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 24-44-20027
НазваниеБиотические и абиотические зоны удержания микропластика в области контакта река-море
Руководитель Чубаренко Борис Валентинович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук , г Москва
Конкурс №94 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (INSF)
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-301 - Охрана окружающей среды
Ключевые слова Микропластик, зона взаимодействия река-море, эстуарий, удержание, мониторинг, моделирование, эксперименты в микрокосмах, Балтийское море, Каспийское море, река Преголя, Калининградский залив, река Сефид-руд, лагуна Энзели, дельта Волги
Код ГРНТИ39.01.94
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Загрязнение Мирового океана пластиком признано серьезной угрозой для его экосистемы. Частицы микропластика (МП, < 5 мм) считаются наиболее опасными, поскольку они способны проникать в пищевые цепи. Оценки показывают, что не менее 80% массы пластика выносится в океан с реками, но при этом до 75% от этого количества не уходит дальше прибрежной зоны, мигрируя, разрушаясь и накапливаясь в неизвестных пока районах/средах. Предлагаемый проект направлен на исследование областей контакта реки и моря, где частицы МП, подобно взвешенному веществу, осадкам и другим загрязнителям, должны задерживаться и накапливаются на пути от наземных источников в океан. Эти зоны удержания могут иметь физическую (например, гидродинамическую, механическую), химическую (например, флоккуляция в зоне смешения пресных и солёных вод) или биологическую (например, удержание макрофитами) природу. Очевидно, что биота в этих зонах подвергается наибольшему риску.
Совместные исследования иранской и российской команд будут проводиться в Балтийском и Каспийском морях. Основная рабочая гипотеза заключается в том, что расположение и эффективность зон удержания для МП определяются теми же внешними факторами, что и для природных отложений или загрязнителей, но отличаются от таковых, поскольку частицы пластика обладают специфическими физическими свойствами, которые также могут изменяться со временем в зависимости от локальных условий окружающей среды и химико-биологических процессов. Несмотря на обилие публикаций по загрязнению частицами МП, подобный подход к выявлению зон повышенного загрязнения в зонах взаимодействия река-море является новым.
Работы будут проводиться в устьевых областях рек Преголя (включая Калининградский залив - российскую часть Вислинской лагуны, одной из самых больших береговых лагун Европы), и Сефид-Руд, как основных водотоках, открывающихся в национальные акватории соответственно Балтийского (центральная Балтика) и Каспийского морей. Будет изучено положение зон удержания МП в этих основных пилотных акваториях и возможные вариации в расположении этих зон из-за сезонных изменений характеристик окружающей среды. Знание положения зон удержания частиц МП и ответственных за это механизмов позволит разработать соответствующие меры экологического контроля и защиты, а также обеспечит важную основу для разработки эффективных мер охраны окружающей среды и смягчения последствий загрязнения.
Кроме вышеперечисленных основных пилотных акваторий в проекте будут проведена оценка уровня загрязнения МП биоты (мидии, ракообразные, макрофиты) прибрежных водоёмов на юге и севере Каспийского моря в пределах особо охраняемых природных территорий (соответствующие части устьевой области реки Сефид-Руд и лагуны Энзели (Иран), и западный сегмент дельты Волги в пределах Астраханского государственного природного биосферного заповедника). Будет выполнена оценка потребностей в природоохранных мероприятиях в связи с проблемой загрязнения МП морской среды.
Отбор проб (воды и взвеси, донных отложений, макрофитов) будет осуществляться по согласованным схемам в условиях сезонно сильного и слабого речного стока. Будут измерены гидрологические и гидродинамические параметры и содержание биогенов, собраны данные о режимообразующих факторах. Количество частиц МП (0,3-5 мм) в пробах воды, отложений и биоты будет определяться в лаборатории с использованием гармонизированных методик. Идентификация пластика будет проводиться спектроскопическими методами. Все полученные данные будут использованы для выработки упрощенных интегральных соотношений по удержанию частиц МП в разных зонах области контакта река-море.
Планируются полевые мониторинговые исследования, эксперименты в микрокосмах по влиянию частиц МП на нематоды, креветки, мидии, микробные экосистемы, а также регулярные он-лайн и очные семинары, гармонизация методов отбора проб/обращения/идентификации (с подготовкой общего меморандума), совместные тренинги и обмен визитами молодых ученых послужат основой долгосрочного сотрудничества команд.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В первый год проекта (2024 г.) российская и иранская команды сосредоточили свои усилия на проведении полевых работ в пилотных акваториях - устьевых областях рек Преголя (Калининградская область, Россия) и Сефид-Руд (провинция Гилян, Иран, самая многоводная река иранского побережья Каспия). Кроме того, российская команда провела работу в дополнительной пилотной акватории - в западном сегменте дельты Волги (Дамчикский участок Астраханского государственного заповедника, Гандуринский канал-рыбоход). Были проведены комплексные экспедиционные работы, включающие определение гидрологических характеристик зон смешения морских и речных вод, отборы проб на содержание частиц микропластика, содержание биогенных элементов, взвешенного вещества. Материалы находятся в обработке.
Методические работы о представительной сетке станций и пространственно-временной изменчивости в разных масштабах гидрологических характеристик в пределах эстуарной области устьевой части реки Преголи (Чубаренко и др., 2024 - статья; Двоеглазова и др., 2024; Двоеглазова, Шушарин, 2024; Дикий, Двоеглазова, 2024 - тезисы) проиллюстрировали изменчивость в пространстве положения зоны смешения (арены развития процессов маргинального фильтра) и необходимость адаптивного подхода к отбору проб на содержание МП.
Собран материал об основных свойствах пилотных акваторий (российская и иранская части). Все они имеют явно выраженную зону смешения солоноватых морских вод с пресными речными водами. Но эта зона не является фиксированной в пространстве, а мигрирует в сезонном, а иногда и в синоптическом масштабе (реки Преголя и Сефид Руд, Чубаренко и др., 2024). Это существенно усложняет попытки зафиксировать расположение зоны удержания частиц МП за счёт прямого проботбора. Например, работы 2024 г. в дельте Волги не позволили охватить её полностью, т.к. из-за попусков расход Волги был неожиданно высоким (для данного сезона), а ветровая обстановка не позволила плавсредству выйти далеко в открытую акваторию и достичь морской границы зоны смешения.
Проявления всех этапов маргинального фильтра (гравитационный, коллоидно-сорбционный и биогенный) ожидается во всех пилотных акваториях. Для Преголи и дельты Волги на это указывалось в [Лукашин и др., 2018, 2019; Krechik et al., 2020] (но на основании разовых съемок), для иранских пилотных акваторий аналогичного анализа не проводилось. Ожидается, что гравитационный (механический) этап будет выражен для лагуны Энзели и реки Сефид Руд (Иран), коллоидно-сорбционный - для рек Преголя и Сефид Руд (Иран), биогенный - для дельты Волги и лагуны Энзели.
Фактически для всех пилотных акваторий имеются искусственные источники частиц микропластика, что также осложняет выделение природообусловленной составляющей в возможных максимумах концентрации частиц МП в эстуарных зонах пилотных акваторий.
Для российских пилотных акваторий были сформулированы предварительные выводы. Проведение годового мониторинга гидрологических характеристик в зона смешения морских и речных вод в устьевой части реки Преголя показало её значительную сезонную миграцию, а также то, что речная граница этой зоны продвигается вверх по руслу дальше, чем это оценивалось по данным 2000-х годов. Первые оценки содержания частиц микропластика в дельте Волги свидетельствуют в пользу гипотезы, что задержка частиц микропластика мелководной зоне «река-море» в основном, происходит за счёт высшей водной растительности. Также следует отметить, что частицы микропластика присутствуют во всех проанализированных животных объектах не в устрашающих, но в значимых количествах, что говорит о «распространении» частиц МП вверх по трофическим цепям.
Публикации
1. Домнин Д.А., Есюкова Е.Е., Лобчук О.И. Установка для отбора проб воды большого объёма в экспедиционных условиях для оценки содержания взвешенных частиц в природных водоёмах Материалы XII международного Балтийского морского форума, XII Национальной научной конференции «Водные биоресурсы, аквакультура и экология водоемов», Калининград, 30 сентября — 04 октября 2024. – Калининград: изд-во БГАРФ, Калининград: изд-во БГАРФ, 2024. Том 3, С. 177-182. (год публикации - 2024)
2. Двоеглазова Н.В., Шушарин А.В. Учет эффекта естественной пятнистости гидрологических характеристик при изучении устьевой зоны смешения реки Преголи (Юго-Восточная Балтика) Береговая зона морей России в XXI веке: Тезисы докладов ХХХ всероссийской конференции, Москва, 3–7 июня 2024 г. – М.: Географический факультет МГУ, М.: Географический факультет МГУ, 2024. С. 30-33. (год публикации - 2024)
3. Лобчук О.И., Есюкова Е.Е.. Assessment of microplastic contamination of the Pregolya River mouth area (South-Eastern Baltic) Микропластик в науке о полимерах: сборник тезисов, Великий Новгород, Россия, 01–05 октября 2024 года. – Великий Новгород: Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого, Великий Новгород: Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого, 2024. – С. 53. (год публикации - 2024)
4. Двоеглазова Н. В. Килесо А. В., Закиров Р. Б., Дикий Д. И. Особенности формирования устьевой зоны смешения в двух протоках реки Преголи (Юго-Восточная Балтика) XIII Международная научно-практическая конференция «Морские исследования и образование» MARISEDU 2024, Москва, 28 октября - 1 ноября 2024 (год публикации - 2024)
5. Гмыря Е. И., Чубаренко Б. В. Методика оценки расходов воды в точке бифуркации реки Преголи на основе данных точечных измерений скоростей течений в срединных горизонтах XIII Международная научно-практическая конференция «Морские исследования и образование» MARISEDU 2024, Москва, 28 октября - 1 ноября 2024 (год публикации - 2024)
6.
Чубаренко Б. В., Двоеглазова Н. В., Боскачев Р. В., Шушарин А. В.
Пространственно-временная изменчивость гидрологических характеристик в зоне смешения реки Преголи (Юго-Восточная Балтика) и методические подходы к ее изучению
Океанологические исследования, 2024. № 52 (1). С. 157–176 (год публикации - 2024)
10.29006/1564-2291.JOR-2024.52(1).8
7. Двоеглазова Н.В., Чубаренко Б.В., Боскачев Р.В. О сравнении временных рядов уровня воды в р. Преголе (Юго-Восточная Балтика) для гидропостов Калининград-рыбный порт и МС «Витязь» Проблемы географии Урала и сопредельных территорий: Материалы III Международной научно-практической конференции, Челябинск, 24–25 мая 2024 года. – Челябинск: ООО «Край Ра», Челябинск: ООО «Край Ра», 2024. – С. 87-93. (год публикации - 2024)
8. Закиров Р.Б., Килесо А.В. Морфометрические характеристики протоков Новая и Старая Преголя и их особенности с точки зрения возможного расположения зон аккумуляции осадочного материала Материалы XII международного Балтийского морского форума, XII Национальной научной конференции «Водные биоресурсы, аквакультура и экология водоемов», Калининград, 30 сентября — 04 октября 2024. – Калининград: изд-во БГАРФ, Калининград: изд-во БГАРФ, 2024. Том 3, С. 188-191. (год публикации - 2024)
9. Чубаренко Б.В., Есюкова Е.Е., Лобчук О.И., Двоеглазова Н.В. Первые результаты оценки загрязнения частицами микропластика устьевого участка реки Преголи (Юго-Восточная Балтика) Береговая зона морей России в XXI веке: Тезисы докладов ХХХ всероссийской конференции, Москва, 3–7 июня 2024 г. – М.: Географический факультет МГУ, М.: Географический факультет МГУ, 2024. – С. 124-126. (год публикации - 2024)
10. Дикий Д.И., Двоеглазова Н.В. Вариации уровня на устьевом участке реки Преголи в суточном и межсуточном масштабе (по данным инструментальных измерений) как индикатор стабильности гидрологических условий Материалы XII международного Балтийского морского форума, XII Национальной научной конференции «Водные биоресурсы, аквакультура и экология водоемов», Калининград, 30 сентября — 04 октября 2024. – Калининград: изд-во БГАРФ, Калининград: изд-во БГАРФ, 2024. Том 3, С. 177-182. (год публикации - 2024)
11. Чубаренко Б.В., Двоеглазова Н.В., Есюкова Е.Е., Лобчук О.И., Чубаренко И.П., Килесо А.В., Дикий Д.И., Закиров Р.Б. Hydrological-ecological screening monitoring of the mouth of Pregolya River (South-Eastern Baltic): search for potential retention zones for microplastic particles Микропластик в науке о полимерах: сборник тезисов, Великий Новгород, Россия, 01–05 октября 2024 года. – Великий Новгород: Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого, Великий Новгород: Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого, 2024. – С. 21. (год публикации - 2024)