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科学家表示铀同位素可能指向前伏尔加河地区的淡水储备

2021-07-30 11:39     来源:塔斯社     俄罗斯 稳定同位素技术

自 2020 年以来,联邦北极综合研究中心专家一直致力于研究俄罗斯北极地区永久冻土融化的项目

7 月 29 日,俄罗斯塔斯社——对永久冻土融化的科学研究将用于在前伏尔加地区寻找淡水。来自拉韦罗夫联邦北极综合研究中心(FECIAR,阿尔汉格尔斯克)和圣彼得堡国立大学的专家发现,水中铀同位素的比率与其中盐分的比例之间存在联系,FECIAR 的新闻处告诉塔斯社。

“同位素组成分析将显示哪些来源参与了地下水的形成,以及我们必须采取哪个方向才能进一步探索水储量。稍后,将有可能进行工业勘探,”该新闻处说。

自 2020 年以来,FECIAR 专家一直致力于研究俄罗斯北极地区永久冻土融化的项目。他们研究冻土地区水的同位素组成,例如科米和涅涅茨地区。放射科医生测量氘和氧 18 的含量(这些是构成水分子的同位素)以及铀 234 与铀 238 的比例。“该项目得到了俄罗斯科学基金会的支持。参与者打算开发新方法,特别是提供使用天然铀同位素铀 234 和铀 238 的方法。FECIAR 环境放射学实验室负责人叶夫根尼·雅科夫列夫 (Yevgeny Yakovlev) 告诉塔斯社,“根据我们提出的解释,它们的比例标志着FECIAR 地下冰层融化期间形成的“复苏”水。”

为便于比较,专家们希望获得永久冻土曾经存在但已经融化的地区的数据。他们选择了前伏尔加地区,那里的永久冻土已经存在了几十万年。在研究过程中,科学家们发现“现代”水中的铀同位素处于平衡状态,这种水很新鲜,适合饮用。至于咸水,它们的特点是铀 234 比铀 238 显着过量。该结果可用于寻找淡水,从而跳过不必要的钻井。

永久冻土的咸味“痕迹”

前伏尔加河地区是伏尔加河右岸,靠近古比雪夫水库:楚瓦什南部、鞑靼斯坦西南和乌里扬诺夫斯克地区北部。这些地区在淡水方面遇到了很大的问题。只有一个城市,Tetyushi,有来自伏尔加河的集中供水。地下水主要是非常咸的。直到最近,可用于集中饮用水供应的伏尔加河前地区已探明的地下水储量还微不足道。

即使在 50-70 米的相对较小的深度,水也是咸的。对此的“罪魁祸首”是融化的永久冻土。12-10 万年前,前伏尔加河的气候非常恶劣。寒流高峰发生在大约 1.8 万年前。当时,猛犸象生活在前伏尔加河地区。他们在干燥的北极草原上漫步。当时的气温与拉比坦加附近的当前温度相当,但降水量要少得多。

伏尔加河前地区没有冰川,但由于终年严寒,多年冻土深度达到200-300米。它在一万年前开始融化,盐分开始溶解在水中。“在石膏溶解过程中形成的盐在接近零度的温度下具有异常高的溶解度。因此,在伏尔加河前地区,前永久冻土区和残留溶液区都含有盐度增加的水,”专家说。

永久冻土融化形成的水含有比铀 238 多得多的铀 234。在寒冷的天气期间,铀 234 会积聚在岩石中。“当永久冻土融化时,它比铀 238 被冲刷得更快,因为它更易溶于水和流动,”他补充道。

与此同时,该地区的土壤一直含有大量粘土,这使得盐水接近地表。项目参与者认为,在更大的深度,可能会有含盐度低的水甚至淡水的区域。在研究过程中,科学家们发现了咸水和淡水。

为什么要研究永久冻土

科学家继续说,永久冻土条件的研究对于俄罗斯北极地区非常重要。北极的气候变化和变暖意味着几乎每个地区都会继续种植夏季解冻的地区。同时,还不清楚冻土内部会发生什么,尤其是在很深的地方。“这些变化体现在海岸的破坏、甲烷排放——亚马尔漏斗、住宅建筑和工业结构下土壤强度的丧失,以及其他类似的负面现象,”雅科夫列夫解释说。

目前北极地区不断增长的人类经济活动导致发生事故的风险,包括由于永久冻土退化。此外,永久冻土中的碳含量几乎是大气中的两倍。融化会导致释放出大量的甲烷和二氧化碳,从而可能导致进一步的气候变暖。融化的永久冻土改变了水的化学成分,增加了重金属和有机化合物的含量,因为它们在融化过程中被释放出来。

为了探索深处存储的东西,专家们必须钻探井。“对大深度永久冻土区的研究意味着巨大的物质和财务费用。因此,寻找这样的自然标签是合乎逻辑的,这些标签可以揭示过去气候变化的历史,并有助于研究现代自然过程,”研究员说。据这位科学家称,研究解冻的常年冻土的“痕迹”可能有助于研究现代北极地区。同位素方法比钻孔便宜得多,并且它们在评估重要区域的冻土条件方面是有效的。目前,科学家们一直在实验室中实践这些方法并收集新数据,特别是在巴伦支海。

FECIAR 继续与圣彼得堡州立大学合作研究永久冻土退化。该项目得到了俄罗斯科学基金会的支持。

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