1. Показано, что для крупных рек бассейна Северного Ледовитого океана (Лена, Обь, Колыма) содержание ПТЭиС в микрочастицах взвеси определяется главным образом природными особенностями водосборов. На Европейской территории России антропогенная нагрузка на речные бассейны существенно выше, что проявляется, в частности, в обогащении микрочастиц взвеси р. Волги - приоритетными токсичными элементами загрязнения городской среды (Cu, Pb, Sb, Sn, W, Bi). Наибольшие уровни ПТЭиС отмечены в микрочастицах взвешенных наносов малых рек, испытывающих воздействие крупных городов – р. Москвы и ее притоков. В дальнейшем предполагается сконцентрироваться на фундаментальных исследованиях процессов и механизмов распределения токсичных элементов между наносами и раствором и их параметризации.
2. Создана и размещена на сайте проекта (
https://hydrogeochem.ru/) система доступа к данным наблюдений на крупных и крупнейших реках (Лена, Обь, Енисей, Дон, Северная Двина, Ока, Москва), на которых в рамках проекта проводится непрерывный отбор проб. Система в настоящее время состоит из трех разделов: Обзор, Мониторинг и Анализ. Проводится наполнение системы данными последующих наблюдений и ее использование для анализа, оценки и прогноза потоков ПТЭиС в бассейнах рек и их экологического состояния.
3. Подготовлена карта радиоактивного загрязнения речных бассейнов Тульской области, располагающихся в бассейне главной реки области – р.Упы, 39 лет спустя после аварии на Чернобыльской АЭС на основе данных, полученных по проекту с привлечением результатов предыдущих исследований и публикаций. Карта отражает сложившуюся на данный момент ситуацию с загрязнением различных элементов рельефа междуречий и гидрографической сети, включая суходольную сеть и днища речных долин. Установлено, что участками с суммарными запасами
137Cs, сопоставимыми с уровнями начального загрязнения в 1986 г., являются днища суходолов (балок), расположенных в центральной части Плавского цезиевого пятна (бассейн р. Локны и центральная часть бассейна р. Плавы), а также участки низкой поймы рек бассейнов, расположенной внутри и ниже по течению от Плавского цезиевого пятна (левобережные притоки р. Упы на участке её среднего течения и собственно верховья р. Упы). На следующих этапах выполнения проекта планируется использовать полученные данные по донным отложениях прудов и озер, и наносам на пойме рек загрязненных районов для реконструкции долговременной динамики
137Cs в водных объектах за 39 лет после аварии. Кроме того, предполагается проведение полевых экспериментальных исследований механизмов сезонных колебаний растворенного
137Cs в водных объектах.
4. Разработан и опробован программный код модуля для гидрологической модели ECOMAG, который позволяет рассчитывать объем взвешенных потоков ПТЭиС, поступающего с поверхности водосбора в речную сеть с расчетной единицей времени (1 сутки). Модуль протестирован на примере реки Комаровки в Приморском крае (бывшая Приморская водно-балансовая станция). Расчеты проведены для тестового периода 1970-1979 гг. Для валидации расчетов они сопоставлены с результатами моделирования на базе программного комплекса SWAT, также адаптированной для тестового бассейна. Новым программным модулем показаны адекватные результаты выноса материала с поверхности водосбора во время снеготаяния и прохождения паводочных событий.
5. Подготовлены прогнозные карты радиоактивного загрязнения днищ долин и бассейнов рек Тульской области до 2050 г. на основе совместного использования карты фактического уровня радиоактивного загрязнения рек Тульской области (в пределах бассейна р. Упы) на 2025 год и расчётов темпов смыва почв с пахотных угодий, проведённых на основе применения модели WaTEM/SEDEM с учётом фактического землепользования, сложившегося на настоящий момент времени, и для условий текущих климатических изменений, которые привели к резкому сокращению, вплоть до полного прекращения, формирования поверхностного стока и смыва с пахотных склонов в период весеннего снеготаяния, вызванного потеплением климата.
Для оценки депонирующей емкости растительного покрова и интенсивности процессов биогенной миграции
137Cs в склоновых и пойменных ландшафтах ореола Плавского радиоактивного пятна определены показатели продуктивности биомассы сельскохозяйственных и дикорастущих культур, а также величины удельной активности радионуклида в надземных и подземных органах растений. Установлена низкая биологическая доступность
137Cs растениям наземных экосистем вследствие его прочной иммобилизации в твердой фазе почвы, незначительной доле подвижных и потенциально подвижных форм соединений, а также эффекта дискриминации процессов корневого потребления экотоксикантов. Баланс выноса
137Cs с отчуждаемой с полей биомассой в агроэкосистемах составляет не более 0,02% от общего запаса радионуклида в системе «почва-растение». Для высших сосудистых макрофитов реки Плава получены значения коэффициентов накопления
137Cs по отношению к донным отложениям в местах укоренения прибрежно-водных и истинно водных видов растений. Уровни аккумуляции
137Cs в водных растениях широко варьируют и являются видоспецифичными, находясь в меньшей зависимости от жизненного цикла растений или их принадлежности к экологической группе. При этом уровни накопления
137Cs в органах лекарственных макрофитов, которые входят в состав фиточаев соответствуют нормам СанПиН 2.3.2.1078-01 и не создают значимых рисков для здоровья населения.
6. Собраны, обработаны и систематизированы сведения об исходных характеристиках и состоянии компонентов окружающей среды ореола Восточно-Уральского радиационного следа (ВУРС) на Азиатской части территории России (бассейн р. Исеть, Челябинская область), включая результаты проведенных в отчетный период полевых исследований на водосборах малых рек Восточно-Уральского цезиевого следа (ВУРС). На основе обработки данных дистанционного зондирования, полевых исследований и с привлечением архивных данных выполнены предварительные оценки объёмов накопления радионуклидов на различных уровнях пойм рек Восточно-Уральского цезиевого следа (реки Исеть и Теча). Установлено значительное влияние ледяных заторов на уровни загрязнения участков днищ долины р. Исеть. Установлено, что областями наиболее высоких уровней загрязнения пойм рек Течи и Исети (помимо участка «Асановских болот», расположенных в верховьях р. Течи непосредственно ниже по течению от территории НПО «Маяк), являются приустьевая часть днища долины р. Теча и фрагментарные участки молодой поймы р. Исеть на участке, расположенном ниже по течению от впадения в неё р. Теча. На следующих этапах реализации проекта будут получены более детальные оценки после завершения анализов всех образцов почвы и отложений, отобранных на различных уровнях пойм рек Теча и Исеть.
7. На основе данных, полученных по проекту и ранее опубликованных материалов, выявлены основные закономерности латеральной миграции
137Cs по пути их транспортировки с распахиваемых склонов междуречий в постоянные водотоки в зависимости от структуры и протяжённости верхних звеньев флювиальной сети в пределах малых водосборов, расположенных в пределах территорий с различными типами эрозионного расчленения и набором высеваемых сельскохозяйственных культур. Выявлен характерный для последних десятилетий тренд переотложения основных объёмов смытых с пашни наносов и переносимого совместно с ними
137Cs в днищах сухих долин первого порядка, примыкающих непосредственно к пашне.
8. Проведены масштабные полевые исследования в дельте р. Волги, нижнем течении и дельте р. Дона, в нижнем течении р. Лены, р. Енисей, р. Обь и р. Камчатка. В рамках Донской экспедиции МГУ в июне-июле 2025 года выполнялись комплексные гидролого-геохимические исследования Нижнего Дона и дельты Дона совместно учеными из МГУ, РУТ, ЮФУ и ЮНЦ РАН. На участке реки Дон от плотины Цимлянской ГЭС до г. Ростова-на-Дону, включая притоки Дона (Северский Донец, Маныч, Аксай), обследования выполнена с применением автономного катера-лаборатории РУТ. Собрана база данных проб ПТЭиС - воды, взвесей и донных отложений в 23 створах на участке нижнего течения Дона и 25 створах в дельте Дона.
В ходе Волжской экспедиции, проведенной на пике половодья в мае 2025 года и в межень в августе 2025 года, выполнены сверхдетальное обследование дельты Волги. Общая протяженность экспедиционных маршрутов составила около 2,5 тыс. км, во время которых измерения расходов были выполнены на 375 гидрометрических створах, отобрано 150 проб воды для определения ПТЭиС во взвеси, воде и донных отложениях.
Полевые работы 2025 г. в Обском бассейне (Обская экспедиция) были выполнены как на постоянном в створе р. Оби, так и на средних и больших реках бассейна (р.Теча, р.Исеть, р.Тобол). В районе г. Салехард было отобрано 39 пробы воды Оби в рамках мониторинга ПТЭиС. В Обском бассейне в пяти створах были отобраны 5 проб донных отложений и 3 пробы береговых отложений для оценки особенностей трансформации поля радиоактивного загрязнения различных уровней пойм рек Течи в ее нижнем течении и Исети в ее среднем и нижнем течении.
В рамках полевых исследований в нижнем течении р. Енисей было уточнено расположение створа мониторинговых наблюдений в районе г. Игарка, проведены отборы ПТЭиС по длине р. Енисей от Красноярска до Игарки. На Лене исследования проведены от г. Олекминска до г. Якутска, обобщены данные съемки ПТЭиС в дельте Лене и по длине реки на участке от г. Якутска до дельты, выполненные в первый год выполнения проекта. Намечены створы проведения гидролого-геохимических работ в бассейне р. Камчатки. В качестве основных намечено 10 створов на главной реке и 20 створов на притоках с учетом особенностей дренируемых территорий (влияния вулканизма, рудоносных провинций).
9. Сформированы базы данных, характеризующие источники поступления наносов в бассейнах рек Сетунь и Чертановка (бассейн р. Москвы), Херота (г. Адлер). Получены основные источники взвешенных наносов р. Сетуни, а также рассчитано их процентное соотношение. Для бассейна реки Чертановки выделены источники поступления наносов различных субстратов: дорожная пыль, береговые уступы и поверхностные почвы, а также с различных природных зон: селитебная, природная, транспортная, промышленная. Проведен анализ уровней содержания и пространственно-временной изменчивости содержаний ПТЭиС в водах и взвешенных наносах р. Хероты и других малых рек г. Сочи. Идентификация источников показала, что главными факторами поступления ПТЭиС в реки в районе Сочи являются литогенный (30-50%), дорожная и городская пыль (20-40%), городские стоки (15-30%). В зимний период значимым источником загрязнения становится сжигание угля.
10. Созданы информационные основы и проведены оценки пространственного распределения ПТЭиС и их временных изменений в устьевых системах р. Дон и р. Волга. Сравнительный анализ содержаний металлов и металлоидов в компонентах устьевых систем показал более низкие уровни содержаний в дельте Волги. Отбор колонок донных отложений в ериках (пересыхающих протоках и на авандельте р. Волги позволил выявить изменения скоростей аккумуляции за период антропоцена (с середины прошлого века) на основе применения цезия-137 и атмосферной составляющей свинца-210 в качестве хрономаркеров. Предварительные результаты указывают на то, что скорости аккумуляции в ериках сильно варьируют в зависимости от местоположения точки отбора, составляя в среднем 1- 1,3 см/год с отчётливой тенденцией снижения в последние десятилетия, тогда как скорости аккумуляции в пределах авандельты не превышают 2-3 мм/год. Разделение толщи донных отложений по временным интервалам позволит выявить тренды изменения загрязнения наносов, транспортируемых рекой Волгой в дельту и выносимых в Каспийское море, за период с середины 20 века до настоящего времени.
11. Установлено, что уровень загрязненности речных вод биогенными и органическими веществами определяется совокупностью гидрологических условий территории и уровнем антропогенной нагрузки на водосбор. Наиболее высокой загрязненностью характеризуются южные бассейны с высокой долей распаханности водосбора, а наименьшей – бассейны, расположенные в зоне вечной мерзлоты. При этом вклад взвешенных форм в транспорт фосфора больше, чем для азота и углерода, и может достигать половины и более от среднегодовой концентрации элемента. Обнаружено, что реки Лена и Москва характеризуются низким уровнем загрязненности азота и фосфора, тогда как в нижнем течении р. Оки и в р. Дон проявляются стабильно более высокие уровни концентраций этих биогенных элементов. При этом для р. Дон более высокое содержание общего азота обнаруживается для поста, расположенного в районе г. Задонск, тогда как более высокий уровень загрязнения фосфора обнаруживается в районе г. Ростов-на-Дону. С использованием молекулярных диагностических соотношений индивидуальных соединений ПАУ, а также методов многомерной статистики определены основные источники поступления полиаренов в донные отложения и взвешенные наносы нижнего течения и дельты р. Дон. Концентрации полиаренов в донных отложениях и взвешенных наносах сопоставимы с уровнями крупных рек высокоурбанизированных регионов мира, а донные отложения характеризуются выраженной аккумуляцией этих веществ. Изменчивость содержания ПАУ определяется гидрологическим режимом и техногенной нагрузкой: от нижнего бьефа Цимлянского водохранилища до Ростова-на-Дону преобладают петрогенные источники и наблюдается рост концентраций вниз по течению. В дельтовой области усиливается влияние пирогенных источников. Установлено, что при текущих уровнях ПАУ возможны нерегулярные неблагоприятные экологические эффекты.
12. В бассейне реки Баксан развернута система мониторинга, включающая непрерывные измерения мутности, уровня воды и метеопараметров на трёх створах, а также регулярный отбор проб для калибровки. Были получены калибровочные зависимости для пересчета оптической мутности в весовую (коэффициенты корреляции 0.91-0.93), что обеспечило надёжную основу для количественных расчётов. Впервые на основе непрерывных данных рассчитан суммарный сток взвешенных наносов за июнь-август 2025 года. Он составил 137×10⁹ кг в створе г.п. Тырныауз и 372×10⁹ кг в замыкающем створе г.п. Заюково, что наглядно демонстрирует увеличение твёрдого стока по длине реки. Для малого водотока Джанкуат сток наносов оказался на три порядка меньше (2,9×10⁶ кг). Зафиксирована прямая связь резких пиков мутности с конкретными природными событиями. Максимальные значения мутности (до 4000 мг/л в Заюково и 2800 мг/л в Тырныаузе) были обусловлены селевыми событиями на притоке Герхожан-Су (21 и 31 июля) и прорывом озера Азау (6 августа). Эти пики на 1-2 порядка превышали фоновые значения (50-400 мг/л). Наблюдаются различия в динамике мутности между верхним (Тырныауз) и нижним (Заюково) створами. После селевых событий в Заюково фиксируется более плавное и длительное снижение мутности, что объясняется дополнительным поступлением переотложенного руслового материала с вышележащих участков бассейна.
13. На основе комбинации методов спутникового мониторинга мутности воды и численной параметризации плановых переформирований дельт созданы модели трансформации потоков ПТЭиС в дельтах крупнейших рек РФ с учетом вклада русловых деформаций. Выполнены оценки интенсивности размывов берегов крупнейших дельт рек Арктики – Северной Двины, Печоры, Оби, Надыма, Таза, Пура, Мессояхи, Енисея, Лены, Индигирки и Колымы. Средняя скорость разрушения берегов в дельте Северной Двины - 0.048 км2/год (или 0,053 % относительно площади всей дельты ежегодного отступания берегов), Печоры – 0.147 км2/год (0,0045%), Оби - 0.022 км2/год (0.0007 %), Енисея – 0.295 км2/год (0,004 %), Лены – 3.12 км2/год (0.015%) и Колымы – 0.768 км2/год (0.024 %). Сделан вывод, что восточные арктические дельты (дельты рек Лена, Индигирка, Колыма) подвержены более интенсивным эрозионным процессам, связанными с ролью деградации обнажений многолетнемерзлых пород и определяющих рост ПТЭиС (в первую очередь суммарных потоков взвеси, взвешенного углерода, группы микроэлементов) в пределах этих дельт.
14. Разработана рабочая программа межфакультетского курса «Геохимия речных бассейнов». Разработана образовательная программа повышения квалификации “Техногенные катастрофы и их последствия для гидросферы», по которой проведен курс повышения квалификации.
Проведена научная школа для молодых ученых по применению дистанционного зондирования в исследованиях речных наносов «Remote sensing applications inriversedimentresearch» -
https://hydrogeochem.ru/iahsworkshop.
Проведена международная конференция «Водосбор-река-устье: исследования эрозии почв, русловых и устьевых процессов» -
https://sediment.ru/page64918777.html.
Проведена международная конференция по применению радионуклидов и моделей «фингерпринтинга» для мониторинга и прогнозирования загрязнения речных бассейнов «Sediment andpollutantstransportin river catchments: monitoring, fingerprinting and source apportionment» -
https://sediment.ru/page69546043.html.
Проведены стажировки четырех аспирантов географического факультета, членов научного коллектива лаборатории геохимии природных вод:
- Успенский Максим Игоревич в Белорусском государственном университете на факультете географии и геоинформатики, кафедре почвоведения и геоинформационных систем (Беларусь, г. Минск);
- Даниил Вячеславович Котов, Елена Сергеевна Прилипова и Марина Вячеславовна Сушенцова в лаборатории морской геологии (State key laboratory of marine geology) на базе школы океанологии и наук о Земле университета Тунцзи (School of Ocean and Earth Science Tongji University) (Китае, г. Шанхай).
Результаты выполнения проекта в отчетном году опубликованы в 13 статьях, в том числе в журналах из списка Q1 по базе данных WebOfScience – Earth System Science Data (IF = 15), Journal of Environmental Management, Environmental Pollution и Journal of Hydrology.
Молодыми членами коллектива защищены 3 кандидатских диссертации под руководством ведущих членов проекта:
- Терешина Мария Алексеевна на тему «Водный и термический режим водоемов Московского региона в условиях изменяющегося климата» под руководством Ериной Оксаны Николаевны, с.н.с., к.г.н.;
- Денисова Ирина Сергеевна на тему «Гидрологический режим рек Московской агломерации (на примере р. Сетунь)» под руководством Чалова Сергея Романовича, профессор, д.г.н.;
- Иванов Виктор Алексеевич на тему «Формирование стока наносов рек криолитозоны России» под руководством Чалова Сергея Романовича, профессор, д.г.н.