КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-77-10007

НазваниеЭкологическая оценка и прогноз устойчивого функционирования водных экосистем урбанизированных территорий в Арктической зоне

РуководительСлуковский Захар Иванович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Кольский научный центр Российской академии наук», Мурманская обл

Срок выполнения при поддержке РНФ 07.2019 - 06.2022 

КонкурсКонкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-711 - Геоэкология и природопользование

Ключевые словаАрктическая зона, Мурманская область, пресноводные экосистемы, антропогенное влияние, тяжелые металлы, миграция загрязнителей, микробиота пресных водоемов, планктон, бентос, ихтиоценоз, диатомовый анализ, биоиндикация, биоаккумуляция, палеолимнологоческие реконструкции, изменение климата

Код ГРНТИ39.01.94


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Начиная с конца XIX века в мире отмечается интенсификация глобальных социальных, политических, экономических и экологических проблем, среди которых урбанизация и сопряженные с ней риски представляют особую важность. Описанные тенденции неизбежно ведут к увеличению нагрузки на окружающую среду и снижению качества ее основных компонентов, в числе которых водные ресурсы занимают одну из основных позиций. Как известно, водоемы, расположенные в черте города всегда подвержены сильному негативному воздействию со стороны человека. Находясь в естественных понижениях местности, они принимают в себя загрязненные стоки с прилегающих территорий, зачастую в них осуществляются постоянные или регулярные сбросы с расположенных вблизи предприятий, а по берегам возникают стихийные мусорные свалки. В северных широтах, в том числе в Арктической зоне, природные экосистемы наиболее уязвимы к различного рода антропогенной нагрузке. Климат является серьезным ограничением для самозащиты и восстановления экосистем, особенно в случае постоянного воздействия техногенеза. Несмотря на огромное количество научных исследований, посвященных экологической оценке состояния природных экосистем, подверженных антропогенной нагрузке, специальные работы, связанные с комплексным изучением водоемов урбанизированных территорий единичны. В полной мере это справедливо для исследований городской среды Арктической зоны, где природно-климатические условия способствуют высокой уязвимости экосистем к техногенной нагрузке и значительно снижают скорость естественного восстановления после нанесенного им урона. Для реализация основных целей и задач проекта будет применяться целый комплекс методов, охватывающих все биотические и абиотические параметры, анализируемые при лимнологических исследованиях. Участниками планируется не только изучить все важные физико-химические параметры воды и донных отложений и все основные группы живых организмов (сообществ микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли, цианопрокариоты), зоопланктона и бентоса и ихтиофауны), но и оценить взаимосвязь между ними. На основе анализа содержания приоритетных загрязнителей окружающей среды (например, тяжелых металлов) в органах и тканях гидробионтов будет изучены основные пути миграции загрязнителей по цепям питания организмов. При этом, кроме современного состояния водной среды, участниками будет проведен анализ исторических изменений в окружающей среде на основе палеолимнологических реконструкций, что позволит значительно расширить масштаб временных рамок проекта и прогнозировать дальнейшее развитие урбанизированных районов при различных сценариях изменения климата и динамики антропогенной нагрузки. Основные работы запланированы в районах трех урбанизированных территорий Мурманской области: район г. Мурманска и территория вокруг него, район г. Мончегорска и территория вокруг него и район г. Кировска и территория вокруг него. Наиболее значимым фундаментальным результатом проекта будет анализ механизмов аккумуляции и динамики поведения различных загрязняющих веществ в окружающей среде и в водных объектах урбанизированных районов и их взаимодействие с биотой, как в текущий момент времени, так и в историческом аспекте – на основе палеолимнологических реконструкций. С практических позиций, в результате работы будут подготовлены научно-обоснованные критерии санитарно-гигиенического состояния водных объектов городской среды в Арктике, рекомендации по сохранению безопасной и комфортной для биоты и человека среды, включая водоемы рекреационного и питьевого назначения, а также предложения по менеджменту городских районов по вопросам устойчивого функционирования водной среды.

Ожидаемые результаты
Данный проект ориентирован на оценку современного экологического состояния водных объектов урбанизированных территорий Арктической зоны и прогноз их устойчивого функционирования в условиях локальных и глобальных преобразований в окружающей среде. Полученные результаты станут основой для разработки системы мониторинга арктических водных экосистем городских районов и создания концепции управленческих решений в области охраны окружающей среды, что особенно актуально для северных, в том числе арктических, территорий России и мира. Наиболее значимым фундаментальным результатом проекта будет анализ механизмов аккумуляции и динамики поведения различных загрязняющих веществ в окружающей среде и в водных объектах урбанизированных районов и их взаимодействие с биотой, как в текущий момент времени, так и в историческом аспекте – на основе палеолимнологических реконструкций. Синтез знаний о живой и неживой природе даст возможность оценить устойчивость арктических водных экосистем к антропогенному стрессу и долговременным климатических изменениям. Практически-значимым результатом проекта будет подготовка научно-обоснованных критериев санитарно-гигиенического состояния водных объектов городской среды в Арктике, рекомендации по сохранению безопасной и комфортной для биоты и человека среды, включая водоемы рекреационного и питьевого назначения, а также предложения по менеджменту городских районов по вопросам устойчивого функционирования водной среды. Анализ современного экологического состояния водных объектов будет производиться в полевых и лабораторных условиях. Полевые работы будут производиться на водных объектах урбанизированных территорий Мурманской области, в частности в районах городов Мурманск (300 тыс. человек), Мончегорск (42), Кировск (27) и Никель (11). Кроме того, полученные результаты предполагается сравнить с результатами работ на других водных объектах Мурманской области и прочих районов, расположенных в Арктической зоне России и мира. В ходе полевых исследований планируется определение различных гидрохимических показателей и отбор проб воды, донных отложений и живых организмов для их дальнейшего гидрохимического, геохимического и биологического изучения в лабораторных условиях. Ожидаемые научные результаты: • анализ тенденций изменения содержания химических элементов, в том числе тяжелых металлов, в воде и в толще донных отложений водных объектов под влиянием глобального изменения климата и усиливающегося антропогенного влияния, оценка современного состояния водных объектов по результатам эколого-геохимических исследований; • выявление основных факторов формирования химического состава воды и донных отложений водных объектов на основе анализа корреляционных зависимостей между различными физико-химическими параметрами воды и донных отложений водных объектов; • оценка влияния химического состава воды и донных отложений водных объектов на аккумуляцию химических элементов и их соединений в органах и тканях гидробионтов, с учетом глобальных загрязнителей – Hg, Cd, Pb и др. элементов; • оценка интенсивности осадконакопления в озерах урбанизированных территорий по данным о вертикальном распределении химических элементов в толще донных отложений и оценке абсолютного возраста современных донных отложений; • инвентаризация видового состава и структуры сообществ микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли, цианопрокариоты), зоопланктона и бентоса и ихтиофауны водоемов урбанизированных территорий, выявление характера их пространственного распространения, биоразнообразия, количественных характеристик, экологических особенностей, содержания фотосинтетических пигментов в планктоне, определение трофического статуса водоемов, оценка регионального биоиндикационного потенциала гидробионтов в мониторинге качества вод; • выявление потенциально-токсичных видов цианопрокариот и патогенных микроорганизмов в составе планктона водоемов рекреационного и питьевого назначения, оценка возможных рисков водной среды для здоровья человека; • определение основных факторов, регулирующих развитие сообществ фито- и зоопланктона и бентоса, оценка их чувствительности к различным загрязнителям, включая токсичные элементы и соединения, глобальные поллютанты (Hg, Cd, Pb и др. элементы), оценка устойчивости водоемов урбанизированных территорий к техногенной нагрузке в зависимости от их природных особенностей; • оценка уровня аккумуляции загрязнителей в живых организмах, это позволит оценить роль биоты в преобразовании и транспорте различных элементов в урбанизированных водоемах. Количественные показатели (биомасса, численность) позволят оценить интенсивность продукционных процессов и скорость миграции различных элементов и соединений, в том числе и загрязнителей; • реконструкция исторического развития водоемов урбанизированных территорий на основе диатомового анализа и химического состава донных отложений, выделение основных этапов в развитии экосистем. Полученные данные позволят оценить устойчивость водоемов урбанизированных территорий и составить прогноз их дальнейшего развития с учетом современного потепления климата Арктики и выявленных трендов, а также существующей антропогенной нагрузки; Ожидаемые прикладные результаты: • анализ и критика известных нормативных рекомендаций по санитарно-гигиенической и экологической оценке водных экосистем России; • разработка системы мер по охране, восстановлению и рациональному, в том числе рекреационному использованию водных объектов урбанизированных территорий Арктической зоны; • система региональных критериев оценки состояния и программа комплексного экологического мониторинга водоемов урбанизированных территорий; • разработка ГИС-ориентированной базы данных «Водоемы урбанизированных территорий Арктической зоны»; • научно-популярные мероприятия, организация круглых столов по вопросам рационального использования водных ресурсов в Арктике, как основы комфортных условий проживания людей на севере; • создание общедоступного электронного ресурса, содержащего данные о проекте и его результатах, ориентированного на широкие слои населения с целью обеспечения населения актуальной информацией о городских водоемах.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В отчетном периоде работ по Проекту реализованы следующие задачи. Сделано краткое описание климатических условий территории Мурманской области и некоторых городов региона. Приведено описание гидрологических особенностей территории региона исследования. Собраны имеющиеся в научной литературе и государственных отчетах о состоянии окружающей среды Мурманской области сведения об экологическом состоянии водных объектов урбанизированных территорий Мурманской области (главным образом, водных объектов г. Мурманска). К числу этих объектов относятся и те, которые используются в водоснабжении города и привлекательны с точки зрения рекреации. Описаны основные источники загрязнения урбанизированных территорий Мурманской области (Мурманск, Мончегорск, Оленегорск, Никель, Кировск). К основным стационарным источникам выбросов загрязняющих веществ в регионе можно отнести металлургические предприятия, теплоэлектроцентрали и котельные, заводы по переработке твердых бытовых отходов, горнодобывающие предприятия и др. Для водоемов г. Мурманска рассчитаны расстояния от главных источников промышленных выбросов, приведены списки потенциальных загрязнителей от этих выбросов. Например, выбросы мазутной ТЭЦ г. Мурманска характеризуются повышенными содержаниями летучей золы, в составе которой могут содержаться соединения серы, ванадия, железа и никеля. Кроме этого, действующий на территории г. Мурманска угольный терминал потенциально может доставлять в окружающую среду города пыль, содержащую сурьму, свинец, кадмий, висмут и другие тяжелые металлы. Исследован химический состав воды озер г. Мурманска, г. Мончегорска и территории вокруг него, и г. Кировска. Отмечено, что под влиянием антропогенных факторов увеличились значения pH и минерализации (десятки раз) воды озер по сравнению с фоновым уровнем. Благодаря поступлению и разложению нефтепродуктов, в воде городских озер значительно увеличилось содержание соединений азотной группы, особенно аммоний-иона. Изучен уровень содержания тяжелых металлов (Ni, Cu Zn, Co, As, Mo и W) в воде и донных отложениях озер городских территорий Мурманской области на примере Мурманска и Мончегорска. Наибольшему загрязнению подвержены озера, наиболее близко расположенные к потенциальным источникам антропогенных выбросов и транспортным путям, включая автомобильные трассы и железную дорогу. Установлен повышенный уровень загрязнения донных отложений озер г. Мурманска нефтяными углеводородами, что крайне нетипично для региона, в котором не идет нефтедобыча. Полученные концентрации в десятки и сотни раз превышают фоновые и нормативные значения для донных отложений органоминерального типа. Во многом это может быть напрямую связано с выбросами ТЭЦ, которая работает на мазуте, а также с историческими выбросами автомобильного транспорта, учитывая, что была выявлена корреляция между динамикой накопления свинца и поведением нефтепродуктов в колонках озерных осадков. На основе поведения загрязнителей, в первую очередь маркерных элементов для разных видов промышленности (ванадий для ТЭЦ, никель и медь – для Колькой ГМК), в колонках донных отложений озер выявлены основные этапы антропогенного влияния на водные объекты урбанизированных территорий Мурманской области, а также оценены скорости седиментации в озерах Мурманска и Мончегорска в индустриальное время развития водоемов. В целом, в городской среде скорость седиментации в индустриальный период значительно выше, чем в условно-фоновых районах Мурманской области. Оценена потенциальная подвижность и биологическая доступность тяжелых металлов в озерах городской среды региона исследования. Наиболее подвижными в донных отложениях озер г. Мурманска оказались такие металлы, как цинк, кадмий, сурьма и кобальт. С органическими соединениями наиболее тесно связаны ванадий, медь и молибден. Эти работы позволят в дальнейшем наиболее точно интерпретировать корреляции между химическим загрязнением водной среды и поведением живых организмов. Исследована структура сообществ планктонных и бентосных организмов озер г. Мурманска, определены их численность и биомасса, оценен трофический статус выбранных городских озер и выявлены признаки антропогенного изменения водных объектов. Среди таких признаков выделяются низкое видовое разнообразие организмов, что характерно для водных объектов, подверженных антропогенной нагрузке, а также отсутствие видов, являющихся индикаторами чистоты водной среды. Изучены диатомовые комплексы колонки донных отложений оз. Семеновского, расположенного в центре г. Мурманска. В результате выявлены значительные перестройки в таксономическом составе и структуре диатомей по направлению от нижних (условно-фоновых) слоев к верхним (загрязненным). Это хорошо согласуется с динамикой поведения загрязнителей в колонке донных отложений, в том числе поведения тяжелых металлов (ванадия, свинца, кадмия и др.). Таким образом, на примере исследования водной среды и среды донных отложений озер выявлены корреляции между химическим загрязнением городских водоемов и живыми организмами (планктон, бентос). Следует отменить, что для урбанизированных водных объектов в арктической зоне такие работы проводятся впервые.

 

Публикации

1. - Ученые-экологи три года будут изучать озера Мурманска, Мончегорска и Никеля Мурманский вестник, - (год публикации - ).

2. - Не всякая рыбка полезна Мурманский вестник, - (год публикации - ).

3. - Ученые выяснили - какое озеро в Мурманске самое грязное? Телекомпания ТВ-21, - (год публикации - ).

4. - ФИЦ КНЦ РАН занялся изучением городских озер Официальный сайт Российской Академии наук, - (год публикации - ).

5. - Что они нашли на дне Городская новостная газета "Дважды Два Апатиты", - (год публикации - ).

6. - Не расстанусь с Комсомольским… Интернет-журнал "Лицей", - (год публикации - ).

7. - Озера Мурманска оказались сильно загрязнены металлами Официальный сайт Российского научного фонда, - (год публикации - ).

8. - Озера Мурманска оказались сильно загрязнены металлами информационно-сервисный портал Indicator.Ru, - (год публикации - ).

9. - Озера Мурманска оказались сильно загрязнены тяжелыми металлами. Виноваты в этом местные заводы, считают ученые информационное агентство ТАСС, - (год публикации - ).

10. - Озера Мурманска оказались сильно загрязнены металлами Газета.Ru, - (год публикации - ).

11. - Ученые заявили об экстремальном загрязнении Семёновского озера Мурманский вестник, - (год публикации - ).

12. - Ученые обнаружили в Семеновском озере Мурманска экстремально высокий уровень загрязнения Комсомольская правда. Мурманск, - (год публикации - ).

13. - В Семеновском озере выявили повышенный уровень загрязнения тяжелыми металлами Невские новости, - (год публикации - ).

14. Гузева А.В., Слуковский З.И., Денисов Д.Б., Черепанов А.А., Даувальтер В.А. Подвижные формы тяжелых металлов в донных осадках озер города Мурманска Труды Кольского научного центра РАН, Гузева А.В., Слуковский З.И., Денисов Д.Б., Черепанов А.А., Даувальтер В.А. Подвижные формы тяжелых металлов в донных осадках озер города Мурманска // Труды Кольского научного центра РАН. 2019. Т. 10, № 6. С. 70-77 (год публикации - 2019).

15. Даувальтер В.А. Геохимия озер в зоне влияния Арктического железорудного предприятия Геохимия, - (год публикации - 2020).

16. Даувальтер В.А., Кашулин Н.А., Денисов Д.Б., Зубова Е.М., Слуковский З.И., Мицуков А.С. Изменение геоэкологического состояния арктического озера Куэтсъярви в постсоветское время Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, - (год публикации - 2020).

17. Денисов Д., Терентьев П., Валькова С., Кудрявцева Л. Small Lakes Ecosystems under the Impact of Non-Ferrous Metallurgy (Russia, Murmansk Region) Environments, Denisov, D.; Terentjev, P.; Valkova, S.; Kudryavtzeva, L. Small Lakes Ecosystems under the Impact of Non-Ferrous Metallurgy (Russia, Murmansk Region). Environments 2020, 7, 29. (год публикации - 2020).

18. Зубова Е.М., Кашулин Н.А., Даувальтер В.А. Денисов Д.Б., Валькова С.А., Вандыш О.И., Терентьев П.М., Черепанов А.А. Долговременная динамика основных компонентов экосистемы озера Куэтсъярви (система реки Пасвик, Мурманская область) Биосфера, - (год публикации - 2020).

19. Зубова Е.М., Кашулин Н.А., Даувальтер В.А., Денисов Д.Б., Валькова С.А., Вандыш О.И., Слуковский З.И., Терентьев П.М., Черепанов А.А. Long-term environmental monitoring in an arctic lake polluted by heavy metals under climate change Environments, - (год публикации - 2020).

20. Зубова Е.М., Кашулин Н.А., Терентьев П.М., Королева И.М. Fishes of INEP and NFH collections Global Biodiversity Information Facility, - (год публикации - 2020).

21. Слуковский З., Даувальтер В., Гузева А., Денисов Д., Черепанов А., Сыроежко Е. The Hydrochemistry and Recent Sediment Geochemistry of Small Lakes of Murmansk, Arctic Zone of Russia Water, Slukovskii, Z.; Dauvalter, V.; Guzeva, A.; Denisov, D.; Cherepanov, A.; Siroezhko, E. The Hydrochemistry and Recent Sediment Geochemistry of Small Lakes of Murmansk, Arctic Zone of Russia // Water. 2020, 12, 1130 (год публикации - 2020).

22. Слуковский З.И. Background concentrations of heavy metals and other chemical elements in the sediments of small lakes in the south of Karelia, Russia Вестник МГТУ, Slukovskii, Z. I. (2020). Background concentrations of heavy metals and other chemical elements in the sediments of small lakes in the south of Karelia, Russia. Вестник МГТУ, 23(1), 80–92 (год публикации - 2020).

23. Слуковский З.И., Гузева А.В. Поиск техногенных частиц в снеге г. Мурманска (первые данные) Труды Кольского научного центра РАН, Слуковский З.И., Гузева А.В. Поиск техногенных частиц в снеге города Мурманска (первые данные) // Труды Кольского научного центра РАН. 2019. Т. 10, № 6. С. 222-226 (год публикации - 2019).

24. Слуковский З.И., Гузева А.В., Даувальтер В.А., Денисов Д.Б., Черепанов А.А. Lead in Sediments of Lakes of Arctic Urban Area (Murmansk Region, Russia) Conference: Sixth International Symposium on Arctic Research (ISAR-6), - (год публикации - 2020).

25. Слуковский З.И., Гузева А.В., Даувальтер В.А., Удачин В.Н., Денисов Д.Б. Урановые аномалии в современных донных отложениях озер северной части Мурманской области, Арктика Геохимия, - (год публикации - 2020).

26. Черепанов А.А., Денисов Д.Б., Вандыш О.И., Слуковский З.И., Постнова С.В. Исследования сообществ зоопланктона в озерах города Мурманска Труды Кольского научного центра, Черепанов А.А., Денисов Д.Б., Слуковский З.И., Вандыш О.А., Постнова С.В. Исследования сообществ зоопланктона в озерах города Мурманска // Труды Кольского научного центра РАН. 2019. Т. 10, № 4. С. 83-93 (год публикации - 2019).


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Проведены несколько экспедиций на территории Мурманской области, целью которых был отбор проб воды и донных отложений городских и фоновых озер, а также исследование ихтиофауны водоемов и измерение некоторых гидрологических показателей (мутность, Eh и др.). Опробован изготовленный самостоятельно бур для отбора проб голоценовых донных отложений озер г. Мурманска. Впервые исследована мутность воды городских озер Мурманска. Показано, что мутность урбанизированных водоемов может быть значительно выше мутности воды озер условно-фоновых районов севера Мурманской области. Установлено, что мутность воды коррелирует с показателем прозрачности воды. Обобщены данные по основным гидрохимическим показателям, полученным для озер г. Мурманска за два года исследования. Установлено, что в целом городские озера имеют существенно более высокие показатели pH, общей минерализации, содеражния главных ионов, соединений азотной группы, особенно аммоний-иона, и фосфора по сравнению с фоновыми показателями для территории Мурманской области. Также в городских озерах зафиксированы более высокие концентрации тяжелых металлов в воде по отношению к фону, что хорошо согласуется с данными по геохимии донных отложений городских озер. Проведены детальные исследования воды и донных отложений оз. Большой Вудъявр, расположенного рядом с г. Кировском и испытывающего влияние обогатительной фабрики и рудников АО «Апатит». В данном урбанизированном водоеме отмечено повышенное содержание основных гидрохимических показателей (минерализация, цветность, содержание фосфора и азота), а также концентраций многих элементов, в частности щелочных металлов (Ca, Na, K, Sr). В донных отложениях водоема установлены существенные превышения по тяжелым металлам (Pb, Sb, V, Ni, Cu и др.) и редкоземельным элементам и фосфору, что связано с поступление в воду озера неочищенных рудничных вод. Были получены новые данные по озерам условно-фоновых районов севера Мурманской области. Анализ основных гидрохимических показателей установил, что изученные водные объекты близки к уровню чистых вод. Не было выявлено значительных превышений по содержанию тяжелых металлов в воде. Однако в донных отложениях одного из озер было установлено увеличение по отношению к фону содержания Ni, Cu, Pb и Cd в верхних слоях осадков. Это свидетельствует о влиянии дальнего переноса загрязнителей на изученные озера. Установлено, что тяжелые металлы из донных отложений условно-фоновых районов находятся в преимущественно минеральной фазе и не представляют угрозу с точки зрения вторичного загрязнения озер. Аналогичные данные ранее были получены и для озер г. Мурманска. Впервые исследованы элементный состав и молекулярное строение гуминовых кислот донных отложений озер севера Мурманской области. Установлено, что изученные осадки характеризуются типичными для высокоширотных областей физико-химическими свойствами: низкой степенью гумификации и конденсации, низким содержанием N и высокой долей H. Однако во всех исследованных образцах установлено наличие функциональных групп, способных образовывать с тяжелыми металлами, то есть потенциальными загрязнителями водных объектов, устойчивые комплексы. Получены новые сведения об уровне накопления тяжелых металлов в современных отложения оз. Шуонияур, расположенного в зоне воздействия медно-никелевого комбината (район пгт Никель, северо-западная часть Мурманской области). Повышенный уровень загрязнения водоема зафиксирован по таким элементам, как Co, Ni, Cu, Cd, Sn, Sb, Pb, Bi, что связано с деятельностью завода и с дальним переносом загрязнителей. Наибольшую опасность для экосистемы представляют повышенные концентрации Cu и Ni. Проведено исследование состояния живых организмов (планктон, бентос) озер г. Мурманска. Сделаны обобщения за три года изучения выбранных урбанизированных водоемов. Установлено, что для зоопланктона водоемов характерен обедненный и однородный состав с количественным преобладанием коловраток над низшими ракообразными. Исследуемые водные объекты характеризуется как мезосапробные и относятся к классу умеренно-загрязненных вод. Структурно-функциональные показатели зоопланктонного сообщества отражают степень антропогенной нагрузки на водные объекты. Для фитопланктона выявлены существенные изменения в его структуре от года к году. Это выражается в смене доминантных видов и резких колебаниях уровня биомассы, что свидетельствует о крайне нестабильных условиях обитания гидробионтов. Продолжены детальные наблюдения за сезонными изменениями содержания хлорофилла «a» (Chla) в планктоне оз. Семеновское. Установлено, что в период открытой воды концентрация Chla варьирует в диапазоне от 4.42 до 15.73, и составляет в среднем за сезон 8.94 мг/м3, что соответствует β–мезотрофному статусу вод. По результатам наблюдений за бентосными организмами озер г. Мурманска можно заключить, что в основном городские озера являются «умеренно загрязненными» и «грязными. Таксономическая структура и уровень развития зообентоса свидетельствуют о довольно неблагоприятных условиях для обитания гидробионтов в исследованных водоемах. Количественные показатели зообентоса в литорали и глубоководной зоне исследованных водоемов изменяются в широком диапазоне, в целом соответствуя значениям, характерным для антропогенно преобразованных водоемов Мурманской области. В целом, полученные биологические данные по планктону и бентосу согласуются с данными по химическому составу воды и донных отложений озер г. Мурманска. Впервые изучена ихтиофауна пяти озер в черте г. Мурманска. Полученный видовой состав рыб показал разнотипность изученных водоемов: встречались сигово-лососевые и окуневые озера, в некоторых водоемах ядром ихтиоценоза были окунь и щука. На основе проведенных исследований оз. Семеновское можно рассматривать в качестве типичного городского водоема в разработке системы комплексного гидробиологического мониторинга, включая рыб. Исследован уровень накопления тяжелых металлов в органах рыб озер г. Мурманска. На примере щук и окуней оз. Семеновского установлено, что по ряду элементов нагрузка на водоем сопоставима с озерами Мурманской области, которые также испытывают большую антропогенную нагрузку. Отмечено, что Cu, Cr, V, Mo наиболее интенсивно накапливаются в тканях окуня, что может быть обусловлено бентосным типом его питания. Значительный уровень содержания в организмах рыб V может быть обусловлена влиянием Мурманской ТЭЦ. Проведено детальное исследование микробиологического сообщества озер г. Мурманска. Установлена невысокая численность бактерий в воде озер г. Мурманска. Установлена достоверная разница в численности сапротрофной и олиготрофной групп бактерий в поверхностном слое воды некоторых городских озер. Численность культивируемых микроскопических грибов в воде обследуемых озер также была невысокая. Выявлено, что численность бактерий и микроскопических грибов в донных отложениях озер на два-три порядка выше по сравнению с водой. Установлено, что в водной среде и донных отложениях большинства урбанизированных озер доминировал представитель Paecilomyces variotii, являющийся типичным обитателем загрязненных водоемов и относящийся к группе условно-патогенных видов. По показателю общей численности бактерий все озера можно отнести к олиготрофному или мезотрофному типу. По показателю коэффициента сапробности и санитарно-микробиологическим характеристикам исследуемые озера можно отнести к чистым, за исключением оз. Ледовое, показатель сапробности которого свидетельствует о довольно высоком уровне микробиологического загрязнения воды. Как в воде, так и в донных отложениях всех озер выявлены условно-патогенные виды грибов, принадлежащие к группе BSL-2. Обобщены ранее проводившиеся исследования долговременного антропогенного воздействия на экосистему озера Куэтсъярви, расположенного вблизи пгт Никель и промышленной площадки Кольской ГМК. Большое влияние на химический состав воды и донные отложения озера оказывают пылевые выбросы комбината, пыление отвалов и промышленной площадки комбината. В целом, наблюдается усиление токсификации вод озера и их эвтрофирование, сокращается численность стенобионтных видов на фоне возрастания численности эврибионтных и инвазивных видов. Загрязнение оз. Куэтсъярви тяжелыми металлами привело к формированию сообществ, устойчивых к данному виду воздействия и поддерживающих высокую численность толерантных и адаптированных организмов. Выявленные тенденции свидетельствуют о радикальных перестройках структурно-функциональной организации экосистемы. В целом, длительное воздействие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы. Изучена диатомовая флора донных отложений оз. Семеновского. Выявлены существенные перестройки водорослей в экосистеме озера, вызванные антропогенным воздействием (эвтрофирование, накопление тяжелых металлов). Установлены рост планктонных видов, галофилов, алкалифилов и алкалибионтов, массовое развитие уродливых форм створок диатомей, исчезновение реликтовых видов, рост щелочности и минерализации воды. Первые признаки антропогенного воздействия на озера наблюдаются на глубинах донных отложений, где были зафиксированы первые превышения по основным загрязнителям городского водоема.

 

Публикации

1. - Озёра в Мурманске: спасти нельзя погибнуть Портал GoArctic.ru, - (год публикации - ).

2. - Вода живая и мертвая. Ученые исследуют состояние озер Кольского края Мурманский вестник, - (год публикации - ).

3. - Исследуют метр за метром. Ученые ведут мониторинг мурманских озер ГТРК Мурман, - (год публикации - ).

4. - Ледовое озеро ученые назвали самым грязным в Мурманске ТВ-21, - (год публикации - ).

5. - Сотрудники Кольского научного центра исследовали Семеновское озеро ТВ-21, - (год публикации - ).

6. - Без планктона, но с ванадием: Озера Мурманской области страдают от загрязнений Комсомольская правда. Мурманск, - (год публикации - ).

7. - ГРЕТЬ, ДЫМИТЬ И ЗАГРЯЗНЯТЬ: ИСТОРИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАЗУТА www.youtube.com, - (год публикации - ).

8. - От сурьмы не зарекайся... Мурманский вестник, - (год публикации - ).

9. - В Кольском научном центре изучили состояние одного из самых загрязненных водоемов Арктики Научно-популярный портал "Naked Science", - (год публикации - ).

10. Валькова С.А. Состав и структура макрозообентоса некоторых водоемов г. Мурманска Экология водных беспозвоночных: тезисы Международной конференции, посвященной 110-летию со дня рождения Ф. Д. Мордухай-Болтовского, - (год публикации - 2020).

11. Вокуева С.И, Денисов Д.Б. Использование диатомовых комплексов донных отложений для оценки состояния водных экосистем в зоне влияния городских объектов Материалы VI Международной конференции молодых учёных "Водные ресурсы: изучение и управление (школа-практика)", - (год публикации - 2020).

12. Гузева А.В., Слуковский З.И., Мязин В.А. Geochemical features of lakes located in an urbanised area of the Russian Arctic (Murmansk region) Limnology and Freshwater Biology, - (год публикации - 2020).

13. Даувальтер В.А., Даувальтер М.В., Слуковский З.И. The dynamics of the chemical composition of surface water in the zone of influence of North-West Phosphorous Company JSC IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, - (год публикации - 2020).

14. Даувальтер В.А., Даувальтер М.В., Слуковский З.И. Влияние деятельности АО «Северо-западная фосфорная компания» на гидрохимический режим поверхностных вод Проблемы и перспективы комплексного освоения и сохранения земных недр, - (год публикации - 2020).

15. Даувальтер В.А., Кашулин Н.А., Денисов Д.Б., Зубова Е.М., Слуковский З.И., Мицуков А.С. Динамика химического состава воды и донных отложений арктического озера Куэтсъярви в последние 30 лет Глобальные проблемы Арктики и Антарктики: сборник науч. материалов Всерос. конф. с междунар. участием, посвящен. 90-летию со дня рождения акад. Н.П. Лаверова, - (год публикации - 2020).

16. Даувальтер В.А., Слуковский З.И., Денисов Д.Б., Кашулин Н.А. Гидрохимический мониторинг арктического городского озера Большой Вудъявр, Мурманская область Вторая Всероссийская научная конференция с международным участием «Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды. Экосистемы и климат Арктической зоны», - (год публикации - 2020).

17. Даувальтер В.А., Слуковский З.И., Денисов Д.Б., Черепанов А.А. Геоэкология городских озер Мурманска Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, - (год публикации - 2020).

18. Даувальтер В.А., Слуковский З.И., Денисов Д.Б., Черепанов А.А. Особенности химического состава воды городских озер Мурманска Вестник Санкт-Петербургского университета, - (год публикации - 2021).

19. Даувальтерa В.А., Денисовa Д.Б., Дину М.И., Слуковский З.И. Биогеохимические особенности функционирования малых арктических озер Хибинского горного массива в условиях изменения климата и окружающей среды Геохимия, - (год публикации - 2021).

20. Денисов Д.Б., Косова А.Л., Слуковский З.И., Вокуева С.И. Diatom analysis of the Euro-Arctic urban lakes sediments Limnology and Freshwater Biology, - (год публикации - 2020).

21. Денисов Д.Б., Слуковский З.И., Косова А.Л. Содержание хлорофилла «a» в планктоне озер урбанизированных территорий Мурманской области (Арктическая зона РФ) Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, - (год публикации - 2020).

22. Денисов Д.Б., Слуковский З.И., Мязин В.А. Современные исследования водоемов арктических урбанизированных территорий Север и Арктика в новой парадигме мирового развития. Лузинские чтения – 2020: Материалы X Международной научно-практической конференции (Апатиты, 9-11 апреля 2020 г.), - (год публикации - 2020).

23. Зубова Е.М., Кашулин Н.А., Терентьев П.М. Долговременная динамика биологических характеристик сига Coregonus lavaretus озера Куэтсъярви (нижнее течение реки Пасвик, Мурманская область) материалы Второй всероссийской научной конференции с международным участием «Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды. Экосистемы и климат Арктической зоны», - (год публикации - 2020).

24. Зубова Е.М., Кашулин Н.А., Терентьев П.М. Современные биологические характеристики сига Coregonus lavaretus, европейской ряпушки C. albula и европейской корюшки Osmerus eperlanus оз. Имандра Вестник Пермского университета. Серия Биология, - (год публикации - 2020).

25. Мелехин В.А., Бочкарев Н.А., Кашулин Н.А., Зубова Е.М., Терентьев П.М. Фотодокументация морфологических данных у рыб Вестник Кольского научного центра РАН, - (год публикации - 2021).

26. Постевая М.А., Слуковский З.И. Анализ атмосферных выбросов в г. Мурманске и их связь с загрязнением городских озер Вестник МГТУ, - (год публикации - 2021).

27. Постевая М.А., Слуковский З.И., Даувальтер В.А. Сезонная динамика химических показателей воды озера Семеновского (город Мурманск) в 2019 г. Материалы VI Международной конференции молодых учёных "Водные ресурсы: изучение и управление (школа-практика)", - (год публикации - 2020).

28. Проскурякова М.М., Слуковский З.И., Елизарова И.Р. Снег как индикатор загрязнения поверхностных водоемов на примере озера Семеновского (город Мурманск) Материалы VI Международной конференции молодых учёных "Водные ресурсы: изучение и управление (школа-практика)", - (год публикации - 2020).

29. Слуковский З.И. Греть, дымить и загрязнять: история мазута в России Природа, - (год публикации - 2020).

30. Слуковский З.И., Гузева А.В., Даувальтер В.А. Vanadium as an indicator of the impact of fuel oiled thermal power plants on the environment: paleolimnological reconstructions Limnology and Freshwater Biology, - (год публикации - 2020).

31. Слуковский З.И., Даувальтер В.А., Гузева А.В., Денисов Д.Б., Черепанов А.А. Природные и техногенные факторы в формировании геохимии современных донных отложений малых озер г. Мурманска (Арктическая зона РФ) Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, - (год публикации - 2020).

32. Слуковский З.И., Даувальтер В.А., Гузева А.В., Постевая М.А. Оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных водоемов арктической зоны РФ Глобальные проблемы Арктики и Антарктики: сборник науч. материалов Всерос. конф. с междунар. участием, посвящен. 90-летию со дня рождения акад. Н.П. Лаверова, - (год публикации - 2020).

33. Слуковский З.И., Медведев М.А., Мицуков А.С., Даувальтер В.А., Григорьев В.А., Кудрявцева Л.П., Елизарова И.Р. Recent sediments of Arctic small lakes (Russia): geochemistry features and age Environmental Earth Sciences, - (год публикации - 2021).


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Проведены плановые полевые работы на территории Мурманской области, в ходе которых были отобраны пробы воды и донных озер. Продолжен сезонный ежеквартальный мониторинг состояния озера Семеновского, которое раннее было выбрано в качестве ключевого типично городского водоема Мурманской области. Сделано обобщение всех данных по абиотическим и биотическим параметрам урбанизированных озер Мурманской области и установлены взаимосвязи между ключевыми параметрами для оценки воздействия различных факторов на развитие городских гидроэкосистем. Упор упор был сделан на изучение этих связей на примере планктона озер г. Мурманска. Исследования показали, что изменения в составе фитопланктона изученных водоемов во многом оказались обусловлены гидрохимическими факторами, в первую очередь – динамикой содержания биогенных элементов. Например, максимальные концентрации соединений фосфора и азота в оз. Ледовое в 2018 г. обусловили массовое развитие фитопланктона и экстремально высокий уровень биомассы в обозначенный период. В последующие годы наблюдалось резкое снижение фосфатов, общего фосфора и аммиачного азота в воде озера, что привело к уменьшению биомассы фитопланктона. Сезонные наблюдения за фитопланктоном оз. Семеновское позволило установить, что его биомасса в значительной степени определяет величину pH. Кроме того, в периоды максимального развития фитопланктона наблюдается снижение содержания нитратов, фосфатов и кремния в поверхностных слоях воды. В целом, исследования динамики показателей фитопланктона позволяют заключить, что водоемы г. Мурманска, подверженные сравнительно высокой антропогенной нагрузке, отличаются наиболее резкими изменениями структурно-функциональных показателей сообществ фитопланктона от года к году. Проведено исследование уровеня накопления и биодоступности тяжелых металлов для рыб озера Куэтсъярви, расположенного в зоне влияния Кольской ГМК (птг Никель). Показано, что содержание тяжелых металлов в организмах рыб отражает их нагрузку на экосистему, что было исследовано ранее. Накопление загрязнителей в органах и тканях происходит с разной интенсивностью (на примере сига). Например, медь наиболее интенсивно накапливается в печени. Никель же как приоритетный загрязнитель Никельского комбината более интенсивно накапливается в почках. Концентрации кадмия, свинца и ртути имеют ту же тенденцию, что и для меди и никеля. Эти элементы накапливаются в гораздо меньших концентрациях по сравнению с другими элементами, но обладают более высокой токсичностью. Обобщены данные по фоновым концентрациям микроэлементов в донных отложениях озер г. Мурманска. Работы проведены по данным колонок современных отложений, которые были отобраны ранее в ходе выполнения работ по данному проекту. Фоновые содержания элементов в донных отложениях озер г. Мурманска были сопоставлены с другими озерами Мурманской области и Республики Карелия (соседний регион). Средние фоновые содержания элементов в отложениях Мурманской области и Республики Карелия для большинства элементов подобны средним значениям в донных отложениях г. Мурманска. В фоновых слоях осадков озера Северное (г. Мурманск) отмечается 160-кратные превышения кларка U. Таким образом, в этих озерах на севере Мурманской области при помощи исследований фоновых содержаний элементов в отложениях выявлены уникальные геохимические аномалии U. Выявлено также подобие фонового содержания для большинства элементов в донных отложениях озер Среднее и Большой Вудъявр, за исключением щелочных и щелочноземельных металлов (Li, Be, Rb, Sr, Cs и Ba), а для большинства редкоземельных элементов (за исключением легких), как и других элементов, отмечается большое совпадение фоновых содержаний для этих двух озер, имеющих разные природные особенности водосборов. Разработаны краткие предложения по улучшению качества вод и рациональному использованию водных ресурсов урбанизированных территорий Мурманской области, включающие выработку региональных критериев оценки качества озер городских районов. В частности предложен регулярный экологический мониторинг городских водных объектов, что должно включать исследование всех возможных параметров воды и донных отложений, публикация данных по фоновым концентрациям тяжелых металлов в официальных документах, а также взаимодействие с органами власти и собственниками предприятий, которые ответственны за выбросы загрязняющих веществ в городской среде арктических городов Мурманской области. В течение третьего года выполнения проекта подготовлены публикации для российских и зарубежных журналов (Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, Вестник Кольского научного центра РАН, Геохимия, Polish Polar Research, Biodiversity Data Journal, Water, Applied Geochemistry и Minerals), а также подготовлена монография «Озера города Мурманска: гидрологические, гидрохимические и гидробиологические особенности». Научным редактором книги стал член-корреспондент РАН Моисеенко Татьяна Ивановна, которая дала положительную оценку монографии. Книга будет издана в течение 2022 года. Планируется распространение этой монографии в среде ученых, занимающихся проблемами экологии водных экосистем, в частности проблемами загрязнения городских озер и рек.

 

Публикации

1. - Техногенные частицы в донных отложениях Научно-популярный проект «Элементы большой науки», - (год публикации - ).

2. - Экологи продолжают изучение озер Мурманска сайт ФИЦ КНЦ РАН, https://www.ksc.ru/press-sluzhba/novosti/novosti-nauki/ekologi-prodolzhayut-izuchenie-ozer-murmanska/ (год публикации - ).

3. - Любовная лимнология www.youtube.com, - (год публикации - ).

4. Вокуева С., Денисов Д. Diatom assemblages in surface sediments of Lake Imandra (Russia, Murmansk region) Polish Polar Research, - (год публикации - 2021).

5. Вокуева С.И., Денисов Д.Б. Диатомовые водоросли как биоиндикаторы современного состояния экосистемы озера Имандра (Россия, Мурманская область) Диатомовые водоросли: морфология, биология, систематика, флористика, экология, палеогеография, биостратиграфия : Материалы XVIII Международной научной конференции, С. 86-88 (год публикации - 2021).

6. Даувальтер В.А., Денисов Д.Б., Дину М.И., Слуковский З.И. Биогеохимические особенности функционирования малых арктических озер Хибинского горного массива в условиях изменения климата и окружающей среды Геохимия, том 67, № 6, с. 559–575 (год публикации - 2022).

7. Даувальтер В.А., Денисов Д.Б., Слуковский З.И. Вертикальное распределение гидрохимических показателей озера Большой Вудъявр, Хибинский щелочной массив Наука и образование – 2020: материалы всероссийской научно-практической конференции, С. 364–370. (год публикации - 2021).

8. Даувальтер В.А., Денисов Д.Б., Слуковский З.И. Гидрохимические и экологические особенности Хибинских озер Наука и образование – 2020: материалы всероссийской научно-практической конференции, С. 371–377 (год публикации - 2021).

9. Даувальтер В.А., Слуковский З.И., Денисов Д.Б., Гузева А.В. Геохимия арктического горного озера в условиях загрязнения стоками апатит-нефелинового производства Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, № 18. С. 140–144 (год публикации - 2021).

10. Даувальтер М.В., Даувальтер В.А., Денисов Д.Б., Слуковский З.И. Загрязнение горного озера стоками апатит-нефелинового производства Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, № 18. С. 150–154 (год публикации - 2021).

11. Денисов Д.Б., Косова А.Л., Вокуева С.И. Диатомовые водоросли в оценке качества среды Евро-Арктического региона Диатомовые водоросли: морфология, биология, систематика, флористика, экология, палеогеография, биостратиграфия : Материалы XVIII Международной научной конференции, С. 88-89 (год публикации - 2021).

12. Зубова Е., Кашулин Н., Терентьев П., Мелехин А. Diversity and distribution of European whitefish (Coregonus lavaretus) in watercourse of northwestern Russia Polish Polar Research, - (год публикации - 2022).

13. Зубова Е., Кашулин Н., Терентьев П., Мелехин А., Федоров Р. К., Шалыгин С. Occurrence of fish species in the inland water of Murmansk Region (Russia): research in 1972-2021 Biodiversity Data Journal, № 9. P. 1–12. (год публикации - 2021).

14. Зубова Е.М., Терентьев П.М., Постнова С.В. Новые данные о видовом составе и биологических характеристиках рыб озер г. Мурманск Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, № 18. С. 183–187 (год публикации - 2021).

15. Косова А.Л., Денисов Д.Б., Слуковский З.И. История развития и современное состояние малых водоемов Мурманской области (по результатам диатомового анализа) Диатомовые водоросли: морфология, биология, систематика, флористика, экология, палеогеография, биостратиграфия : Материалы XVIII Международной научной конференции, С.160-163 (год публикации - 2021).

16. Мелехин А.В., Бочкарев Н.А., Кашулин Н.А., Зубова Е.М., Терентьев П.М. Фотодокументация морфологических данных у рыб Вестник Кольского научного центра РАН, № 2. С. 30–36 (год публикации - 2021).

17. Мязин В.А. Углеводороды в донных отложениях городских озёр г. Мурманска Изучение водных и наземных экосистем: история и современность: тезисы докладов Международной научной конференции, посвящённой 150-летию Севастопольской биологической станции Института биологии южных морей и 45-летию НИС «Профессор Водяницкий», С. 639-640 (год публикации - 2021).

18. Постевая М.А., Слуковский З.И., Даувальтер В.А., Бернадская Д.С. Heavy Metal Concentrations in the Water of Urban Lakes in the Russian Arctic (Murmansk) Water, 13(22), 3267 (год публикации - 2021).

19. Слуковский З., Гузева А., Даувальтер В. Rare earth elements in surface lake sediments of Russian arctic: natural and potential anthropogenic impact to their accumulation Applied Geochemistry, - (год публикации - 2022).

20. Слуковский З.И., Белкина Н.А., Потахин М.С. Геохимия современных отложений Выгозерского водохранилища, водосбор Белого моря (Арктическая зона РФ) Моря России. Год науки и технологий в РФ. Десятилетие наук об океане ООН: тезисы докладов Всероссийской научной конференции, С. 458-460 (год публикации - 2021).

21. Слуковский З.И., Гузева А.В. Геохимия редкоземельных элементов в современных отложениях озер севера Мурманской области (Арктическая зона РФ) Современные проблемы геохимии - 2021: Материалы конференции молодых ученых, C. 88-90 (год публикации - 2021).

22. Слуковский З.И., Денисов Д.Б., Даувальтер В.А., Зубова Е.М., Мязин В.А., Гузева А.В., Черепанов А.А., Постевая М.А., Валькова С.А., Терентьев П.М., Фокина Н.В., Косова А.Л., Постнова С.В., Сошина А.С. Озера города Мурманска: гидрологические, гидрохимические и гидробиологические особенности Типография Лесник, - (год публикации - 2022).


Возможность практического использования результатов
Результаты комплексных исследований городских водоемов Мурманской области (часть Арктической зоны РФ) можно использовать в качестве основопологающих данных для дальнейшего контроля за экологическим состоянием озер со стороны органов власти и общественности. Проведенные исследования и их анализ может лечь в основу стратегии, направленной на обеспечение безопасной и комфортной городской среды на Севере России. Кроме того, популяризация этих исследований (знаний) среди местного населения также способна вызвать интерес у людей к бережному отношению к природным объектам и вообще окружающей среде, в которой они живут.