КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-17-00038
НазваниеРазвитие теории формирования, функционирования и эволюции озер европейской части России в условиях антропогенного воздействия и изменения климата
Руководитель Федоров Юрий Александрович, Доктор географических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" , Ростовская обл
Конкурс №92 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-708 - Гидрология и водные ресурсы
Ключевые слова пресные и соленые озера, морфология и морфометрия озер, генезис, донные отложения, вода, химический и газовый состав, метан, сероводород, природные и антропогенные факторы, антропогенная нагрузка, прогноз развития
Код ГРНТИ39.01.94
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Настоящий проект направлен на решение фундаментальной проблемы гидрологии суши и гидрохимии, связанной с развитием теории озерного морфолитогенеза. Под морфолитогенезом понимается образование чаши озера и аккумуляция вещества различного происхождения. Конкретной задачей настоящих теоретико-экспериментальных исследований является изучение закономерностей формирования, функционирования и развития озер (озерных водоемов) юга европейской части России. Научная новизна поставленной задачи заключается в том, что впервые для изучения озер юга России предусматривается применение оригинального методологического подхода, основанного на многоуровневом и многокомпонентном анализе комплекса климатических, гидрологических, гидрохимических, физико-химических, гидробиологических, геоморфологических и литологических данных. Будет проведена систематизация пресных и минерализованных озер по морфологическим и морфометрическим характеристикам, физико-химическим показателям, химическому составу, трофическому статусу; происхождению и расположению их котловин; антропогенной нагрузке и загрязнению. Будут изучены возможные причинно-следственные связи гидрологических и гидробиологических характеристик, химического и газового составов воды и донных отложений, их физико-химических свойств с морфометрическими и морфологическими параметрами озер; установлены основные факторы и процессы, обуславливающие динамику уровенного режима водных масс озер, их химического и газового составов, в том числе, оценена роль водосбора. Применительно к условиям юга европейской части России дополнены и развиты известные схемы формирования и развития озер, химического и газового состава их водных масс; оценены объемы, вещественный состав и скорости осаждения взвешенных частиц на дно озер различного типа; а также объемы и вещественный состав поступления аэрозольного материала на водную поверхность озер из атмосферы. Впервые будет выполнен сравнительный анализ зональных особенностей метаболических циклов метана и сероводорода в воде и донных отложениях озер юга и севера европейской части России, а также озера Байкал. Таким образом, актуальность проекта заключается в том, что будут получены новые фундаментальные знания, которые, помимо вклада в развитие теории озерного морфолитогенеза, будут использованы для выявления основных долговременных тенденций трансформации гидрологических, гидрохимических, гидробиологических и геоморфологических характеристик озер, а также разработки рекомендаций по экологической реабилитации, минимизации и предотвращению негативных последствий воздействия деятельности человека на экосистемы озер юга европейской части России в условиях изменения климата. Предусмотренная проектом качественная оценка рекреационных и бальнеологических ресурсов озер, их транспортной доступности и интенсивности использования в современный период может служить обоснованием к проекту развития рекреационной и бальнеологической инфраструктуры, а также позволит скорректировать направления региональной политики в области развития лечебно-оздоровительного туризма и повысить конкурентоспособность туристического комплекса в регионах юга европейской части России.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Проведены работы по составлению и систематизации перечня озер Ростовской, Астраханской и Волгоградской областей, Краснодарского и Ставропольского краев, Республик Адыгея, Калмыкия, Крым и Дагестан. В систематизированный перечень внесены имеющиеся названия и географические координаты озер, их высота над уровнем моря, отношение к речной системе и морскому бассейну, первичные и вторичные морфометрические характеристики. Перечень включает 3375 озер, в том числе: 364 озера в Ростовской области; 409 озер в Краснодарском крае; 151 озеро в Ставропольском крае; 890 озер в Астраханской области; 402 озера в Волгоградской области; 667 озер в Калмыкии; 108 озер в Крыму; 314 озер в Дагестане; 70 озер в Адыгее.
2. Проанализированы изменения среднегодовой температуры воздуха и количества атмосферных осадков на метеорологических станциях Росгидромета, приближенных к исследуемым озерам Ростовской области, Республики Адыгея, Краснодарского и Ставропольского краев за период с 1986 по 2022 гг. Сопоставлена динамика этих метеопараметров с наблюдающимися на архивных космоснимках визуальными изменениями водной площади озер; охарактеризован характер связи между ними. Для рассматриваемых территорий выявлена тенденция к возрастанию среднегодовых температур воздуха с начала 90-х годов; по атмосферным осадкам закономерности нет. Сопоставление изменений площади озер с динамикой метеопараметров показало отчетливую прямую связь между изменениями температуры и количества выпадающих осадков и площадью водного зеркала озер. Для ряда озер установленная зависимость от климатических показателей нарушается антропогенным регулированием стока и сгонно-нагонными явлениями в Азовском море.
3. Авторами в Ростовской области, Краснодарском и Ставропольском краях исследованы 37 озерных водоемов. В воде водоемов определены минерализация, рН, концентрации СН4 и фторидов, в донных отложениях – концентрации СН4 и сульфидной серы, значения рН и Eh, влажность и плотность, литологический состав. Описаны геоморфологические особенности ландшафта, а также преобладающие растительные сообщества, на качественном уровне оценена их продуктивность. Шесть из 37 озер (в Ростовской области – озера Старое и Старый Дон, в Краснодарском крае – озера Малый Лиман и Абрау, в Ставропольском крае – озера Каррас и Тамбукан) были выбраны в качестве полигонов, где в сентябре – октябре 2024 г. проведены комплексные наблюдения (https://sfedu.ru/press-center/news/76495), включающие отбор проб воды и отложений, работы по оценке объемов и скорости осаждения эолового и седиментационного материалов на водную поверхность и дно озер, а также эксперименты по определению продукции и деструкции органического вещества в воде. Определены гранулометрический и минералогический состав седиментов и эолового материала, а также отложений. Выполнены измерения потоков СН4 и CO2 на границе раздела «вода – атмосфера», а для СН4 и Hg – на границе раздела «донные отложения – вода». В воде определены температура, прозрачность, минерализация, рН, количество взвешенных веществ, концентрации основных ионов, биогенных соединений, растворенных СН4, О2 и фторидов, валовых и растворенных форм Fe, Cu, Zn, Pb и Hg; в отложениях - массовая доля СН4, Hg, общей сульфидной серы и водорастворимых ее форм, Сорг, значения рН и Eh, влажность и плотность.
4. Проведена статистическая обработка, обобщение и корреляционный анализ полученных в ходе экспедиций в 2024 г. и ранее данных по химическому и газовому составу воды и отложений, вещественному составу твердой фазы седиментационного и аэрозольного материала и гидробиологическим показателям. Минерализация воды в озерах изменяется от 0.148 до 481100 мг/дм3. Концентрации СН4 и Sсульфид в отложениях озер варьируются в пределах от <0.01 до 179 мкг/г вл.о. и от <0.005 до 21.5 мг/г вл.о. соответственно. На примере оз. Пелёнкино установлено, что химический состав его вод и грязевого раствора склонен к накоплению во времени эквивалентного количества Mg2+ относительно Ca2+ (Федоров и др., 2024). Это может быть обусловлено, наряду с воздействием гидрологического фактора, изменением физико-химического равновесия в системе «вода – грязи». На примере озер Малый Лиман и Абрау исследованы сопряженные циклы СН4 и H2S в отложениях (https://www.elibrary.ru/item.asp?id=71172750). С помощью электронной микроскопии установлено присутствие в отложениях полых сфер, что указывает на их газонасыщенность CH4 и, возможно, H2S. Также выявлены микровключения биогенного пирита (FeS2), который образовался на субстрате фрагментов растительных и организменных остатков.
Потоки эолового и седиментационного материала на водную поверхность и дно озер изменялись от 0.1 до 0.6 г/м2 сут и от 7.8 до 68.8 г/м2 сут, соответственно. Изучение под электронным микроскопом и рентгенофазовый анализ показали присутствие в седиментационном материале ОВ, алевритовых зерен кварца и полевых шпатов, а также агрегатов глинистых минералов, что соответствует составу поверхностного слоя осадков озер. В эоловом материале, присутствуют в различных соотношениях алевритовые зерна кварца и полевых шпатов, основное количество ОВ представлено телами насекомых и частями сухих растений.
5. Проведено районирование и дана классификация озер Ростовской области, Республики Адыгея, Краснодарского и Ставропольского краев по морфологическим и морфометрическим особенностям, химическому составу, трофическому уровню, происхождению и расположению их котловин. Дана оценка уровня антропогенной нагрузки на озера, имеющие бальнеологическое значение, установлены источники и уровень загрязнения озер. Большая часть озер, имеющих или предположительно имеющих бальнеологическое значение, испытывают низкий и средний уровни антропогенной нагрузки и по уровню загрязнения относятся к условно чистым и слабозагрязненным. Наиболее распространенными процессами, оказывающими негативное влияние на бальнеологические свойства грязей озер, являются распашка водосборов и усыхание.
6. Проведена качественная оценка рекреационных и бальнеологических ресурсов озер Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краев, их транспортной доступности и интенсивности использования в современный период. Ориентировочные запасы сульфидно-иловых грязей в озерах составляют 19,5 млн. м3 и в порядке убывания распределяются следующим образом: Краснодарский край (13,3 млн.м3) → Ставропольский край (5,1 млн.м3) → Ростовская область (1,1 млн.м3). Санаторно-курортными учреждениями и здравницами используются рекреационные ресурсы лечебных сульфидных грязей всего 6 озер (Б. Тамбукан, Глубокая Балка, Кумагорское, Б. Убежинское, Соленое (Тамань), Кизилташский лиман). Лечебные грязи еще ряда озер (Пеленкино, Лушниковское, Голубицкое и др.) интенсивно используются самолечащимися, однако использование этих грязей в терапевтических целях без предварительной подготовки не рекомендуется (Федоров и др., 2024).
Публикации
1.
Михайленко А.В. , Федоров Ю.А., Михайлевич А.И., Костенко Д.Ф.
Mercury in the landscape components of the Don River Delta
E3S Web of Conferences, 555, 01006 (год публикации - 2024)
10.1051/e3sconf/202455501006
2. Нестерук Г.В., Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н. О связи содержания метана с макро- и микроэлементами в компонентах аквальных и наземных ландшафтов болот Псковской области Сборник тезисов докладов Всероссийской конференции посвященной памяти Г.А. Заварзина «Биогенный и абиогенный циклы углерода во времени и пространстве и масштабы воздействия на них антропогенных факторов» (21–22 мая 2024 г., г. Москва, Палеонтологический институт им. А.А. Борисяка РАН. Москва, С. 67–68. (год публикации - 2024)
3.
Красюк А.С., Гарькуша Д.Н., Великохатская В.В.
Многолетние изменения температуры и количества атмосферных осадков в посёлке Красная Поляна
Международный научно-исследовательский журнал, №9 (147) (год публикации - 2024)
10.60797/IRJ.2024.147.115
4. Фёдоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Михайленко А.В., Доценко Н.В., Талпа Б.В., Савицкий В.А., Дмитрик Л.Ю., Попов Ю.В., Доценко И.В. О генерации метана и сульфидов в донных отложениях двух горных озер Западного Кавказа Тезисы докладов II Международной научно-практической конференции «ИЗУЧЕНИЕ ВОДНЫХ И НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ: ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОСТЬ», посвященной 10-летию воссоединения Крыма и Севастополя с Российской Федерацией (ФИЦ "Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН"), Тезисы докладов III Междунар. научно-практ. конф. «Изучение водных и наземных экосистем: история и современность» (г. Севастополь 2–7 сентября 2024 г.). Севастополь: ФИЦ ИнБЮМ, 2024. С. 356–357. (год публикации - 2024)
5.
Гарькуша Д.Н., Великохатская В.В., Красюк А.С.
Многолетние изменения температуры воздуха и количества атмосферных осадков в городе Воронеж
Международный научно-исследовательский журнал, №9 (147) (год публикации - 2024)
10.60797/IRJ.2024.147.91
6.
Федоров Ю..А., Зимовец А.А., Доценко И.В., Гарькуша Д.Н., Михайленко А.В., Доценко Н.В.
Эколого-географическая характеристика грязевого озера Пелёнкино (Ростовская область): по материалам ретроспективных и современных исследований
Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки, № 4-2. С. 113–126. (год публикации - 2024)
10.18522/1026-2237-2024-4-2-113-126
7.
Назаренко О.В., Гарькуша Д.Н.
Изменение метеорологических условий в республике Калмыкия за период 1970–2020 годы
Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки, № 4-2. С. 49-58. (год публикации - 2024)
10.18522/1026-2237-2024-4-2-49-58
8. Габова В.Н., Кузнецов А.Н., Федоров Ю.А. Морфометрический анализ водосборного бассейна Соколовского водохранилища с применением ГИС-технологий Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология, № 4, с. 93-104. (год публикации - 2024)
9.
Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Доценко И.В., Попов Ю.В., Доценко Н.В., Михайленко А.В.
Метано- и сульфидогенез в озерах полуострова Абрау (Краснодарский край)
Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки, № 3. С. 117-131. (год публикации - 2024)
10.18522/1026-2237-2024-3-117-131
10. Федоров Ю.А., Доценко Н.В., Костенко Д.Ф. Ртуть в поверхностных водах водосборного бассейна оз. Байкал: по материалам ретроспективных и современных исследований География, экология, туризм : новые горизонты исследований : материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 90-летию создания факультета географии, геоэкологии и туризма ВГУ, Т.1. С. 368-372. (год публикации - 2024)