Выпуск 7–8: лабораторные работы и первые предложения ученых
В полевых работах Большой Норильской экспедиции принимали участие сотрудники якутских Института проблем нефти и газа СО РАН ФИЦ «Якутский научный центр СО РАН» и Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН. В настоящее время пробы, отобранные учеными, исследуются в научных лабораториях. Из ИПНГ СО РАН почти три недели на Таймыре проработали заведующая лабораторией геохимии каустобиолитов кандидат химических наук Юлия Станиславовна Глязнецова, аспирант Семён Сивцев и младший научный сотрудник лаборатории геологии месторождений нефти и газа Ринат Атласов. Исследователи отобрали пробы почв, донных осадков и воды по предполагаемому пути распространения нефтезагрязнения — от района ТЭЦ до Карского моря.

В настоящее время ученые ИПНГ СО РАН выполняют аналитические работы, все пробы уже прошли подготовку (высушивание, просеивание, истирание) для разных видов анализа. В ходе исследований будет установлено наличие или отсутствие в них нефтепродуктов, определен химический и микробиологический состав. В структуре загрязнения будут выявлены наиболее токсичные компоненты, а также выявлены классы нефтяных углеводородов, легко трансформирующихся в условиях Арктики и в большей степени аккумулирующихся в почвах и донных осадках.

В планах — проведение микробиологических исследований, которые позволят определить фитотоксичность высших растений к нефтезагрязнению и дать оценку общему санитарно-гигиеническому состоянию почв, воды и донных осадков. Основная задача этих работ заключается в поиске и селекции аборигенных углеводородокисляющих микроорганизмов, которые в перспективе могут быть использованы для очистки почв на территории Таймыра. Во время экспедиции сотрудниками ИПНГ СО РАН были заложены опытные площадки на загрязненных почвах, которые были обработаны биопрепаратами на основе штаммов, выделенных из мерзлотных почв Якутии. На основе детальных геохимических исследований состава нефтезагрязнения, особенностей его миграции и биодеградации в почвах будет оцениваться эффективность применения этих нефтеперерабатывающих микроорганизмов в условиях Таймыра.
«В нашем институте имеется многолетний опыт исследований по мониторингу нефтезагрязненных территорий в Республике Саха (Якутия) и в других северных регионах, а также работ по очистке нарушенных земель. Разработан комплекс информативных методов экологического мониторинга для идентификации и оценки уровня загрязнения окружающей среды нефтепродуктами, определения состава и особенностей его распространения. В своих исследованиях мы применяем систему современных физико-химических методов анализа, включающих экстракцию, колоночную жидкостно-адсорбционную хроматографию, ИК-Фурье спектроскопию, хромато-масс-спектрометрию. Наряду с этим разрабатываются способы очистки нефтезагрязненных объектов, главным образом, способы биоремедиации нарушенных земель», — подчеркивает Юлия Глязнецова.
Исследования в Институте проблем нефти и газа СО РАН проводятся на хромато-масс-спектрометре Agilent Technologies GC 6890N-MSD 5973N, ИК-Фурье спектрометре Protege-460 фирмы Nicolet (США) и на комплексном оборудовании для микробиологических исследований. Результаты лабораторных исследований будут использованы при оценке текущего состояния почв и донных отложений территорий, пострадавших от разлива нефтепродуктов. Вместе с тем проведенные работы позволят оценить не только последствия случившегося разлива, но и влияние многолетней эксплуатации промышленных объектов на экосистему полуострова. Полученные результаты дадут возможность разработать рекомендации по восстановлению нарушенных земель в условиях Арктики.

«Я бы хотела выразить огромную благодарность академику Валентину Николаевичу Пармону, руководителю полевого этапа БНЭ Николаю Викторовичу Юркевичу, Ларисе Викторовне Деевой, руководству ПАО "Норильский никель" за организацию, а также за выбор нашего института в качестве участника этого уникального и крайне актуального научного мероприятия. Наши сотрудники отметили слаженность работы всех полевых отрядов. Конечно, особенно важно, что всё это время наши ученые трудились плечом к плечу с коллегами из других институтов в удивительной природной среде. Возможность решать реальные проблемы, безусловно, позволит получить бесценный опыт, уверенность в актуальности своего научного направления и, конечно, найти новых интересных надежных друзей. Впереди еще много работы. Желаю всем участникам успешного решения всех задач экспедиции на этих, считаю, начальных этапах большой научной работы по созданию способов безопасного освоения Арктики», — отмечает директор ИПНГ СО РАН доктор технических наук Марина Дмитриевна Соколова.

Из Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН в полевых работах БНЭ участвовали исполняющий обязанности заведующего Игарской геокриологической лаборатории Сергей Иванович Сериков и старший научный сотрудник лаборатории инженерной геокриологии кандидат геолого-минералогических наук Павел Станиславович Заболотник.

Специалистами-мерзлотоведами проведены маршрутные наблюдения на территории хранилища аварийного дизельного топлива и на прилегающих участках. При этом изучались проявления экзогенных процессов, состав верхнего слоя грунтов, глубина сезонного оттаивания. Выполнены натурные измерения теплофизических свойств грунтов в обнажении и в шурфах.

Пробурены три дополнительные скважины, измерены температуры в 33 скважинах на территории хранилища аварийного дизельного топлива, и в том числе в трех специально пробуренных для исследований скважинах рядом с площадкой ТЭЦ-3. «Лабораторные исследования отобранных нами проб будут идти в ООО "Норильскгеология" в Норильске и в Якутске. Будут исследованы физические свойства грунтов (гранулометрический состав, влажность, плотность и так далее), проведено сравнение результатов, полученных на естественных участках и на территории хранилища аварийного дизельного топлива», — комментирует Павел Заболотник.
Ученые из Института химии нефти СО РАН (Томск) в составе одного из четырех полевых отрядов отобрали образцы нескольких видов: почвы с поверхности и по разрезу, донные отложения, воду, а также разные виды растений с территории, пострадавшей от разлива нефтепродуктов. Все пробы были взяты в разных точках, чтобы можно было сравнить полученные значения и оценить степень загрязнения территории и дальность его распространения. Самые первые — в районе непосредственно ТЭЦ, затем путь исследователей пролегал вдоль ручья Надеждинский, через воды которого и распространились нефтепродукты. Затем в ходе экспедиции группы ученых забрасывались наземным транспортом на более дальние расстояния: в район рек Далдыкан и Амбарная. Наиболее дальними точками, куда добраться можно было только вертолетом, стали район озера Пясино и Карского моря, куда впадает река Пясина. Как пояснили исследователи, в каждом месте было взято несколько видов проб — вблизи предполагаемого места загрязнения у реки и фоновые на удалении — для их сравнения между собой.

«Это уникальный профессиональный опыт — принять участие в комплексной экспедиции, объектом изучения которой стала Арктика, регион, находящийся в центре внимания ученых. Его исследование имеет особенную актуальность для развития России», — считает научный сотрудник ИХН СО РАН кандидат химических наук Пётр Борисович Кадычагов.

«Когда я получила предложение стать участницей Большой Норильской экспедиции, дала утвердительный ответ сразу же, не раздумывая. Такой шанс выпадает нечасто, это возможность познакомиться с удивительной территорией, ее уникальной экосистемой, а также почувствовать себя частью большого коллектива исследователей разных специальностей, объединенных общей целью», — делится научный сотрудник ИХН СО РАН кандидат химических наук Елена Александровна Ельчанинова.

Она показывает ботанические образцы: разнообразные мхи и лишайники, разные части ивы (листья и корневую систему), осоку. Традиционно считается, что такие виды растений, как осока, ива и полевой хвощ, устойчивы к различным неблагоприятным воздействиям, а вот мох, напротив, не растет в экологически неблагополучных районах. «Для химического анализа были выбраны несколько распространенных видов растений, исследование которых поможет сделать вывод, насколько могла пострадать флора, представленная на этой обширной территории», — поясняет Елена Ельчанинова.

Также ученые отбирали образцы двух видов почв — глинистые и песчаные, исследование которых позволит дать ответы на вопрос, насколько отличаются механизмы их загрязнений. Ведь, как правило, в глинистых почвах эти негативные процессы протекают медленнее, чем в песчаных. Следует отметить, что исследование почв необходимо и для мониторинга таяния вечной мерзлоты, которым всерьез обеспокоено местное население и экологи.

Из еще двух видов образцов — вод и донных отложений — именно последние являются более информативными. «Вода — это динамичная система, которая быстрее обновляется; донные отложения — та самая летопись, которая поможет получить нам более точное представление о степени загрязнения и о составе тех веществ, что попали в экосистемы», — комментирует Пётр Кадычагов.

Ученые вернулись с Таймыра в Томск в прямом смысле с огромным багажом: сотней килограммов образцов, заранее подготовленных к транспортировке. Впереди следующий, не менее значимый и ответственный этап, — лабораторное изучение. Оно поможет ответить на вопросы, которые волнуют ученых, экологов и представителей промышленности, от которых будет зависеть будущее исследованной территории.

Для анализа образцов из Большой Норильской экспедиции будут применяться два метода: инфракрасная спектроскопия и газовая хромато-масс-спектрометрия. Первый позволит оценить суммарное содержание органических соединений в пробах и их групповой состав, второй — более подробно определить индивидуальный состав, выявить, какие именно соединения попали в окружающую среду, степень их опасности, а также отследить динамику процесса загрязнения.
Доктор биологических наук Михаил Юрьевич Телятников
Идут работы и в лабораториях новосибирского Академгородка. Доктор биологических наук Михаил Юрьевич Телятников вернулся с Таймыра, где работал в составе Большой Норильской экспедиции. Вместе с коллегой по лаборатории экологии и геоботаники Центрального сибирского ботанического сада СО РАН кандидатом биологических наук Сергеем Анатольевичем Пристяжнюком он приступил к анализу собранного в Заполярье материала.

«В ходе полевого этапа собрано около 200 листов гербарных образцов, а видов может быть больше, поскольку на некоторых листах их больше одного, — рассказал Михаил Телятников. — Но есть и обратный фактор: доопределение, снятие ошибок и повторов. Поэтому остановимся на цифре 200. Это много, поскольку речь идет не обо всей флоре мест, в которых мы работали, а только о пойменной растительности. Она же на Севере довольно-таки бедна. Если в целом лесотундровая и тундровая флора насчитывает порядка 1 000 видов, то в поймах произрастает максимум 300».

Группа наземных экосистем, в которую входил Михаил Телятников, прошла по точкам от реки Далдыкан в районе ТЭЦ-3 и далее до впадения Пясины в Карское море, из одной климатической зоны в другую. Норильск и его окрестности относится к лесотундровому поясу, севернее начинается тундра как таковая, где уже не встречаются деревья и высокие кустарники, зато растут эндемичные арктические виды. В целом на Таймыре южная тундровая флора богаче лесотундры. Ученые подчеркнули, что в отличие от представителей других институтов они за редким исключением не отбирали образцы для химического анализа: специфической задачей сотрудников ЦСБС СО РАН согласно плану работ стало изучение видового состава пойменной растительности на однозначно загрязненных нефтепродуктами участках в сравнении с фоновыми.
«Когда я летел в Норильск, то считал задачу легкой: найти, например, два злаково-ивовых сообщества, одно из которых затронули разлившиеся нефтепродукты, а другое нет, — поделился М. Телятников. — Но всё оказалось сложнее. Во-первых, в Норильском промышленном районе фактически не осталось территорий без загрязнений, прежде всего атмосферных. Во-вторых, разные виды по-разному реагируют на присутствие углеводородов. Одни более-менее устойчивы к ним, другие сразу выгорают — например, большинство лишайников. Хотя страдают и деревья (ивы), и кустарники».
Растительными индикаторами загрязнений принято считать грибы, быстро накапливающие вредные вещества — от компонентов моторных топлив до радиоактивных изотопов. «Грибы в поймах рек, где работала экспедиция, не встречаются, их роль для нас играли лишайники, — пояснил Сергей Пристяжнюк. — Однако в пределах НПР они фактически вымерли. Встречается всего один вид, Stereocalla. Но мы считаем, что это как раз результат не нефтяного, а атмосферного загрязнения, поскольку лишайники исчезли вокруг Норильска повсеместно — видимо, под длящимся десятки лет воздействием диоксида серы».

«Сравнительно мало лишайников мы встретили также по течению реки Амбарной и в районе озера Пясино, в которое она впадает, — дополнил Михаил Телятников. — То есть около 15 видов по сравнению с сорока на фоновых участках. А явные следы углеводородных воздействий мы обнаружили у восьми видов, причем только вдоль речного русла: получается, что обеднение видового состава происходило здесь по большей части под воздействием предыдущих загрязнений». Ученые рассказали, что эта ситуация меняется на реке Пясина, вытекающей из озера — там уменьшения видового состава сообществ в явном виде не обнаружено.

Флора Таймыра содержит пищевые виды (голубика, морошка, саранки, дикий лук), кормовые (ягель) и применимые другим образом — например, в медицине, как сфагновые мхи. Но именно последние наиболее уязвимы к загрязнениям, прежде всего атмосферным, и в районе Норильска исчезают под его воздействием. Михаил Телятников: «Разнообразие всех растительных сообществ вокруг Норильска сильно обеднено — на 70, даже на 80 процентов по сравнению с фоном, то есть флорой тех мест, где дымовой шлейф минимален». Самый устойчивый род в НПР, по мнению ботаника — это ивы. Не случайно именно этими деревьями в основном озеленен сам заполярный город, и только ивы из всей растительности встретились ученым на точке возле ТЭЦ-3: травы, мхи и лишайники появились на некотором удалении, вниз по Далдыкану.

Теперь в ЦСБС СО РАН кропотливо исследуют собранные образцы. «По сравнению с другими экспедиционными материалами из тундровой и лесотундровой зон их немного, — констатирует Сергей Пристяжнюк. — Это связано с общей деградацией экосистем вокруг Норильска, которая шла десятилетиями. Некоторые виды меняют свою форму, выглядят непривычно и поэтому иногда сложно определяются. Те же лишайники из НПР сильно отличаются от аналогичных видов с заповедного плато Путорана. Поэтому окончательное отнесение образца к тому или иному виду происходит непосредственно в ботаническом саду, где при необходимости можно обратиться для сравнения к гербарным фондам». «Есть настолько близкие виды, что различаются только химическим составом, — добавляет М. Телятников. — В поле на них реактивами не капнешь, значит, нужно было везти образцы в Новосибирск».
Кандидат биологических наук Сергей Анатольевич Пристяжнюк
У каждого экземпляра есть множество характеристик, в совокупности дающих возможность определить его видовую принадлежность. «Мы стараемся отследить изменения в морфологии растений, — рассказал С. Пристяжнюк, — поскольку это один из важнейших признаков антропогенного воздействия. Обычно вид не сразу исчезает из своих исконных мест обитания, но начинает в течение некоторого времени деградировать, а также уменьшать покрываемые им площади. Невооруженным глазом видно, что растению плохо. А потом оно полностью выпадает из сообщества, и оно становится беднее по своему составу».

В первую очередь, напомним, это происходит с лишайниками. Поэтому именно они вызывают особый интерес у ботаников как важный индикатор загрязнений. Уже сегодня картина видится двухслойной: флора Таймыра беднеет, прежде всего, за счет многолетнего антропогенного прессинга, на который очень локально накладываются последствия майской аварии на ТЭЦ-3. Но количественные показатели этой картины, ее территориальные границы и важные детали ученым только предстоит установить.

Ученые отслеживают и координируют процесс получения результатов своих исследований. Совещание, посвященное ходу лабораторных работ институтов в рамках Большой норильской экспедиции, ожидается 12 октября. Об этом сообщил ТАСС руководитель полевого этапа экспедиции, заведующий лабораторией Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) Николай Юркевич.

«Мы планируем 12 октября провести совещание по результатам работы всех институтов, и еще неделю закладываем на еще какие-то возможные доработки, если будет какая-то необходимость», — сказал Н. Юркевич. Он уточнил, что сводить все воедино и готовить общий комплексный отчет будет Институт нефтегазовой геологии и геофизики имени А. А. Трофимука СО РАН. Комплексный отчет экспедиции может появиться в декабре. Для его рассмотрения руководство Сибирского отделения РАН предполагает провести масштабную межведомственную научно-практическую конференцию в Новосибирске.
Продолжается и прямое взаимодействие по линии РАН — «Норникель». Президент Российской академии наук академик Александр Михайлович Сергеев, председатель Сибирского отделения РАН академик Валентин Николаевич Пармон и представители ПАО «ГМК "Норильский Никель"» обсудили в Москве некоторые детали экспедиции и вопросы дальнейшего использования полученных данных.

В. Н. Пармон пояснил стратегию экспедиции и предложил новый формат долговременного научного сопровождения: «Нам требовалось выяснить фактическую ситуацию, попытаться оценить, что явилось изменением в результате аварии. Первая задача — убрать ее последствия. Для этого брали образцы грунтов, почвы, но дальше предстоит довольно долгая работа. Восстановление возможно не за несколько месяцев, это будут в ряде случаев годы и даже десятилетия», — рассказал глава СО РАН. Для того чтобы отслеживать состояние арктических вод и земель, необходимо не единичное, а системное исследование. В качестве такого периодического мониторинга мог бы выступить Центр компетенций по вопросам экологии в северных Арктических районах, считает академик Пармон.

Вице-президент по федеральным и региональным программам «Норникеля» Андрей Михайлович Грачёв рассказал о действиях компании по устранению последствий аварии в качестве обучающего примера. «Наступил тот момент, когда из этого необходимо извлечь уроки, определенный опыт, сделать кейс — как быстро и эффективно компания всё сделала, чтобы ликвидировать эти последствия, насколько быстро были подключены морская спасательная и другие службы, а также Российская академия наук. Этот опыт уникален, и мы готовы обобщить его и передать другим предприятиям, работающим в Арктической зоне», — отметил А. М. Грачёв.
Академик А. М. Сергеев подытожил: «Крупные высокотехнологичные компании, которые позиционируются в рынке как лидирующие, не могут работать без постоянных технологических обновлений». Как пояснил президент РАН, несмотря на то, что во многих корпорациях есть свои инженеры и ученые, нужна и академическая наука, потому что ее исследования помогают изучить ситуацию более глубоко и понять, в чем состоит та или иная проблема.
Одновременно с этим отдельные ученые вносят первые конкретные предложения по улучшению экологической обстановки на Таймыре. В Красноярске разработали биотехнологию по очистке от накопленного промышленного загрязнения озера Пясино под Норильском. Об этом сообщил заведующий лабораторией экспериментальной гидроэкологии Института биофизики СО РАН, руководитель гидробиологического отряда Большой норильской экспедиции член-корреспондент РАН Михаил Гладышев.

«Вместо бессмысленного зарыбления мы предлагаем восстановление качества воды, которое с 1950-х до 1980-х упало ниже нормативов для рыбохозяйственных водоемов. В мире никто этого не делал. У Сибирского отделения есть научно обоснованные предложения, как это можно сделать. После того, как качество воды будет восстановлено, можно будет и возрождать там рыбное "население"», — сказал М. Гладышев.

Как пояснил ученый, во всем мире восстановление озер осуществляется путем биологических манипуляций по принципу «сверху вниз» по пищевой цепочке. Таким образом в США восстанавливали Великие озера, водоемы в Западной Европе. Однако на Таймыре нужно делать наоборот: «снизу вверх» по пищевой цепи. «В мире этого никто не делал на крупных водоемах. Но Сибирское отделение РАН много раз делало то, что не делал никто другой. Рассчитываю, что мы первыми в мире сможем сделать масштабную биоманипуляцию, чтобы вернуть озеро в прежнее состояние, а уже потом заниматься зарыблением. У меня есть уверенность, что мы можем использовать такие экотехнологии для восстановления ресурсов Арктики. Но для этого нужно частно-государственное партнерство, поддержка бизнеса и государственных органов», — заключил Гладышев.

В ближайших выпусках мы продолжим расскажем о ходе лабораторных исследований ботаников, почвоведов, геофизиков, нефтехимиков, представителей других направлений и специальностей.
Большая Норильская экспедиция – еженедельный дайджест