Лаборатория химии океана

Лаборатория химии океана была организована в Институте океанологии в 1976 году на базе Кабинета органической геохимии (1969г). Целью работ Лаборатории стало химическое и биогеохимическое исследование всех основных элементов морской экосистемы для выявления их изменений под воздействием природных и антропогенных факторов.

Создателем коллектива (1964г) и его научным руководителем является Заслуженный деятель науки РФ, доктор гелого-минералогических наук, профессор, академик РАЕН Евгений Александрович Романкевич. С 2005 года Лабораторию возглавляет доктор геолого-минералогических наук Валерий Иванович Пересыпкин. С 2016 года ио рук. лабораторией к.ф-м.н. Ветров Александр Александрович, с 2020 года руководитель лаборатории кандидат биологических наук Ульянцев Александр Сергеевич. В составе Лаборатории химии океана работает 19 человек, в том числе 4 доктора наук и 5 кандидатов наук.

Исследования химического состава воды, взвеси, донных осадков и биоты в Институте океанологии им. П.П. Ширшова всегда являлись неотъемлемой частью комплексного изучения прибрежной зоны, морей России и Мирового океана. При этом фундаментальные разработки глобальной проблемы круговорота веществ сопровождались изучением концентраций и потоков антропогенных соединений. В условиях усиливающегося загрязнения эти исследования приобрели особое значение в настоящее время. За несколько десятилетий целенаправленного изучения химического состава океана были разработаны новая методология многодисциплинарного изучения морской среды, изменяющейся под воздействием природных и антропогенных факторов, а также химико-аналитические методы анализа морской, иловой и речной воды, взвеси, донных осадков, аэрозолей, планктона и бентоса. Это впервые дало возможность сопоставлять на количественном уровне результаты химического изучения различных морских объектов, почв и потоков веществ с суши.

Особенность подхода к решению экологических задач и проблем рационального природопользования заключается:

• в охвате изучением и контролем всей системы взаимодействующих природных сред, включая снег, лед, аэрозоли, поверхность моря, толщу воды, донные осадки, представителей планктона и бентоса;
• в оценке состава и потоков веществ в системе биосинтез - речной сток - абразия берегов - эоловый и ледовый разнос химических веществ различного генезиса;
• в высокоточных химико-аналитических определениях комплекса наиболее информативных показателей состояния морской среды, в использовании наряду с химическими оптических, гидрохимических, ферментативных, литологических показателей;
• в создании банка данных наиболее информативных индикаторов состояния среды, самоочищения, захоронения химических веществ.

Лаборатория провела десятки экспедиций в Тихий, Индийский, Атлантический океаны, в моря Российской Арктики и Антарктики, в Черное, Охотское, Японское, Балтийское, Берингово моря, в том числе несколько комплексных биогеохимических экспедиций. Были разработаны методы квазисинхронного отбора различных проб и определения показателей состояния среды. Стратегия оценки необходимого и достаточного набора данных для решения конкретных задач базировалась на дистанционных и натурных наблюдениях in situ.

Основные направления работ Лаборатории химии океана:

• Экспертная оценка состояния среды по молекулярным маркерам класса углеводородов, лигнина, фенолов, пестицидов, ПАУ, диоксинов.
•  Выявление природной и антропогенной составляющей потоков и фонового уровня среды при освоении нефтегазовых ресурсов в акваториях, строительстве нефте- и газопроводов, нефтеналивных терминалов и др.
•  Совершенствование гистохимических, битуминологических, хроматографических, хромато-масс-спектрометрических и других методов изучения природных органических соединений и загрязняющих веществ во всех объектах морской экосистемы.
• Составление баз данных по химии морской среды.
• Создание количественных балансовых моделей круговоротов (циклов) природных и загрязняющих органических веществ в системе биота - атмосфера - океан - суша - донные осадки с особым акцентом на цикл углерода, с которым связаны круговороты биогенных веществ и тяжелых металлов природного и техногенного происхождения.
• Разработка проблемы генезиса органического вещества в гидротермальных системах различного типа.
• Изучение масштабов неорганического синтеза углеводородов и их молекулярного состава.
• Совершенствование методологии системного изучения океанических процессов и создание основ химии морской среды и Мирового океана.

Научные заслуги Лаборатории химии океана позволяют  коллективу Лаборатории участвовать в крупных проектах по обеспечению экологической безопасности России:  

• ФЦП "Мировой океан" (1999-2002, 2003-2007гг.),
• ОВОС, "Голубой поток" КТК (Каспийского трубопроводного консорциума),
• проекты "Анива", "Сахалин", проведение экологических экспертиз,
• гранты президента РФ ("Ведущая научная школа"), гранты Российского Фонда Фундаментальных Исследований,
• участие в РГ SCOR, научных Советах по проблемам геохимии РАН, Межведомственной ихтиологической комиссии.

Сотрудники Лаборатории отмечены Правительственными наградами и Премиями выдающимся ученым России.

Главные достижения Лаборатории за последние 5-6 лет

• Создана количественная модель потоков, баланса, круговорота углерода в Мировом океане. Рассчитан обмен разных форм углерода со смежными геосферами Земли.
• Получено численное выражение закона локализации масс углерода в донных осадках Мирового океана. Открыто, что депо накопления органического вещества в современном океане совпадает с очагами нефтегазонакопления.
• Решена фундаментальная проблема трансформации важнейших классов органических соединений в системе аэрозоли - планктон - взвесь - донные осадки; получены количественные оценки деструкции биополимеров, синтеза геополимеров и их перехода в осадочный резервуар.
• Разработана системная методология многодисциплинарного изучения круговорота веществ в Мировом океане (аэрозоли, планктон, бентос, морская, иловая и речная вода, коллоиды, взвеси, донные осадки и почвы), а также химико-аналитические методы анализов. Это впервые дало возможность получить сопоставимые данные для основных объектов биосферы, которые необходимы для климатических прогнозов и рационального природопользования.
• Разработаны основы нового направления в океанологии - органической химии океана. Установлены маркеры полярного литогенеза, генезиса органического вещества в донных отложениях Мирового океана. Разработаны модели региональных циклов веществ для Арктических морей России, общая балансовая модель, карты первичной продукции по многолетним спутниковым и натурным данным (1978-2006 гг.). Выполненные исследования являются составной частью для прогноза изменения климата в Арктическом регионе.
• Обобщены результаты многолетних исследований и созданы основы геохимии лигнина в Мировом океане (докторская диссертация Пересыпкина В.И.). Доказано, что лигнин и его производные являются одним из основных источников и прямым индикатором потоков терригенного и антропогенного органического вещества в Мировом океане.
• Установлен углеводородный состав органического вещества рифтовых зон и получены принципиально новые данные по генезису гидротермальных нефтей и соотношению биосинтеза, хемосинтеза и термокатализа в сульфидных рудах, гидротермальных донных отложениях и флюидах гидротермальных полей Срединно-Атлантического хребта (Менез Гвен, Лаки Страйк, Рэйнбоу, Лост Сити, Брокен Спур, Таг, Снейк Пит, 14^o45' с.ш.) и Восточно-Тихоокеанского поднятия (9^o50'с.ш., 21^oс.ш., и впадины Гуаймас).
• Впервые разработана методика выделения дальтоновых фракций наночастиц в морской и речной воде. Выявлены их состав и поведение в зависимости от адсорбционных центров, резонансных потенциалов и взаимодействия органических веществ с минеральной матрицей. Результаты работы позволяют прогнозировать дальность распространения частиц различных размерностей в конечных водоемах стока при поступлении в них природных и техногенных веществ.