Отчет о научно-исследовательской и научно-организационной деятельности за 2002 год
| Вид материала | Отчет |
- Отчет о научно-исследовательской и научно-организационной деятельности за 2000 год, 1954.95kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2009 год, 851.3kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2011 год, 1208.93kb.
- Отчёт онаучно-исследовательской работе гу нии но ур за 2010 год, 997.69kb.
- Отчет о научно-исследовательской деятельности в 2010 году, 373.56kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе, 2473.27kb.
- Рекомендация по составлению справки о научно-организационной деятельности для вступления, 10.52kb.
- Проект решение Ученого совета свгу от 30 января 2012, 74.59kb.
- Качество научно-исследовательской и научно-методической деятельности академии, 620.08kb.
- Краткий отчет о научно-практической деятельности фгуп «российский научно-исследовательский, 70.58kb.
Научный руководитель: д.б.н. Кашулин Н.А.
Ответственные исполнители: д.г.н. Даувальтер В.А., к.б.н. Вандыш О.И., к.г.н. Раткин Н.Е.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Финансовая поддержка: Бюджет
В 2002 г. проводились работы по ретроспективной количественной оценке аэротехногенной нагрузки сульфатов, никеля и меди на водосборы озер и ионного стока, находящихся в зоне воздействия комбинатов «Печенганикель» и «Североникель». Количественная оценка нагрузки произведена с помощью расчетного метода, позволяющего рассчитывать нагрузку за отдельно взятые периоды года с учетом влияния рельефа на поступление вещества на подстилающую поверхность. В основе расчета лежат уравнения регрессии. Цель расчета ретроспективных нагрузки и ионного стока в водоемы заключалась в определении интегрального критического количественного показателя воздействия, выход за пределы которого приведет к нарушению структурно - функциональных особенностей водных экосистем, изменению их состояния. Критическое воздействие является величиной неоднозначной и зависит от свойств и организации водной экосистемы, а также от уровня и продолжительности воздействия, когда нелинейность связи «доза – эффект» определяется протяженностью времени, необходимого природной системе, с заданными свойствами, для перехода из одного состояния в другое.
В этом случае связь нагрузки с состоянием осуществляется по схеме «доза – «черный ящик» - эффект». Все процессы, связанные с окислением и восстановлением элементов, их нейтрализацией, миграцией, выносом и аккумуляцией найдут отражение в «черном ящике», а их негативная направленность скажется, а может быть и нет, через определенный промежуток времени на состоянии экосистемы в виде «эффекта».
Поэтому комплексным показателем критической нагрузки на водоем в конкретном промышленном регионе, с характерными для него климатическими условиями и определенным постоянным набором техногенных химических элементов, поступающих в природную среду, может быть суммарное поступление в экосистему одного из них, величину которого мы можем измерить, или рассчитать, при котором водоем изменит свое состояние. Причем время перехода из одного состояния в другое будет определяться свойствами водоема, его устойчивостью к воздействию и степенью аэротехногенной нагрузки на него. Таким образом, произведенные расчеты являются одними из основ для определения количественных критических нагрузок на водоемы, при которых происходит смена их состояния (правда, при наличии «датировок» состояния водных экосистем).
В 2002 г. в полном объеме выполнены работы по количественной оценке аэротехногенной нагрузки и ионного стока на водосборе оз. Чунозеро. Статистически достоверно установлено, что в среднем на 1 км2 площади водосбора за год накапливается 0.0042% сульфатов и меди, 0.0033% - никеля от их годового выброса в атмосферный воздух комбинатом «Североникель», а ионный сток элементов в водоем с 1 км2 площади водосбора от их накопления на такой же площади составляет 6%. Оставшаяся часть элементов (94%) поступает в почвы и грунтовые воды, усваивается растительностью. Динамика нагрузки и ионного стока элементов в озеро показаны на рисунках.
Для оценки регионального фонового содержания сульфатов, никеля и меди в снежном покрове и жидких осадков, произведен анализ экспериментальных полевых исследований, выполненных в 1992 г. в районе р. Лотта и в 1992-1994 гг. – на территории Норвегии (в районе р. Тана). Также с этой целью в 2002 г. произведены полевые исследования в районе поселка Краснощелье. В результате исследований установлено, что региональное фоновое содержание сульфатов, никеля и меди в снежном покрове не зависит от их выброса в атмосферный воздух и составляет для сульфатов 0.6 мг/л, меди – 1.3 мкг/л и никеля – 1.5 мкг/л. Это можно объяснить следующим образом: региональное фоновое загрязнение, главным образом, происходит за счет вымывания загрязняющих веществ снежинками из атмосферы. Здесь «сухое» выпадение имеет подчиненное значение. Способность снежинок осаждать на себя загрязняющие вещества ограничена. Это обусловливается эффективной поверхностью (которая строго ограничена) и физико-химическими свойствами снежинок. Поэтому увеличение, или уменьшение выброса вещества в атмосферу не приводит к увеличению, или уменьшению регионального фонового содержания элементов в снежном покрове.
Проведены исследования по сравнительной оценке процессов вымывания из атмосферы сульфатов, никеля и меди дождем и снегом, а также сравнительной оценке «сухого» осаждения вышеназванных элементов. Установлено, что при характерных для Мурманской области климатических условиях сульфатов дождем вымывается из атмосферы на 70%, а меди – на 20% больше, чем снегом. Вымываемость из атмосферы никеля снегом на 10% больше, чем дождем. Атмосферными осадками (твердыми и жидкими) за год меди вымывается из атмосферы на 15-20% больше, чем никеля, сульфатов на 20-25% больше, чем меди, и на 40-45% больше, чем никеля. Интенсивность «сухого» осаждения меди на 20-25% выше, чем никеля.
В период полевых исследований был собран материал в Ловозерском, Печенгском, Кировском и Ковдорском районах Кольского полуострова, а также в водоемах, входящих в озерно-речную систему р. Пасвик как на норвежской территории, так и с российской стороны. Всего обработано более 2.8 тыс. экз. рыб.
Уточнен списочный состав видов рыб Ловозерского района. Установлено, что в водоемах, расположенных на севере Кольского полуострова и в Ловозерском р-не зачастую доминантным видом оказывается окунь. За ним следует сиг. В ряде озер наблюдалось незначительное преобладание сига над окунем. В озерах Ловозерского района в уловах отсутствовала ряпушка и кумжа, но попадалась в больших количества плотва и единично язь. Обычным обитателем всех водоемов была щука. Ценный в промысловом отношении представитель лососевых - кумжа, встречалась даже в значительно загрязненном оз. Ковдор.
На примере Чунозера и озер Ловозерского района продолжен цикл работ по изучению влияния малых доз загрязнения на состояние ихтиофауны в условно фоновых водоемах. Установлено, что сиги в водоемах Ловозерского р-на представлены 7 возрастными классами с доминированием пяти- и семилетних особей. Средняя навеска в оз. Песочное составляла 186 г, в оз. Макаровское 283 г. Проведение работ в летний период не позволило получить точную характеристику нерестовой части популяции. Предположительно по количеству рыб имеющих гонады на III стадии развития можно ожидать, что в процессе воспроизводства примут участие не менее 45% особей. Анализ состояния внутренних органов выявил патологии, характерные для рыб, обитающих в условиях загрязнения. Отмечалось изменение окраски и формы печени, наличие соединительно-тканных разрастаний в почках.
Проведено сравнительное изучение динамики некоторых популяционных характеристик сига оз. Чунозеро на основе ихтиологических исследований, проводимых в 60-х годах прошлого столетия. Результаты показали, что в настоящее время произошло сокращение числа возрастных групп. Наблюдается более раннее созревание сигов и вступление их в нерестовое стадо. Также увеличивается число особей, пропускающих нерест. Отмечается высокая частота встречаемости патологий внутренних органов и паразитарных инвазий. Результаты гидрохимического анализа позволяют связать произошедшие изменения структуры популяций сигов Чунозера с продолжительным воздействием тяжелых металлов на популяцию рыб.
Продолжены мониторинговые исследования состояния рыбной части сообщества оз. Кочеявр, испытывающего отдаленное воздействие воздушных выбросов ОАО к-та «Печенганикель» и служащего фоновым водоемом. Установлено, что популяция обитающих в нем сигов находится в удовлетворительном состоянии. Выявленные патологии в основном затрагивают выделительную систему – лишь треть сигов не имела соединительно-тканных разрастаний в почках, у остальных степень поражения органа оценена как слабая (1 балл) и средняя (2-3). Также отмечены нарушения в строении жаберного аппарата. У части сигов жаберные тычинки были искривлены. Получены основные характеристики красной и белой крови, дан цитоморфологический анализ форменных элементов крови.
Выполнены комплексные исследования на оз. Ковдор, испытывающем воздействие сточных вод железорудного предприятия и залповых сбросов нефтепродуктов с расположенного на берегу водоема железнодорожного узла. Полученные результаты показали наличие в озере двух форм сига: мало- и среднетычинковой, а также крупной формы ряпушки. Последняя имеет средние размерно-весовые показатели близкие к значениям предельных размеров для вида. Обилие в озере планктонофагов обусловлено хорошей кормовой базой, что подтверждается анализом состояния зоопланктона.
Сиги, обитающие в оз. Ковдор, представлены шестью возрастными классами, средняя навеска составляет 230 г. В исследуемый период более 70% особей участвовала в нересте. Раннее наступление полового созревания (в возрасте 3+) свидетельствует об имеющейся напряженности в процессе воспроизводства. Имеющиеся патологии внутренних органов аналогичны перечисленным выше. Следует отметить выявленный случай гермафродитизма у малотычинкового сига, передняя часть гонады которого представляла собой яичник, задняя являлась семенником. Данная патология может быть результатом негативного влияния загрязнения на репродуктивную систему.
Тема: 9-00-2207 «ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ И ХАЛЬКОФИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (Hg, Cd, Pb, As) В ВОДОЕМАХ КОЛЬСКОГО СЕВЕРА» (поисковая)
Научный руководитель: д.г.н. Даувальтер В.А. (ИППЭС КНЦ РАН)
Ответственные исполнители: к.т.н. Мельник Н.А. (ИХТРЭМС КНЦ РАН), к.г.н. Сандимиров С.С., к.г.н. Кудрявцева Л.П. (ИППЭС КНЦ РАН)
Сроки выполнения: 2002-2004 гг.
Финансовая поддержка: Бюджет
В течение 2002 г. был выполнен планируемый сбор полевого материала, включающий отбор проб воды, колонок донных отложений и образцов поверхностных слоев донных отложений из пяти водоемов озерно-речных системы, принадлежащей бассейну оз. Имандра. В течение года отрабатывалась методика определения содержания радионуклидов и халькофильных элементов в воде и донных отложениях водоемов.
На данный момент исследовано вертикальное распределение радионуклидов в донных от-
ложениях открытого водоема – оз. Ковдор, расположенного в районе редкометального, бадделеитового месторождений и хвостохранилища Ковдорского ГОКа. По -спектру в пробах донных отложений были идентифицированы следующие радионуклиды: 137Cs, природные радионуклиды семейства 238U и 232Th, 40К. Установлено, что концентрации 238U и 232Th в районе поступления хвостов обогащения бадделеитового концентрата в хвостохранилище Ковдорского ГОКа составляют в среднем 10 мкг/г, что соответствует значениям удельной эффективной активности, равным 285 + 50 Бк/кг. Результаты исследований донных отложений показали, что все интервалы содержат кларковые количества 238U и 232Th за счёт естественного поступления из воды, грунтовых и подземных вод, почвы. В верхних слоях грунта обнаружены более высокие содержания радионуклидов, чем в нижних слоях. В интервале 0-1 см концентрации урана и тория превышают концентрации их в хвостах в 1.5 и 3 раза соответственно, т.е. в верхних слоях донных отложений происходит концентрирование радионуклидов.
Результаты исследований были доложены в Архангельске на Международной конференции «Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения», 17-22 июня 2002 г.; в Томске на Международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» в июне 2002 г.; во Фрайберге, Германия, на Международной конференции «Урановые рудники и гидрогеология», 15-20 сентября, 2002 г; в Рованиеми, Финляндия, на втором Международном симпозиуме АМАП по загрязнению окружающей среды Арктики, 1-4 октября, 2002 г. Опубликовано две статьи в материалах конференций в Архангельске и Томске.
Тема: 9-00-2306 (№ гос. рег. 01.20.0001679) «НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОХРАНОЙ ПРИРОДЫ»
Научный руководитель и ответственный исполнитель: к.г.н., с. н. с. Макарова Т.Д.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Финансовая поддержка: Бюджет
Сформирован методический подход к созданию региональной информационно-диагностической системы природоохранной направленности. Определены основные задачи, которые в процессе создания ИДС требуют взаимосвязанного решения:
- разработать структурно-целевую основу ИДС;
- определить приоритеты реализации отдельных блоков системы на основе анализа экономических и технических возможностей, а также доступности необходимой исходной информации и наличия научно-методического обеспечения;
- формировать информационную основу системы в соответствии с установленными приоритетами: определить факты, имеющие отношение к конкретным целям; создать базы данных и базы знаний (факты, данные, правила);
- в соответствии с приоритетными целями разрабатывать численные модели антропогенного изменения окружающей природной среды;
- создать рабочую область - информационную структуру, доступную всем подсистемам (при этом должна быть предусмотрена возможность развития системы по мере возникновения новых задач, углубления знаний, совершенствования информационных технологий);
- создать интерфейс с учетом конкретного уровня пользователей.
На данном начальном этапе создания ИДС определены для оказания информационной поддержки следующие задачи управления:
I. оптимизация экологической ситуации;
II. эколого-экономическая оценка природопользования;
III. формирование системы ООПТ и экологического каркаса территории;
IV. экологическая экспертиза проектов;
V. оценка экологического риска на технических и техногенных объектах;
VI. оптимизация системы мониторинга ОС;
VII. разработка целевых программ сохранения ОС.
Методический подход к определению требования к информационному обеспечению перечисленных выше задач показан на примере задачи «оптимизация экологической ситуации».
На основании анализа опыта создания информационной инфраструктуры ГИС, предназначенных для междисциплинарного использования и информационной поддержки природоохранных решений, установлено, что наиболее перспективно включение в них информационных атласных систем. Научно-методический подход к систематизированной организации геоинформации реализован на примере электронной версии Экологического атласа Мурманской области. По результатам рассмотрения основных вопросов формирования стуктурно-целевой и структурно-информационной основы ИДС составлена концептуальная схема ее структуры. Реализован системный подход к анализу экологической ситуации на основе комплекса электронных карт. Предложены подходы к научно-методическому обеспечению ряда аналитических задач, обоснованы соответствующие критерии и показатели.
На данном этапе информационно-диагностическая система (ИДС) состоит из блоков, ориентированных на комплексный анализ, оценку и прогноз состояния ОС, а также на формирование сети ООПТ. Создан пользовательский интерфейс на базе ГИС ArcView 3.2. Работа осуществляется в системе диалога. Пользователь получает информацию в стандартной форме, в виде карт, диаграмм, таблиц и гипертекстовых нормативно-справочных материалов - документов. Средства интерфейса предусматривают возможность развития ИДС.
Плановые работы выполнены.
Тема: 9-00-2407 (№ гос. рег. 01.20.0002903) «МОДЕЛИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ АРКТИКИ»
Научный руководитель: д.ф.-м.н. Бакланов А.А.
Ответственный исполнитель: к.т.н. Морозов С.В.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Финансовая поддержка: Бюджет; индивидуальные гранты (США, Дания)
В течение отчетного периода выполнялись исследования по всем пяти разделам. Принципиальных изменений в ходе выполнения работ не произошло. Запланированы следующие этапы проведения работ без изменения основных направлений и структурного плана Программы 9-00-2407.
Раздел 1. Математическое моделирование изменчивости климата и его чувствительность к естественным и антропогенным воздействиям
Ответственные исполнители: к.ф.-м.н. Назаренко Л.С., к.ф.-м.н. Тауснев Н.Л.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
В 2002 г. основное внимание было уделено тестированию трехмерной модели общей циркуляции океана со свободной поверхностью для соединения с климатической моделью общей циркуляции атмосферы. Предварительный анализ результатов показал, что существующая схема соединения атмосферной климатической и океанической модели не сохраняет интегральные величины при переходе с океанической на атмосферную сетку и обратно. Основные конкретные результаты, полученные в течение отчетного периода см. выше в «Важнейших достижениях ИППЭС».
Плановые работы выполнены.
Раздел 2. Моделирование атмосферного переноса радионуклидов в Арктике и Северной Европе
Ответственный исполнитель: н.с. Махура А.Г.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Проведен колоссальный объем работы, нацеленный на вероятностную оценку потенциального загрязнения территорий в случае возникновения радиационных аварий. Отличительной особенностью работ, проведенных в 2002 г., является значительное увеличение объектов исследования (атомные станции и другие ядерные объекты Великобритании, Швеции, Финляндии, Прибалтики, средней полосы РФ, а также определенные объекты Камчатки и Приморского Края РФ). Кроме того, проведены анализ и обобщение результатов по данному направлению, в результате которых Махурой А.Г. защищена диссертация на соискание ученой степени к.ф.-м.н. в 2002 г.
Плановые работы выполнены.
Раздел 3. Разработка информационно-аналитической системы оценки безопасности окружающей среды
Ответственный исполнитель: к.т.н. Морозов С.В.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Данный раздел является достаточно новым в направлении работ лаборатории и, поэтому, в течение отчетного периода были проанализированы возможности получения результатов, и была проведена корректировка дальнейших этапов проведения работ.
Говоря о роли радиационного фактора в экологических рисках, предполагается анализ мно-
гочисленной информации, характеризующей социальные, медико-биологические, а также экономические аспекты радиационного воздействия ядерных объектов на человека и окружающую среду в целом. В такой полной постановке при оценке риска возникают серьезные трудности в связи с отсутствием достаточного количества данных. Анализ доступной информации по территории Кольского полуострова, проведенный на первых стадиях настоящей программы, не позволил выявить радиационный фактор на фоне общего состояния здоровья населения Мурманской области. Основные нарушения здоровья населения связаны с болезнями кровообращения, мочеполовой системы, органов дыхания, нервной системы и органов пищеварения и обусловлены в первую очередь загрязнением воздушной и водной среды предприятиями горной и горно-металлургической промышленности. Радиационное воздействие на население при нормальной эксплуатации для Кольского Севера, как и для России в целом, не дает значимого вклада не только в общую структуру рисков, но и в структуру радиационных рисков.
В силу этого, следующие этапы запланированных исследований будут направлены на решение задачи оценки потенциального территориального риска, что согласно НТД ГОСГОРТЕХНАДЗОРа является одним из параметров риска. В качестве основных критериев будут рассмотрены территориальное распределение основных населенных пунктов и объектов жизнеобеспечения (производители тепловой и электрической энергии, электрические сети), их удаленность от объектов риска, а также уровни радиационной опасности для случая потенциальных аварий с выбросами радионуклидов в окружающую среду. Предполагается проведение серии расчетов по моделированию последствий аварий на различных ядерных объектах области и определению пространственной защищенности населенных пунктов и объектов энергетики от потенциального радиационного воздействия.
Плановые работы выполнены.
Раздел 4. Интеграция методов космического зондирования и Географических Информационных Систем (ГИС) для комплексной оценки состояния окружающей среды на Кольском полуострове
Ответственный исполнитель: и.о. с.н.с. Ригина О.Ю.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Основные усилия работ были направлены на разработку методологии комплексной оценки риска с использованием результатов вероятностной оценки возможного воздействия объектов радиационного риска в Северной Европе и Северо-западе России. Выполнена оценка риска на население и окружающую среду северо-запада России и Скандинавских стран от Ленинградской и Кольской АЭС с применением технологий ГИС. Проведены работы по развитию метода оценки комплексного регионального радиационного риска и уязвимости территорий на основе интеграции математического моделирования и географических информационных систем (в рамках международного проекта Arctic Risk). В дальнейших исследованиях планируется сделать оценку радиационного риска для Северной Европы от нескольких радиационных объектов.
Кроме того, разработаны предложения по исследованию возможных направлений, вероятностей, и последствий на окружающую среду атмосферных выбросов комбината «Североникель» и «Печенганикель» (Мурманская область, Россия) на региональном масштабе (поисковый проект).
Плановые работы выполнены.
Раздел 5. Влияние техногенных стоков на физико-химические характеристики пресноводных водоемов Крайнего Севера (на примере оз. Имандра)
Ответственный исполнитель: к.х.н. Мазухина С.И.
Сроки выполнения: 2001-2004 гг.
За отчетный период было продолжено исследование влияния стоков апатитового производства (АП) на физико-химические характеристики оз. Имандра с помощью резервуарной динамики (ПК Селектор).
На основе анализа аналитических (натурных) данных зона влияния АП была представлена в виде 4-х взаимодействующих систем (резервуаров), где 1-4 резервуары представляют поверхностные, глубинные, придонные и поровые воды соответственно. Изучение с помощью данной модели влияния увеличения объемов стоков АП и прекращения их поступления на гидрохимические показатели оз. Имандра, позволило определить ионный состав вод, значений рН, состав взвесей по всему профилю. Результаты моделирования согласуются с данными мониторинга в масштабах реального времени.
Плановые работы выполнены.