Ученые географического факультета МГУ подготовили фундаментальную обзорную статью, посвященную системам мониторинга химического состава речных вод на территории Российской Федерации. В работе приводятся первые результаты, полученные в ходе реализации мегагранта Минобрнауки России по изучению потенциально токсичных элементов и соединений в реках РФ. Впервые получены данные о сезонных различиях транспорта биогенных элементов (азот, фосфор), дана оценка переноса взвешенной формы микроэлементов в приемные моря, достигающей 60-70%. Работа опубликована в журнале «Водное хозяйство России».
Река Малый Анюй, Чукотка. Автор фото: Д. Школьный
Качество природных вод является одним из основных факторов, определяющих безопасность окружающей среды. Исследование химического состава речных вод имеет важное значение для водопользования и контроля антропогенного воздействия на речные экосистемы, а также для фундаментальных вопросов глобального климатического моделирования. Последнее связано с тем, что поступающие с речным стоком в моря и океаны органические вещества трансформируются в углекислый газа и метан и включаются в баланс парниковых газов. Поэтому оценка химического состава вод крупных рек – ключевая научная и водохозяйственная задача, решение которой возможно на основе детальных по составу и временному разрешению стационарных наблюдений.
В работе впервые приведены характеристика и сравнительный анализ действующих в РФ подходов к проведению гидрохимического мониторинга: государственного (сети Росгидромета), ведомственного (предприятия) и научно-исследовательского (научные программы).
Государственная сеть Росгидромета представлена самым большим числом пунктов наблюдений и опирается на многолетние данные. В ней определяется около 20 параметров (главные ионы, биогенные элементы, часть микроэлементов, нефтепродукты, фенолы) с периодичностью 6–12 раз в год.
Ведомственный мониторинг определяет большее количество параметров (до 221 вещества в отчётности), но он фрагментарен, слабо стандартизирован и ориентирован на локальные задачи, поэтому эти данные зачастую не дают целостной картины по речным бассейнам. Кроме того, информация практически не передается в открытый доступ.
Научные работы и системы долговременного мониторинга распространяются на реки с высокой мутностью или антропогенной нагрузкой. В последние годы именно эти системы становятся наиболее доступным источником информации о качестве воды.
«Примером современного гидрохимического мониторинга может служить программа измерения потенциально токсичных элементов и соединений (ПТЭиС) на крупнейших реках России, запущенная в 2024 году в рамках мегагранта Минобрнауки России. Отличительная черта программы ПТЭиС МГУ – это еженедельная периодичность круглый год, в том числе – в зимнюю межень и ледостав. Определяется более 150 (!) показателей в каждой пробе, включая растворённые и взвешенные формы химических элементов, биогенные элементы (азот, фосфор, кремний), органическое вещество. Исследуется также гранулометрический состав взвешенных наносов. На данный момент мониторинговые исследования проводятся на реках Москва, Ока, Дон, Северная Двина, Обь, Енисей и Лена. Программа является качественно новым типом мониторинга химического состава речных вод РФ по детальности и составу наблюдений», – рассказал один из авторов работы, профессор географического факультета МГУ Сергей Чалов. В работе принимают участие специалисты из ведущих научных организаций: Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, Южного научного центра РАН, Северо-Западного отделения Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Нижегородского университета Лобачевского и пр.
Заслуживают внимания первые полученные результаты (данные за 2024 и 2025 годы) по перераспределению биогенных элементов между растворёнными и взвешенными формами. «В среднем доля взвешенного фосфора в общем переносе составляет 35% (разброс по рекам 28-43%), азота – 20% (разброс от 14 до 27%). Максимальная доля взвешенного азота (до 57%) отмечена в воде Лены, что можно объяснить эрозией мерзлотных берегов и выносом органики. Доля фосфора, переносимого во взвешенном состоянии, выше в Енисее и Лене, где достигает 40%. Таким образом, государственная мониторинговая сеть Росгидромета, которая не учитывает взвешенные частицы, систематически занижает поступление биогенных элементов в приёмные водоёмы», – сообщила один из авторов исследования, младший научный сотрудник лаборатории геохимии природных вод географического факультета МГУ Екатерина Крастынь.
В исследовании впервые отмечено сезонное изменение концентрации взвешенных форм. Так, в р. Лене в 2024–2025 гг. концентрация общего взвешенного фосфора в зависимости от периода наблюдения менялась от 0,001 до 0,09 мг/л, в р. Оке – от 0,006 до 0,153 мг/л, в нижнем течении р. Дон – от 0,008 до 0,087 мг. В водосборах с интенсивной антропогенной трансформацией химического стока при низких медианных значениях фиксируется значительная внутригодовая неоднородность содержания азота. Так, в р. Дон в районе г. Ростова-на-Дону в вегетационный период доля азота, который переносится во взвешенной органической форме, увеличивается почти в 2 раза, достигая 70%. Это связано с активным развитием водорослей в расположенном выше по течению Цимлянском водохранилище.
К недостатку подобных программ мониторинга следует отнести высокую стоимость подготовки проб и химических анализов. Кроме того, в мониторинге не учитываются некоторые загрязнители, например, микропластик, поверхностно-активные вещества (ПАВ), пестициды.
Полученные в ходе реализации проекта результаты измерения ПТЭиС демонстрируют перспективы этой системы мониторинга. Применяемые подходы существенно увеличивают точность, воспроизводимость, возможности для сравнения гидрохимических данных и могут быть рекомендованы при проведении гидрохимического мониторинга заинтересованными организациями.
Информация и фото предоставлены пресс-службой географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова
Автор фото: Д. Школьный
