Аннотация результатов, полученных в 2018 году
На первом этапе реализации Проекта исследовались оптические свойства растворенного органического вещества (РОВ) и содержание растворенного органического углерода (РОУ) в 63 пробах воды, отобранных в Восточно-Сибирском море на 12 станциях. Глубина отбора проб варьировалась от 0 до 54 м. Определение содержания РОУ выполнялось методом высокотемпературного сжигания. Спектры поглощения регистрировались в диапазоне от 200 до 700 нм в 3 см и 5 см кюветах. Регистрация трехмерных спектров флуоресценции выполнена в 1 см кюветах в диапазоне от 240 до 650 нм с шагом 1 нм, при варьировании длины волны возбуждения от 230 до 550 нм с шагом 5 нм. Спектры поглощения и флуоресценции использовались для расчета коэффициентов поглощения, индексов HIX, BIX, S, Suva, Suvb, Sr, SUVA, а также содержания лигнинов. На основании оптических индексов РОВ Восточно-Сибирского моря было классифицировано как 1) преимущественно терригенное, 2) РОВ со слабой степенью гумификации и значительным вкладом автохтонного ОВ или 3) преимущественно автохтонное ОВ биологического или бактериального происхождения. Заметный вклад речного ОВ в РОВ наблюдалось в поверхностном слое воды на станциях, максимально приближенных к эстуариям рек Колыма и Индигирка. Этот район также характеризуется наибольшими значениями показателя SUVA, что свидетельствует о присутствии в поверхностном слое высокомолекулярного РОВ. По мере удаления от устьев рек доля терригенного ОВ в поверхностном слое уменьшается. Наибольший вклад автохтонной составляющий наблюдается на наиболее удаленных от берега станциях на глубинах более 10 м. В целом, для исследуемого района характерно преобладание автохтонного ОВ и незначительный вклад терригенного ОВ, однако степень гумификации на разрезе от устья р. Индигирка выше. Концентрация РОУ на шельфе Восточно-Сибирского моря варьировалась в диапазоне от 125 до 2024 мкмоль/л, причем, в отличие от других Арктических морей (например, Карское море, море Лаптевых), консервативное распределение РОУ, характеризующееся линейной зависимостью РОУ от солености, не наблюдалось. Поскольку одной из возможных причин неконсервативного распределения РОУ в Арктическом регионе считаются коагуляция и флокуляция РОВ, в рамках Проекта на примере зон смешения рек Лена и Северная Двина было изучено изменение оптических свойств РОВ в результате коагуляции. Было продемонстрировано значительное уменьшение интенсивности флуоресценции в диапазоне 400-500 нм, что подтверждает возможность соосаждения гуминовых соединений. Отработана процедура предварительной обработки трехмерных спектров флуоресценции, которая включала: 1) нормировку интенсивности флуоресценции на интенсивность линии КР воды при 350 нм; 2) удаление областей спектра, подверженных мешающему сигналу рассеяния; 3) аппроксимацию отсутствующих частей спектра гладкой поверхностью с использованием алгоритма полиномиальной регресии loess. Вычисления были выполнены с помощью пакета multiway в среде R. Предварительный анализ трехмерных спектров флуоресценции показал, что для большинства образцов РОВ Восточно-Сибирского моря характерна флуоресценция гуминовых соединений в диапазоне 400-480 нм при возбуждении ~260 нм. В меньшей степени распространен флуорофор с максимумом флуоресценции в диапазоне 420-460 нм при возбуждении на 320-360 нм. Природное РОВ с такими спектральными характеристиками обычно классифицируется как высокомолекулярные ароматические гуминовые соединения. Флуоресценция белков, содержащих в своем составе аминокислоты тирозин и триптофан, также заметна на спектрах некоторых образцов РОВ в диапазоне 300-370 нм при возбуждении 270-280 нм.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
На втором этапе выполнения проекта была построена устойчивая модель декомпозиции трехмерных спектров флуоресценции с использованием параллельного факторного анализа (PARAFAC). Показано, что анализируемы набор данных, включающий 110 спектров флуоресценции РОВ Арктических шельфовых морей (50 из них характеризуют РОВ Восточно-Сибирского моря) хорошо описывается четырьмя компонентами. Удаление выбросов не требовалось. Три из четырех компонент были обнаружены ранее при изучении РОВ различных акваторий, включая Арктический регион. Сопоставление спектральных характеристик (спектров поглощения и флуоресценции) компонент с результатами предыдущих исследований с помощью базы данных OpenFluor позволило связать полученные флуорофоры с 1) гуминовыми веществами терригенного происхождения, выносимыми со стоком рек, 2) морскими гуминовыми веществами, образующимися в результате продуктов микробного разложения органического вещества, либо представляющими собой продукты жизнедеятельности фитопланктона, а также 3) с биолабильным РОВ, содержащим белки. На основании вклада в наблюдаемую интенсивность каждой из идентифицированных компонент, получаемых в результате PARAFAC анализа, были построены карты распределения каждой компоненты на Индигиркском и Колымском разрезах в Восточно-Сибирском море. Полученные распределения флуорофоров существенно дополнили полученные на первом этапе выполнения проекта данные об оптических свойствах РОВ и позволили сделать ряд выводов. Влияние терригенного стока рек Колыма и Индигирка наблюдалось в верхнем слое воды ~10-15 м на станциях, наиболее приближенных к эстуариям рассматриваемых рек. Повышенные значения коэффициентов поглощения на 375 нм и 440 нм на удаленных от зон смешения станциях связаны не с терригенным, а с автохтонным РОВ. В придонных водах, а также на глубинах 10 – 25 м на некоторых станциях Индигиркского и Колымского разрезов наблюдалось высокое содержание биолабильного автохтонного РОВ. На станциях 5602 и 5606 Индигиркского разреза (глубины 16 и 25 м) можно предположить присутствие в воде продуктов жизнедеятельности фитопланктона, а на станции самой северной станции Колымского разреза высокое содержание и пространственное распределение компоненты 4 свидетельствует о наличии либо продуктов микробного разложения органического вещества, либо продуктов жизнедеятельности фитопланктона. РОВ Индигиркского разреза носило смешанный автохтонно-аллохтонный характер. Станции к востоку от 160 ° в.д. (Колымский разрез) отличаются преобладанием автохтонного РОВ в морской воде. Все работы, предусмотренные планом, выполнены.