Methane in water and bottom sediments of lake Baikal

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The results of the methane concentration distribution in different areas of Lake Baikal obtained in 2014 and 2015 were analyzed in this study. In periods of expedition examinations, the methane concentration in the water and in the bottom sediments of the lake varied in a range from <0.1 to 13.9 μl/dm3 (average: 0.7 μl/dm3) and from <0.01 to 3.69 μg/g of the dry deposition (average: 0.34 μg/g). The maximum methane concentrations in the water and bottom sediments in the lake were typical for the North region, where rivers Verkhnyaya Angara and Kichera are flowing, and in the individual stations of the profile set along the mouth area of the river Selenga, as well as the stations located in the zone of the waste water underwater release of Baikalsk City and the Baikalsk pulp and paper mill closed in 2013. The presence of increased and decreased methane concentrations in the examined top strata of the sediments of Lake Baikal was stipulated herein aside from the differences in the power of the anthropogenic effect by the variation of the sediment accumulation conditions determining the particle size distribution and the organic matter content and, as a result, by the methanogenesis intensity.

Full Text

Restricted Access

About the authors

D. N. Garkusha

Southern Federal University

Author for correspondence.
Email: gardim1@yandex.ru
Russian Federation, 344090 Rostov-on-Don

Yu. A. Fedorov

Southern Federal University

Email: gardim1@yandex.ru
Russian Federation, 344090 Rostov-on-Don

N. S. Tambieva

Hydrochemical Institute

Email: gardim1@yandex.ru
Russian Federation, 344090 Rostov-on-Don

Yu. A. Andreev

Hydrochemical Institute

Email: gardim1@yandex.ru
Russian Federation, 344090 Rostov-on-Don

O. A. Mikhaylenko

Hydrochemical Institute

Email: gardim1@yandex.ru
Russian Federation, 344090 Rostov-on-Don

References

  1. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А. Метан в воде и донных отложениях устьевой области Северной Двины в зимний период // Океанология. 2014. Т. 54. № 2. С. 178-188.
  2. Гарькуша Д.Н., Федоров Ю.А. Метан в устьевой области реки Дон. Ростов-на-Дону; М.: Ростиздат, 2010. 181 с.
  3. 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. Сер. естественные науки. 2013. № 6. С. 78-82.
  4. Геодекян А.А., Авилов В.И., Авилова С.Д. Геоэкологические исследования Байкала // ДАН СССР. 1990. Т. 310. № 6. С. 1442-1446.
  5. Государственные доклады “О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2003, 2004, …, 2014 гг.” Иркутск: Сибирский фил. Росгеолфонда, 2004, 2005, …, 2015.
  6. Гранин Н.Г., Верещагина О.Ф., Козлов В.В., Обжиров А.И., Макаров М.М., Гнатовский Р.Ю., Иванов В.Г., Блинов В.В., Мизандронцев И.Б. Изменение концентрации метана в озере Байкал: возможная причина // Тез. докл. всерос. конф. “Газовые гидраты в экосистеме Земли, 2014”. Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2014. С. 25.
  7. Гранин Н.Г., Мизандронцев И.Б., Обжиров А.И., Верещагина О.Ф., Гнатовский Р.Ю., Жданов А.А. Окисление метана в водной толще озера Байкал // ДАН. 2013. Т. 451. № 3. С. 332-335.
  8. Дагурова О.П., Намсараев Б.Б., Козырева Л.П., Земская Т.И., Дулов Л.Е. Бактериальные процессы цикла метана в донных осадках озера Байкал // Микробиология. 2004. Т. 73. № 2. С. 248-257.
  9. Жижченко Б.П. Углеводородные газы. М.: Недра, 1984. 112 с.
  10. Захаренко А.С., Пименов Н.В., Иванов В.Г., Земская Т.И. Окисление метана в водной толще районов газо- и нефтепроявлений Среднего и Южного Байкала // Микробиология. 2015. Т. 84. № 1. С. 98-106.
  11. Калмычков Г.В., Егоров А.В., Кузьмин М.И., Хлыстов О.М. Генетические типы метана озера Байкал // ДАН. 2006. Т. 411. № 5. С. 672-675.
  12. Кузнецов С.И., Саралов A.E., Назина T.Н. Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах. М.: Наука, 1985. 213 с.
  13. Кузьмин M.M., Калмычков Г.В., Гелетий В.Ф., Гнилуиш В.А., Горегляд А.В., Хахаев Б.Н., Певзнер Л.А., Каваи Л., Иошида Н., Лучков А.Д., Пономарчук В.А., Конторович А.Э., Бажин Н.М., Махов Г.А., Дядин Ю.А., Кузнецов Ф.А., Ларионов Э.Г., Манаков А.Ю., Смоляков Б.С., Манделъбаум М.М., Железняков Н.К. Первая находка газогидратов в осадочной толще озера Байкал // ДАН. 1998. Т. 362. № 4. С. 541-543.
  14. Намсараев Б.Б., Дулов Л.Е., Соколова Е.Н., Земская Т.И. Бактериальное образование метана в донных осадках озера Байкал // Микробиология. 1995. Т. 64. № 3. С. 411-417.
  15. Павлова О.Н., Букин С.В., Ломакина А.В., Калмычков Г.В., Иванов В.Г., Морозов И.В., Погодаева Т.В., Пименов Н.В., Земская Т.И. Образование углеводородных газов микробным сообществом донных осадков озера Байкал // Микробиология. 2014. Т. 83. № 6. С. 694-702.
  16. Пименов Н.В., Захарова Е.Е., Брюханов А.Л., Корнеева В.А., Кузнецов Б.Б., Турова Т.П., Погодаева Т.В., Калмычков Г.В., Земская Т.И. Активность и структура сообщества сульфатредуцирующих бактерий в осадках Южной котловины оз. Байкал // Микробиология. 2014. Т. 83. № 2. С. 180-190.
  17. РД 52.24.511-2013. Массовая доля метана в донных отложениях. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону: Гидрохим. ин-т, 2013. 19 с.
  18. РД 52.24.512-2012. Объемная концентрация метана в водах. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону: Гидрохим. ин-т, 2012. 23 с.
  19. Самсонов В.В. Происхождение байкальской нефти и проблемы нефтегазоносности Бурятии // Проблемы сибирской нефти. Новосибирск: СО АН СССР, 1963. С. 127-150.
  20. Федоров Ю.А. Стабильные изотопы и эволюция гидросферы. М.: Центр “Истина”, 1999. 370 с.
  21. Федоров Ю.А., Никаноров А.М., Тамбиева Н.С. Первые данные о распределении содержания биогенного метана в воде и донных отложениях оз. Байкал // ДАН. 1997. Т. 353. № 3. С. 394-397.
  22. Федоров Ю.А., Тамбиева Н.С. Образование и распределение метана в воде и донных отложениях, загрязненных стоками целлюлозно-бумажного производства (на примере Ладожского озера) // Метеорология и гидрология. 2000. № 7. С. 49-61.
  23. Федоров Ю.А., Тамбиева Н.С., Гарькуша Д.Н. Метан как показатель экологического состояния пресноводных водоемов (на примере озер Валдай и Ужин) // Метеорология и гидрология. 2004. № 6. С. 88-96.
  24. Федоров Ю.А., Тамбиева Н.С., Гарькуша Д.Н., Хорошевская В.О. Метан в водных экосистемах. Ростов-на-Дону; М.: Ростиздат, 2007. 330 с.
  25. Япаскурт О.В. Литология: учебник для студентов ВУЗов. М.: Академия, 2008. 336 с.
  26. Bianchi M., Marty D., Teyssie J.-L., Fowler S.W. Strictly aerobic and anaerobic bacteria associated with sinking particulate matter and zooplankton fecal pellets // Marine ecol. progress ser. 1992. V. 88. P. 55-60.
  27. Granin N.G., Makarov M.M., Kucher K.M., Gnatovsky R.Y. Gas seeps in Lake Baikal - detection, distribution, and implications for water column mixing // Geo-Marine Lett. 2010. V. 30(3, 4). P. 399-409.
  28. Kadnikov V.V., Mardanov A.V., Beletsky A.V., Shubenkova O.V., Pogodaeva T.V., Zemskaya T.I., Ravin N.V., Skryabin K.G. Microbial community structure in methane hydrate-bearing sediments of freshwater Lake Baikal // Federation of European Microbiol. Soc. Microbiol. Ecol. 2012. V. 79. P. 348-358.
  29. Khlystov О., De Batist М., Shoji Н., Hachikubo А., Nishio S., Naudts L., Poort J., Khabuev A., Belousov O., Manakov A., Kalmychkov G. Gas hydrate of Lake Baikal: Discovery and varieties // Asian Earth Sci. 2013. V. 62. № 1. P. 162-166.
  30. Leifer I., Boles J.R., Luyendyk B.P., Clark J.F. Transient discharges from marine hydrocarbon seeps: spatial and temporal variability // Environ. Geol. 2004. V. 46(8). Р. 1038-1052.
  31. MacDonald I.R., Leifer I., Sassen R., Stine P., Mitchell R., Guinasso N. Transfer of hydrocarbons from natural seeps to the water column and atmosphere // Geofluids. 2002. V. 2(2). Р. 95-107.
  32. Marty D.G. Methanogenic bacteria in seawater // Limnol. Oceanogr. 1993. V. 38(2). Р. 452-456.
  33. Schmale O., Greinert J., Rehder G. Methane emission from high-intensity marine gas seeps in the Black Sea into the atmosphere // Geoph. Res. Lett. 2005. V. 32(7): L07609.
  34. Schmid М., De Batist М., Granin N.G., Kapitanov V.A., McGinnis D.F., Mizandrontsev I.В., Obzhirov A.I., Wüest A. Sources and sinks of methane in Lake Baikal: A synthesis of measurements and modeling // Limnol. Oceanogr. 2007. V. 52. № 5. P. 1824-1837.
  35. Zemskaya T., Egorov A., Khlystov O., Shubenkova O., Namsaraev B., Chernitsina S., Dagurova O., Kalmychkov G., Grachev M. Biogeochemical cycles of methane in Lake Baikal // Geoph. Res. Abstr. 2005. V. 7. 03994.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map of the location of sampling stations, Lake Baikal.

Download (170KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Change in methane concentrations depending on the particle size distribution (a) and lithological types of BS (b), as well as the content of Corg (c) in BS of the studied areas of Lake. Baikal (according to 2015). In fig. 2b shows the values of the minimum, average, and maximum concentrations of methane in various lithological types of BS.

Download (197KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences