В преддверии Дня российской науки расскажем о новом исследовании!
В октябре минувшего года старшему преподавателю кафедры биологии и биоресурсов Мурманского арктического университета, младшему научному сотруднику Лаборатории геоэкологии и рационального природопользования Арктики Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН Марине Постевой была присвоена степень кандидата географических наук. Диссертация, представленная на соискание ученой степени, посвящена оценке состояния озер урбанизированных территорий на основе гидрохимических исследований (на примере города Мурманска).
Зачем?
Городские ландшафты обуславливают специфические особенности формирования озерных вод, в значительной степени отличающиеся от естественных условий. Постоянная антропогенная нагрузка на водоемы способствует трансформации природных вод (эвтрофикации, антропогенному закислению или защелачиванию, обогащению токсичными микроэлементами). Особенно в северных регионах, где водные экосистемы наиболее уязвимы. Холодный климат является серьезным ограничителем для самозащиты и восстановления экосистем.
Что исследовали?
Объектами исследования были восемь озер (Семеновское, Ледовое, Северное, Окуневое, Среднее, Южное, Треугольное, Большое) г. Мурманска.
Полевые исследования проводились в 2018–2022 гг. В результате аналитических исследований были определены концентрации главных ионов минерализации (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, SO42–, Cl–, HCO3–), биогенных элементов (N, NH4+, NO3–, P, PO43-, Si), более чем 30 микроэлементов (V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Fe, Sr, Mo, Cd, Sn, Sb, W, TI, Pb, Bi, Mn, Li, Sc, Rb, Y, Zr, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, B, U, Ti, Be) и другие показатели качества природных вод. Химический анализ проб воды выполнялся по общепринятым методикам в центре коллективного пользования ИППЭС КНЦ РАН.
В основу исследования были положены данные и результаты, полученный в ходе выполнения проекта по гранту Российского научного фонда «Экологическая оценка и прогноз устойчивого функционирования водных экосистем урбанизированных территорий в Арктической зоне» № 19-77-10007. Руководителем гранта являлся Захар Слуковский, к.б.н., заведующий лаборатории геоэкологии и рационального природопользования Арктики ИППЭС КНЦ РАН.
Какая цель?
Основная цель исследования заключалась в выявлении закономерностей формирования химического состава воды и оценка экологического состояния озер г. Мурманска, находящихся под влиянием антропогенной нагрузки различной интенсивности.
Какие результаты?
На территории Кольского Севера формируются ультрапресные и олиготрофные воды, чутко реагирующие на все изменения, происходящие на их водосборах. Химический состав вод озер г. Мурманска претерпел значительные изменения по сравнению с естественными природными условиями.
Антропогенная нагрузка (деятельность предприятий г. Мурманска, автотранспорт, работы по благоустройству урбанизированной среды) сопровождается ухудшением качества вод, ростом значений pH, минерализации и концентраций главных ионов, биогенных элементов и микроэлементов (V, Ni, Cu, Zn, Al, Mn, Fe, Sr, Li, Rb, Ba, B).
К наиболее загрязненному среди исследуемых озер относится оз. Ледовое, в котором зафиксированы максимальные концентрации большинства вышеперечисленных элементов. К наименее подверженному антропогенному влиянию относится озеро Большое, являющееся одним из источников водоснабжения г. Мурманска.
В связи с тем что водные массы исследуемых озер формируются за счет поверхностного стока с городских территорий, в меньшей степени покрытых почвенно-растительным слоем, озера г. Мурманска отличаются более низким содержанием органического вещества по сравнению с природными условиями.
Проект был задуман и реализован с целью дать оценку современного состояния водной среды урбанизированных территорий в Арктической зоне с применением комплекса биологических, гидрохимических и геохимических методов, а также чтобы разработать рекомендации по ликвидации последствий воздействия антропогенной деятельности на водные объекты и по сохранению этих объектов с учетом продолжающихся изменений в окружающей среде и климате. Ключевой территорией для его реализации стал Мурманск — самый крупный город, расположенный за Северным полярным кругом.
Анализ показал, что по показателю pH исследуемые озера в основном оцениваются как нейтральные, а по значениям кислотонейтрализующей способности (ANC) способны противостоять закислению. Это связано с поступлением щелочных и щелочноземельных металлов в результате разрушения городской инфраструктуры.
Трофический статус озер г. Мурманска оценивается как олиготрофный, за исключением оз. Ледовое – мезотрофный. При этом отмечено превышение уровня содержания хлорофилла «а» (в 7,5 – 134 раза) по сравнению с принятыми фоновыми значениями для озер Кольского полуострова. Это связано с высоким содержанием элементов минерального питания фитопланктона, поступающего с городских территорий, а также из донных отложений при разложении органического вещества и нефтепродуктов. Стоит отметить, что угнетающего действия тяжелых металлов на рост и развитие фитопланктонных организмов не выявлено.
Также было установлено, что комплексное воздействие городской среды выступает не только как источник повышенного поступления элементов, но и может ускорять миграционные процессы химических элементов в водных экосистемах. Например, Ca, Mg, Zn, Mn, V, Ni, Cu, Ti характеризуются большими значениями водной миграции по сравнению с фоновыми величинами, что обусловлено антропогенной нагрузкой и условиями среды в самих водоемах и на их водосборах.
Таким образом, полученные результаты отражают современное состояние гидрохимического режима озер г. Мурманска, что позволяет выявить специфические механизмы влияния урбанизации на экосистемы малых водоемов и способствует более глубокому пониманию их устойчивости и адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды.
Научным руководителем Марины Постевой в работе над диссертацией «Оценка состояния озер урбанизированных территорий на основе гидрохимических исследований (на примере города Мурманска)» выступил доктор географических наук, профессор, главный научный сотрудник Лаборатории геоэкологии и рационального природопользования Арктики Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН Владимир Даувальтер.
Фото: Слуковский З. И.