На географическом факультете МГУ была подготовлена значимая обзорная статья, в которой освещаются системы мониторинга химического состава речных вод на просторах Российской Федерации. В данной работе представлены первые результаты, полученные в ходе реализации мегагранта Минобрнауки России, посвящённого исследованию потенциально токсичных элементов и соединений в реках страны. Впервые в научной практике были получены данные о сезонных различиях в транспортировке биогенных элементов, таких как азот и фосфор, а также оценка переноса взвешенных форм микроэлементов в приемные моря, достигающая 60 – 70%. Обзор опубликован в журнале «Водное хозяйство России» и доступен для ознакомления на сайте OpenDubna.Ru.
Качество природных вод является ключевым аспектом, определяющим безопасность окружающей среды. Исследование химического состава речных вод имеет важное значение как для водопользования, так и для контроля антропогенного воздействия на речные экосистемы. Кроме того, это связано с фундаментальными вопросами глобального климатического моделирования. Поступающие с речным стоком в моря и океаны органические вещества трансформируются в углекислый газ и метан, что в свою очередь влияет на баланс парниковых газов. Оценка химического состава вод крупных рек становится важной научной и водохозяйственной задачей, для решения которой необходимы детальные наблюдения.
В исследовании впервые представлены характеристики и сравнительный анализ действующих в России подходов к проведению гидрохимического мониторинга. Эти подходы включают государственный (сеть Росгидромета), ведомственный (предприятия) и научно-исследовательский (научные программы) мониторинг. Государственная сеть Росгидромета, обладая самым большим числом пунктов наблюдений, опирается на многолетние данные и определяет около 20 параметров, включая главные ионы, биогенные элементы и некоторые микроэлементы, с частотой 6 – 12 раз в год.
Ведомственный мониторинг, в свою очередь, охватывает большее количество параметров — до 221 вещества, однако он фрагментарен и слабо стандартизирован, что делает его недостаточно информативным для общей картины по речным бассейнам. Более того, большая часть данных не доступна в открытом доступе. Научные работы и системы долговременного мониторинга в основном направлены на реки с высокой мутностью или антропогенной нагрузкой. Последние годы показывают, что именно эти системы становятся наиболее доступным источником информации о качестве воды.
Как отметил один из авторов исследования, профессор географического факультета МГУ Сергей Чалов, «примером современного гидрохимического мониторинга служит программа измерения потенциально токсичных элементов и соединений (ПТЭиС) на крупнейших реках России, которая была запущена в 2024 году в рамках мегагранта Минобрнауки России. Уникальность программы ПТЭиС МГУ заключается в том, что мониторинг проводится еженедельно на протяжении всего года, включая зимнюю межень и ледостав. В каждой пробе определяются более 150 показателей, включая растворённые и взвешенные формы химических элементов, биогенные элементы, а также органическое вещество. Также ведётся исследование гранулометрического состава взвешенных наносов. В настоящее время мониторинговые исследования проводятся на реках Москва, Ока, Дон, Северная Двина, Обь, Енисей и Лена. Программа ПТЭиС представляет собой качественно новый подход к мониторингу химического состава речных вод России по своей детальности и составу наблюдений.»
В работе участвуют специалисты из ведущих научных организаций, таких как Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, Южный научный центр РАН, Северо-Западное отделение Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН и Нижегородский университет Лобачевского.
Обращает на себя внимание, что первые результаты, полученные за 2024 и 2025 годы, касаются перераспределения биогенных элементов между растворёнными и взвешенными формами. «В среднем, доля взвешенного фосфора в общем переносе составляет 35% (разброс по рекам от 28 до 43%), а азота – 20% (разброс от 14 до 27%). Максимальная доля взвешенного азота (до 57%) была зафиксирована в воде Лены, что можно объяснить эрозией мерзлотных берегов и выносом органики. Доля фосфора, переносимого во взвешенном состоянии, выше в Енисее и Лене, где она достигает 40%. Таким образом, государственная мониторинговая сеть Росгидромета, не учитывающая взвешенные частицы, систематически занижает поступление биогенных элементов в приемные водоёмы», – сообщила один из авторов исследования, младший научный сотрудник лаборатории геохимии природных вод географического факультета МГУ Екатерина Крастынь.
В исследовании также отмечено, что концентрация взвешенных форм подвержена сезонным изменениям. Например, в реке Лена в 2024 – 2025 гг. концентрация общего взвешенного фосфора варьировала от 0,001 до 0,09 мг/л, в реке Ока – от 0,006 до 0,153 мг/л, а в нижнем течении реки Дон – от 0,008 до 0,087 мг/л. В водосборах с интенсивной антропогенной трансформацией химического стока наблюдается значительная внутригодовая неоднородность содержания азота. Так, в реке Дон в районе города Ростова-на-Дону в вегетационный период доля азота, переносимого во взвешенной органической форме, увеличивается почти в 2 раза, достигая 70%. Это связано с активным развитием водорослей в расположенном выше по течению Цимлянском водохранилище.
Тем не менее, к недостаткам подобных программ мониторинга следует отнести высокую стоимость подготовки проб и химических анализов, а также то, что в мониторинге не учитываются некоторые загрязнители, такие как микропластик, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и пестициды. Полученные результаты измерения ПТЭиС открывают перспективы для дальнейшего развития системы мониторинга, так как применяемые подходы значительно увеличивают точность, воспроизводимость и возможности для сравнения гидрохимических данных. Эти методы могут быть рекомендованы для использования заинтересованными организациями, которые занимаются гидрохимическим мониторингом.