Как учёные следят за экологической обстановкой в Красноярске и крае

“Товарищи учёные, доценты с кандидатами, замучились вы с иксами, запутались в нулях…”, — написал поэт, и был неправ! На самом деле представители науки вовсе не оторваны от насущных проблем. Теория постоянно превращается в практику, а фундаментальные исследования помогают лучше понять, что реально происходит, например, с природой нашего города и края. В этом журналист “Городских новостей” убедился, побывав в лабораториях красноярских учёных-экологов. Доктора, кандидаты и аспиранты показали, какими технологиями располагает современная наука, как выявляет загрязнения в воде, воздухе и на суше. И самое главное — какую пользу эта работа может принести каждому красноярцу.

Большая экспедиция

Прежде чем пройтись по лабораториям, обратимся к недавней истории, которая поможет понять масштабы задач, стоящих перед красноярскими учёными. Летом 2020 года Сибирское отделение СО РАН направило в Норильский промышленный район большую экспедицию. Специалисты из разных областей должны были оценить экологическую ситуацию на территории после разлива 20 тысяч тонн дизельного топлива на ТЭЦ-3. Эту аварию называют крупнейшей в заполярной Арктике. Масштаб катастрофы был настолько значительным, что в Норильске объявили ЧС федерального уровня. Нефтепродукты попали в почву, реку Далдыкан, из неё в реку Амбарную и озеро Пясино. Какую-то часть топлива удалось оперативно собрать, но далеко не всё. Были предположения, что масляное пятно добралось до Карского моря.

Детальное изучение на местности проводилось по четырем основным направлениям: исследование вод, донных осадков и атмосферы; анализ состояния почв; биоразнообразия; инженерных и геокриологических условий. Учёные собрали материал, чтобы проанализировать его и сформировать целостную картину всех антропогенных и природных изменений, а также выработать конкретные рекомендации и даже концепцию хозяйствования в Арктике в изменившихся условиях.

Первые результаты экспедиции уже представлены международной общественности, а красноярские учёные поделились своими выводами и рассказали о технологиях исследований. Сразу стоит отметить, что наша наука планирует и в этом году поработать в Норильском промышленном районе, чтобы увидеть картину в развитии.

Адаптированный планктон

Институт биофизики СО РАН занимается фундаментальной наукой, но участвует и в значимых прикладных проектах. В составе Большой Норильской экспедиции его специалисты исследовали качество воды на территории, пострадавшей от разлива нефтепродуктов.

— Мы приехали туда в начале августа, изучали живые организмы, которые составляют основу питания рыб, смотрели их отклик на загрязнение, — рассказал кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Александр Толомеев. Наши специалисты подробно рассмотрели несколько компонентов экосистемы — водоросли и мелких рачков, которые обитают в толще воды. В русле реки и на берегах собрали пробы, которые потом привезли в Красноярск. Уже здесь в лабораториях воду отфильтровали и под микроскопом подсчитали число микроорганизмов.

Вообще, то, что происходит после разлива нефти, достаточно хорошо изучено. Рыба может погибнуть, а вот простым организмам при определённых концентрациях, наоборот, хорошо, они начинают размножаться. Первыми откликаются на такие загрязнения нефтеокисляющие бактерии, которые приступают к росту. А дальше по трофической (то есть пищевой) цепочке может уже восстанавливаться и биоразнообразие.

— Анализы показали классическую картину, как во многих местах, где происходили разливы нефтепродуктов, — делится первыми результатами кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Елена Кравчук. — На территории, которая находится вблизи места разлива, живые существа пострадали существенно. В низовьях реки Амбарной обнаружены мёртвые животные и растения. А вот ещё ниже эта органика плюс последствия разложения нефтепродуктов создали питательный бульон и простимулировали рост биоты (совокупность флоры и фауны. — Прим. ред.). Доказательство — большое количество рачков в водоёмах после реки Амбарной.

В целом, по словам Александра Толомеева, на территории Норильского промышленного района уже сложно разграничить загрязнение, накопленное за время работы Норильского комбината, и полученное в результате аварии на ТЭЦ-3. При этом природа вынужденно подстраивается под человека. Так, по мнению учёных, в озере Пясино все живые организмы за несколько десятилетий успели адаптироваться к таким суровым условиям. В водоёмах представлен целый набор загрязнителей: тяжёлые металлы, нефтепродукты, никель, марганец, цинк, медь, свинец. И это многолетние накопления, ожидаемые последствия хозяйственной деятельности предприятия, так как большой разницы с результатами исследований, которые проводились здесь в 90-х годах ХХ века, учёные не увидели.

— С середины озера Пясино мы уже не нашли нефти, — говорит Александр Толомеев. — Помогли своевременные меры реагирования и благоприятные погодные условия: ветер и ледовая шапка. Стечение обстоятельств способствовало тому, что техногенная катастрофа не стала ещё более масштабной. Дизельное топливо шло по поверхности, до 70 процентов его испарилось.

От ручья Безымянного до Карского моря

Младший научный сотрудник Владислав Ионин работает в Институте химии и химической технологии. В Большой Норильской экспедиции он собирал пробы грунта и донных отложений, чтобы затем вместе с коллегами дать ответ: каким был объём нефтепродуктов, которые выплеснулись на территорию. Не на глазок, конечно же. В институте есть современные приборы для исследования загрязняющих веществ и в жидких, и в твёрдых средах, учёные могут выявить наличие тяжёлых металлов, проанализировать органические соединения в почве и донных отложениях. Пробы из Норильского промрайона протестировали разными способами на современном оборудовании и обнаружили значительное превышение предельно допустимых концентраций по нефти. Топливо проникло в почву, тяжёлые фракции попали в донные отложения.

— Исследование проводилось практически во всех водоёмах, которые связаны с районом загрязнения: от Безымянного ручья через озеро и реки добрались до Карского моря, — говорит младший научный сотрудник Владислав Ионин. — Мы изымали и почву на глубине до 25 сантиметров. Дальше никак: там на штык лопаты уже вечная мерзлота, которую исследовали в экспедиции специалисты других институтов. По полученным нами результатам можно сказать, что даже фоновое содержание нефтепродуктов в этом районе превышает ПДК, такая историческая ситуация там сложилась. То же самое и по тяжёлым металлам. Об этом и раньше было известно, но внимание не акцентировалось. Авария усугубила ситуацию, сейчас начинаются очень скрупулёзные исследования.

По словам Ионина, работа только началась, учёные получили лишь предварительные результаты, и нужно следить за развитием ситуации. Это необходимо для разработки плана рекультивации земель.

— В этом году планируем проехать по тем же самым точкам, для сравнения повторим тот же путь, — говорит Владислав Ионин. — Скорее всего, где-то сосредоточимся подробнее, например, не полетим на Карское море, по результатам прошлого года там не выявлено загрязнений.

Чем болеют мыши?

Одно из подразделений Института леса СО РАН — лаборатория лесных техногенных экосистем. Здесь изучают влияние промышленности на фауну. В последнее время большая часть исследований проводится на мышах. Эти мелкие млекопитающие — интересный объект, в их пищевом рационе есть и растения, и насекомые, в которых могут содержаться самые разные химические элементы. Кроме того, мышей много, а значит, изъятие нескольких особей не влияет на численность популяции, в отличие от более крупных видов. Даже в Арктике у этих животных рождается два поколения потомства за лето. А результаты их исследования можно экстраполировать на другие виды.

Вообще, разглядывать полки и столы в этой лаборатории слишком впечатлительному человеку лучше не стоит. Отловленных мышей здесь помещают в формалин, изготавливают из них препараты, режут на кусочки, красят, делают парафиновые среды, изучают под микроскопом. Возможно, каких-то зоозащитников и возмутит подобное использование этих существ. Но зато сколько ценнейших сведений, которые помогут спасти не одну жизнь, можно добыть из препарированных зверьков!

Грызунов ловят мышеловками, их несколько сотен разных модификаций. Устанавливают этот “научный прибор” по определённой методике, которая даёт возможность оценить и численность популяции, и вероятный вред здоровью. География исследований, которые проводят специалисты лаборатории, обширна: от Норильского промрайона до Тувы, Болгазинский бор, золотопромышленные районы, золотодобыча на реке Солбе, Енисейский, Северо-Енисейский, центральные районы края, территория КрАЗа. Мыши есть везде. Некоторые патологии, например увеличение селезёнки, встречаются у этих грызунов и в Норильске, и в южных районах. Бывают и свои, “местные” отклонения.

Исследованиями в Норильском промышленном районе учёные этой лаборатории занимаются почти 20 лет, могут оценить ситуацию в динамике. Говорят, что из большой экспедиции привезли интересные результаты. Мыши мобильны, смогли мигрировать с места разлива нефтепродуктов. Но и там, где топливо в почве видно невооружённым глазом, можно было встретить этих грызунов.

— Ареал обитания серых полёвок достаточно большой, — рассказывает кандидат ветеринарных наук Андрей Люто. — Загрязнение территории нефтепродуктами их пока особо не затронуло. Есть только некоторые патологии печени. Зато мы видим повреждение зоны обитания — снижение кормовых ресурсов.

Кстати, влияние разлива нефти на живые организмы может иметь и отложенный эффект, поэтому специалисты института планируют новую поездку нынешним летом. А если Норильск позволит, то красноярские учёные хотели бы поработать и на территории, с которой несколько лет назад убрали производство, оценить возможности восстановления. Ещё одна цель — застать гнездование перелётных птиц и посмотреть, как на их самочувствии отразился разлив нефтепродуктов.

По словам заведующего лабораторией доктора биологических наук Александра Шишикина, выводы, которые будут получены в результате этой работы, учёные планируют использовать для создания нормативов по биоразнообразию. Возможно, у лаборатории также появятся и новые патенты на рекультивацию промышленных территорий.

Посчитать пылинки

Экология краевого центра также находится в сфере интересов учёных СО РАН. Большую работу провели специалисты Института вычислительного моделирования — создали собственную сеть научно-исследовательского мониторинга качества воздуха в Красноярске. Они установили в городе автоматические станции контроля: специальное оборудование и программное обеспечение собирает и анализирует состояние атмосферы.

Заходишь на сайт air.krasn.ru и видишь 25 карточек, на каждой отражается информация о концентрации пыли в воздухе, о температуре, об атмосферном давлении и влажности. Одна карточка — это одна станция мониторинга. Доступ к данным открытый, следить за изменениями могут все желающие. Учёные уверяют, что информация достоверная — приборы сертифицированы и откалиброваны.

Более того, на сайте можно легко узнать, как влияет та или иная концентрация пыли в воздухе на здоровье — на каждой карточке показатели качества воздуха приводятся вместе с индексом загрязнения окружающей среды. Если индекс от 0 до 50, то загрязнение низкое, воздух чистый. От 51 до 100 — умеренное загрязнение, пожилым людям, детям, беременным женщинам и людям, страдающим болезнями сердца, астмой или другими респираторными заболеваниями, следует ограничить пребывание на открытом воздухе. От 101 до 150 — повышенное загрязнение, при котором пожилым, детям, беременным и людям с проблемным здоровьем лучше оставаться дома. Самый высокий индекс — от 300 до 500, и это катастрофическое загрязнение. В Красноярске и пригороде на момент написания этого текста самые высокие индексы были в Дрокино — индекс 82 — и Николаевке — индекс 50, в остальных районах обстановка оказалась значительно лучше.

Те же данные можно получить и в другом формате — на карте, на ней видно всё как на ладони — где воздух чище, где грязнее, наглядно можно проследить изменения в зависимости от ландшафта города.

Полученные с помощью этой системы мониторинга материалы учёные анализируют, используют для исследований и разработок, которые должны решить экологические проблемы Красноярка. Так, сейчас они намерены разобраться, как влияет незамерзающий Енисей на экологию города и здоровье жителей, ведут переговоры с медиками о возможных совместных исследованиях. А самое главное — эти наблюдения могут стать основой для пересмотра нормативов оценки предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в воздухе.

— Все стандартные методики, которые сегодня используются, идут от царя Гороха. От тех времён, когда не было компьютеров, смартфонов, дешёвых датчиков за тысячу рублей, — говорит Олег Якубайлик, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией космических систем и технологий Федерального исследовательского центра КНЦ СО РАН. — Произошла технологическая революция, появились новые возможности с точки зрения средств измерения, передачи данных, визуализации представления данных. И это должно получить отражение и в нормативной базе. Мы над этим работаем.

Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук — большая организация, созданная в нашем городе более 40 лет назад. Сегодня в её состав входят 20 подразделений, среди них институты леса, физики, биофизики, химии и химической технологии, вычислительного моделирования, специальное конструкторско-технологическое бюро “Наука”, Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера.

В этих организациях работают почти две тысячи человек, которые занимаются фундаментальными и прикладными исследованиями, внося большой вклад в социально-экономическое и научно-технологическое развитие региона, в частности в экологическую безопасность людей и окружающей среды. Исследования красноярских учёных стали базой для создания современных экологических паспортов крупнейших предприятий города и широкомасштабных экологических карт региона.