ИСТИНА

Климатические изменения, наблюдаемые в последние десятилетия во многих районах России, оказывают значительное влияние на функционирование экосистем и социально-экономические условия жизни населения. В южной части Восточно-Европейской равнины на фоне общей тенденции к потеплению прогнозируется увеличение засушливости климата, ухудшение водообеспеченности, общее снижение речного стока. В то же время отмечается и прогнозируется увеличение повторяемости ситуаций, способствующих развитию экстремальных явлений. В частности, усиление ветрового волнения над акваториями южных морей может вызывать экстремальные нагоны, приводящие к катастрофическим наводнениям, с выпадением аномальных осадков на водосборах были связаны экстремальные паводки на реках Азово-Черноморского бассейна, отмечавшиеся в 2012 г. Отмечаемые изменения гидрологического режима, сочетающиеся с усилением антропогенной нагрузки на речные бассейны, существенным образом влияют на потоки химических элементов и соединений в речных водах, что в свою очередь отражается на функционировании сообществ водных организмов и эколого-токсикологическом состоянии водных объектов. Данное исследование направлено на выявление количественных характеристик потоков растворенных и взвешенных веществ в устьях крупных рек юга России. Изучение их миграции и аккумуляции особенно актуально для таких геохимически макро-подчинённых ландшафтов, как устья крупных рек, где происходит принос вещества со всего бассейна и соответственно накапливается информация об экологическом состоянии крупной территории. Предполагается использование бассейнового подхода к анализу потоков веществ, который позволяет выявить природную геохимическую специализацию водосборов, определить роль притоков разного порядка в формировании жидкого и твердого стока, оценить влияние источников загрязнения, а также провести количественную параметризацию осаждения химических элементов и соединений в устьевых областях рек и их выноса в приемные водоемы. Он предполагает выявление качественных или количественных связей между природно-антропогенными характеристиками водосборов и балансом загрязняющих веществ. Проект направлен на выявление количественных характеристик потоков тяжелых металлов, металлоидов (ТММ), битуминозных веществ (БВ) и бенз(а)пирена (БП) в устьевых областях крупных рек юга России (Волга, Дон, Кубань), их выноса в растворенных и взвешенных формах в Каспийское и Азовское моря. Главное внимание планируется уделить стоку ТММ, БВ и БП в периоды с наибольшими расходами воды (половодья, паводки), когда проходит основная часть стока растворенных и взвешенных веществ. Это с одной стороны слабо изучено, с другой – обусловлено ростом повторяемости экстремальных атмосферных осадков на ЕТР.

The climatic changes observed in recent decades in many regions of Russia have a significant impact on the functioning of ecosystems and the socio-economic conditions of life of the population. In the southern part of the East European Plain, according to the general trend towards warming, an increase in the aridity of the climate, a deterioration in water supply, and a general decrease in river flow are projected. At the same time, it is noted and predicted an increase in the frequency of situations that contribute to the development of extreme events. In particular, an increase in wind waves over the waters of the southern seas can cause extreme surges leading to catastrophic floods, with the precipitation of abnormal precipitation in the catchments, extreme floods on the rivers of the Azov-Black Sea basin noted in 2012 were noted. The changes in the hydrological regime, combined with the intensification anthropogenic pressure on river basins, significantly affect the flow of chemical elements and compounds in river waters, which in turn affects the functioning the association of aquatic organisms and the ecological-toxicological state of water bodies. This study is aimed at identifying the quantitative characteristics of fluxes of dissolved and suspended substances in the mouths of major rivers in the south of Russia. The study of their migration and accumulation is especially important for such geochemically macro-subordinate landscapes as the mouths of large rivers, where the substance is brought from the entire basin and, accordingly, information on the ecological state of a large area accumulates. The use of the basin approach to the analysis of the flow of substances is suggested, which makes it possible to identify the natural geochemical specialization of catchments, determine the role of tributaries of different order in the formation of liquid and solid runoff, assess the influence of pollution sources, and quantify the deposition of chemical elements and compounds in river estuaries and their removal into the receiving reservoirs. It involves identifying qualitative or quantitative links between the natural-anthropogenic characteristics of catchments and the balance of pollutants. The project aims to identify the quantitative characteristics of the fluxes of heavy metals, metalloids (TMM), bituminous substances (BV) and benz (a) pyrene (BP) in the mouth areas of major rivers in southern Russia (Volga, Don, Kuban), their removal in dissolved and suspended forms in the Caspian and Azov Seas. The main attention is planned to be given to the discharge of TMM, BV and BP in periods with the greatest water discharge (flood, floods), when the bulk of the runoff of dissolved and suspended substances passes. This, on the one hand, has been poorly studied, on the other hand it is due to the increase in the frequency of extreme precipitation in the south of Russia.

1. Геоинформационные базы данных ландшафтно-геохимических и гидрологических характеристик и параметров землепользования водосборов рек Волги, Дона и Кубани, база гидролого-геохимических данных, ретроспективная композиция мультиспектральных разномасштабных снимков на период с 1980-х гг. на устьевые области рек 2. Оценки потоков взвешенных наносов на ключевых створах Волги, Дона и Кубани. Значения годовых и сезонных потоков тяжелых металлов, металлоидов, битуминозных веществ и бенз(а)пирена, оценки геохимической дифференциации массивов данных концентраций химических веществ, результаты оценки статистических параметров выборок состава элементов речного стока, абсолютные, нормированные и относительные элементограммы, результаты расчетов коэффициентов концентрации и рассеяния, экологической опасности, полиэлементной антропогенной нагрузки, интегральных показателей загрязнения 3. Характеристика распределения элементов в ряду «вода-взвешенные наносы-влекомые наносы-донные отложения» и массообмена между ними в разные сезоны, оценка региональной (бассейновой) роли гранулометрических фракций в формировании химического состава стока наносов, характеристика внутренней неоднородности (в пределах поперечного сечения) химического и гранулометрического состава руслового потока крупных рек 4. Эрозионная модель водосборов рек Волги, Дона и Кубани, верифицированная для оценки развития эрозии и валового поступления твердого материала в речную сеть с водосбора и сопоставленная с сетевыми наблюдениями за мутностью воды. 5. Ретроспективная модель баланса наносов в устьевых областях рек, карты распределения мутности воды и состава донных отложений для разных синоптических ситуаций и их анализ для выявления характерных систем распределения баланса химических веществ за период с 1980 по настоящее время. Оценки суммарной роли устьевой области в изменении потока наносов.

Наработки коллектива по тематике проекта связаны с общетеоретическими и методическими вопросами изучения компонент речного стока, разработанными научными школами кафедры гидрологии суши, кафедры геохимии ландшафтов и географии почв и лаборатории эрозии почв и русловых процессов МГУ имени М.В. Ломоносова. Теоретическую основу будущего исследования составят оригинальные представления о гидроэкологической безопасности территории, обоснованные в работах (Алексеевский 2004; Алексеевский и др. 2000; Алексеевский, Фролова 2000, 2012), концепция гидрологических ограничений (Алексеевский, Фролова, Христофоров 2011; Алексеевский, Фролова 2012). При анализе генетических составляющих стока наносов будут использованы закономерности, выявленные участниками проекта при определении доли русловых и транзитных частиц в стоке зональных рек (Алексеевский 1998), идеи исследования результирующей баланса наносов и химических веществ для определения причин изменения содержания в воде минеральных частиц (Алексеевский 2012; Алексеевский, Чалов С.Р. 2009). Важную роль в обосновании задач проекта играют представления о ландшафтно-геохимической каскадной системе (Глазовская 1988) и геохимических барьерах (Перельман, Касимов 1990). Выполнен большой объем работ, посвященных бассейновым исследованиям состава материкового стока речных наносов и его связи с гидроклиматическими особенностями территорий (Савенко и др. 2004), уровнем техногенной нагрузки (Касимов 2013, Чалов и др. 2015) и интегрально - составом верхней части континентальной коры (Савенко 2006). В качестве методической основы проекта будет использована концепция интегральной оценки потоков воды и химических веществ, основанная на интегрировании разномасштабных инструментов мониторинга и имитационного моделирования бассейнового и руслового уровня (Чалов и др., 2016).