Sei carote di pistone e un totale di 42 campioni di acqua interstiziale sono stati raccolti nel mare della Siberia orientale e nel mare di Laptev a profondità d'acqua comprese tra 22 e 68 m. Nelle zone attive a rilascio di metano, concentrazioni di vanadio, torio, fosforo, alluminio sono aumentati, mentre le concentrazioni di cobalto, ferro da stiro, manganese, uranio, molibdeno, rame sono generalmente bassi. Il comportamento di questi elementi è determinato dai processi biogeochimici che si verificano nelle acque interstiziali nei siti di infiltrazioni di metano (riduzione dei solfati, ossidazione anaerobica del metano, precipitazione secondaria di carbonati e solfuri). Questi processi influenzano l'ambiente geochimico e, di conseguenza, le specie di questi elementi all'interno delle acque interstiziali ed i processi della loro ridistribuzione nel corrispondente sistema acqua-roccia. Credito: Acqua (2021). DOI:10.3390/w13040397
I giovani scienziati della Tomsk Polytechnic University come parte del team di ricercatori dell'Artico hanno studiato le acque dei pori in tre aree di rilascio di metano sulla superficie. Per prima cosa sono riusciti a definire nei dettagli la composizione delle acque dei pori nelle fredde infiltrazioni di metano dei mari dell'Artico orientale. I risultati della ricerca sono pubblicati nel Acqua giornale accademico.
La ricerca si è basata sui campioni ottenuti durante la spedizione artica a bordo della nave da ricerca Akademik Mstislav Keldysh nel 2019. Gli scienziati e gli studenti di 12 istituzioni scientifiche, tra cui il Politecnico di Tomsk, Istituto di fisica e tecnologia di Mosca, Lomonosov Università statale di Mosca, il Centro di Ricerca di Biotecnologie dell'Accademia Russa delle Scienze, l'Istituto Vernadsky di Geochimica e Chimica Analitica dell'Accademia Russa delle Scienze, il Centro scientifico nazionale di biologia marina Zhirmunsky del ramo dell'Estremo Oriente dell'Accademia delle scienze russa e altri hanno preso parte alla spedizione organizzata dall'Istituto di oceanologia di Shirshov dell'Accademia delle scienze russa in collaborazione con l'Istituto oceanologico del Pacifico di Ilichev dell'Estremo Oriente Filiale dell'Accademia Russa delle Scienze.
I ricercatori della TPU hanno completato una serie di attività di ricerca, compreso lo studio delle condizioni dei sedimenti e delle acque interstiziali. Le acque dei pori sono degne di nota per il loro riflesso della composizione dell'acqua di mare e della composizione dei sedimenti. Ricercare i campioni di acque interstiziali dal punto di vista geochimico, dati biochimici e idrochimici, è possibile ricostruire i processi che avvengono nelle acque e nei sedimenti, oltre a prevedere l'evoluzione della situazione.
"Durante la spedizione, ci siamo concentrati sulle aree di resa del metano e sui cambiamenti delle proprietà idrochimiche in queste aree. In totale, sono state raccolte sei carote di prova e 42 campioni di acque interstiziali a profondità comprese tra 22 e 68 m. L'obiettivo principale era sulle aree di resa di metano sulla superficie. Così, sono state studiate tre aree con le loro caratteristiche:il delta del fiume Lena, il margine continentale del Mare di Laptev e la parte centrale del Mare della Siberia orientale. Infatti, abbiamo confrontato insieme tre infiltrazioni di metano freddo. Inoltre, i campioni sono stati prelevati nei punti di prelievo nelle immediate vicinanze del rilascio di metano in superficie, " Yulia Moiseeva, ricercatore della Divisione TPU per la Geologia, uno degli autori dell'articolo, dice.
Per raccogliere i campioni, gli scienziati hanno utilizzato filtri speciali e provette sottovuoto per escludere l'ossigeno e ottenere risultati validi. Una parte dell'analisi è stata condotta a bordo. Ad esempio, indicatori in rapida evoluzione, cioè elementi biogeni come nitrati, nitriti, fosfati, sono state studiate l'ammoniaca e l'alcalinità totale. Nei laboratori TPU è proseguito uno studio più approfondito dei campioni.
"Tornato dalla spedizione, abbiamo studiato la composizione di macro e microcomponenti delle acque interstiziali che è stata condotta nel laboratorio di ricerca accreditato TPU per l'idrogeochimica utilizzando la spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente. Sono stati ottenuti i dati su 66 elementi per ogni campione, ha permesso di definire indicatori geochimici della presenza di infiltrazioni fredde di metano:in questo contesto, quali elementi possono essere in concentrazioni superiori o inferiori rispetto alle concentrazioni di fondo, "dice Darya Purgina, ricercatore della Divisione TPU per la Geologia.
Gli scienziati sono riusciti a definire le caratteristiche regionali dei mari dell'Artico orientale, comprese le caratteristiche delle zone di resa del metano. Ad esempio, le stazioni situate nel Mar della Siberia Orientale sono caratterizzate dall'elevata concentrazione di Mn, Al, si, P, Fe, Cu, Ba rispetto alle stazioni nel mare di Laptev, dove c'era l'alta concentrazione di Li, B, V, Br, U e la bassa concentrazione di I, mn.
Generalmente, la concentrazione di V, Ns, P, Al è aumentato nelle aree di resa del metano, mentre la concentrazione di Co, Fe, mn, tu, Mo, Cu è diminuito.
"Così, abbiamo prima definito una serie di elementi che possono essere utilizzati come indicatori di resa di metano. La ricerca è ancora in corso per confermare i risultati. Sono già stati ottenuti i dati estesi sui risultati della spedizione artica del 2020. I materiali sono attualmente in lavorazione, però, è già possibile affermare che la parte dei nuovi dati conferma i risultati ottenuti in precedenza. Per di più, i dati estesi consentiranno di ricostruire processi più dettagliati, che si verificano nelle zone di resa del metano. L'unicità dei dati ottenuti risiede nell'applicazione dei moderni metodi di campionamento, che consentono di ridurre al minimo i guasti, oltre ad ottenere una vasta gamma di elementi con elevata precisione. Le acque dei pori nelle aree di produzione di metano dell'Artico orientale non sono state ancora studiate in modo così dettagliato e completo, " riassumono gli scienziati.
