萨哈林岛东北部达金斯基热矿泉的地质甲烷排放：2024年考察与遥感数据

《Geriatric Nursing》：Geologic methane emissions from the Daginsky thermo-mineral springs in the northeast of Sakhalin Island: 2024 expedition and remote sensing data

天然气地球化学参数与甲烷排放评估：萨哈林岛Daginsky气-水热系统的研究基于现场与遥感数据对比，揭示了该区域复杂的地质构造（如断层系统）对气体迁移的主导作用，发现甲烷排放量高达963757.5 mol/(km2·天)，并证实其成因混合（生物成因为主，含热成因和地幔氦贡献）。

　　在这项研究中，科学家们对位于萨哈林岛东北海岸的达金斯基（Daginsky）气热系统进行了详细的气体地球化学和同位素分析，以评估该区域对全球碳循环的贡献以及其地质来源的气体组成特征。该系统是独特的，因为它同时受到多种因素的影响，包括地理位置（靠近鄂霍次克海）和地质结构，以及深部和地表过程之间的相互作用，如生物成因和热成因甲烷的形成，以及地幔氦气的存在。这些因素共同决定了该地区甲烷的形成机制和释放方式，使其成为研究地质源甲烷排放的重要对象。

研究团队通过现场采样和遥感数据的结合，揭示了该地区的气体特征。现场采样涉及对多个气热源进行分析，包括自由气体和溶解在水中的气体。采样过程细致且系统，包括使用倒置漏斗和塑料管收集自由气体，使用手动真空泵排除空气，然后将气体样本转移至玻璃瓶中以避免大气污染。同时，为了防止空气滞留，采样水时特别注意瓶内空间的密封性。这些采样数据不仅包括甲烷的浓度，还包括其他气体如氢气、氦气、二氧化碳和硫化氢的含量。通过这些数据，研究者能够确定甲烷的主要来源以及与其他气体的相互作用。

在气体分析方面，研究团队使用了先进的技术手段，包括气相色谱分析和同位素分析。气相色谱系统用于检测多种气态化合物，包括甲烷、乙烷、丙烷等。通过将样本注入气体色谱仪，并使用热导传感器进行测量，研究人员能够精确地获取样本中各种气体的浓度。对于甲烷的同位素分析，研究团队采用了稳定的碳同位素技术，使用 Finnigan MAT-252 质谱仪测定甲烷的 δ13C 值。该值在 -49.4‰ 到 -60.2‰ 之间变化，表明该地区甲烷既有生物成因也有热成因，且存在地幔来源的氦气。这种同位素组合为理解该地区的气体成因提供了重要的线索。

此外，研究还利用了遥感数据，以评估甲烷排放的动态变化。通过分析卫星遥感数据，如 Cross-Calibrated Multi-Platform (CCMP) 和 Atmospheric Infrared Sounder (AIRS)，研究人员能够获取近地表风速和风向的数据，从而了解甲烷的扩散路径。研究发现，在2月至3月期间，甲烷主要向东南和东部扩散，这与该地区盛行的西南风方向相一致。这些数据不仅有助于确定甲烷的排放区域，还为评估其对周围海洋环境的影响提供了依据。

研究还特别关注了甲烷的排放量。通过对达金斯基地区的采样数据进行分析，研究团队计算出该地区的甲烷排放速率为 963,757.5 mol/(km2·day)，相当于每年 15.4 吨/平方公里。这个数值远高于典型地质源的背景值，表明该区域在区域和全球甲烷循环中具有重要的地位。此外，该地区的甲烷排放受到多种因素的影响，包括季节变化、地质活动以及海床的物理特性。这些因素可能导致甲烷排放的动态变化，增加了对该地区甲烷排放过程理解的复杂性。

从地质结构的角度来看，达金斯基地区位于萨哈林岛东北部，其地质特征包括复杂的断裂系统和丰富的油气储层。这些结构是甲烷和热液活动的通道，使得深部气体能够上升至地表。研究指出，达金斯基地区与附近的油气田存在密切联系，这些油气田可能为甲烷的释放提供了重要来源。同时，该地区的活动性断裂带，如 Hokkaido-Sakhalin 断裂带，可能通过其渗透性促进了气体的迁移。

在该地区，水的化学成分和温度也对甲烷的排放产生影响。水的矿化度、pH 值以及温度的变化反映了地表和地下过程的相互作用。研究还发现，该地区的水和气体样本中存在较高浓度的硫化氢，这可能与地下硫化物的氧化有关。同时，甲烷的同位素特征显示，其成因涉及多种地质过程，包括深部热液活动和生物降解作用。这些发现不仅揭示了达金斯基地区的地质特征，还为理解该地区的甲烷来源提供了重要依据。

研究还强调了该地区甲烷排放对全球碳循环的潜在影响。尽管达金斯基地区的甲烷排放量在绝对值上可能并不巨大，但其在区域尺度上的高排放强度，结合复杂的地质结构和活跃的断裂带，使其成为研究甲烷地球化学循环的关键区域。此外，该地区的甲烷排放可能受到人类活动的影响，例如油气开采和海上钻探，这进一步增加了研究的现实意义。

总体而言，这项研究不仅提供了对达金斯基气热系统甲烷排放特征的详细描述，还揭示了其在区域和全球碳循环中的重要性。通过对甲烷的同位素分析和遥感数据的结合，研究者能够更全面地理解该地区的气体来源和排放机制。这些发现对于评估全球甲烷排放的来源、预测其对气候变化的影响以及制定相应的环境政策具有重要意义。同时，研究还强调了对类似地质区域进行进一步监测和研究的必要性，以更好地理解甲烷的地球化学行为及其对环境的影响。