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.

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.

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.