-2282.