Отчет о научно-исследовательской и научно-организационной деятельности за 2000 год
| Вид материала | Отчет |
- Отчет о научно-исследовательской и научно-организационной деятельности за 2002 год, 1880.64kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2011 год, 1208.93kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2009 год, 851.3kb.
- 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.
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
Кольский научный центр
Институт проблем промышленной экологии Севера
ОТЧЕТ
о научно-исследовательской
и научно-организационной деятельности
за 2000 год
-
«ОДОБРЕН» Ученым советом Института «19» декабря 2000 г., протокол № 9 Ученый секретарь ИППЭС к.г.н. _______________ Д.Н. Малиновский
«УТВЕРЖДЕН» Президиумом центра «21» декабря 2000 г., протокол № 7 Главный ученый секретарь Президиума, к.г.-м.н. __________________ А.Н. Виноградов
Апатиты 2000
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
| введение............................................................................................................................ | 3 | |
| 1. | 1.1. ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИНСТИТУТА ПРОБЛЕМ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ СЕВЕРА КОЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН ПО ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ ФУНДАМЕН-ТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ЗАВЕРШЕННЫХ В 2000 году.................. | 5 |
| | 1.2. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗА 2000 ГОД ПО ОСНОВНЫМ ЗАДАНИЯМ НИР........................................................................... | 13 |
| | 1.2.1. задания программ фундаментальных исследований............... | 13 |
| | 1.3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК......................... | 32 |
| 2. | НАУЧНО-ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ...................................... | 40 |
| | 2.1. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧЕНОГО СОВЕТА........................................................................ | 40 |
| | 2.2. ИЗМЕНЕНИЯ В СТРУКТУРЕ ИНСТИТУТА............................................................... | 40 |
| | 2.3. КАДРОВЫЙ СОстав ИНСТИТУТА........................................................................... | 40 |
| | 2.4. ИзДАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ .............................................................................. | 40 |
| | 2.5. ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ СОВЕЩАНИЙ И КОНФЕРЕНЦИЙ........................... | 40 |
| | 2.6. УЧАСТИЕ В КОНКУРСАХ И НАУЧНЫХ ПРОЕКТАХ............................................. | 43 |
| | 2.7. Сектор физико-химических измерений..................................................... | 45 |
| 3. | МЕЖДУНАРОДНОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО... | 47 |
| 4. | НЕДОСТАТКИ И ТРУДНОСТИ В РАБОТЕ ИНСТИТУТА........................... | 49 |
| | ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................................................... | 50 |
| | 1. Отчет о выполнении научно-исследовательских работ ИППЭС КНЦ РАН, подлежащих завершению по плану 2000 г. ............................................................... | 50 |
| | 2. Сведения об обеспечении структурных подразделений Кольского научного центра штатами, лабораторными площадями и финансированием .................. | 51 |
| | 3. Сведения о тематике научных исследований ...................................................... | 52 |
| | 4. Сведения о финансировании научных учреждений РАН..................................... | 53 |
| | 5. Библиография работ Института........................................................................ | 54 |
| | 6. Перечень зарубежных организаций, с которыми осуществляется научно-техническое сотрудничество ................................................................................... | 63 |
| | 7. Перечень сотрудников, выезжавших в зарубежные командировки и принимавших участие в международных экспедициях .......................................... | 64 |
| | 8. Список иностранцев, посетивших ИППЭС КНЦ РАН в 2000 году ................... | 65 |
| | 9. Перечень докладов на международных конференциях и совещаниях, прочитанных сотрудниками ИППЭС в 2000 году ................................................. | 66 |
| | 10. Основные показатели научной и научно-организационной деятельности .... | 68 |
ВВЕДЕНИЕ
 | Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН (далее ИППЭС) организован Постановлением № 577 Президиума Академии наук СССР от 27 июня 1989 г. в составе Кольского научного центра. (Свидетельство о государственной аккредитации № 480 от 11.09.98 серия АНО 0000899) |
Согласно Плана НИР, в текущем году в Институте выполнялось 10 тем НИР и 2 крупные договорные работы на проведение фундаментальных исследований. Указанные договорные работы на проведение фундаментальных исследований были успешно завершены. Программы фундаментальных исследований Института, согласованные с Отделениями ГГГГН, ООФГ и ООБ РАН, были поддержаны 6 грантами Российского фонда фундаментальных исследований, и 1 грантом ФЦП «Интеграция». Кроме того, Институт выполнял научные работы по 11 контрактам с Государственным комитетом по охране окружающей среды, Экологическим фондом, Лапландским заповедником и предприятиями Мурманской области. Институт также участвовал в 4 международных проектах.
Основное направление научной деятельности Института - разработка научных основ экологической оптимизации природопользования в промышленно-развитых регионах Севера, в том числе:
определение допустимых нагрузок на наземные и водные экосистемы в условиях антропогенного воздействия предприятий горно-металлургического комплекса;
оценка и долгосрочное прогнозирование возможных изменений экологических и природно-хозяйственных систем при различных сценариях природопользования;
создание экологически обоснованных технологий освоения минерально-сырьевых ресурсов;
разработка научных основ восстановления техногенно нарушенных ландшафтов.
информационное обеспечение исследований по состоянию окружающей среды и прогноз ее элементов с помощью математического моделирования.
Общее финансирование Института на 10.12.2000 г. составило 7541,4 тыс. руб. (в том числе 44965,7 тыс. руб. - базовое, финансирование по грантам государственных фондов - 600 тыс. руб.), международных фондов - 1253,1 тыс. руб. Объем хозяйственно- договорных работ составил 722,6 тыс. руб.
В Институте на 10.12.2000 г. работало 86 человек, в том числе 54 научных сотрудника, из них 1 член-корреспондент РАН, 7 докторов наук (5 - биологических, 1 - физ.-математических, 1 - технических, 1 - географических), 24 кандидатов наук и 11 очных аспирантов.
В отчетном году изменений в структуре Института не произошло. В настоящее время в состав Института входят 7 лабораторий (Наземных экосистем, Водных экосистем, Эколого-географических исследований, Экологической информатики и матмоделирования, Экологии промышленного производства, Экологии микроорганизмов и Биогеохимии лесов), сектор международных связей, сектор вычислительной техники коллективного пользования и сектор физико-химических измерений для производства химических анализов проб растительности, почв, воды и воздуха.
В 2000 г. в Институте было защищено 4 диссертации. 1 - на соискание ученой степени доктора биологических наук (Н.А. Кашулин), одна - на соискание степени доктора географических наук (В.А. Даувальтер), и две на соискание степени кандидата биологических наук (А.Н. Шаров, И.В. Зенкова).
В 2000 году опубликовано 128 научных работ, в том числе 2 монографии, материалы международной конференции, 7 препринтов и учебных пособий, 77 статей, из них 44 в рецензируемых российских и зарубежных изданиях, что составило в среднем 2.4 публикации на одного научного сотрудника (3.08 уч.-изд. л./науч. сотр.). Объем опубликованных трудов составил 166.5 уч.-изд.л.
Активно продолжались работы, связанные с экологическим образованием. Сотрудники Института проводили большую преподавательскую работу в Кольском филиале ПГУ (Экологический факультет) и Мурманском государственном техническом университете (кафедра "Экологическая безопасность и рациональное природопользование").
Вычислительная база Института включает 44 персональных компьютера. Продолжил свое развитие Сектор вычислительной техники коллективного пользования и локальная информационная сеть Института с выходом в INTERNET. Компьютерная сеть института объединяет 36 компьютеров, расположенных в пяти отдельно стоящих зданиях. Это позволяет регулярно обмениваться информацией с сотрудниками Института, работающими в зарубежных научных организациях как в режиме реального времени, так и в режиме обмена документами. Это позволяет эффективно использовать научные разработки сотрудников Института, работающих за рубежом. Институт продолжает выпуск электронного научно-публицистического WWW-журнала «KolaNet magazine».
1.1. ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИНСТИТУТА ПРОБЛЕМ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ СЕВЕРА КОЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН ПО ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ЗАВЕРШЕННЫХ В 2000 г.
4. Науки о жизни
4.2. Общая биология и экология.
4.2.1. Структурно-функциональная организация водных и наземных экосистем, динамика популяций и механизмы устойчивости сообществ.
Разработаны научные основы и методологический подход для индикации уровней эвтрофирования крупных озер Европейского Севера на основе структурно-функциональных показателей фауны реликтовых ракообразных (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В, 4.2.1; 5.2.1).
Впервые для ряда крупных озер Европейского Севера установлены общие закономерности изменения структурно-функциональных показателей представителей фауны реликтовых ракообразных, наблюдаемые на различных стадиях онтогенеза озер при их эвтрофировании. На основе результатов долговременных наблюдений за состоянием фауны реликтовых ракообразных в крупных озерах Европейского Севера, находящихся на различных стадиях эвтрофирования, установлены зависимости между структурно-функциональными показателями представителей фауны реликтовых ракообразных и стадиями трофности водоема. Данные зависимости положены в основу методологии по индикации стадий эвтрофирования крупных озер, которая позволяет осуществлять контроль за состоянием эвтрофируемых озер и формировать прогноз их состояния на перспективу. Разработанная методология рекомендована научным и контролирующим организациям для использования при осуществлении гидробиологического мониторинга на крупных озерах Европейского Севера. (Научные руководители: член-корр. РАН Моисеенко Т.И. тел.: (81555) 79786; зав. лаб., д.б.н. Кашулин Н.А. тел.: (81555) 79378).
Выявлены наиболее информативные показатели диагностики состояния водных экосистем Субарктики (фито- и зоопланктонные сообщества) и показана возможность использования их в целях эколого-токсикологического мониторинга как биоиндикаторов. (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В I, 4.2.1; 5.2.1)
На основании многолетнего анализа динамики структурно-функциональной организации фито- и зоопланктонных сообществ водоемов Субарктики, испытывающих различные виды антропогенного воздействия, установлены общие и специфические закономерности их изменений. Установлены особенности изменений фито- и зоопланктонных сообществ водоемов Субарктики при техногенном загрязнении. Изучен видовой состав, продукционные характеристики и составлен (для ряда водоемов впервые) таксономический список водорослей фитопланктона исследованных водоемов Кольского п-ова. Получены оригинальные данные о состоянии планктонных сообществ озер горной тундры, исследована их сезонная динамика и вертикальное распределение. Впервые для озер Кольского региона выявлены особенности структуры фито- и зоопланктона в условиях Субарктики при эвтрофировании, воздействии сточных вод медно-никелевого и горнорудного производств, отходов апатито-нефелиновой индустрии, подогретых вод Кольской АЭС. Обоснована возможность использования фито- и зоопланктонного сообщества как индикатора состояния водных экосистем, подвергающихся комплексному техногенному воздействию. (Научные руководители: член-корр. РАН Моисеенко Т.И. тел.: (81555) 79786).
Исследованы общие и специфические заболевания рыб Севера европейской части РФ в условиях разнохарактерного загрязнения водоемов. Доказано, что специфичность реакции рыб на организменном уровне зависит от характера водоема, вида загрязнения, а также от возможности включения ксенобиотиков в метаболические процессы. Выявлено, что соотношение между некротическими клетками и клетками, гибнущими по типу генетической регуляции (апоптоз) в условиях токсичной нагрузки, отражает степень воздействия окружающей среды на организм. (ИППЭС КНЦ РАН)(Б, В, 4.2.1)
На Севере европейской части России (Архангельская область, Коми республика и Кольский п-ов) изучалось влияние разнотипного загрязнения на организм рыб: нефть и производные нефтепродуктов, отходы предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, сульфаты и соли тяжелых металлов. Для каждого из районов выявлены сопоставимые ответные реакции организма на различные виды воздействия, что выражается в появлении сходных заболеваний, таких как: отеки, экссудаты, кровоизлияния, изменения в стенках кровеносных сосудов, белково-жировая дистрофия печени, при этом этиология заболеваний различается. Показано, что в условиях интенсивной антропогенной нагрузки гибель клеток будет происходить в основном по типу некроза и соотношение между некротическими клетками и клетками, гибнущими по типу генетической регуляции, может выражать степень воздействия окружающей среды на организм. (Научный руководитель: зав. лаб., д.б.н. Кашулин Н.А. тел.: (81555) 79378).
Оценена обеспеченность элементами питания ели сибирской в северной тайге в природных условиях и при аэротехногенном загрязнении выбросами крупнейших в Северной Европе комбинатов медно-никелевого производства. (ИППЭС КНЦ РАН)(Б, В, 4.2.1)
Показано, что обеспеченность ели сибирской для фосфора и магния можно оценить как достаточную, для кальция, калия, марганца и цинка - как оптимальную, для азота - как недостаточную. В условиях воздушного промышленного загрязнения выбросами крупнейших в Северной Европе комбинатов медно-никелевого производства хвоя ели обогащается не только поллютантами - серой, никелем, медью, железом, но и подвижными элементами питания - азотом, фосфором и калием. Концентрации кальция, магния и, марганца и цинка снижаются, иногда до уровня дефицита. (Научные руководители: зав. лаб., д.б.н. Лукина Н.В., тел. (81555) 79751; зав. лаб., д.б.н. Никонов В.В., тел. (81555) 79778).
Определены уровни концентраций 34 макро-, микро- и ультрамикроэлементов в ассимилирующих органах доминирующих растений подзоны лесотундры и северной тайги - сосны обыкновенной (по возрастным классам), березы пушистой, черники, брусники, вороники, луговика извилистого, а также в органогенных горизонтах почв в природных условиях и при аэротехногенном загрязнении выбросами крупнейших в Северной Европе комбинатов медно-никелевого производства. (ИППЭС КНЦ РАН)(Б, В, 4.2.1)
Показана роль различных видов растений в концентрации различных элементов. Максимальное количество большинства определяемых элементов концентрирует береза. Показаны особенности распределения элементов по возрастным классам хвои сосны: с возрастом накапливаются - литий, натрий, таллий, алюминий, кальций, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, мышьяк, стронций, иттрий, сурьма, теллур, лантан, свинец, висмут и уран; сохраняются на постоянном уровне - бор, никель, медь, цинк, кадмий, с возрастом снижаются концентрации фосфора, серы, рубидия, цезия и магния. При аэротехногенном загрязнении выбросами крупнейших в Северной Европе комбинатов медно-никелевого производства в растениях и органогенных горизонтах почв активно накапливаются соединения никеля, меди, железа, кобальта, селена, теллура, мышьяка, молибдена, сурьмы, висмута, свинца, накопление менее ярко выражено для ванадия, фосфора, серы, хрома, цинка, таллия. Концентрации лития, бериллия, бора, магния, алюминия, кальция, иттрия, кадмия, лантана, тория и урана были в большей степени обусловлены природными факторами (содержание в почвообразующих породах). Снижение концентраций рубидия, стронция, цезия, марганца и бария обусловлено выщелачиванием соединений этих элементов из корневой зоны в процессе катионообменных реакций. (Научные руководители: зав. лаб., д.б.н. Лукина Н.В., тел. (81555) 79751; зав. лаб., д.б.н. Никонов В.В., тел. (81555) 79778).
Выявлены основные тенденции изменений показателей зооценозов в почвах, подверженных хроническому загрязнению тяжелыми металлами и соединениями серы. Разработана система почвенно-зоологического мониторинга доминирующих на Кольском полуострове Al-Fe-гумусовых подзолов. (ИППЭС КНЦ РАН, Б, В 4.2.1.)
Воздействие воздушных выбросов медно-никелевого предприятия привело к значительным структурным и функциональным изменениям в сообществах почвенных беспозвоночных, в частности к снижению их таксономического разнообразия, уменьшению численности и биомассы, изменениям трофической структуры и структуры доминирования, а также пространственного распределения представителей различных таксонов. В зоне сильного загрязнения численность представителей микрофауны сократилась в 5 раз, мезофауны - в 6 раз, а биомасса мезофауны - в 66 раз за счет выпадения из зооценозов крупных представителей (люмбрициды). Перестройка трофической структуры свелась к сокращению относительной доли сапрофитов и фитофагов и увеличению доли хищников по мере возрастания степени загрязнения. Новизной отличается аргументированный вывод о том, что зооценозы в зоне сильного загрязнения тяжелыми металлами более устойчивы по структурным показателям, чем зооценозы менее загрязняемой буферной зоны. Выявлены отрицательные (люмбрициды, моллюски) и положительные (муравьи) биоиндикаторы на комплексное загрязнение почв медью, никелем и соединениями серы. Исследована сезонная и годичная динамика структурных показателей почвенных зооценозов. Предлагаемые приемы биологической диагностики почв применимы для решения вопросов практической экологии, в частности при интегральной оценке состояния почв, экологическом нормировании и прогнозировании антропогенного воздействия на природные среды. (Научный руководитель: зав. лаб., д.б.н. Г.А. Евдокимова, тел.: (81555) 79771).
4.2.4. Генезис и структура почвенного покрова, биосферные функции почв.
Установлено, что в условиях постоянного и интенсивного воздействия кислотообразующих веществ, поступающих со стволовыми и кроновыми водами, не происходит подкисления органогенного горизонта почв благодаря его высокой способности к нейтрализации аутогенной кислотности, связанной с высоким содержанием соединений кальция в опаде хвои. (ИППЭС КНЦ РАН)(Б, В, 4.2.4.)
На основе результатов лабораторных и полевых экспериментов, а также данных территориального обследования, показано, что общепринятое представление о парцеллярных различиях в кислотности Al-Fe-гумусовых подзолов еловых лесов северной тайги соответствует действительности только для минеральных горизонтов: кислотность их в древесных парцеллах достоверно выше, чем в межкроновых. В условиях постоянного и интенсивного воздействия кислотообразующих веществ, поступающих со стволовыми и кроновыми водами, не происходит подкисления органогенного горизонта почв, являющегося основным источником элементов питания для хвойных древесных растений. Обращается внимание на важную роль соединений кальция, поступающих с опадом хвои ели и вымываемых из древесного полога, в высокой способности органогенных горизонтах почв под кронами к нейтрализации аутогенной кислотности. Данное явление рассматривается как адаптация северо-таежных лесов, формирующихся на кислых почвах в условиях гумидного режима. (Научные руководители: зав. лаб., д.б.н. Лукина Н.В., тел. (81555) 79751; зав. лаб., д.б.н. Никонов В.В., тел. (81555) 79778).
В условиях интенсивного воздушного загрязнения выбросами апатитонефелинового производства рассеянные элементы (Rb, Cs, Ag, Au, Sr, Ba, Zn, Cd, Sc, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Yb, Th, U, Zr, Hf, As, Sb, V, Та, Se, Cr, Mo, W, Co, Ni, Br, lr) в подзолистых AI-Fe-гумусовых почвах характеризуются единым техногенно-аккумулятивным типом внутрипрофильного распределения с максимальной концентрацией в верхних органогенных горизонтах, что обусловлено их подщелачиванием. Благодаря этому биогеохимическому барьеру распределение перечисленных элементов в минеральном профиле сохраняет природный характер, а изменение их концентраций обусловлено действием литогенного фактора. (ИППЭС КНЦ РАН)(Б, В, 4.2.4.)
Воздушное загрязнение выбросами апатитового производства приводит к значительному обогащению верхних органогенных горизонтов подзолистых Al-Fe-гумусовых почв рассеянными элементами, большинство из которых характеризуется в природных условиях ярко выраженным элювиальным типом внутрипрофильного распределения (среди них лантаноиды и актиноиды). Важным фактором, определяющим снижение миграционной активности этих элементов в кислых подзолистых почвах, является существенное подщелачивание верхних органогенных горизонтов. Благодаря этому распределение данных элементов в минеральном профиле носит природный характер, изменяясь в соответствии с литогенным фактором.
Сосредоточение горно-перерабатывающих производств на Кольском полуострове обусловливает многофакторное воздушное загрязнение. Вблизи такого мощного источника загрязнения как апатитонефелиновая фабрика, концентрация и внутрипрофильное распределение в почвах рассеянных элементов определяется выбросами как апатитового, так и расположенного поблизости медно-никелевого производства. Компонентами выбросов в атмосферу предприятий апатитового и медно-никелевого производства являются принципиально различные по поведению в незагрязненных подзолистых Al-Fe-гумусовых почвах рассеянные элементы: одни (среди них лантаноиды, актиноиды) демонстрируют элювиальный тип внутрипрофильного распределения, другие (среди них Со, Ni, Sb) - биогенно-аккумулятивный. В условиях загрязнения эти элементы характеризуются единым типом внутрипрофильного распределения с максимальной концентрацией в верхних органогенных горизонтах. Такой тип распределения следует определить как техногенно-аккумулятивный. Верхние органогенные горизонты являются эффектным биогеохимическим барьером, в этих условиях предохраняющим минеральный профиль от техногенных изменений. В одном случае механизм закрепления элементов - подщелачивание органогенного горизонта, в другом - связывание с органическим веществом и биогенная аккумуляция. Благодаря этому распределение данных элементов в минеральном профиле сохраняет природный характер, а изменение их концентраций обусловлено действием литогенного фактора. (зав. лаб., д.б.н. Никонов В.В., тел. (81555) 79778; зав. лаб., д.б.н. Лукина Н.В., тел. (81555) 79751).
5. Науки о Земле
5.1. Геология, геохимия, геофизика и горные науки
5.1.1. Геология окружающей среды (экологическая геология).
Предложена концепция снижения экологического риска загрязнения атмосферы при складировании железосодержащих минеральных отходов переработки сульфидных медно-никелевых руд путем введения завершающей операции химического окисления Fe2+ до Fe3+ и, как следствие, снижения степени растворимости цветных металлов (на 70-80%) за счет сорбции гидроксидами железа складируемых пород и миграции с грунтовыми водами (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В. 5.1.1.).
На примере горно-металлургических предприятий по переработке медно-никелевых руд изучены способы снижения подвижности катионов цветных металлов, входящих в состав отвальных пород, с грунтовыми водами. Показано, что этого можно добиться за счет создания искусственных сорбционно-активных геохимических барьеров, позволяющих связывать цветные металлы в труднорастворимые, устойчивые к химическому выветриванию (окислению) соединения. Присутствие в составе отвальных пород соединений двухвалентного железа (сульфидов), способных легко окисляться до трехвалентного железа с образованием гидроксидов позволяет организовать геохимические барьеры, способные взаимодействовать с катионами цветных металлов и тем самым препятствовать дальнейшей миграции в окружающей среде экологически опасных компонентов. Показано, что растворимость цветных металлов (Ni, Cu, Co) падает на 80-90% после добавки в пульпу хвостов обогащения сульфидных медно-никелевых руд пероксидов щелочноземельных металлов. (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).
Разработаны способы высокоэффективной очистки жидких радиоактивных отходов (степень очистки не менее 99 %) с использованием железосодержащих твердеющих минеральных дисперсий: при низких концентрациях радиоактивного компонента целесообразна очистка в динамическом режиме в проточных колонках, при высоких - в статических условиях сорбции на тонких фракциях сорбента (менее 0.2 мм) (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В. 5.1.1.).
На реальных промышленных стоках предприятий по переработке радиоактивных отходов (завод “Северная звезда”) изучена сорбция радиоактивных катионов и анионов на геополимерных железосодержащих адсорбентах на основе твердеющих минеральных дисперсий. Установлено, что максимальная сорбционная емкость из разбавленных растворов реализуется в проточных колоннах, а из концентрированных растворов в статических условиях на тонкодисперсных фракциях. (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).
Разработана стратегия ремедиации земель в условиях Субарктики с использованием неоднородно пористых материалов на основе гидрослюд в качестве компонентов субстрата для окисления трудно окисляемых загрязнений за счет создания неоднородной структуры потенциала кислорода, что обеспечивает образование аэробных и аноксичных условий для развития биоценоза и условий деструкции загрязнений в условиях температур ниже 10о С. (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В. 5.1.1.).
На примере деградации маслонефтепродуктов в почве изучено влияние на процессы деструкции трудноокисляемых органических загрязнителей следующих факторов: 1) внесение пористых гранулированных материалов для сорбционного извлечения загрязнений и активного ила биохимической станции очистки хозяйственно-бытовых стоков; 2) способа внесения: механическая смесь с очищаемой почвой, “слоеный пирог” - нижний слой - сорбент, верхний - загрязненная почва. Установлено, что внесение адсорбционно-активной добавки ускоряет процессы деградации нефтепродуктов. Причем переход от тонкопористого адсорбента (цеолита - клиноптилолита) к макропористому - вермикулиту ускоряет процесс деструкции нефтепродуктов в 2-3 раза. Самоподдержание деструктивных процессов обусловлено низкой теплопроводностью гранул - менее 0.07 кал/гоК при соотношении внешней и внутренней поверхности гранул от 1:20 до 1:100, а 90% пор имеет радиус от 500 до 1000AA Эффективность внесения активного ила станций биохимической очистки сточной воды также зависит от типа внесенного адсорбента: скорость деградации нефтепродуктов в присутствии активного ила на макропористом вермикулите увеличивается в 4-5 раз по сравнению с использованием в качестве носителя биомассы микропористого цеолита. (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
5.2.3. Состояние природной среды и ресурсов поверхности суши.
Исследованы биогеохимические циклы тяжелых металлов в пресноводных системах Евро-Арктического региона. Разработана методика оценки риска от загрязнения вод металлами с учетом природных и сопутствующих факторов. (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В. 5.2.3.)
Исследованы особенности поведения металлов в водных экосистемах евро-Арктического региона: сток с водосбора, послойное распределение в водоеме, процессы адсорбции, комплексообразования, седиментации и диффузии из донных отложений, бионакопления и токсичных свойств. Доказано, что в условиях сопутствующего евтрофирования и развития кислородного дефицита в следствии диффузии металлов из донных отложений создаются неблагоприятные условия для фауны в период полярной зимы. В условиях сопутствующего закисления вод особую опасность представляет кислотный импульс в период половодья, когда в течении 2-х недель интенсивного снеготаяния выноситься с водосбора до 70% аккумулированных на водосборе металлов. На основе изучения распределения большого спектра металлов в системе: вода- рыбы- патологии показаны критические уровни. Предложена методика оценки риска от загрязнения водных объектов металлов, основанная на коэффициентах комплексообразования (иннактивации) и доза-эффектных зависимостях. (Научные руководители: член-корр. РАН Моисеенко Т.И. тел.: (81555) 79786; в.н.с., д.г.н. Даувальтер В.А. тел.: (81555) 79774).
Впервые проведены территориальные гидрохимические исследования озер (241) вдоль транссекты: от арктической тундровой зоны через зону лесотундры, тайги до бореального леса по единой методологической схеме, принятой в Европейских странах. Дан анализ зональной изменчивости параметров химического состава вод в условиях антропогенных воздействий. (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В. 5.2.3.)
Проведены широкомасштабные исследования водоемов Кольского Севера, Карелии, Санкт- Петербургского района и Валдайской возвышенности (129 озер, 1999 г. и 114 озер, 2000 г.). При исследовании данных водоемов применялись единые методологические подходы, химические анализы собранных проб проводились едиными методами, что позволяет проводить сравнительный анализ особенностей формирования качества вод в условиях разнохарактерных антропогенных нагрузок и повышает достоверность выявленных различий. Выполнен анализ зональной изменчивости показателей качества вод и выделены озера и регионы с антропогенными преобразованиями качества вод. (Научные руководители: член-корр. РАН Моисеенко Т.И. тел.: (81555) 79786; зав. лаб., д.б.н. Кашулин Н.А. тел.: (81555) 79378).
Теоретически обоснованы методологические подходы к оценке накопления и токсичности тяжелых металлов в донных отложениях озер в условиях многолетнего промышленного загрязнения (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В I, 5.2.1).
Разработан один из методологических подходов к оценке накопления тяжелых металлов в озерах в условиях многолетнего промышленного загрязнения. На примере крупнейшего водоема Кольского полуострова - оз. Имандра - проведена оценка накопления тяжелых металлов в донных отложениях за более чем 60-летний период деятельности предприятий горно-металлургического комплекса. Оценка количества поступивших и аккумулированных в донных отложениях загрязняющих элементов за период антропогенного влияния на озеро проводилась с использованием результатов исследования вертикального распределения концентраций тяжелых металлов в толще донных отложений на отдельных станциях. Установлено, что мощность загрязненных донных отложений на большей части акватории озера в среднем составляет 10 см, а средняя скорость осадконакопления - 1.5 мм/год. Накопленные в донных отложениях металлы могут представлять опасность загрязнения воды этими металлами в будущем, особенно при развитии процессов евтрофирования озера. Для оценки токсичности тяжелых металлов, накопленных в донных отложениях, предлагается определение подвижных форм с помощью ацетатно-аммонийной вытяжки. В донных отложениях оз. Имандра отмечено увеличение доли подвижной формы Ni и Cu при повышении валовых концентраций в поверхностных загрязненных донных отложений, что повышает экологическую опасность для гидробионтов и для экосистемы озера в целом. С увеличением валовых концентраций Fe и Mn в поверхностных донных отложениях доля подвижных форм, наоборот, снижается. Полученные результаты говорят о серьезных изменениях геохимической миграции и круговорота элементов в водоемах. (в.н.с., д.г.н. Даувальтер В.А. тел.: (81555) 79774).
5.2.3. Состояние природной среды и ресурсов поверхности суши
Разработан научно-методический подход к формированию региональной сети особо охраняемых природных территорий (ООПТ) на основе оценки сохранности центров с повышенным видовым разнообразием и крупных массивов малонарушенных естественных экосистем. (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В I, 5.2.3).
На основе концептуальных положений биотической регуляции окружающей среды и поляризации ландшафта сформулированы основные критерии выделения ключевых объектов для проектирования ООПТ, которыми являются: а) степень сохранения центров с повышенным видовым богатством, б) степень сохранения крупных массивов малонарушенных естественных экосистем. Данные критерии применимы для обоснования ООПТ разного ранга. Ключевые объекты являются первоочередными для создания сети ООПТ.
Данный научно-методический подход положен в основу стратегии формирования сети особо охраняемых природных территорий Мурманской области. Ключевые объекты для проектирования ООПТ выделены по указанным выше критериям. Выполнены эколого-экономические обоснования национальных парков, комплексных заказников, памятников природы.
НИР осуществлялась при финансовой поддержке финской стороны в рамках Соглашения между Министерством окружающей среды Финляндии и Государственным комитетом по охране окружающей среды Мурманской области о сотрудничестве в области сохранения биоразнообразия и развития сети ООПТ в Мурманской области (контракт № 003-98 от 25.05.98 г. “Проектирование особо охраняемых природных территорий в Мурманской области”).
Результаты работы рассмотрены и рекомендованы к реализации Коллегией Государственного комитета по охране окружающей среды Мурманской области от 26.04.2000 г. (Научные руководители: зав. лаб., к.г.н. Макарова Т.Д., тел.: (815 55) 79745; н.с. Смирнов Д.Ю. тел.: (815 55) 79746).
5.2.4. Взаимодействие природной среды и общества.
Научно обоснован ситуационный подход к решению региональных проблем обеспечения благоприятных экологических условий в рамках концепции Устойчивого развития территорий и реализован на примере системы информационной поддержки принятия управленческих решений для охраны природы Мурманской области. (ИППЭС КНЦ РАН) (Б, В I, 5.2.4).
Целевая установка сохранения окружающей человека природной среды в рамках концепции Устойчивого развития территорий состоит в обеспечении благоприятных экологических условий. Показателем благоприятности (или не благоприятности) экологических условий является оценочное значение экологической ситуации, под которой будем понимать соотношение параметров природных и измененных деятельностью людей абиотических и биотических естественных факторов, оказывающих непосредственное и опосредованное влияние на человека. Управлять необходимо именно ситуацией, добиваясь таких значений описывающих ее параметров, которые соответствуют целевым ориентирам. В качестве целевых ориентиров необходимо применение комплексных эколого-географических критериев в количественном выражении, которые должны отражать территориальные особенности структурно-функциональной организации природных комплексов по отношению к отдельным видам антропогенного воздействия или совокупности последних, обусловленной формами хозяйственной деятельности конкретного региона.
На основе ситуационного подхода разработана структурно-целевая основа системы информационной поддержки принятия управленческих решений для охраны природы Мурманской области, состоящая из блоков, ориентированных на комплексный анализ, оценку и прогноз экологической ситуации. Создан пользовательский интерфейс на базе ГИС ArcView 3.2. Работа осуществляется в подсистеме диалога с руководителем, принимающим конкретные управленческие решения на региональном уровне. Пользователь получает информацию в стандартной форме, в виде карт, диаграмм, таблиц и гипертекстовых нормативно-справочных материалов - документов. Средства интерфейса предусматривают возможность развития Системы. На данном этапе реализованы блоки синтеза комплексных оценочных экологических карт и прогноза экологической ситуации при меняющихся параметрах воздействия (модуль “Воздействие медно-никелевого производства на природу»), а также информационно-справочная система, содержащая проблемно-ориентированные серии тематических слоев цифровых моделей карт и атрибутивные базы данных.
Внедрение результатов в практику и финансовая поддержка данной НИР осуществляется в соответствии с контрактом 23-2-2000/20 с Государственным комитетом по охране окружающей среды Мурманской области на создание региональной экспертной системы природоохранного назначения. (Научный руководитель: зав. лаб., к.г.н. Макарова Т.Д., тел.: (815 55) 79745).
1.2. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2000 ГОДА ПО ОСНОВНЫМ ЗАДАНИЯМ И ПОИСКОВОЙ ТЕМАТИКЕ
1.2.1. ЗАДАНИЯ ПРОГРАММ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ