Лаборатория комплексных исследований окружающей среды и минеральных ресурсов

Номер
7/10
Название отдела
Геология и геофизика океана
История

Лаборатория комплексных исследований окружающей среды и минеральных ресурсов (КИОСМ) была организована 1 июня 2019 года в рамках нацпроекта «Наука» с целью исследования состояния окружающей среды, прогноза и оценки минеральных ресурсов ДВ морей и Мирового океана на основе комплекса инновационных методов.

Высокие результаты коллектива лаборатории напрямую служат достижению целей Морской доктрины РФ, прорывным исследованиям в Арктике, Стратегии морского развития РФ, Программы развития Дальнего востока РФ и др., а также соответствуют приоритетам нацпроекта «Наука» и Стратегии научно-технологического развития РФ. Оценка ресурсов альтернативных источников энергии является важнейшей задачей современных исследований в Мировом океане.

Исследования лаборатории приобретают особую актуальность в связи с ожидаемыми приоритетами проекта ГЕОМИР (ID 164, руководитель д.г.-м.н. Р. Шакиров) Десятилетия наук об океане ООН в интересах устойчивого развития (2021-2030 гг.), Рабочей группы ВЕСТПАК по комплексному изучению газовых гидратов и потоков метана в Индо-Тихоокеанском регионе (CoSGas) и бурным развитием морских исследований стран БРИКС.

Методы исследований

В лаборатории проводятся исследования состояния окружающей среды, прогноз и оценка минеральных ресурсов Мирового океана на основе комплексирования инновационных методов: гидрометеорологические, геохимические, микробиологические, биогеохимические, газогеохимические, геологические, геофизические, оптические и спутниковые.

Цели лаборатории

  • Комплексная индикация минеральных ресурсов Мирового океана и исследование их влияния на морскую среду
  • Разработка передовых технологий и развитие инновационных методов исследования, прогноза, поисков и оценки минеральных ресурсов и формирующих их процессов

 

Методы исследований

1. Микробиологические методы

  • Культуральные методы. Поиск, выделение, описание и изучение аэробных и анаэробных биоиндикаторных микроорганизмов, связанных с аномальными газовыми полями и атутигенной минерализацией. Работа с живыми чистыми и накопительными культурами метанотрофных, метилотрофных, углеводородоокисляющих и сульфатредуцирующих микроорганизмов.
  • Молекулярно-генетические методы. Анализ 16S рДНК и функциональных генов методом ПЦ-реал тайм.

2. Газохроматографические методы. Сочетание методических приемов натурных, лабораторных и теоретических исследований. В его основе лежат технология представительного отбора газовых проб из различных сред, газохроматографический анализ и применение комплекса критериев анализа фонового и аномального газогеохимических полей.

3. Химические методы

  • определение концентрации хлорофилла-«а» по ГОСТ 17.1.4.02-90;
  • извлечение и количественное определение полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), присутствующих в растворенной и взвешенной формах в водной среде (извлечение соединений методами твердофазной, ультразвуковой и жидкость-жидкостной экстракции, анализ - высокоэффективная жидкостная хроматография с флуоресцентным детектированием (ВЭЖХ ФД)) (Модифицированные методы EPA Method 610: Polynuclear Aromatic Hydrocarbons; Method 8310.0: Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Ground Water and Wastes);
  • совместное выделение и количественный анализ ПАУ и алканов (С12-С38) в донных осадках (извлечение соединений методом ультразвуковой экстракции, доочистка – колоночная хроматография, анализ - ВЭЖХ ФД (ПАУ) и газовая хроматография (алканы)).

4. Дистанционное зондирование. Использование данных искусственных спутников Земли для исследования изменения климата, опасных явлений природного и техногенного характера, влияния деятельности человека на окружающую среду.

  • Пассивные методы:

Анализ данных спутниковых сканеров MODIS-Aqua/Terra, NPP VIIRS, GOCI-COMS, SGLI-GCOM-C, LandSat, CALIPSO  и проч.

  • Активные методы: радары в сантиметровом и дециметровом диапазоне, микроволновые радиометры (ALOS-2, Sentinel-1, AMSR2, GMI).

5. Геоструктурные методы. Комплексный подход. С использованием последних достижений и картографической информации в области структурной геологии, сейсмологии, геодинамики, тектоники, бассейнового анализа, распределения донных осадков, нефтегазовых залежей, газогидратов и сейсмической стратиграфии с применением ГИС-технологии (ArcGIS, RockWorks, Fledermaus).

6. Геоэкологические методы. Изучение взаимодействия составных частей геосистем на основе структурного анализа для оценки состояния среды в целом.

Оборудование

Оборудование лаборатории (совместно с ДВФУ)

  1. Быстрый анализатор G2311-f Picarro для одновременного измерения H2O, CH4, CO2
  2. Датчик погоды WXT520-NC Vaisala
  3. Ультразвуковой анемометр Gill Windmaster 3D
  4. Датчик общей радиации Kipp & Zonen
  5. Сенсор LI-COR Quantum
  6. Температурный сенсор 107-33-PT Temp Probe (-50 to + 70C) 
  7. Рефлектометр CS655-33-PT-DS 12cm Soil Water Content
  8. Самокалибруемая нагревательная пластина HFP01SC-L33-PT Hukseflux Self Calibrating Soil
  9. Газовый хроматограф «S-Хром» для анализа серосодержащих газов.
  10. Амплификатор детектирующий DTptime 5, ДНК Технология
  11. Анализатор жидкости «ФЛЮОРАТ®-02-ПАНОРАМА»
  12. Бокс БМБ-II-«Ламинар - С» - 1.2 (221.120) Класс II (Тип A2)
  13. ПЦР бокс ультрафиолетовый
  14. Стерилизатор паровой ВК-75-01
  15. Термостаты от +5 до + 60 º С
  16. Анаэростаты
  17. Морозильное оборудование
  18. Световые микроскопы с фазовым контрастом
Участие в программах
  1. Программа фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы. Раздел "IX. Науки о Земле: 133. Мировой океан (физические, химические и биологические процессы, геология, геодинамика и минеральные ресурсы океанской литосферы и континентальных окраин; роль океана в формировании климата Земли, современные климатические и антропогенные изменения океанских природных систем).
  2. Тема «Исследование состояния и изменений природной среды на основе комплексного анализа и моделирования гидрометеорологических, биогеохимических, геологических процессов и ресурсов Дальнего Востока». Регистрационный номер: № АААА-А19-119122090009-2. Научный руководитель: Сырбу Н.С.
  3. Ряд программ «Дальний Восток» № 20-010, 19-019, 21-ВАНТ-014 и 21-ВАНТ-017, в рамках совместных проектов с Вьетнамской академией наук и технологий (VAST QTRU 02.02/20-21, QTRU.02.05/19-20, QTRU02.03/19-20 и QTRU02.01/21-22).
  4. Коллектив лаборатории проводит работы в рамках совместной Российско-Вьетнамской лаборатории по морским геонаукам (ТОИ ДВО РАН – ИМГГ ВАНТ) в соответствии с Дорожной картой морских исследований ДВО РАН – ВАНТ (2018-2025 гг). Со-руководитель совместной Российско-Вьетнамской лаборатории с российской стороны - к.г.-м.н. Сырбу Н.С.
Гранты
  1. Грант РФФИ 20-35-70014. Исследование взаимосвязи гезогеохимических полей, тектоники, геодинамической обстановки и нефтегазоносности, определяющих характер геологического развития и углеводородного потенциала региона Северного Вьетнама. 2020-2021. Руководитель - Сырбу Н.С.
  2. Грант Президента РФ. МК-357.2021.1.5. Современные газогеохимические особенности газогидротермальных систем, грязевых вулканов, термальных и минеральных источников острова Сахалин, их связь с сейсмичностью и формированием газоопасаных зон заселенных территорий. 2021-2022. Руководитель - Сырбу Н.С.
  3. Грант РФФИ 14-05-31031_мол_а. Распределение полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в северо-западной части Японского моря. Руководитель: Кудряшова Ю.В.
  4. Грант РФФИ 17-05-00231_а. Изучение вертикального транспорта ПАУ в водной толще Японского моря. Руководитель – к.х.н. Чижова Т.Л.
Важнейшие результаты
  1. Создана геомикробиологическая группа, единственная на Дальнем Востоке РФ проводящая исследования анаэробных газотрофных, углеводородоокисляющих и газогенерирующих микроорганизмов. В частности, впервые открыты два новых штамма сульфатредуцирующих и нефтеокисляющих индикаторных бактерий.
  2. В экспедиционных исследованиях с участием коллектива в период 2018-2020 г. были обнаружены зоны совместного обнаружения свободноживущих групп микроорганизмов в Японском море и Татарском проливе в районах, перспективных на альтернативные источники углеводородов (газогидраты, глубоководные проявления нефтегазоносности). Выделены нефтеокисляющие бактерии, относящиеся к филумам Actinobacteria, Firmicutes и Proteobacteria. Из донных отложений Татарского пролива был впервые выделен и определен один штамм, относящийся к роду Desulfosporosinus sp.
  3. Представлены данные о распределении гелия, водорода, углекислого газа и метана грязевых вулканов, термальных источников, минеральных вод и других типов дегазации на острове Сахалин и прилегающем шельфе, а также дана интерпретация геологических и тектонических факторов распределения газогеохимичеких полей. Установлены индикаторы геодинамики вдоль региональных тектонических структур Хоккайдо-Сахалинской складчатой области на основе интерпретации результатов геотермометрии.
  4. Впервые проведены крупные региональные газогеохимические и геохимические исследования, получены уникальные данные о распределении углеводородных газов, гелия и водорода в районе северного Вьетнама и его шельфа в аспекте формирования региональных критериев нефтегазоносности.
  5. На МЭС «Мыс Шульца» совместно с кафедрой почвоведения ШЕН ДВФУ развернута станция комплексного мониторинга атмосферы и почвы. Установленное оборудование позволяет получать представительные базы данных геохимических, гидрометеорологических, геологических баз данных и карт на основе комплекса методов (включая численное моделирование и дистанционные методы) для реконструкции, оценки изменчивости и прогноза состояния окружающей среды.
  6. Было установлено пространственное распределение концентраций растворенных и взвешенных ПАУ и их временные изменения в прибрежных и глубоководных районах Японского моря.
  7. Оценено количество выделения парниковых газов (CO2, CH4) из морской воды в атмосферу для Дальневосточных морей по данным измерений лазерного анализатора Пикарро.
Основные публикации
  1. Еськова А.И., Пономарева А.Л., Легкодимов А.А., Калгин В.Ю., Шакиров Р.Б., Обжиров А.И. Особенности распределения индикаторных групп микроорганизмов в донных отложениях Южно-Китайского моря // Известия Иркутского Государственного Университета. Серия: Науки о земле. 2020. Т. 33. С. 33-43 DOI: 10.26516/2073-3402.2020.33.33.
  2. Eskova A.I.; Andryukov B.G.; Yakovlev A.A.; Kim A.V.; Ponomareva A.L.; Obuhova V.S. Horizontal Transfer of Virulence Factors by Pathogenic Enterobacteria to Marine Saprotrophic Bacteria during Co-Cultivation in Biofilm. BioTech 2022, P. 1-11,17. https://doi.org/ 10.3390/biotech11020017.https://www.mdpi.com/journal/biotech. Academic Editor: Michał Złoch.
  3. Bogatyrenko E.A., Kim A.V., Dunkai T.I., Ponomareva A.L., Eskova A.I., Sidorenko M.L., Okulov A.K. Taxonomic Diversity of Culturable Hydrocarbon-Oxidizing Bacteria in the Sea of Japan // Russ J Mar Biol. 2021. Vol. 47. P. 232–239. DOI: 10.1134/S1063074021030032
  4. Chizhova T., Koudryashova Y., Prokuda N., Tishchenko P., Hayakawa K. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the estuaries of two rivers of the Sea of Japan // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. Vol. 17. № 17. P. 6019. DOI: 10.3390/ijerph17176019.
  5. Syrbu N.S., Shakirov R.B., Le Duc Anh, Kholmogorov A.O., Iakimov T.S, Kalgin V.Yu. Formation of Abnormal Gas-Geochemical Fields of Methane, Helium, and Hydrogen in Northern Vietnam, Its Coastal and Adjacent Water Areas // Lithology and Mineral Resources. 2020. Vol. 55. No. 6. P. 512–527. DOI: 10.1134/S0024490220060097.
  6. Syrbu N.S., Cuong D.H., Iakimov Т.S., Kholmogorov A.О., Telegin Yu.А., Tsunogai U. Geological features for the formation of gas-geochemical fields, including helium and hydrogen, in the water and sediments at the Vietnamese part of the South-China Sea // Georesursy. 2021. Vol. 23. № 3. P. 132–142. DOI: 10.18599/GRS.2021.1.16).
  7. Hoang N.V., Shakirov R., Ha H.N., Thu T.H., Syrbu N., Khokhlova A. Assessment of soil and groundwater heavy metal contamination by finite element modelling with Freundlich isotherm adsorption parameters in waste landfill Kieu Ky in Hanoi, Vietnam // Eurasian Soil Science. 2021. Vol. 54. № 12. P. 1876–1887. DOI: 10.1134/S1064229321130020.
  8. Stepochkin I.E., Salyuk P.A., Kachur V.A. Detection of Oil Pollution in the Form of Emulsion and Individual Films on the Water Surface of the Bering Sea Using Hyperspectral Visible Radiometry in August 2013 // Atmospheric and Oceanic Optics. 2021. Vol. 34. P. 267–273. DOI: 10.1134/S1024856021030155.
  9. Syrbu N., Le Duc Luong, Kholmogorov A., Nguyen Hoang. Formation of anomalous gas fields of helium and hydrogen in the Cat Ba, Co To and Bach Long Vi islands, northern Vietnam // Vietnam Journal of Earth Science. 2021. Vol. 43 № 3. P. 301–315. DOI: 10.15625/2615-9783/16197.
  10. Koudryashova Yu.V., Chizhova T.L., Tishchenko P.Ya., Hayakawa K. Seasonal variability of PAHs in a coastal marine area of northwestern the Sea of Japan/East Sea (Possiet Bay) // Ocean Sci. J. 2019. V. 54(4). P. 635–655.
  11. Chizhova T., Koudryashova Yu., Tishchenko P., Lobanov V. Chapter 14: PAHs in the northwestern Japan Sea // In: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Environmental Behavior and Toxicity in East Asia. Ed. K.Hayakawa, Springer, 2018, pp. 175-202.

 

Базы данных:

  1. База данных «Комплексные гидрометеорологические наблюдения на МЭС «Мыс Шульца» с июня по сентябрь 2020 г.»: Свидетельство о рег. № 2020622164 от 05.11.2020 / Степочкин И.Е., Яцук А.В.
  2. База данных «Таксономическое разнообразие культивируемых углеводородокисляющих бактерий Японского моря»: Свидетельство о рег. № 2020622356 от 20.11.2020 / Богатыренко Е.А., Дункай Т.И., Ким А.В., Пономарева А.Л., Дашков Д.В.
  3. База данных «Нефтеокисляющие бактерии донных отложений северной части Японского моря»: Свидетельство о рег. № 2022621781 от 20.07.2022 / Пономарева А.Л., Еськова А.И., Балданова К.О, Григоров Р.А., Калгин В.Ю., Максеев Д.С., Обжиров А.И., Окулов А.К., Полоник Н.С., Сырбу Н.С., Шакиров Р.Б., Легкодимов А.А.
Состав лаборатории
  • Сырбу Надежда Сергеевна, кандидат геолого-минералогических наук, заведующая лабораторией
  • Пономарёва Анна Леонидовна – к.б.н., старший научный сотрудник
  • Телегин Юрий Александрович – к.г.-м.н., старший научный сотрудник
  • Чижова Татьяна Леонидовна – к.х.н., научный сотрудник
  • Еськова Алёна Игоревна - научный сотрудник
  • Кудряшова Юлия Владимировна – научный сотрудник
  • Ли Наталья Сергеевна – научный сотрудник
  • Хазанова Елена Сергеевна – научный сотрудник
  • Стёпочкин Игорь Евгеньевич – научный сотрудник
  • Легкодимов Алексей Александрович – младший научный сотрудник
  • Григоров Роман Андреевич – старший инженер (аспирант)
  • Балданова Кристина Олеговна – техник
  • Хокканен Софья Николаевна – техник
Направления исследований
  1. Комплексная индикация потоков природных газов, месторождений углеводородов и минеральных ресурсов и исследование их влияние на морскую среду.
  2. Создание длинных геохимических, гидрометеорологических, биогеохимических временных рядов на основе высокоразрешающих данных комплекса методов (включая лазерные и дистанционные).
  3.  Разработка технологий и развитие инновационных методов комплексного исследования, прогноза, поисков и оценки минеральных ресурсов.
  4. Создание национального биобанка культур и штаммов микроорганизмов морей Дальнего Востока РФ для изучения их влияния на состояние морской среды.
  5. Изучение генетического разнообразия бактерий в морских донных отложениях.
  6. Исследование распределения, генезиса и специфики биогеохимических циклов полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в водной толще и донных отложениях (Японское море, Южно-Китайское море, моря Восточной Арктики).
  7. Корреляция распространения газо-флюидных потоков с аномальными геофизическими полями и тектоническими нарушениями в литосфере переходной зоны континент – океан.
  8. Создание базы гидрометеорологических данных, полученных с помощью уникального оборудования на объекте инфраструктуры мирового уровня «Международный научно-образовательный геосферный полигон» ТОИ ДВО РАН. Комплексирования аэрокосмической информации в ключевых районах проявлений углеводородных ресурсов.
  9. Изучение распределения природных газов в донных осадках, воде и атмосфере Охотского, Японского, Южно-Китайского и Восточно-Сибирского морей, а также сравнение с другими районами Мирового океана.
  10. Проведение морских исследований оптическими и дистанционными методами.
  11. Исследование антропогенного органического загрязнения водной среды и оценка его экологических рисков.
  12. Изучение биогеохимических закономерностей распределения и миграции стойких органических загрязнителей в водной среде.
Сотрудники

Fulltext publications