Сотрудники географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова разработали обстоятельную статью, представляющую собой обзор исследований систем наблюдения за химическим составом речных вод на территории Российской Федерации. В представленной работе впервые представлены результаты, полученные в процессе изучения потенциально опасных веществ и соединений в реках России, мегагранта Минобрнауки России направленного на выявление сезонных колебаний переноса биогенных элементов (азота, фосфора). Также были определены объемы перераспределения взвешенных микроэлементов в конечные моря, которые достигают 60-70%. Работа опубликована в журнале «Водное хозяйство России».

Обеспечение качества природных вод является важнейшим аспектом поддержания экологической безопасности. Изучение химического состава речных водоемов имеет существенное значение для рационального использования водных ресурсов, контроля влияния деятельности человека на речные экосистемы и решения фундаментальных задач глобального климатического моделирования. Это обусловлено тем, что органические вещества, поступающие с речным стоком в моря и океаны, преобразуются в углекислый газ и метан, оказывая влияние на баланс парниковых газов. Таким образом, оценка химического состава крупных рек является приоритетной научной и водохозяйственной задачей, решение которой возможно благодаря подробным исследованиям с учетом временных изменений при регулярном наблюдении.

В рамках работы впервые осуществлен анализ и сопоставление действующих в Российской Федерации методов гидрохимического мониторинга, включая государственную систему (сети Росгидромета), ведомственные мероприятия (предприятия) и научно-исследовательские программы.

Сеть Росгидромета обладает наибольшим количеством станций для сбора данных и опирается на многолетний опыт. В рамках этой сети контролируется около двадцати различных параметров, включая основные ионы, биогенные элементы, некоторые микроэлементы, нефтепродукты и фенолы, с частотой от шести до двенадцати раз в год.

Внутренний мониторинг охватывает более широкий спектр показателей (до 221 вещества в отчетности), однако он характеризуется фрагментарностью, недостаточной стандартизацией и ориентирован на решение локальных задач. В результате эти данные не позволяют сформировать целостное представление о состоянии речных бассейнов, а также практически недоступны для публичного использования.

Научные исследования и системы долгосрочного мониторинга применяются к рекам с повышенной мутностью или значительной антропогенной нагрузкой. В последние годы именно эти системы стали наиболее доступным источником информации о качестве воды.

«В качестве примера современного гидрохимического мониторинга можно привести программу измерения потенциально токсичных элементов и соединений (ПТЭиС) на крупнейших реках России, запущенную в 2024 году по инициативе мегагранта Министерства науки и высшего образования РФ. Особенностью программы ПТЭиС МГУ является еженедельное проведение измерений в течение всего года, включая зимние периоды низкой водности и ледостав. В каждой пробе анализируется более 150 (!) показателей, что включает растворенные и взвешенные формы химических элементов, биогенные элементы (азот, фосфор, кремний), органическое вещество. Также исследуется гранулометрический состав взвешенных наносов. В настоящее время мониторинговые исследования проводятся на реках Москва, Ока, Дон, Северная Двина, Обь, Енисей и Лена. Данная программа представляет собой качественно новый уровень мониторинга химического состава речных вод Российской Федерации с точки зрения детализации и объема наблюдений», – поделился один из авторов работы, профессор географического факультета МГУ Сергей Чалов. В научной работе задействованы специалисты из ведущих научно-исследовательских институтов, включая Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, Южный научный центр РАН и Северо-Западное отделение Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН. , Нижегородского университета Лобачевского и пр.

Особое внимание привлекают предварительные результаты (данные за 2024 и 2025 годы), касающиеся перераспределения биогенных элементов между растворёнными и находящимися во взвешенном состоянии формами. Согласно полученным сведениям, в среднем доля фосфора, переносимого во взвешенной форме, составляет 35% (значения по разным рекам варьируются от 28 до 43%), а азота – 20% (в диапазоне от 14 до 27%). Наибольшая доля взвешенного азота (достигающая 57%) зафиксирована в водах реки Лены, что объясняется эрозией мерзлотных берегов и выносом органических веществ. В реках Енисей и Лена наблюдается более высокая доля фосфора, переносимого во взвешенном состоянии, которая достигает 40%. Таким образом, государственная мониторинговая сеть Росгидромета, не учитывающая взвешенные частицы, систематически занижает оценки поступления биогенных элементов в водоёмы-реципиенты, – отметила один из авторов исследования, младший научный сотрудник лаборатории геохимии природных вод географического факультета МГУ. Екатерина Крастынь.

В ходе исследования впервые выявлены сезонные колебания концентрации взвешенных форм. Так, в реке Лене в 2024–2025 годах концентрация общего взвешенного фосфора варьировалась от 0,001 до 0,09 мг/л в зависимости от периода наблюдений, в реке Обь – от 0,006 до 0,153 мг/л, а в нижнем течении реки Дон – от 0,008 до 0,087 мг. В водосборах, подверженных интенсивной антропогенной трансформации химического состава стока, при относительно низких средних значениях отмечается значительная внутригодовая изменчивость содержания азота. Например, в реке Дон в районе города Ростова-на-Дону в период вегетации доля азота, переносимого во взвешенной органической форме, увеличивается почти вдвое и достигает 70%, что связано с активным ростом водорослей в расположенном выше по течению Цимлянском водохранилище.

К ограничениям существующих программ мониторинга следует отнести высокую стоимость подготовки проб и проведения химических анализов. Кроме того, не учитываются некоторые виды загрязнений, такие как микропластик, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и пестициды.

Анализ данных, полученных в процессе реализации проекта, указывает на потенциал системы мониторинга ПТЭиС. Использованные методики позволяют значительно повысить точность измерений, улучшить воспроизводимость результатов и расширить возможности для сопоставления гидрохимических показателей, что позволяет рекомендовать их к применению при организации гидрохимического мониторинга заинтересованным структурам.

Пресс-служба географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова предоставила информацию и фотографии.
Автор фото: Д. Школьный