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 24-27-20125
НазваниеВлияние сезонной изменчивости стока средних и малых рек Большого Сочи на экологическое состояние прибрежных вод
Руководитель Моисеева Юлия Александровна, Кандидат геолого-минералогических наук
Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Научно-технологический Университет "СИРИУС" , Краснодарский край
Конкурс №90 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-711 - Геоэкология и природопользование
Ключевые слова устьевые области, химический состав вод, загрязняющие вещества, прибрежные воды, изменения климата, антропогенная нагрузка, Чёрное море
Код ГРНТИ38.61.17
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на изучение экологического состояния вод устьевых областей малых и средних рек северо-восточной части черноморского побережья в условиях глобальных климатических изменений и растущей антропогенной нагрузки. Состав химического стока рек преимущественно определяется особенностями бассейна водосбора, климатическими условиями и антропогенной нагрузкой. В то же время, климатические условия являются основным фактором, определяющим гидрологическую структуру и динамику поверхностных вод, что оказывает влияние на химический состав вод во времени в зависимости от фазы гидрологического режима, в том числе его изменениям от года к году. Таким образом возникает необходимость регулярной оценки сезонной и межгодовой изменчивости концентраций полного химического состава вод, в том числе определения основных загрязняющих веществ в устьевых областях прибрежной части Черного моря. В дополнении к этому Черное море является акваторией с растущей антропогенной нагрузкой при этом наибольшему влиянию антропогенного фактора подвергаются прибрежные морские воды. В связи с этим в настоящее время остро стоит вопрос об охране прибрежных акваторий и проведении постоянных наблюдений за состоянием морской среды. В рамках проекта будет выполнено комплексное изучение привноса загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов, средними и малыми реками в Чёрное море в разные периоды водности рек (межень, половодье, паводок) в условиях растущей антропогенной нагрузки и климатических изменений. Будет выполнена оценка загрязненности устьевых областей, а также будет предпринята попытка выявить закономерности влияния изменений гидрометеорологических параметров на химический состав исследуемых вод.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
За первый год реализации проекта были достигнуты следующие результаты.
1. На основе статистического анализа многолетних среднегодовых данных продолжительности прямой солнечной радиации, температуры воздуха, суммы атмосферных осадков, температуры почв на разных глубинах и высоты снежного покрова за период с 1971 по 2023 на территории исследования выявлены статистически значимые тренды для прямой продолжительности солнечной радиации, температуры почв на глубинах 20–320 см и температуры воздуха (0,01–0,05°С/год). Для многолетних среднемесячных значений был выявлен тренд температуры воздуха практически для всех месяцев кроме периода с февраля по апрель, что собственно повлияло на повышение температуру почв, где на глубинах 20 и 40 см статистически значимый тренд выявлен с мая по сентябрь (0,04–0,1°С/год), на глубине 80 см с мая по октябрь (0,03–0,08°С/год), на глубинах от 120 и 240 см с мая по ноябрь (0,02–0,08°С/год) и на глубине 320 см с июля по декабрь (0,02–0,04°С/год). Статистически значимый тренд также выявлен для среднегодовых и среднемесячных значений прямой продолжительности солнечной радиации в летнее время года за последние 50 лет (0,8–1,3 ч/год). По результатам анализа многолетних среднемесячных и среднегодовых значений суммы атмосферных осадков значимый тренд выявлен в горной части района исследования только в августе месяце и направлен на уменьшение (1,5 мм/год).
2. Выполнены полевые работы по отбору проб с целью определения гидрохимических параметров, общей щелочности, растворенного кислорода биогенных соединений, макро- и микрокомпонентного состава в устьевых областях средних и малых рек северо-восточной части Черноморского побережья (рр. Мзымта, Хоста, Кудепста, Мацеста и Сочи) летом и осенью, а также были отобраны пробы воды р. Мзымты и её притоков.
3. Получены и обработаны данные полного химического состава исследуемых вод, полученных в ходе полевых работ. В летний период величина рН в устьевой зоне р. Сочи была наименьшей (7,78–8,16) относительно исследуемых других рек, а в р. Мацеста наибольшее (8,28–8,52). Наименьшие концентрации таких микроэлементов как Al, Ti, Mn, Fe, Со, Zn и Pb выявлены для участка впадения р. Мацеста и таких элементов как Li, V, Ni, Cu, Zn, As и Cd для р. Мзымта. Наибольшие концентрации Al, Ti, Fe и Pb наблюдались в устьевой зоне р. Мзымта, превышающие в два и более раз концентрации других исследуемых зон. Также в р. Кудепста выявлены в несколько раз превышающие концентрации Mn, Cu, As. Наибольше значения ƩРЗЭ обнаружены в водах р. Сочи, а наименьшие значения зафиксированы в рр. Мацеста и Кудепста.
В рамках исследования химического состава р. Мзымта и её притоков было установлено, что на формирование химического состава речных вод влияет как природный фактор – геологические условия основных притоков р. Мзымты (растворение горных пород при их взаимодействии с речными водами), режим и уклон реки в среднем и нижнем течении, так и антропогенный – из-за влияния строительных работ в руслах рек и сброса сточных вод. По химическому составу воды прибрежной зоны Черного моря характеризуется наибольшей степенью минерализации и представлены хлоридно-сульфатном натриевым составом. Притоки реки Мзымты по минерализации ультрапресные и по химическому составу являются гидрокарбонатно-сульфатные кальциевые (магниево-кальциевые) – р. Пслух, р. Лаура и р. Кепша сульфатно-гидрокарбонатные кальциевые, р. Чвижепсе гидрокарбонатные кальциевые (магниево-кальциевые). В распределении гидрохимических показателей прослеживалась ярко выраженная закономерность влияния притоков на изменения рН и общей щелочности по мере движения водных масс вниз по течению реки Мзымты. Также нижнее течение реки, по сравнению со среднем, отличалось более высокими концентрациями всех биогенных соединений. из-за характерного более высокого уровня температур, а также локального влияния сточных вод. Наибольшие значение преимущественно всех микроэлементов наблюдались в устье р. Пслух и в зоне слияния с р. Мзымта, а наименьше на участке от р. Лаура до р. Кепша. Также для р. Пслух и в зоне слияния её с р. Мзымта установлены превышения ПДК по Al, Fe и Mn не связаны с антропогенным воздействием, а с поступлением в результате химического выветривания горных пород, так как для этого участка исследования характерно развитие сульфидного и полиметаллического оруденения, что также подтверждается их обогащенностью относительно кларка речных вод.
В осенний период величина рН в устьевой зоне р. Мзымта составляла 8,32–8,57, р. Кудепста 7,76–8,337, р. Хоста 8,05–8,45, р. Мацеста 8,08–8,29, р. Сочи 7,8–8,43. В прибрежной части и устьевых зонах р. Кудепста и р. Мацеста наблюдались относительно повышенные значения аммония, нитрит-иона и нитрат-иона (0,16 мг/л, 0,03-0,04 мг/л, 3,15 мг/л, соответственно). Содержания кремния в речных водах исследуемых рек в целом изменялся в незначительном диапазоне (1,9 до 3,2 мг/л). Во всех исследуемых пробах вод наблюдались низкие значения фосфатов, а в речных водах Сочи и Кудепсты их значения были наибольшими.
4. Статья Моисеева Ю.А., Пургина Д.В., Торопов А.С., Главная У.В., Ситников П.Т., Шигапова А.Ф., Бояркина В.В., Гринько А. А. Химический состав р. Мзымта и её притоков в среднем и нижнем течении // Водные ресурсы – направлена после редактирования замечаний от рецензентов.
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
За второй год реализации проекта был выполнен комплекс полевых и аналитических исследований, направленных на изучение пространственной и сезонной изменчивости химического состава устьевых областей рек Мзымта, Кудепста, Хоста, Мацеста и Сочи, расположенных в северо-восточной части Черноморского побережья. Проведены четыре сезонных выезда, в ходе которых были отобраны пробы поверхностных вод как в устьях рек, так и в прилегающей прибрежной зоне моря. Для всех проб определялись ключевые гидрохимические параметры: температура, pH, минерализация, общая щёлочность, концентрации растворённого кислорода, биогенных элементов (кремний, фосфаты, нитриты, нитраты, аммоний), а также макро- и микроэлементный состав.
Полученные результаты позволили выявить устойчивые различия между реками, обусловленные природными особенностями их водосборов и степенью антропогенной нагрузки. Установлено, что р. Мзымта характеризуется низкой минерализацией и величиной общей щелочности, изменяющейся по сезонам в пределах 1,0–1,8 мг-экв/л, а также минимальными концентрациями биогенных элементов: фосфатов <1–5 мкг/л, нитратов 20–90 мкг/л, нитритов 1–4 мкг/л и аммония до 10–20 мкг/л. Такие значения отражают её ледниково-снеговое питание, высокую скорость стока и геологию водосбора, сложенного малорастворимыми магматическими и метаморфическими породами. Отличная от всех исследуемых рек характеристика получена для вод р. Мацеста, в бассейне которой находятся выходы термальных минеральных вод. Это приводит к повышенной общей щёлочности (1,6–2,4 мг-экв/л, местами до 2,7–2,9 мг-экв/л), увеличенным концентрациям растворённого кремния (2,0–3,5 мг/л), аммонийного азота (40–120 мкг/л, в отдельные периоды до 150 мкг/л) и ряда микроэлементов, в том числе йод и ртуть. В тёплый сезон в нижнем течении нередко наблюдается замедление водообмена, что способствует накоплению биогенных веществ. Мацеста является уникальным примером реки, химический состав которой формируется под комбинированным влиянием природных геотермальных источников и антропогенной нагрузки. Сезонный анализ показал, что зимой реки имеют максимальные концентрации растворённого кислорода и минимальные уровни биогенных элементов, тогда как летом и в начале осени наблюдаются повышенные концентрации аммония, нитритов и фосфатов, особенно в устьевых участках малых рек. Весной фиксируется выраженный рост нитратов, обусловленный усилением поверхностного стока и выщелачиванием верхнего почвенного слоя.
Проведена предварительная оценка экологического состояния устьевых зон и прилегающих морских акваторий на основе концентраций биогенных элементов, макрокомпонентов и микроэлементов. Установлено, что в целом состояние вод соответствует нормативным требованиям, однако локальные превышения аммония (до 100–150 мкг/л) и фосфатов (до 15–20 мкг/л) в устьях отдельных рек свидетельствуют о влиянии сточных вод и необходимости дальнейшего регулярного мониторинга.
В рамках проекта создан комплексный массив гидрохимических данных по пяти рекам Большого Сочи за два года наблюдений, что является важным вкладом в изучение процессов формирования химического состава рек в условиях климатических изменений и антропогенного воздействия и формирует основу для последующих межгодовых сравнений и моделирования, включая оценку потоков вещества в прибрежную зону Черного моря и анализ межгодовых изменений гидрохимического режима. Результаты исследования были представлены на всероссийских и международных научных конференциях и опубликованы в журналах, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus и RSCI.
Публикации
1. Моисеева Ю.А. Особенности микроэлементного состава устьевых зон малых и средних рек северо-восточной части Черного моря Геология морей и океанов: Материалы XXVI Международной научной конференции (Школы) по морской геологии., Геология морей и океанов: Материалы XXVI Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. III. – М.: ИО РАН, 2025. –с. 122-124 (год публикации - 2025)
2. Моисеева Ю. А., Пургина Д. В., Поливанова Т. К. Особенности химического состава вод устьевых областей рек Большого Сочи, северо-восточная часть Черного моря Морской гидрофизический журнал, Т. 41, № 5. С. 631–645, EDN GDHODM. (год публикации - 2025)
3. Моисеева Ю.А., Поливанова Т.К., Пургина Д.В. Микроэлементный состав устьевых зон малых и средних рек северо-восточной части Чёрного моря Геология и геофизика Юга России (год публикации - 2025)
4. Моисеева Ю.А., Пургина Д.В., Торопов А.С., Главная У.В., Ситников П.Т., Шигапова А.Ф., Бояркина В.В., Гринько А.А. Гидрохимические особенности водосбора реки Мзымта Юг России: экология и развитие (год публикации - 2025)
5. Моисеева Ю. А., Пургина Д. В., Торопов А. С., Главная У.В., Ситников П.Т., Шигапова А.Ф., Бояркина В.В., Гринько А. А. Особенности химического состава р. Мзымта и её притоков в среднем и нижнем течении Труды XIII Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU-2024)», Труды XIII Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU-2024)». Тверь, 2025. С. 147-152. (год публикации - 2025)
6. Моисеева Ю.А., Пургина Д.В., Поливанова Т.К. Гидрохимическая характеристика вод устьевых областей рек северо-восточной части Чёрного моря Океанологические исследования: материалы ХI Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием, Океанологические исследования: материалы ХI Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием, 26 – 30 мая 2025 г., Владивосток: ТОИ ДВО РАН, 2025. – с. 95. (год публикации - 2025)