Лаборатория комплексных исследований окружающей среды и минеральных ресурсов

Номер
7/10
Название отдела
Геология и геофизика
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 так же соответствуют приоритетам нацпроекта «Наука» и Стратегии научно-технологического развития РФ. Оценка ресурсов альтернативных источников энергии является важнейшей задачей современных исследований в Мировом океане.

Методы исследований

В лаборатории проводится исследование 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. 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).

3. Геофизические методы. Изучение глубинного строения Земли и литосферы.

4. Гидрологические измерения

  • проточные измерения температуры и солености морской воды по ходу движения судна (термосалинограф SBE-45);
  • измерения глубинных профилей температуры, солености, давления морской воды, концентрации хлорофилла-а и РОВ, фикоэритрина, ФАР во время стоянки судна (погружной зонд CTD SeaBird19plus с дополнительными датчиками, погружной флуориметр Turner Design C6).

5. 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.

6. 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)).

7. Оптические методы

  • пассивное гиперспектральное оптическое зондирование восходящего излучения моря в соответствии с протоколами NASA для надводных измерений с борта судна во время стоянок (спектрорадиометр ASD FieldSpec);
  • измерения фотосинтетически активной солнечной радиации (ФАР) над морской поверхностью по ходу движения судна (датчики Li-Cor);
  • проточная флуориметрия морской воды по ходу движения судна (флуориметр LF-3, разработка ИАПУ ДВО РАН, патент RU108844U1);
  • лабораторные измерения трехмерных спектров флуоресценции морской воды при двухчастотном возбуждении (спектрофотометр Varian Cary Eclipse, Shimadzu UV-2600).

8. 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).

9. Геоэкологические методы. Комплексирование геофизических, геохимических, статистических и методов природной индикации для оценки состояния геосистемы в целом.

10. Геологические методы. Геологические исследования переходной зоны континент-океан. Геологическое картирование (создание геологических карт).

11. Гидрометеорологические методы. Изучение распределения газов при помощи лазерного газового анализатора Picarro G2311-f.

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 FWMM-2019-0006 "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).
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 13.1902.21.0012 Министерства науки и высшего образования РФ (соглашение № 075-15-2020-796) "Фундаментальные проблемы изучения и сохранения глубоководных экосистем в потенциально рудоносных районах Северо-Западной части Тихого океана". Руководитель – д.г.-м.н. Шакиров Р.Б.
  4. Грант РФФИ 14-05-31031_мол_а. Распределение полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в северо-западной части Японского моря. Руководитель: Кудряшова Ю.В.
  5. Грант РФФИ 16-55-50071_ЯФ_а. Исследование динамики полициклических ароматических углеводородов и радионуклидов в атмосфере и морях Восточной Азии. Руководитель - Лобанов В.Б.
  6. Грант РФФИ 17-05-00231_а. Изучение вертикального транспорта ПАУ в водной толще Японского моря. Руководитель - 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 1 штамм, относящейся к роду Desulfosporosinussp.
  3. 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.
  4. Было установлено пространственное распределение концентраций растворенных и взвешенных ПАУ и их временные изменения в прибрежных и глубоководных районах Японского моря. Для некоторых рек (р. Туманная и р. Партизанская) были рассчитаны годовые массовые потоки ПАУ, поступающие в прибрежных воды Японского моря.
  5. Разработан способ обнаружения нефтяных загрязнений на поверхности воды по данным пассивной радиометрии. С применением методов дистанционного зондирования выполнен мониторинг разлива нефти в Восточно-Китайском море (танкер Sanchi).
  6. Оценено количество выделения парниковых газов (CO2, CH4) из морской воды в атмосферу для Дальневосточных морей по данным измерений лазерного анализатора Пикарро.
  7. Собран массив новых подспутниковых гидробиологических и гидрооптических измерений в водах различного типа в Японском море.
  8. Впервые проведены крупные региональные газогеохимические и геологические исследования, получены уникальные данные о распределении углеводородных газов, гелия и водорода в районе северного Вьетнама и его шельфа в аспекте формирования региональных критериев нефтегазоносности.
  9. Получены новые данные об аномалиях гравитационного и магнитного полей вдоль шельфа и склона Вьетнама, выявлено сложное морфотектоническое строение осадочного бассейна Фухань.
Основные публикации
  1. И.Е. Стёпочкин, П.А, Салюк, В.А. Качур. Обнаружение разлива нефтепродуктов в виде эмульсий и отдельных пленок на поверхности Берингова моря с помощью гиперспектральной оптической радиометрии в августе 2013 г.// Оптика атмосферы и океана. 2021. №1 (34).
  2. 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.
  3. Митник Л.М., Хазанова Е.С. Авария танкера Sanchi в Восточно-Китайском море: обнаружение и мониторинг нефтяного загрязнения по радиолокационным и оптическим спутниковым изображениям // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 246–255. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-246-255.
  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. Емельянова Т.А., Петрищевский А.М., Изосов Л.А., Ли Н.С., Пугачев А.А. Позднемезозойско-кайнозойские этапы вулканизма и геодинамика Японского и Охотского морей // Петрология. 2020. T. 28. № 5. С. 468–481. DOI: 10.31857/S0869590320050027. (Emelyanova T.A., Petrishchevsky A.M., Izosov L.A., Lee N.S., Pugachev A.A. Late Mesozoic–Cenozoic Stages of Volcanism and Geodynamics of the Sea of Japan and Sea of Okhotsk // Petrology. 2020. Vol. 28. No. 5. P. 418–430. https://doi.org/10.1134/S0869591120050021).
  7. Изосов Л.А., Петрищевский А.М., Емельянова Т.А., Чупрынин В.И., Ли Н.С., Васильева М.А. Модель формирования западно-тихоокеанских окраинных морей: вихревая геодинамика, сейсмичность и мантийный апвеллинг // Вулканология и сейсмология. 2020. № 1. С. 49–63. DOI: 10.31857/S0203030620010022. (Izosov L.A., Petrishchevsky A.M., Emel’yanova T.A., Chuprynin V.I., Lee N.S., Vasilyeva M.A. The Model of Formation of the Western Pacific Marginal Seas: Vortex Geodynamics, Seismicity, and Mantle Upwelling // Journal of Volcanology and Seismology. 2020. Vol. 14. No. 1. P. 44–57. DOI: https://doi.org/10.1134/S0742046320010029).
  8. 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.
  9. Изосов Л.А., Чупрынин В.И., Мельниченко Ю.И., Ли Н.С. Морфоструктурный анализ при решении геологических проблем востока Азии // Геоморфология. 2018. № 4. С. 3–17. DOI: 10.7868/S0435428118040016
  10. 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.
  11. Izosov L.A., Bessonova E.A., Li N.S., Ogorodnii A.A., Zverev S.A. The Cenozoic Formations in the Peter the Great Gulf, Japan Sea and on its Shores: Indicators of a Polygenic Continentframe-Ocean Transition Zone // Journal of Volcanology and Seismology. 2015. Vol. 9, № 5. P. 307-318. DOI: 10.1134/S074204631505005X
  12. Чижова Т.Л., Тищенко П.Я., Кондратьева Л.М, Кудряшова Ю.В., Каваниши Т. Полициклические ароматические углеводороды в эстуарии реки Амур // Вода: химия и экология. 2013.№ 10. C. 14 – 22.
  13. Chizhova T., Hayakawa K., Tishchenko P., Nakase H., Koudryashova Yu. Distribution of PAHs in the norhwestern part of the Japan Sea // Deep-Sea Research II. 2013. V. 86-87. P. 19-24.

 

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.
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. Изучение аномальных геофизических полей, как основы для исследования глубинного строения и корреляции распространения газо-флюидных потоков с сетью тектонических разломов в окраинных морях Тихого океана.
  8. Корреляция распространения газо-флюидных потоков с аномальными геофизическими полями и тектоническими нарушениями в литосфере переходной зоны континент – океан.
  9. 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.
  10. 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.
  11. Проведение морских исследований оптическими и дистанционными методами.
  12. Исследование антропогенного органического загрязнения водной среды и оценка его экологических рисков.
  13. Изучение биогеохимических закономерностей распределения и миграции стойких органических загрязнителей в водной среде.
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., научный сотрудник
  • Чижова Татьяна Леонидовна – к.х.н., 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 (аспирант)
  • Крамчанин Константин Юрьевич – младший научный сотрудник

Страницы сотрудников

Полнотекстовые публикации