ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ
ИНСТИТУТ ВОДНЫХ ПРОБЛЕМ СЕВЕРА
КАРЕЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН
О Т Ч Е Т
О НАУЧНОЙ И НАУЧНО-ОРГАНИЗАЦИОННОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
за 2012 год
Рассмотрен и утвержден
на Ученом совете ИВПС КарНЦ РАН
27 декабря 2012 г.
Председатель Ученого совета
директор ИВПС КарНЦ РАН
чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов
Петрозаводск 2012
I. ВАЖНЕЙШИЕ ДОСТИЖЕНИЯ ИВПС КарНЦ РАН в 2012 г.
1. Проведены комплексные исследования крупнейших озер-водохранилищ Севера России: Верхне-Свирского (Онежское озеро) и Выгозерского. Впервые выявлены закономерности реолиготрофизации пресноводной экосистемы после снижения антропогенной нагрузки на примере высокогумусного Выгозерского водохранилища – важного объекта Севера России как транспортной магистрали, источника биоресурсов, объекта гидроэнергетики. Установлено, что процесс реолиготрофизации сопровождается необратимыми изменениями биоты – структурными преобразованиями сообществ и исчезновением реликтовых видов (Рис. 1). (Лаборатория гидробиологии)
Рис. 1 Многолетняя динамика биологических сообществ северной части Выгозерского водохранилища (величины нормированы по максимуму)
2. Разработан биотический индекс (амфиподно-олигохетный индекс – АО), отражающий состояние донных сообществ Онежского озера по соотношению доминирующих групп – реликтовых ракообразных и олигохет, который позволяет оперативно оценить степень загрязнения дна в условиях многофакторного антропогенного воздействия (целлюлозно-бумажного производства, сельского хозяйства и поступления коммунальных бытовых сточных вод). Анализ зависимости АО и редокс-потенциала донных отложений позволил установить критические значения показателей, при которых возникают коренные нарушения донных сообществ, что может использоваться как критерий устойчивости ценозов к антропогенному воздействию (Рис. 2). (Лаборатория гидробиологии, гидрохимии и гидрогеологии)
Рис. Зависимость амфиподно-олигохетного индекса - А/О от величины редокс-потенциала - Eh, мВ (красная линия - граница устойчивости ценозов к антропогенному воздействию)
3. Созданы базы данных по макрозообентосу и зоопланктону Онежского озера, содержащие информацию о результатах обработки проб макрозообентоса за 1964-2011 гг. и зоопланктона за 1970-2010 годы. Базы данных предназначены для хранения, систематизации и анализа данных, оценки видового разнообразия планктонной и донной фауны и их изменения под воздействием различных факторов среды (Рис. 3). (Лаборатория гидробиологии)
Рис. 3 Свидетельства о регистрации баз данных
4. При изменениях климата Восточной Фенноскандии, происходящих за последние 60 лет, на всех озерах региона от 60 до 700 С.Ш. отмечается увеличение безледоставного периода, продолжительности «биологического лета» в озерах севера Восточной Фенноскандии на 10-14 суток, а в крупных и средних мета- и гипотермических озерах центральной и южной части региона на 17-24 суток. При потеплении климата последние 30 лет стало заметным увеличение доли вылова теплолюбивых видов рыб (Рис. 4). В оазисах Восточной Антарктиды в периоды заметного потепления климата, когда ряд озер стали освобождаться ото льда, устанавливается вертикальная изотермия, усиливается перемешивание вод, в результате чего здесь отмечается не увеличение, а снижение биологической активности организмов. В этом проявляется отличие реакции озер Восточной Антарктиды от озер Восточной Фенноскандии на потепление климата. (Лаборатории: географии и гидрологии, гидрофизики)
Рис. 4. Динамика удельного веса (% общего улова) холодноводных и тепловодных видов в оз. Водлозеро (1950-2008 гг.)
II. СВЕДЕНИЯ О ВЫПОЛНЕНИИ
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАКОНЧЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Тема № 70 Геоэкологические закономерности устойчивого функционирования крупных озер и водохранилищ Северо-запада России
№ государственной регистрации: 01201001300
Срок выполнения: 2010-2012 гг.
Научные руководители: д.б.н. Н.М. Калинкина, чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов
Важнейшие задачи, которые решены при проведении работ по теме:
- Выполнен анализ данных по влиянию климатических и антропогенных факторов на гидрологические, гидрохимические и гидробиологические процессы в крупных водных экосистемах Северо-Запада России.
- Дана оценка масштабов изменчивости климатических, гидрологических, гидрохимических и гидробиологических процессов, их сопряжение и взаимовлияния, воздействие на них антропогенных факторов;
- Оценена степень и особенности антропогенной трансформации крупных водоемов Карелии. Выполнен анализ характера, особенностей и динамики водохозяйственного использования водных ресурсов водосборов Онежского и Ладожского озер, Выгозерско–Ондского, Сегозерского и Топо–Пяозерского водохранилищ.
- Проведена оценка трансформации лабильных веществ и роли круговорота биогенных элементов в балансе органического вещества в крупных озерах и водохранилищах, таких как Выгозерско–Ондское и Верхнее-Свирское;
- Выявлены ключевые геоэкологические факторы, определяющие устойчивое функционирование экосистем Выгозерско–Ондского и Верхнее-Свирского водохранилищ.
- Проведены численные эксперименты по оценке устойчивости экосистемы Онежского озера к разной антропогенной нагрузке, даны оценки предельной нагрузки на озеро для сохранения его трофического статуса. Оценен ассимилияционый потенциал экосистемы Онежского озера.
- Разработаны частные геоинформационные системы (ГИС) «Водные ресурсы и их использование» для всех рассматриваемых водосборов. Разработаны принципы создания ГИС «Крупные озера и водохранилища РК», предназначенной для автоматизации процессов формирования, ведения и обработки пространственно локализованных данных по крупным озерам Карелии, а также представления аналитических картографических материалов. ГИС состоит из двух блоков: географического и биологического. На основе географического блока ГИС по Онежскому озеру разработан прототип биологического блока, с использованием баз данных «Бентос и Зоопланктон Онежского озера».
Характеристика изменчивости климата и элементов водного баланса
Исследование основных характеристик климата показало, что начиная с 1989 года наблюдается устойчивое превышение нормы средней годовой температуры воздуха на 1-2 оС. Интенсивность повышения средней годовой температуры воздуха постепенно возрастает по мере продвижения от высоких широт к более низким. Наблюдается рост годовых сумм выпавших атмосферных осадков, отклонения от нормы в течение первого десятилетия XXI века составляют 50-100 мм. Число дней со снежным покровом было несколько ниже или соответствовало средним многолетним значениям. Продолжительность безледоставного периода на Онежском озере возросла в среднем от 215 дней за год в конце XIX века до 227 дней в среднем за год в начале XXI столетия.
Характеристика разных типов антропогенной нагрузки на экосистемы крупных озер и водохранилищ
Собрана информация об основных промышленных источниках загрязнения, находящихся на водосборных территориях Онежского озера и других крупных водоемов региона. Дан анализ динамики объемов забираемой воды, поступления сточных вод и загрязняющих веществ за последние 20 лет. На основании проведенных исследований разработана геоинформационная система «Водное хозяйство водосборов крупных водоемов РК». Показаны особенности хозяйственной деятельности на водосборах крупных озер (гидротехническая мелиорация для сельского и лесного хозяйства, рубки главного пользования и рубки ухода, урбанизация, строительство дорог).
Современное состояние экосистем Онежского озера и Выгозерского водохранилища, закономерности функционирования их экосистем.
Онежское озеро (Верхнее-Свирское водохранилище)
По результатам гидрохимических исследований 2010-2012 гг. установлено, что основная водная масса Онежского озера находится в устойчивом состоянии и отвечает уровню олиготрофных водоемов. Рассмотрена динамика поступления химических веществ (органическое вещество, P, Nорг, Fe, Si), с речным стоком в Онежское озеро за последние 50 лет. Показано, что в настоящее время средняя концентрация Pобщ в речном притоке озера составляет 33 мкг/л, что позволяет поддерживать основную водную массу озера в олиготрофном состоянии. Установлено, что современная фосфорная нагрузка на экосистемы Онежского и Ладожского озер близка к допустимой. Показано, что основным биохимическим компонентом растворенного ОВ являются углеводы, на долю которых приходится более 50% суммы определяемых веществ (углеводы, липиды, белки). Для донных отложений Онежского озера рассмотрены механизмы седиментогенеза меди, являющейся незаменимым для живых организмов микроэлементом. Внутренняя фосфорная нагрузка в Онежском озере составляет около 10% от внешней нагрузки на водоем. Интенсивность потока изменяется от 0.001 до 3 мг P м-2 сут.-1 и зависит от степени антропогенного воздействия и типа грунта.
Дана оценка устойчивости экосистемы Онежского озера по гидробиологическим показателям. Увеличение трофии загрязняемых заливов Онежского озера в 1993 – 1999 гг. сопровождалось снижением стабильности фитопланктона и перестройкой его структуры, направленной на изменение баланса соотношения крупно- и мелкоклеточных видов, в сторону увеличения последних (r–стратегов), имеющих более широкие возможности адаптации к меняющимся условиям окружающей среды. В 2000-е гг. со снижением антропогенной нагрузки устойчивость фитопланктонного сообщества возросла. Показано, что сезонный цикл первичной продукции в открытом плесе Онежского озера представляет собой устойчивый процесс, который обеспечивает стабильное пополнение пелагической системы озера новообразованным органическим веществом, поддерживая тем самым ее устойчивое функционирование. Устойчивый ход сезонных процессов в профундальном районе обеспечивается неизменным на протяжении вегетационного сезона среднемноголетним содержанием в воде фосфора. Сообщество зоопланктона в центральных олиготрофных районах Онежского озера находится в динамическом равновесии и устойчиво. Отмечается высокая воспроизводимость экологических явлений в сезонном цикле и, следовательно, высокая устойчивость системы в глубоководных районах озера. Начиная с 60-х годов прошлого века, бентосные группировки озера претерпевали дестабилизирующие изменения в их структурной организации и функционировании. Состояние донных сообществ озера характеризовалось как увеличением их количественных параметров, которое продолжалось в среднем до второй половины нынешнего десятилетия, так и структурными перестройками – постепенным изменением соотношения основных групп глубоководных комплексов в сторону увеличения олигохет. Устойчивость глубоководных сообществ макрозообентоса к органическому загрязнению оценена как низкая.
Более чем за 60-летний период (с 1950 по 2011 гг.) прослежена динамика уловов рыбы в Онежском озере, которая была связана как с состоянием запасов промысловых рыб, так и с производственной базой рыбодобывающих организаций. Основу уловов на протя жении длительного периода составляют два вида – корюшка и ряпушка, общая доля которых колеблется в пределах 70–80 % от вылова всей рыбы из водоёма. За период 2001 - 2011 гг. уловы составили 1977–2079 т в год, т.е. увеличились в два раза по сравнению с периодом 1990-2000 гг. Созданы базы данных по макрозообентосу и зоопланктону участков Онежского озера, по данным за последние 50 лет наблюдений (1964-2011 гг.).
Результаты моделирования изменений экосистемы Онежского озера при антропогенных и климатических изменениях.
Для Онежского озера в СПб ЭМИ РАН совместно с ИВПС КарНЦ РАН выполнены расчеты на 3-х мерных математических моделях термогидродинамки и функций влияния основных источников поступления примесей (загрязнений), оценена допустимая биогенная нагрузка, получен ассимиляционный потенциал, выполнены работы по совершенствованию методов управления ресурсами водной экосистемы одного из крупнейших озер ЕТР. Показано, что при сохранении биогенной нагрузки на Онежскоего озероа на уровне 800 т P/год и 1500 т N/год, пелагиаль озера должна сохранять свой олиготрофный статус, что позволяет принять эти величины в качестве оценок АП по сбросу фосфора и азота в озеро; полученные оценки практически не меняются при возможных изменениях климата на водосборе Онежского озера, так как вычислительные эксперименты показали, что климатические изменения лишь незначительно влияют на функционирование экосистемы озера: изменения в развитии фитопланктона заметны только в осенний период, а изменения в развитии зоопланктона более заметны, но они также не превосходят изменений, которые являются следствием изменения биогенной нагрузки. Можно сделать вывод, что климатические изменения лишь несколько усиливают или ослабляют роль изменений биогенной нагрузки.
Выгозерское водохранилище
Обобщены материалы по климатическим условиям района Выгозерского водохранилища за период 1951-2010 гг. Анализ многолетних наблюдений по ледовым явлениям и термическому режиму Выгозерского водохранилища за последние 60 лет показал, что изменения климата отражались на сроках ледовых событий и температуре воды в водохранилище. Отмечены тенденции смещения дат установления льда к более поздним, а дат очищения водоема ото льда к более ранним срокам. В течение 60-летнего периода наблюдались тенденции повышения среднемесячных значений (июнь – октябрь) температуры поверхности воды. Продолжительность «биологического лета» за последние 60 лет увеличилась на 17 суток.
Рассмотрена история формирования Выгозерского водохранилища в связи с гидротехническим освоением бассейна р. Нижний Выг и строительством Беломорско–Балтийского канала. На основе ГИС «Водные ресурсы Республики Карелия и их использование» выполнена оценка современного состояния и динамики использования водных ресурсов Выгозерско–Ондского бассейна.
На основе изучения гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов рассмотрены основные этапы трансформации, которую экосистема Выгозерского водохранилища претерпела за последние 50 лет в связи с изменением антропогенной нагрузки. В 1960-ые годы наблюдалась наибольшая нагрузка от взвешенных веществ, в 1976-1981 годах отмечался наибольший вынос фосфора, а также максимальное загрязнение водохранилища токсическими веществами. В последние 20 лет в связи с резким снижением уровня фосфора в воде наблюдается деэвтрофирование Выгозерского водохранилища, т.е. процессы восстановления его экосистемы и снижение трофического статуса. Показано, что процессы формирования донных отложений находятся под сильным влиянием антропогенного фактора, прежде всего, поступления сточных вод Сегежского ЦБК. Техногенные накопления в северной части водохранилища в настоящее время отличаются качественным составом органического вещества, трансформация которого требует значительного количества кислорода.
Возникновение и последующее исчезновение «мертвых» зон в районе сброса сточных вод тесно связано с изменением окислительно-восстановительной ситуации на дне. Именно на первых этапах сброса сточных вод наблюдалось формирование на дне анаэробных зон, где отсутствовали организмы. В последующем, по мере снижения интенсивности антропогенной нагрузки, происходило постепенное насыщение воды кислородом и появление на пустынных участках дна живых организмов. Тесная связь между состоянием биоты и физико-химическими условиями ее существования свидетельствует о высокой индикаторной значимости гидробиологических показателей, точно отражающих различные стадии функционирования экосистемы водохранилища.
Рыбное сообщество Выгозерского водохранилища в большой мере отражает влияние акклиматизационных мероприятий. Видовой состав рыбного населения возрос с 15 до 17 видов за счет новых видов-акклиматизантов – судака и европейской корюшки. Если до начала преобразования оз. Выгозеро в водохранилище трансформация энергии пищи в рыбной части сообщества шла через планктофагов, то в 1950-1960-х гг. – через бентосоядных и хищных рыб. С возрастанием трофности водоема, начиная с 1970-х годов, поток вещества и энергии стал трансформироваться в большей мере через планктофагов и хищников. Интродуцированный судак в группе хищников заменил ранее доминировавшую щуку, а корюшка вошла в ядро сообщества.
Показано, что в последнее десятилетие наметилась тенденция к улучшению ситуации в водохранилище, но и на современном этапе установлена токсичность донных отложений, влияние которой проявилось, в первую очередь, на донных сообществах (исчезновение реликтовых ракообразных – монопореи и палласиолы), а также рыбном населении. Ихтиопатологическими исследованиями обнаружено присутствие в водной среде токсичных компонентов с мутагенными и канцерогенными свойствами.
Таким образом, несмотря на признаки оздоровления экологической ситуации, связанной со снижением антропогенной нагрузки, экосистема оз. Выгозеро остается в неустойчивом состоянии. Почти 50-летний период (1940-1990-ые годы) сильнейшего антропогенного воздействия (токсического и эвтрофирующего) не могли не сказаться на современном статусе озера. В настоящее время озеро в целом характеризуется как олиго-мезотрофное, но при биогенном стимулировании есть потенциальная возможность быстрого перехода северной части экосистемы в эвтрофное состояние.
Разработка баз данных и ГИС.
Созданы комплексные базы данных по озерам и водохозяйственному комплексу РК (выполнена их государственная регистрация). На основе этой работы создана геоинформационная система, включающая блоки «Водные объекты Карелии» и «Водохозяйственный комплекс», которая используется в практической деятельности Министерства природных ресурсов по РК в рамках проекта «Электронное правительство». Зарегистрированные базы данных используются в экспертной системе, которая позволяет более корректно оценивать водные и биоресурсы водоемов, определять оптимальные выловы для сохранения биологического разнообразия. Полученные разработки используются для совершенствования системы управления ресурсами крупных озер.
По результатам исследований авторами работы опубликовано 64 научных работы, в том числе в 3 монографиях, 27 статьях в реферируемых изданиях, в 2 сборниках за рубежом и в 32 сборниках, изданных в России.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОДОЛЖАЮЩИХСЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПРОГРАММА № 11 ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ОТДЕЛЕНИЯ НАУК О ЗЕМЛЕ РАН
«Вода и водные ресурсы:
системообразующие функции в природе и экономике»
Тема ИВПС: «Оценка трансформации экосистем крупнейших озер Севера РФ в условиях изменений климата и антропогенной деятельности для разработки экономических механизмов управления водными ресурсами».
2012-2014
Научный руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов
Соисполнитель: СПб ЭМИ РАН, проф., д.ф-м.н. Л.А. Руховец
С помощью модернизированной математической модели, разработанной СПб ЭМИ РАН, воспроизведена трансформация экосистемы Ладожского озера, при которой снижение фосфорной нагрузки компенсируется за счет ускорения деструкции детрита и растворенного в воде органического вещества, что сохраняет уровень продуктивности фитопланктона. Как показали вычислительные эксперименты, проведенные СПб ЭМИ РАН, трансформация экосистемы Ладожского озера, привела к тому, что АП (ассимиляционный потенциал) по сбросу фосфора снизился приблизительно на четверть. Сделан вывод, что для возвращения озера в олиготрофное состояние фосфорная нагрузка должна быть снижена до уровня, который заметно ниже того, что имел место до начала процесса антропогенного эвтрофирования. Поэтому возможности принятия экономически доступных мер по снижению нагрузки ограничены.
Приведенные численные эксперименты термогидродинамических процессов Онежского озера на сетке более высокого разрешения, чем ранее дали возможность корректного описания процессов не только в крупных губах, таких как Петрозаводская и Кондопожская, но и более мелких заливах озера. Эти расчеты являются основной для дальнейших численных экспериментов с использованием модернизированной модели сукцессии Онежского озера.
Тема ИВПС: «Кинетические закономерности продукционно-деструкционных процессов в разнотипных водных объектах Карелии».
2012-2014
Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик
Анализ температурной зависимости кинетики БПК в разнотипных водоемах показал, что в зимний период температурный коэффициент был наименьший (среднее значение 2,0), весной выше (2,4) и наибольшее значение отмечено летом (2,8) (чем выше биоразлагаемость ОВ, тем больше коэффициент Вант-Гоффа). С использованием различных методических подходов была проведена оценка доли автохтонного ОВ в воде исследованных водных объектов. На основании полученных данных по кинетике БПК и по содержанию автохтонного ОВ впервые удалось определить важнейшие геохимические константы скоростей трансформации автохтонного и аллохтонного ОВ. Для периода открытой воды они составляли 0,0134 и 0,0013 сутки-1, для зимнего периода – 0,0062 и 0,0007 сутки-1 соответственно.
По полученным кинетическим параметрам определена величина деструкции и продукции ОВ в водоемах на принципиально новой методической основе. В результате установлено, что деструкция, рассчитанная по кинетическому методу, близка к опытной. Значения продукции по кинетическому методу существенно отличались от опытных данных.
Проведены исследования содержания углеводов и липидов в воде озер как составной части автохтонного ОВ. Установлено, что содержание углеводов составляет около 10% от содержания ОВ (по ХПК) в исходной воде, а липидов – менее 1%. В составе автохтонного ОВ на долю углеводов и липидов приходится около 45%.
АННОТАЦИИ НИР ИВПС, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО ЗАДАНИЮ
ОТДЕЛЕНИЯ НАУК О ЗЕМЛЕ РАН
Тема № 71 Роль водосборной территории и внутриводоемных процессов в формировании химического состава природных вод Карелии
№ государственной регистрации: 01201155830
Срок выполнения: 2011-2013 гг.
Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик
В 2012 г. проведены сезонные гидрохимические исследования на модельных водоемах Карелии (озера Урос, Вендюрское, Вегарус, Салонъярви, Крошнозеро, Святозеро, Валгомозеро, Урозеро, Яндомозеро) с целью определения кинетических параметров протекания продукционно-деструкционных процессов. Опыты по БПК-тестам длительностью более четырех месяцев позволили установить БПКполн и константу скорости потребления кислорода в соответствии с уравнением Стринтера-Фелпса. Выявлено, что БПКполн в 2-3 раза выше БПК20, которое обычно принимают за БПКполн. Этот параметр не является показателем лабильного ОВ, а является кинетическим параметром потребления О2 за длительный промежуток времени. Проведено разделение ОВ природных вод на автохтонную и аллохтонную составляющие с использованием адсорбции на ДЭАЭ-целлюлозе. Установлено, что в озерах с замедленным водообменном ( > 20 лет) во все сезоны и в эвтрофных озерах в период вегетации преобладает автохтонное ОВ. Выявлено, что основной вклад в деструкцию в олиго-и мезогумусных водных объектах вносит автохтонное ОВ и только в высокогумусных существенен вклад аллохтонного ОВ.
Анализ углеводов и липидов на новой методологической основе в исследованных водных объектах показал, что их содержание зависит от уровня трофии водоемов и от концентрации автохтонного ОВ. Для липидов характерна сезонная изменчивость, а для углеводов она слабо выражена.
На основании экспериментальных исследований установлено, что содержание Fe-связанного фосфора в исследованных модельных водоемах составляет 50-90% от общего фосфора. Наибольшее количество отмечено в высокогумусных, наименьшее – в олигогумусных водоемах.
Продолжена работа по оценке накопления и трансформации органических веществ и биогенных элементов в озерных донных отложениях Карелии. Показано, что особенностью процессов трансформации органического вещества в донных отложениях на ранней стадии первичного диагенеза является доминирование процессов, связанных с потреблением кислорода в окислительных условиях и окислительно-восстановительных реакций железа и марганца в восстановительных условиях донных осадков. Основной процесс минерализации органического вещества в донных отложениях олиготрофного водоема происходит на границе вода-дно, для мезотрофного водоема - в поверхностном, окисленном слое донных отложений. Основная доля органического вещества в эвтрофном водоеме разлагается в анаэробных условиях.
Тема №72 Закономерности изменения озерных экосистем в различных ландшафтах Восточной Фенноскандии: Озера Вендюрской группы и Заонежья
№ государственной регистрации: 01201155831
Срок выполнения: 2011-2013 гг.
Научный руководитель: к.б.н. В.И. Кухарев
Соруководители: : д.г.н. Карпечко Ю.В., д.б.н. Калинкина Н.М., к.т.н. Тержевик А.Ю., к.г-м.н. Бородулина Г.С.
Разработан алгоритм получения информации для оценки особенностей структуры ландшафтов, почвенного покрова, растительности и заболоченности территории водосборов в программе MapInfo посредством оцифровки тематических карт. Растровые карты привязывались по координатам, в пределах исследуемых водосборов отбивались контуры выделов, определялись их площади. Полученная информация сводилась в итоговую таблицу по отдельным компонентам природных комплексов. Алгоритм апробирован на примере 46 озер. В настоящее время создается сводная база данных для этих озер и наполняется матрица взаимосвязи системы «озеро–водосбор» для модельных водоемов. Составлены карты современного состояния ландшафтов и антропогенных преобразований для водосборов ряда озер.
Впервые на примере водоемов Карелии исследовано влияние характеристик водосбора на цветность воды, глубину прозрачности по белому диску (Секи) и на показатель ослабления света. Установлена регрессионная зависимость, позволяющая оценивать коэффициент экстинкции (важный параметр при расчете термической структуры озер) по традиционным характеристикам водосбора – заболоченности, лесистости и коэффициенту условного водообмена, 2 первые из которых можно определять в результате работы с картами при отсутствии наблюдений на озерах за цветностью и прозрачностью воды.
Выполнена проверка применимости модели FLake (Mironov, 2008) для расчетов элементов термического режима малых озер Карелии на примере оз. Вендюрского по данным 2000 - 2011 гг.
Для ряда модельных водоемов (оз. Урос, Голубая ламба, оз. Рапсуд) определены коэффициенты экстинкции на основе прямых измерений, необходимые для расчета термического режима модельных водоемов.
Проведена корректировка метода расчета глубины озер картографо-статистическим методом, позволившая при учете генетического типа вмещающего ландшафта увеличить точность расчета средней глубины (для водоемов расположенных в пределах ледникового типа рельефа).
Получены новые сведения по биоте модельных озер Вендюрской группы и Заонежья (показатели численности, биомассы, видовой состав фито-, зоопланктона, зообентоса, высшей водной растительности, продукционные характеристики фитопланктона), которые позволили дать оценку современного трофического статуса озер, таксономического разнообразия биоты. Особое внимание уделено биоценозам литорали как аккумулятивной зоны, интегрально отражающей влияние водосбора на водоем.
Выполнен анализ архивных данных по 225 озерам Карелии, на основе которого проведена классификация озер по следующим группам гидрохимических показателей: общая минерализация и ионный состав воды; общее содержание и природа органического вещества; биогенных элементы (фосфор, азот, марганец). На основе применения методов многомерной статистики по каждой группе показателей выявлено три класса озер, различных по географическому положению и типу ландшафта.
Лесозаготовки и лесные пожары относятся к наиболее значимым факторам, влияющим на водный баланс регионов лесной зоны – от тайги до тропических лесов. Выполненные исследования позволили теоретически обосновать существующее мнение (Bosch, Hewlett 1982), что важную роль в преобразовании стока после удаления древостоя в пределах всей лесной зоны играют атмосферные осадки, что позволяет использовать их для приближенной оценки изменения элементов водного баланса территорий, от тайги до тропических лесов (на каждые 100 мм изменения осадков сток увеличивается на 25-30 мм). Однако нами установлено, что в отдельных частях лесной зоны (в тайге, в зоне широколиственных лесов и т.д.) доминирующим фактором изменения элементов водного баланса после удаления древостоя является продуктивность лесов.
Выполнено бурение гидрогеологических скважин в прибрежных зонах озер Вендюрской группы, определены гидрогеологические параметры, опробованы водоносные горизонты. Проведены химические анализы подземных вод. Определено, что на водосборах озер Вендюрской группы формируются необычно пресные (10-30 мг/л) слабокислые подземные воды, в отличие от Заонежья, где минерализация подземных вод составляет 200-300 мг/л. С учетом полученных данных и имеющихся гидрогеологических параметров рассчитан подземный сток, направленный непосредственно в озера, минуя речную сеть.
Тема № 73 Белое море и водосбор – разработка информационно-справочной системы для оценки изменений экосистем при климатических и антропогенных воздействиях.
№ государственной регистрации: 01201255196
Срок выполнения: 2012-2014 гг.
Научный руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов
Соисполнители: д.ф-м.н. Н.Г. Яковлев. – ИВМ РАН, к.ф-м.н. И.А. Чернов – ИПМИ КарНЦ РАН.
В 2012 году скоординирован план работ между соисполнителями: ИВПС КарНЦ РАН, ИПМИ Кар РАН, ЗИН РАН, ИО РАН, СПб ГУ.
Обновлена зарегистрированная ГИС «Белое море и водосбор» по разделам: география, климат, гидрология, социо-экономика водосбора, Белое море: гидрология, гидрохимия, гидробиология.
Сделана подборка картографического материала по теме исследования, в том числе имеющегося в Интернет. Имеется часть лоций Белого моря. В настоящее время все слои карты переведены из формата shape, в формат MapInfo, что дает возможность ее использования в качестве основы при подготовке картографического материала для Атласа.
Выполнены расчеты термогидродинамических процессов и явлений на модели ААНИИ с использованием кластера КарНЦ РАН.
Настроена работа на вычислительном кластере ИПМИ КарНЦ РАН модели И.А. Неёлова, О.П. Савчука через программу удаленного доступа Putty. Закончены расчеты изменения экосистемы в тестовом режиме по 16 параметрам.
Дана оценка течений и водообмена при разном комплексе климатических условий.
Проведены работы по внедрению модели, разработанной ИВМ РАН. Выполнены тестовые расчеты и калибрация модели по данным наблюдений. Ведется сравнение данных, полученных по двум моделям.
Проводится работа по использованию данных баз реанализа NCEP.
Тема № 74 Роль гидрофизических процессов в экосистемах мелководных озер. Вертикальный тепло-массоперенос в озере как регулятор функционирования его экосистемы.
№ государственной регистрации: 01201255197
Срок выполнения: 2012-2014 гг.
Научный руководитель: к.т.н. А.Ю. Тержевик
В 2012 г. выполнены следующие работы: 1) подготовка и проведение направленных полевых экспериментов, включающих круглогодичную регистрацию температуры воды и верхнего слоя донных отложений и концентрации растворенного кислорода (РК) на различных горизонтах, а также наблюдения в период развития подледной конвекции; 2) анализ данных наблюдений, полученных в ходе полевых работ 2012 г.
В апреле 2012 г. была проведена съемка по разрезам и многосуточная станция, включавшие измерения толщины снежно-ледового покрова, температуры и э/проводности воды концентрации растворенного кислорода, а также регистрацию хлорофилла с использованием спектрального флуориметра. Кроме того, на многосуточной станции была установлена термокоса (20 термологгеров) для оценки мелкомасштабных изменений в вертикальной термической структуре в период подледной конвекции, и проводились измерения солнечной радиации на поверхности льда и на его нижней границе. Также на многосуточной станции была установлена коса (восемь регистраторов фотосинтетически активной радиации ФАР) для оценки мелкомасштабных изменений в вертикальной структуре ФАР в водном столбе в период подледной конвекции на фоне подледного цветения фитопланктона. В начале и конце работ были отобраны пробы на концентрацию биогенов в водном столбе.
Измерения ФАР подо льдом были также проведены в Петрозаводской губе Онежского озера в конце апреля 2012 г.
В июне 2012 г. были подняты три термокосы и придонная платформа, а также измерители течений Aleс Electronics, установленные в октябре 2011 г., снята полученная информация, и приборы были установлены на свои места. В октябре 2012 г. эта процедура была повторена.
Был продолжен анализ полученной информации для оценки вклада вертикального тепло- и массопереноса в сезонную динамику термической и кислородной структуры в мелководном озере.
Впервые в мировой практике получены данные о динамике вертикальных профилей ФАР в озере подо льдом, позволяющие с высокой надежностью рассчитать коэффициенты экстинкции.
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ
1. Мониторинг водных объектов района Костомукши (система рек Кенти, Толлойоки и Корпангийоки), выбор и обоснование приоритетных загрязняющих веществ для расчета нормируемого допустимого сброса техногенных вод Костомукшского ГОКа с геоэкологических позиций
Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик.
Отв. исполнитель: Н.Е. Кулакова
Сумма договора: 850 тыс. рублей.
Заказчик: ОАО «Карельский окатыш», г. Костомукша.
Срок выполнения: 01.02.2012 г.– 30.11.2012 г.
Договор №11-ЭС от 12.12.2011
Проведенные в 2012 г. гидрохимические наблюдения техногенных вод Костомукшского ГОКа, а также водных объектов систем рек Кенти, Ливо-Толлойоки, Корпангийоки и Тохтуринйоки позволили подтвердить многолетнюю динамику изменения химического состава техногенных вод и водных объектов, являющихся их приемниками, и выявить его особенности, связанные как с природными, так и антропогенными факторами.
На систему р. Кенти основное антропогенное влияние оказывают попуски воды из хвостохранилища (в 2011 г. их объем составил 11,7 млн. м3), а на систему Ливо-Толлойоки – рудничные воды западного карьера Корпангского месторождения. Как следствие их поступления, в системе р. Кенти имеем техногенноизмененный тип вод – сульфатно-калиевый с повышенным содержанием нитратов, Li и Ni, а в р. Полвиярвийоки (система Ливо-Толлойоки) – сульфатно-кальциевый с превышением региональных величин по NO3-, Li и Ni.
Оценка загрязненности вод этого региона с использованием различных методических подходов показала, что по ИЗВ, рассчитанным по общероссийским ПДК, не удается вообще выявить загрязнение вод. Расчеты комбинаторных индексов загрязнения воды по РД 52.24.637-2002 отражают больше региональную специфику вод, чем их загрязнение. Наиболее реальная картина загрязненности вод получается при учете ПДК элементов и их регионального геохимического фона.
В районе Корпангского месторождения системы рек Корпангийоки и Тохтуринйоки не подвергаются техногенному влиянию и сохраняют показатели качества воды близкие к природным. В настоящее время наибольшие изменения отмечены в воде р. Полвиярвийоки вблизи западного карьера и загрязненность ее вод по региональным ПДК оценивается как «сильно загрязненная».
На основании проведенных исследований, анализа и обобщения многолетней гидрохимической информации по водным объектам района Костомукши и техногенным водам, а также результатов лабораторного моделирования выщелачивания руды из различных карьеров, установлено, что приоритетными, наиболее полно отражающими техногенное влияние на водные объекты являются следующие показатели: и, соотношение главных катионов, содержание K+, SO42-, NO3-, Ni и Li.
2. Оценка качества воды по программам экологического мониторинга и производственного контроля (на акватории о. Кижи – Онежское озеро)
Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик.
Отв. исполнитель: А.В. Сабылина.
Сумма договора: 185 тыс. рублей
Заказчик: Федеральное Государственное Учреждение Культуры Государственный историко-архитектурный и этнографический музей-заповедник «Кижи».
Срок выполнения: 2012 г.
Договор № 06/12 от 20.03.2012
Показано, что воды в районе Кижских шхер характеризуется высоким качеством. Исключение составляют нефтепродукты в летне-осенний период, содержание которых близко или в несколько раз выше ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Качество воды Кижских шхер изменяется от чисто Онежских вод до собственно вод Кижского шхерного района в зависимости от циркуляции водных масс в этом районе.
- Обследование одиночных скважин на воду в населенных пунктах Кондопожского и Медвежьегорского муниципальных районов Республики Карелия
Заказчик: Министерство по природопользованию и экологии Республики Карелии
Срок выполнения: 2012 г.
Научный руководитель: к.г.-м.н. Г.С. Бородулина
Сумма договора: 640 тыс. руб.
Государственный контракт № ОС 1 от 18.06.2012 г.
Выполненный комплекс работ включал обследование скважин с опробованием действующих, внесение изменений в учетные карточки, составление пояснительной записки к кадастру буровых скважин на воду. Обследованы 186 скважин в населенных пунктах Кондопожского и Медвежьегорского муниципальных районов Республики Карелия. Уточнены местонахождение скважин, географические координаты, принадлежность, в действующих скважинах оценено качество воды, даны рекомендации по дальнейшему использованию скважин.
Получена информация о состоянии скважин на период проведения работ. Охарактеризовано существующее водоснабжение за счет эксплуатации скважин. Даны рекомендации по дальнейшему использованию гидрогеологических скважин, а также проведению необходимых мероприятий, направленных на сохранение и восстановление скважин для последующей эксплуатации.
АННОТАЦИЯ НИР ИВПС, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО ГРАНТАМ РФФИ
1. Тепло- и массоперенос в озерах подо льдом
10-05-91331-ННИО_а
Научный руководитель: к.т.н. А.Ю. Тержевик
Срок выполнения 2010-2012 гг.
№ государственной регистрации: 01201170591
Выполнен анализ полученных данных для оценки 1) изменчивости температуры воды и концентрации РК на различных временных масштабах; 2) потоков тепла и вещества на границе раздела вода-дно; 3) изменения теплосодержания и количества РК в водном столбе под воздействием различных механизмов; 4) скорости потребления РК на различных масштабах времени при различных гидрометеорологических условиях.
Показано, что в период подледной конвекции в дневное время для всех рассмотренных групп характерна локализация максимальных значений хлорофилла «а» в пределах КПС, с отдельными экстремумами вплоть до нижней границы фотического слоя. Учитывая, что в ночное время конвекция подавлена, а на нижней границе КПС конвективные вертикальные скорости равны нулю, возможен вынос планктона за его пределы за счет гравитационного оседания. До начала конвекции сине-зеленые водоросли доминируют в подледном полуметровом слое, в то время как диатомовые и зеленые локализованы в слое 1-2 м водного столба. Полученные результаты требуют дальнейшей разработки для получения количественных оценок внутрисуточной миграции водорослей в период подледной конвекции.
Готовится окончательный отчет в связи с завершением темы в 2012 г.
2. Реакция озер на изменения климата
№ 10-05-00963
Научный руководитель ИВПС КарНЦ РАН: чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов
Срок выполнения 2010-2012 гг.
№ государственной регистрации: 01201170589
Исследованы региональные изменения климата и их воздействие на озера разного размера, генезиса и формы, расположенные в отличающихся физико-географических условиях. Исследованы озера, находящиеся под достаточно сильном антропогенном воздействием на примере озер Севера Европейской территории России (Севера ЕТР), а так же озера Восточной Антарктиды (ВА), на которые это влияние не велико. Изучена ответная реакция гидрологического режима, биоты озер на изменения климата. Для выявления общих глобальных и региональных особенностей климата, его изменений и их влияние на экосистемы озер Севера ЕТР были проанализированы ряды наблюдений Росгидромета продолжительностью около 100 лет, применены трехмерные математические модели (Ladoga and Onego., 2010), а также изучены гидрофизические и химико-биологические характеристики 27 озер трех оазисов ВА, собранные в 2010-2011 гг. во время проведения 56-й Российской Антарктической экспедиции (РАЭ).
По данным анализа на Севере ЕТР в течение ХХ и первого десятилетия ХХI веков отмечается положительная тенденция изменения средней годовой температуры воздуха. Интенсивность повышения температуры воздуха постепенно возрастает по мере продвижения от высоких широт к более низким. За время наблюдений отмечались периоды потепления, похолодания климата, выявлены квазициклические колебания метеопараметров с различными временными масштабами. За последние 10 лет повысилась средняя годовая температура воды озер региона, а продолжительность безледоставного периода на Онежском озере возросла в среднем от 215 дней за год в конце XIX века до 227 дней к началу XXI столетия, озеро стало очищаться ото льда на 8-10 дней раньше. На всех озерах Севера ЕТР отмечается увеличение безледоставного периода. Продолжительность «биологического лета» за 60 лет увеличилась в озерах Севера ЕТР, что привело к возрастанию в уловах роли тепловодных рыб по сравнению с холодноводными. Результаты свидетельствуют о том, что климат и общая увлажненность водосбора подвержены значительным естественным флуктуациям, на которые накладываются колебания, вызванные антропогенными факторами.. Изменчивость климатических параметров, гидрологического режима рек и озер на Кольском полуострове несколько меньше, чем в умеренных широтах (Юг Карелии, Ленинградская область), что не совпадает с гипотезой о «полярном усилении» в изменчивости характеристик климата с широтой, а подтверждает выводы, полученные исследованиями ААНИИ.
Наблюдаемые тенденции изменения климата в ВА за последние 40-50 лет неоднородны. В оазисах Холмы Тала и Холмы Ларсеманн заметного влияния климата на изменения экосистем озер не выявлено, в отличие от оазиса Ширмахера из-за геологических особенностей региона.
Продолжительность «биологического лета», за 60 лет увеличилась в северных озерах региона на 10-14 суток, а в крупных и средних мета- и гипотермических озерах центральной и южной части региона на 17-24 суток (Ефремова, 2011). Весенний сезон наступал на 10-20 дней раньше климатической нормы. Таким образом, произошло увеличение сроков для весенненерестовых видов рыб. Для Ладожского и Онежского озер в уловах характерно увеличение доли весененнерестовых видов рыб по отношению к осенненерестовым видам начиная со второй половины 1970- х годов. Для Сямозера и Водлозера явные изменения прослеживались со второй половины 1960 – годов, но гораздо отчетливее, чем для первых двух. Тенденция доминирования в уловах рыб с весенним нерестом над рыбами с осенним прослеживается и в настоящее время.
При потеплении климата в озерах ВА отмечается не увеличение, а снижение биологиности организмов. В этом в настоящее время проявляется отличие озера ВА от озер Севера ЕТР. По данным моделирования при дальнейшем потеплении климата в озерах Севера ЕТР возможно снижение биомассы фитопланктона, особенно в осенний период, так как водоросль Aulacosira islandica, которая дает главный вклад в биомассу фитопланктона, развивается только при температуре воды, не превышающей 8 0С. Для Великих озер Европы (Ладожского и Онежского) в настоящее время как и ранее более заметной является реакция экосистем озер на колебания антропогенной нагрузки, чем на изменения климата.
Выявленные закономерности изменений гидрологического режима и экосистем озер под влиянием климата необходимо учитывать при решении проблем адаптации на происходящие изменения, в частности, водных и биологических ресурсов, питьевого водоснабжения, водного транспорта, энергетики, рекреации.
3. Изучение геохимических аномалий на границе вода-дно, связанных с субаквальной разгрузкой подземных вод в озера восточного склона Балтийского щита
№ 11-05-01140_а
Научный руководитель: к.г.-м.н., ст.н.с. Бородулина Г.С.
Срок выполнения: 2011–2013 гг.
№ государственной регистрации: 01201170592
Обследованы наиболее погруженные участки глубоководных районов Онежского озера по профилям северо-западного простирания, соответствующим зонам складчато-разрывных дислокаций. По результатам вертикального зондирования слоя воды в глубоководном районе Большое Онего впервые выявлены участки с аномальными величинами электропроводности и высокими концентрациями микроэлементов в придонном слое.
Проведен анализ данных по распределению химических элементов на границе вода-дно в Уницкой губе. Показано, что в районах субаквальной разгрузки происходит накопление микроэлементов в донных отложениях. Получены новые данные о распространении высокоминерализованных хлоридно-натриевых подземных вод на территории Онежской структуры.
Продолжены экспедиционные работы по обследованию малых озер с преимущественно подземным стоком. Выполнены комплексные гидробиологические исследования на озере Талая Ламба. Качественные и количественные показатели фитопланктона, зоопланктона, макрозообентоса и высшей водной растительности в таком типе озер низкие.
4. Получение доступа к научным информационным ресурсам зарубежных издательств
11-00-14288-ир
Научный руководитель: Филатов Н.Н.
Координатор проекта: Тержевик А.Ю.
Срок выполнения: 2011-2012
№ государственной регистрации: 01201278190.
Доступ необходим для ознакомления с современным состоянием дел в исследованиях по тематике текущих проектов РФФИ и их успешного завершения в связи с ограниченными ресурсами научной библиотеки КарНЦ РАН и платными услугами большинства российских и международных научных журналов.
В результате реализации проекта получен доступ к отдельным журналам издательства Wiley и Springer.
5. Аллохтонное и автохтонное органическое вещество природных вод в различных объектах гидросферы
№ 12-05-00264
Научный руководитель: д.х.н. Лозовик П.А.
Срок выполнения: 2012-2014 гг.
№ государственной регистрации: 01201265115
С помощью адсорбции на ДЭАЭ-целлюлозе проведено разделение органических веществ природных вод на аллохтонную и автохтонную составляющие. В олиготрофных водоемах доля автохтонного ОВ составляет 15-50%, в мезотрофных и эвтрофных – более 70%. Определены концентрации важнейших компонентов автохтонного ОВ природных вод: содержание углеводов составляет около 10% от содержания ОВ (по ХПК) в исходной воде, а липидов – менее 1%. Определено фоновое содержание мочевины в незагрязненных водных объектах Карелии — 10-50 мкг/л.
6. Организация и проведение V Всероссийского симпозиума с международным участием «Органическое вещество и биогенные элементы во внутренних водоемах и морских водах».
№ 12-05-06045-г
Научный руководитель: д.х.н. Лозовик П.А.
Срок выполнения: 2012 г.
№ государственной регистрации: 01201267979
В сентябре 2012 г. в г. Петрозаводске был проведен V Всероссийского симпозиума с международным участием «Органическое вещество и биогенные элементы во внутренних водоемах и морских водах». Опубликованы материалы симпозиума после их редакторской подготовки.
Симпозиум по органическому веществу (ОВ) и биогенным элементам (БЭ) проходил в г. Петрозаводске Республики Карелия на базе Института водных проблем Севера Карельского научного центра РАН 10-14 сентября 2012 г. В работе симпозиума приняло участие 77 специалистов (2 чл.-корр. РАН, 16 докторов наук и 32 кандидата наук) из 27 учреждений России, Украины, Беларуси. От общего числа участников 30 % составили молодые ученые. На симпозиуме были представлены 59 устных (22 пленарных и 37 секционных) и 20 стендовых докладов из институтов РАН, университетов, организаций Роскомгидромета и других учреждений России.
Тематика симпозиума была очень разнообразна и касалась следующих направлений: источники поступления, содержание и распределение ОВ и БЭ в объектах гидросферы; трансформация и круговорот ОВ и БЭ в водных объектах; продукционно-деструкционные процессы в природных водах; математическое моделирование и методы анализа ОВ и БЭ в природных и загрязненных водах.
Работа симпозиума осуществлялась на пленарных сессиях и на пяти секциях:
1. Большие озера 2. Моря. Эстуарии рек. Лагуны
3. Водохранилища и реки 4. Малые, средние озера и реки
5. Функционирование водных экосистем и методы исследования органического вещества и биогенных элементов в природных и загрязненных водах.
Участники симпозиума отметили, что в условиях роста антропогенной нагрузки на водные объекты изучение процессов евтрофирования имеет важное значение как в научном отношении, так и в водном хозяйстве страны. Особое внимание было уделено крупным озерам, в первую очередь Байкалу, Онежскому и Ладожскому, а также наиболее уязвимым средним и малым водным объектам. Важное значение имеют укрепление базы натурных и лабораторных исследований, развитие системы наблюдений на водных объектах.
Симпозиум отмечает высокий уровень его организации и проведения, интересную и всестороннюю тематику, высокий научный уровень докладов, значительное представительство молодежи.
Симпозиум рекомендует шире использовать математическое моделирование и математические методы в гидрохимии и гидробиологии, развивать работы по систематическому и комплексному исследованию водных объектов, расширять исследования в области охраны и восстановления водных объектов. Важное значение имеют работы в области регулирования антропогенных нагрузок и прогнозирования состояния водных объектов, в том числе по изучению состава донных отложений, физико-химических и биохимических процессов в них, а также оценки их роли в озерных экосистемах. Является актуальной разработка научных основ мониторинга водных объектов.
Симпозиум отмечает острую необходимость подготовки в профильных ВУЗах России специалистов по гидрохимии, а также организации защит диссертаций по химическим наукам на базе советов по специальности «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия».
Учитывая важность и актуальность исследований ОВ и БЭ в объектах гидросферы, симпозиум считает необходимым провести межлабораторные сравнения результатов анализа компонентов (форм азота, фосфора и показателей содержания ОВ). Симпозиум просит руководство ИВПС КарНЦ РАН быть организатором и координатором этой работы.
Симпозиум констатирует, что такие формы научного общения весьма полезны и способствуют развитию отечественной науки, и считает целесообразным дальнейшее проведение совещаний с более общей тематикой «Органическое вещество и биогенные элементы в объектах гидросферы».
Следующий симпозиум рекомендовано провести в 2017 г. в г. Барнауле на базе Института водных и экологических проблем СО РАН.
АННОТАЦИИ НИР ИВПС, ВЫПОЛНЕННЫХ В РАМКАХ
МЕЖДУНАРОДНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА
Многосторонние проекты
1. Тепло- и массоперенос в озерах подо льдом (Heat and mass transport in lakes under seasonal ice cover)
Партнеры: Лейбниц-Институт пресноводной экологии и рыбоводства внутренних вод (Leibniz-Institut fur Gewasserokologie und Binnenfischerei) Берлин, Германия,
Университет г. Хельсинки, Финляндия
Научный руководитель: к.т.н. А.Ю. Тержевик
Срок выполнения: 2010-2012 гг.
Лаборатория гидрофизики
В 2012 году в рамках данного многостороннего проекта выполнялись работы по международному проекту 10-05-91331-ННИО_а (научный руководитель: к.т.н. А.Ю. Тержевик, срок выполнения 2010-2012 гг., № государственной регистрации: 01201170591).
2. Улучшение санитарно-экологических условий в населенных пунктах Карелии
Финско-Российский проект в рамках приграничного сотрудничества № HEL6312-23
Партнеры: Ассоциация Сухих Туалетов Финляндии (Финляндия), Балтийский Институт (Финляндия), Центр окружающей среды Пирканмаа (Финляндия), Высшая профессиональная школа Тампере (Финляндия), ИВПС (Петрозаводск, Россия), Администрация Прионежского района Республики Карелия (Россия), Администрация музея-заповедника Кижи (Россия), Российское Туалетное Общество (Москва, Россия).
Договор НТИМИ 0887/01/10
Срок выполнения: 2011 - 2012 гг.
Научный руководитель: к.б.н. Регеранд Т.И.
Основная цель проекта – охрана окружающей среды и, особенно, водных объектов от точечных загрязнений, поступающих от рассредоточенных населенных пунктов, многочисленных дачных поселков и туристических объектов, расположенных на водосборных территориях крупных и мелких водных объектов и, в том числе, Балтийского моря.
В рамках реализации проекта ИВПС приял участие в международных мероприятиях (г. Тампере, Финляндия, 01-08.08.2012):
- Интенсивный курс «Безопасная и устойчивая санитария»
- 4 Международная конференция «Сухие туалеты»
На конференции был представлен доклад о реализации проекта в Карелии и перспективах продолжения работ на примере средней школы п. Харлу и музея-заповедника Кижи. Улучшение экологической ситуации в населенных пунктах, в том числе и санитарно-эпидемиологической, напрямую связано с охраной и использование поверхностных и подземных вод. Для территории Карелии данный вопрос является крайне актуальным, в частности с точки зрения организации безопасного и устойчивого водоснабжения населения.
Материалы проекта представлены на странице www.huussi.net/karjala
3. Улучшение окружающей среды и условий жизни – основа современного развития сельской местности
Грантовое соглашение № 2010-01-KA255, утвержденное Совместным Управляющим Органом Европейского Инструмента Добрососедства и Партнерства в рамках программы Карелия ЕИДП на 2007 – 2013 гг. по Приоритету «Качество жизни» в рамках конкурса 1.2.2010 - 17.6.2010.
Партнеры:
Правление губернии Оулу (Kauppurienkatu 8 A, FI-90100 Oulu)
Автономная некоммерческая организация «Центр энергетической эффективности»
ИПВС принял участие в подготовке проектной заявки и 3 семинарах по организации и планированию проектной деятельности.
Собраны и проанализированы исходные данные по населенным пунктам 2-х пилотных территорий Республики Карелия — Калевальскому и Пряжинскому национальным районам. Подготовлен и передан заказчику заключительный отчет проекта. Выполнена оценка современного состояния водоснабжения и водоотведения отдельных населенных пунктов Пряжинского (поселки Пряжа, Матросы, Эссойла, Чална, села Крошнозеро и Святозеро) и Калевальского (поселки Калевала и Боровой) национальных районов Республики Карелия, рассмотрены возможные варианты решения существующих проблем в этой сфере, а также основные природные факторы, обусловливающие возможности и пути их решения.
Представлена эколого-просветительная программа для реализации на пилотных территориях.
ИВПС принял участие в международном семинаре (г. Оулу, Финляндия, 27-30.03.2012) с представлением материалов по возможному улучшению санитарной обстановке в сельских населенных пунктах.
Двусторонние проекты
- Сотрудничество в области гидрологических исследований и экологического просвещения
Университет г. Хельсинки, Финляндия
Научные руководители: к.т.н. А.Ю. Тержевик, к.б.н. Т.И. Регеранд
Лаборатории: гидрофизики, географии и гидрологии, гидробиологии, гидрохимии и гидрогеологии
Договор НТИМИ 0819/01/10
Срок выполнения: 2010 - 2012 гг.
Организована и проведена V Международная школа-семинар «Развитие международного сотрудничества – наука и образование для устойчивого развития» - «Море - окружающая среда и экологическая безопасность населения» (08-15.07.2012).
Школа-семинар проходила в 3 этапа:
- Визит на биологическую станцию Академии Або - Hus Biological Station (Bergvgen 713, Berg, Emkarby) (http://www.abo.fi/institution/en/husobiologiskastation,
http://www.abo.fi/institution/en/husokontakt) с проведением международного семинара при участии представителей Университета г. Хельсинки и Академии Або г. Тампере. - Участие в молодежном экологическом лагере EURENSSA 2012 на территории Швеции (http://eurenssa2012.se/)
- Участие в научном лагере, организованном Финской организацией по международному сотрудничеству в области естественных наук METSIO ry и Университетом г. Хельсинки (отдельный отчет)
Во время мероприятий со стороны ИВПС КарНЦ было представлено 6 докладов по различным направлениям исследований водных объектов Республики Карелия, а также работ института по эколого-просветительной тематике.
Обсуждены возможные совместные проекты и мероприятия.
2. Проведение научно-образовательной деятельности по программе «Балтийский Университет»
Университет г. Уппсала, Швеция
Научный руководитель к.б.н. Т.И. Регеранд
Лаборатории: географии и гидрологии, гидрофизики, гидробиологии, гидрохимии и гидрогеологии
Договор НТИМИ 0042/01/10
Срок выполнения: 2010 - 2012 гг.
В учебном году периода 2011-2012 гг. в ИВПС продолжено проведение самостоятельных курсов «Окружающая среда Балтийского региона» и «Устойчивое использование водных ресурсов» по программе Балтийского Университета, предназначенных для студентов КГПУ, ПГУ и учителей средних школ Республики Карелия с целью повышения их профессиональной подготовки и, согласно программе РАН «Поддержка молодых ученых», выявления талантливой молодежи, склонной к научной деятельности с учетом международного аспекта.
В работе курсов приняли участие 13 человек, из которых 8 - учителя средних школ г. Петрозаводска.
АННОТАЦИИ РАБОТ, ВЫПОЛНЕННЫХ
ПО ХОЗЯЙСТВЕННЫМ ДОГОВОРАМ
- «Влияние форелеводческого хозяйства ООО «Ладожская форель» на качество воды и донные отложения в зоне установки садков в 2012 г.»
Срок выполнения: 2012 г.
Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик.
Сумма договора: 105 тыс. рублей.
Заказчик: ООО «Ладожская форель», г. Питкяранта
Договор № 14-12 от 10.05.2012
Проведенные в 2012 г. гидрохимические наблюдения в заливе Сипронлахти в зоне установки садков и за их пределами показали, что качество воды в большей степени отвечало Ладожским водам, чем водам р. Янисъйоки. Существенных отличий в составе воды в районе установки садков и за их пределами не выявлено, в то время как в донных отложениях в местах расположения садков установлено существенное их загрязнение продуктами жизнедеятельности форели и остатками кормов. На окисление этих продуктов требуется около 10 гО2/м2 в сутки. В связи с этим, требуется перемещение садков на другие незагрязненные участки.
- «Исследование качества воды залива Хиденселькя Ладожского озера в осенний период 2012 г. в связи с проектированием нового оголовка водозабора г. Сортавала»
Срок выполнения: 2012 г.
Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик.
Сумма договора: 90 тыс. руб.
Заказчик: ЗАО «Карелводоканал», г. Сортавала
Договор № 17-12 от 03.07.2012
Проведенные гидрохимические исследования в 2012 г. в северной части залива Хиденселькя, ориентированные в основном на новое месторасположение оголовка водозабора г. Сортавала, а также материалы многолетних наблюдений ИВПС КарНЦ РАН северной части Ладожского озера, рек Тохмайоки, Янисъйоки и залива Хиденселькя с учетом данных по качеству воды предполагаемого района водозабора г. Сортавала в 1999-2000 г., позволили оценить качество воды в современный период и выяснить его изменчивость, связанную с гидротермодинамическими условиями в заливе Хиденселькя.
Наблюдения показали, что в указанном месте водные массы были сформированы за весь период наблюдений в среднем на 75% водами залива Хиденселькя и на 25% – р. Тохмайоки. Некоторая изменчивость состава воды по вертикали и месяцам наблюдений связана с особенностями перемешивания вод залива в зоне поступления речных вод. В этой связи целесообразнее устанавливать оголовок на большем расстоянии от берега (1000 м). В целом, качество воды в районе установки нового оголовка водозабора по большинству химических показателей, в том числе и по загрязняющим веществам (фенолам, АПАВ, нефтепродуктам, тяжелым металлам), соответствует нормативам для питьевой воды централизованных источников водоснабжения. Исключение составляют содержание железа и величины цветности и перманганатной окисляемости. По этим параметрам требуется очистка воды.
- «Оценка состояния водной среды озер Карелии и р. Неглинка в весенне-летний и летне-осенний периоды»
Заказчик: ГосНИОРХ
Срок выполнения: 2012 г.
Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик.
Сумма договора: 120 тыс. руб.
Договора № 09-12 от 28.04.2012, № 21-12 от 24.07.2012, № 25-12 от 07.09.2012
Проведены исследования химического состава воды оз. Сундозеро в весенне-летний и летне-осенний периоды, а также р. Неглинка в осенний период. Результаты представлены Заказчику в виде протоколов количественного химического анализа.
4. «Бурение двух скважин на месте проведения кустовых откачек в районе поселков Кааламо и Рускеала Сортавальского района и проведение кратковременных откачек с отбором проб подземных вод»
Заказчик: ЗАО «Карелводоканал»
Срок выполнения: 2012 г.
Научный руководитель: гл. гидрогеолог М.А. Богачев
Сумма договора: 14 тыс. руб.
Договор № 05/12 от 28.05.2012
Проведено бурение 2 скважин с отбором проб с целью проведения дополнительных химических анализов. По предварительным данным показатели воды соответствуют ГОСТу.
5. «Исследование качества воды озер Исо-Пюхяярви и Ваганлампи с целью водоснабжения г. Суоярви»
Заказчик: Администрация Суоярвского городского поселения
Срок выполнения: 2012 г.
Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик.
Сумма договора: 196 тыс. руб.
Договор № 07-12 от 10.04.2012
Проведена батиметрическая съемка оз. Исо-Пюхяярви и подготовлена карта-схема глубин. Предложено и обосновано новое место установки оголовка водозабора в оз. Исо-пюхяярви (глубина около 8 м). Выполнена гидрохимическая съемка оз. Исо-Пюхяярви в районе существующего и нового оголовка водозабора, центральной части озер Исо-Пюхяярви (3 горизонта) и Ваганлампи, а также в истоке из оз.Исо-Пюхяярви и протоке Пиени-Пюхяярви - Исо-Пюхяярви весной и летом 2012 г. На основании полученных данных дана характеристику качества воды оз.Исо-Пюхяярви в весенний летний периоды 2012 года в виде краткого отчета и протоколов количественного химического анализа.
III МАТЕРИАЛЫ ПО ИТОГАМ
НАУЧНО-ОРГАНИЗАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
КРАТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОБ ИЗДАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
| Вид издания | Кол-во |
| 1. Монографии | 1 |
| в т.ч. изданные в КарНЦ РАН | 1 |
| в т.ч. 1-2 автора | |
| в т.ч. более 2 авторов | 1 |
| 2. Разделы и главы в монографиях, изданных сторонними организациями, с участием ученых КарНЦ РАН | 2 |
| 3. Учебные и учебно-методические пособия | - |
| в т.ч. изданные в КарНЦ РАН | - |
| 4. Статьи (всего): | 77 |
| в журналах, издаваемых за рубежом на иностранном языке | 4 |
| в сборниках, изданных за рубежом на иностранном языке | 4 |
| в российских журналах | 20 |
| в т.ч. статьи в российских рецензируемых научных журналах и изданиях из списка ВАК (редакция – 25.05.2012) | 14 |
| в т.ч. статьи в российских прочих научных журналах/изданиях | 6 |
| в электронных журналах/изданиях | 2 |
| в российских сборниках | 1 |
| в сборниках российских научных мероприятий | 38 |
| значимых (более 150 участников) | 29 |
| прочих (менее 150 участников) | 9 |
| в сборниках международных научных мероприятий | 8 |
| значимых (более 150 участников) | 5 |
| прочих (менее 150 участников) | 3 |
| 5. Рекомендации и методические указания | - |
| 6. Тезисы научных докладов конференций, симпозиумов и пр. | 28 |
| международных | 21 |
| в т.ч. международных значимых (более 150 участников) | 20 |
| прочих международных (менее 150 участников) | 1 |
| российских | 7 |
| российских значимых (более 150 участников) | 3 |
| прочих российских (менее 150 участников) | 4 |
| 7. Прочие издания (справочники, словари, брошюры) | - |
| ВСЕГО: | 108 |
| В расчете на научного сотрудника (36) | 3.0 |
Список опубликованных работ представлен в приложении 1.
Количественные показатели публикаций научных сотрудников ИВПС КарНЦ РАН:
- Число научных публикаций, учтенных в РИНЦ за отчетный год: 3 (ЛГХ), 3 (ЛГБ), 14 (ЛГГ), 4 (ЛГФ). ИТОГО по ИВПС - 24
- Общее число ссылок на публикации в РИНЦ: 22 (ЛГХ), 87 (ЛГБ), 102 (ЛГГ), 3 (ЛГФ). ИТОГО по ИВПС - 135
- Общее число научных публикаций, зарегистрированных в Web of Science: 1 (ЛГХ), 3 (ЛГБ), 3 (ЛГГ), 173 (ЛГФ). ИТОГО по ИВПС - 180
- Количество цитирований Web of Science: 12 (ЛГХ), 15 (ЛГБ), 43 (ЛГГ), 187 (ЛГФ). ИТОГО по ИВПС - 257
- Импакт-фактор – 0.293 (ЛГХ), 0.144 (ЛГБ), 0.255 (ЛГГ), 1.286 (ЛГФ). ИТОГО по ИВПС – 0.4945
СВЕДЕНИЯ О ТЕМАТИКЕ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
| Темы НИР в рамках: | Количество |
| 5/1 |
| 2 |
| - |
| 4. Международных программ и проектов | 5 (3/2) |
| 5. Региональных научно-технических программ | 3 |
| 6. Конкурсных программ | |
| в т.ч. РФФИ | 6 |
| РГНФ | - |
| Комиссии РАН по работе с молодежью | 1 |
| Другие | |
| 7. Хозяйственных договоров | 5 |
| Всего | 27 |
ИНФОРМАЦИЯ О ПАТЕНТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ,
ОХРАНЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
Патентная деятельность в ИВПС осуществляется через единую патентную службу КарНЦ РАН
Сведения о патентном подразделении
| Название патентной службы | Патентная служба Карельского научного центра РАН |
| Ф.И.О. руководителя | Петрова Нина Васильевна |
| Телефон | +7 8142 57 20 94 |
| Электронная почта | [email protected] |
| Сотрудники: | |
| Ф.И.О. сотрудника | Бабушкина Людмила Степановна |
| Телефон | +7 8142 57 20 94 |
| Электронная почта | [email protected] |
