ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ЗАВЕРШЕННЫХ В 2001 г.

 


5. Науки о Земле
5.1. Геология, геохимия, геофизика и горные науки
5.1.1. Геология окружающей среды (экологическая геология)

Предложен способ реализации ресурсовоспроизводящей технологии создания сорбционно-активных материалов на основе горно-промышленных отходов предприятий с целью направленного формирования вторичных техногенных руд (концентратов) (ИППЭС КНЦ РАН, 5.1.1).

На примере горно-металлургических предприятий по переработке медно-никелевых руд Кольского полуострова показано, что на основе минеральных отходов - гранулированных магнезиально-железистых шлаков по технологии вяжущих разработаны адсорбционно-активные материалы в системе: шлак - водный раствор силиката калия. Использование разработанных вяжущих адсорбентов в качестве закладки отработанных шахтных выработок позволит получить за счет процессов сорбции катионов цветных металлов техногенное месторождение медно-никелевых руд. (Научные руководители: зав. лаб., к.т.н. Зосин А.П., тел.: (81555) 79144; с.н.с., к.т.н. Приймак Т.И., тел.: (81555) 79665).

Предложен экологически безопасный способ захоронения нефтешламов путем их закрепления на сорбционно-активный носитель на основе гидрослюд и с последующим смешением полученного нефтесодержащего гранулята с почвогрунтом в соотношении гранулят:почва не более 3:1 (ИППЭС КНЦ РАН, 5.1.1).

Показано, что синтезированный на основе гидрослюд носитель сорбирует до 300% нефтешламов. Внесение в почву гранулята с иммобилизированными нефтепродуктами в соотношении 3:1 не изменяет всхожесть семян овса и составляет 100% от всхожести семян на искусственной почве. (Научные руководители: зав. лаб., к.т.н. Зосин А.П., тел.: (81555) 79144; с.н.с., к.т.н. Приймак Т.И., тел.: (81555) 79665).

5.2. Океанология, физика атмосферы, география
5.2.1. Исследования и мониторинг состояния природной среды; ресурсы морей России и мирового океана, прогноз их изменений

На основе наиболее информативных показателей зоопланктона разработан подход к определению степени техногенного загрязнения водоема как в целом, так и его отдельных участков. Показана возможность использования зоопланктонного сообщества в целях эколого-токсикологического мониторинга как чувствительного индикатора состояния водной среды (ИППЭС КНЦ РАН, 5.2.1).

Установлено, что качественные и количественные показатели зоопланктона проявляют определенную специфику в зависимости от степени техногенного загрязнения водоема и хорошо отражают различия в условиях существования зоопланктона как в водоеме в целом, так и в его отдельных участках. Изучены структурные перестройки зоопланктонных сообществ водоемов Кольского региона, подверженных непосредственному воздействию сточных вод горно-рудных производств и хозяйственно-бытовых стоков. При повышении уровня трофии водоемов наблюдается замена "грубых" фильтраторов каланоид "тонкими" ветвистоусыми (босмины, дафнии) и коловратками, не способными отфильтровывать крупные частицы взвешенных веществ, что приводит к ухудшению качества воды. Показана возможность использования зоопланктона в целях эколого-токсикологического мониторинга как чувствительного индикатора состояния водной среды. На основе наиболее информативных показателей зоопланктона разработан подход к определению степени загрязнения водоема сточными водами горно-рудных производств и хозяйственно-бытовыми стоками. (Научные руководители: чл.-корр. РАН Моисеенко Т.И., зав. лаб., д.б.н. Кашулин Н.А., тел.: (81555) 79786).

Впервые исследование распределение широкого ряда элементов и органических загрязняющих веществ (нефтяных и полициклических ароматических углеводородов, хлорорганических соединений) в воде и толще донных отложений придаточных водоемов водосбора реки Печоры. Выявлен ряд металлов (Al, Mn, Cu, Cr, Pb, Sr, As), а также нефтяных углеводородов, создающих на некоторых акваториях уровни загрязнения опасные для биологических систем (ИППЭС КНЦ РАН, 5.2.1).

Представлены результаты исследований химического состава воды и толщи донных отложений около 100 водных объектов водосбора реки Печоры за последние 7 лет (1995-2001 г.). В условиях речной системы Печоры загрязняющие вещества сносятся вниз по течению, аккумулируясь в застойных зонах и устьевой части реки. Результаты анализа толщи донных отложений показывают устойчивую тенденцию накопления ряда микроэлементов (As, Mn, Fe, Cr, Hg, Sr) и нефтяных углеводородов в верхних (современных) слоях. Наиболее четко выражены эти процессы в нижнем течении (губы Коровинская и Голодная) и дельте реки, где отмечаются самые высокие концентрации нефтяных углеводородов. Рассчитанные индексы загрязнения и экологической опасности показывают, что загрязненные донные отложения могут быть источником вторичного загрязнения природных систем на протяжении длительного времени. (Научный руководитель: д.г.н. Даувальтер В.А, тел.: (81555) 79774).

Сформировано представление о пространственной и временной изменчивости кислотности и состава природных вод лесных водораздельных территорий северной тайги (ИППЭС КНЦ РАН, 5.2.1).

Проанализированы начальные этапы формирования качества природных вод. Охарактеризованы внешние (климатический и техногенный) и внутренние (биогеоценотические) факторы, влияющие на условия формирования качества природных вод. Показано, что наиболее глубокие преобразования природных вод происходят в бесснежный период. Охарактеризована средообразующая роль древесных пород, обусловливающих анизотропность природных вод в лесу (фоновые условия и при воздушном промышленном загрязнении). Отмечается сохранение природных внутрипрофильных тенденций состава почвенных вод вплоть до разрушения лесных биогеоценозов. Обращается внимание на необходимость пересмотра традиционных представлений о формировании качества природных вод лесных водораздельных территорий с учетом их пространственной структуры и временной изменчивости. Показано, что почвенные воды подкроновых пространств весной и осенью наиболее пригодны для ранней диагностики состояния лесных биогеоценозов. (Научные руководители: зав. лаб., д.б.н. Лукина Н.В., тел.: (81555) 79751; зав. лаб., д.б.н., проф. Никонов В.В., тел.: (81555) 79778).

Определены концентрации и формы миграции типоморфных и 59 рассеянных элементов в водах Al-Fe-гумусовых подзолов северо-таежных лесов и их изменения в процессе деградационной сукцессии, вызванной воздушным промышленным загрязнением (ИППЭС КНЦ РАН, 5.2.1).

Рассеянные элементы в соответствии с их концентрационными характеристиками разделяются на 4 блока: 1) <0,05 мкг/л (Lu, Ho, Tm, Ir, Tb, Er, Os, Pt, Tl, U, Eu, Yb, Hf, Au, Sm, Re); 2) 0,1-0,05 мкг/л (Be, Gd, Dy, Ta, Hg, Pd, Ag, In, Y, Nb, Ru, Rh, Cs, W, Pr); 3) 1,0-0,1 мкг/л (Co, Ga, Zr, Ge, I, Sc, As, Te, Li, Sb, Bi, Th, Nd, La, Mo, Ge, Cd); 4) 1-30 мкг/л (Sn, Pb, Ti, B, Br, Sr, Rb, Ba, V, Cr, Se). В фоновых условиях s-элементы I группы мигрируют преимущественно в форме истинных растворов (до 80 %); d- и s-элементы II группы - в форме коллоидов (до 100 %). Основная форма внутрипочвенной миграции C, Al, Fe, Si и Zr - коллоидная, при этом до 20 % этих элементов выносится в форме взвесей. Влияние техногенного загрязнения на почвенные воды выражается в снижении доли истинно растворенной фракции органического вещества и, напротив, в повышении доли указанной фракции минеральных компонентов. Это воздействие сказывается в большей степени на изменении концентрационных характеристик, нежели на изменении форм миграции. (Научные руководители: зав. лаб., д.б.н. Лукина Н.В., тел.: (81555) 79751; зав. лаб., д.б.н., проф. Никонов В.В., тел.: (81555) 79778, н.с. Горбачева Т.Т., тел.: (81555) 79775).

5.2.3. Состояние природной среды и ресурсов поверхности суши

Исследованы микроорганизмы подземных горных выработок Северной Фенноскандии. Определены их численность и биоразнообразие в породах и шахтных водах, а также степень микробного загрязнения воздушной среды. Выявлены виды микроскопических грибов, устойчивых к повышенным концентрациям меди и никеля и способных к их активной биоаккумуляции (ИППЭС КНЦ РАН, 5.2.3).

Выявлено значительное биологическое разнообразие микроскопических грибов в подземных горных выработках Кольского полуострова и Северной Норвегии (27 видов). Наибольшим разнообразием отличались грибы апатитонефелиновых и редкометалльных рудников. Доминируют в большинстве исследованных горных выработок грибы рода Penicillium, также преобладающие в почвенном покрове северных экосистем. Бактериальный компонент различных сред подземных выработок состоит из представителей 12 родов, среди которых бактерии родов Pseudomonas и Bacillus, доминирующие в почвенном покрове, отмечены во всех исследованных шахтах. Общая численность бактерий изменялась от 40 до 120 млн. клеток в 1 г породы.
Воздушная среда эксплуатируемых участков подземных горных выработок содержит, в основном, споровые грамположительные бактерии и споры микроскопических грибов, среди которых имеются условно патогенные виды. Выявлены виды микроскопических грибов, адаптированные к повышенным концентрациям меди (Ulocladium botrytis, Trichoderma viride, Penicillium chrysogenum, P. decumbens) и никеля (P. commune, P. cyclopium, P. chrysogenum) и способные к их активной биосорбции. Эти виды грибов могут быть использованы при очистке промышленных вод от тяжелых металлов. (Научный руководитель: зав. лаб., д.б.н., проф. Евдокимова Г.А., тел.: (81555) 79771).

На примере Кольского региона предложена методика оценки влияния природных локальных факторов на процессы осаждения загрязняющих веществ из атмосферы на подстилающую поверхность. Определены количественные характеристики процессов вымывания из атмосферы сульфатов, никеля, меди снегом и дождем (ИППЭС КНЦ РАН, 5.2.3).

Впервые разработана, апробирована, и предлагается для практического применения, численная математико-картографическая модель расчета нагрузки сульфатов, никеля и меди на экосистемы во времени и пространстве. (Научные руководители: зав. лаб., д.б.н. Кашулин Н.А., тел.: (81555) 79786; с.н.с., к.г.н. Раткин Н.Е. тел.: (81555) 79787).

5.2.4. Взаимодействие природной среды и общества

На примере Системы информационной поддержки принятия управленческих решений для охраны природы Мурманской области предложен ситуационный подход к решению региональных проблем обеспечения благоприятных экологических условий в рамках концепции Устойчивого развития территорий. В результате использования блоков синтеза комплексных оценочных экологических карт и прогноза экологической ситуации при меняющихся параметрах воздействия (модуль "Воздействие медно-никелевого производства на природу") разработан ряд карт прогноза состояния ландшафтов (ИППЭС КНЦ РАН, 5.2.4).

Решение проблемы сохранения окружающей среды и природно-ресурсного потенциала как необходимое условие устойчивого развития определяет актуальность создания научно-методических основ регионального управления охраной природы и систем информационной поддержки принятия управленческих решений. Целевая установка (ориентация) управления охраной окружающей человека природной среды состоит в обеспечении благоприятных экологических условий. В данном контексте экологические условия представляют собой совокупность природных и измененных деятельностью людей абиотических и биотических естественных факторов, оказывающих непосредственное и опосредованное влияние на человека.
Показателем благоприятности (или неблагоприятности) экологических условий является оценочное значение экологической ситуации (обстановки), под которой будем понимать соотношение параметров названных естественных факторов. Управлять необходимо именно ситуацией, добиваясь таких значений описывающих ее параметров, которые соответствуют целевым ориентирам. Достижение целевых ориентиров связано с ограничительными мерами техногенного (и любого другого) воздействия или компенсационными мероприятиями. Условно указанные меры можно охарактеризовать как меры регулирования или как оперативные меры. Однако достижение и поддержание в долгосрочной перспективе благоприятных экологических условий невозможно без сохранения природного потенциала. Так же условно можно выделить в отдельный блок цели, подчиненные задаче сохранения природного потенциала, и меры, направленные на их достижение. Объективно все подчиненные цели взаимосвязаны и в этом смысле разделение условно. Выделение блоков в данном случае обусловлено задачей структуризации целей и мер по их достижению.
Таким образом, исследования, направленные на научно-методическое обоснование критериев оценки экологических условий осуществляются на основе ситуационного подхода. Давая возможность адекватного описания окружающей человека природной среды и естественных факторов, определяющих ее состояние, ситуационный подход позволит избежать многие трудности реализации системного подхода. (Научный руководитель: зав. лаб., к.г.н. Макарова Т.Д., тел.: (81555) 79745).

BACK