Лаборатория комплексных исследований окружающей среды и минеральных ресурсов

Номер
7/10
Название отдела
Геология и геофизика океана

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.
  1. Для Хоккайдо-Сахалинского региона создана новая классификация природных типов дегазации литосферы, что позволяет использовать новые изотопно-газогеохимические характеристики в аспекте происхождения и трансформации углеводородных газов, наличия признаков глубинного флюида, изменчивости газовой эмиссии систем газово-флюидной разгрузки активной азиатско-тихоокеанской зоны перехода континент-океан. Результаты также актуальны для реализации научно-исследовательских программ в рамках «климатической повестки». 
  2. Разработан подход комплексной индикации потоков метана на основе комплексирования аэрокосмической информации и натурных данных в ключевых районах проявлений углеводородных ресурсов в арктических и дальневосточных морях, что приобретает особую актуальность с позиции разведки углеводородных ресурсов Арктики и изменения климата за счет выброса метана.
  3. Оценено влияния газо- и нефтепроявлений на видовой состав и функциональные свойства микробиоты морской воды и донных отложений в дальневосточных морях.
  4. В районе залежей газовых гидратов выделен новый вид сульфатредуцирующих бактерий рода Desulfosporosinus, выделенный из донных отложений Японского моря, способный к деградации углеводородов. Получена коллекция из 192 штаммов мезофильных и психротолерантных углеводородокисляющих бактерий из акваторий Японского моря в присутствии природного и техногенного загрязнения углеводородами. 
  5. Изучена возможность горизонтального переноса генов, кодирующих некоторые факторы патогенности, от патогенных бактерий к морским сапротрофным бактериям, выделенным из донных отложений Японского моря. Результаты способствуют формированию парадигмы эпидемиологической значимости и потенциальной опасности антропогенного загрязнения морских экосистем, что создает серьезные проблемы для здоровья населения и развития морской культуры как важного района хозяйственной деятельности в прибрежных районах. 
  6. Создана научная основа разработки биопрепарата на основе микроорганизмов-деструкторов углеводородов для ликвидации нефтяного загрязнения морской среды на основе выделенных штаммов психротрофных углеводородокисляющих бактерий (Японское море). 
  7. Изучены функциональные свойства аэробных и анаэробных метан- или углеводородокисляющих систем микробиальных сообществ экосистем в зонах метановых выходов, индикаторных аномальных газогеохимических и литохимических полей в перспективных геологических структурах. Использованные биоиндикаторные признаки позволили провести геомикробиологическую картографию изучаемой территории и показать существенные различия газогидратных и негазогидратных участков.
  8. Исследованы биогеохимические закономерности распространения и накопления в компонентах водной среды органических загрязнителей, в том числе полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), канцерогенных органических соединений, входящих в состав топливно-энергетических ресурсов (нефти и угля), что является необходимой информацией для прогнозирования поведения и контроля этих загрязняющих веществ в прибрежных и глубоководных районах морей Дальнего Востока и актуально для организации хозяйств марикультуры и вылова рыбных ресурсов. 
  9. Установлена зависимость изменчивости концентраций растворенного метана от сейсмической активности районов исследований в Японском море, что имеет прикладное значение при картировании обширных акваторий и выявления перспективных нефтегазоносных бассейнов с применением экспрессных газогеохимических методов. 
  10. Проведены магнитометрические и газогеохимические исследования в Японском море и Татарском проливе для исследования корреляции распространения газо-флюидных потоков с сетью тектонических разломов и получению новых данных о распределении углеводородных газов для обнаружения газогидратов.
  11. Проведена комплексная индикация геоэкологического состояния прибрежных районов Вьетнама и привьетнамского континентального шельфа на основе комплексных газогеохимических, литохимических, гидрологических и геоморфологических исследований. Проведенные исследования позволяют выработать рекомендации по снижению антропогенной нагрузки на водную среду и экосистему как для конкретных исследуемых районов Вьетнама, так и других прибрежных районов азиатско-тихоокеанской зоны перехода. 
  12. Получены уникальные данные о распределении природных газов в осадочных отложениях и толще вод вдоль привьетнамского континентального шельфа, склона и глубоководной части Южно-Китайского моря в аспекте формирования региональных критериев нефтегазоносности. Проведена классификаций районов дна на перспективы поиска и оценки ключевых минеральных и альтернативных горючих ресурсов Южно-Китайского моря, а также сравнение с дальневосточными окраинными морями. В осадочных бассейнах Фухань и Намконсон установлены убедительные индикаторы в виде аномальных газогеохимических полей неизвестных ранее очагов генерации углеводородных газов. 
  13. Показаны особенности распределения метана в области струйных бароклинных течений, мезомасштабных вихрей и основные влияющие факторы в некоторых районах Мирового океана (Японское море, Южно-Китайское море, Атлантический сектор Южного океана). Повышенные концентрации метана переносятся под нижней границей сезонного пикноклина течениями от его источника, что позволяет без применения сложных методик определять области потенциальных залежей углеводородов. Растворенный в морской воде метан также может указывать на области концентрации микробиологических сообществ, в том числе являющихся кормовой базой промысловых биологических видов.
  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 – заведующая лабораторией, к.г.-м.н.
  • Пономарева Анна Леонидовна – с.н.с., к.б.н.
  • Чижова Татьяна Леонидовна – н.с., к.х.н.
  • Еськова Алёна Игоревна – н.с., к.б.н.
  • Кудряшова Юлия Владимировна – н.с.
  • Ли Наталья Сергеевна – н.с.
  • Стёпочкин Игорь Евгеньевич – н.с.
  • Хазанова Елена Сергеевна – н.с.
  • Легкодимов Алексей Александрович – м.н.с.
  • Холмогоров Андрей Олегович – м.н.с.
  • Григоров Роман Андреевич – ст. инженер
  • Хокканен Софья Николаевна – инженер
  • Исакова Дарья Андреевна – инженер
  • Вакульский Николай Сергеевич – техник
  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 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. Выделение и описание штаммов микроорганизмов, обладающих уникальными свойствами и высоким биотехнологическим потенциалом.
  6. Изучение генетического разнообразия бактерий в морских донных отложениях.
  7. 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).
  8. Корреляция распространения газо-флюидных потоков с аномальными геофизическими полями и тектоническими нарушениями в литосфере переходной зоны континент – океан.
  9. Исследование геохимических параметров в морях и транзитных зонах «суша-шельф» на основе сравнения натурных исследований и данных спутникового наблюдения. Мониторинг эмиссии природных газов в районах потенциальных месторождений углеводородов, исследование их влияния на морскую среду.
  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.
Сотрудники

Fulltext publications