В период выполнения работ с 1998 по 2000 г. УНЦ «Полярный университет» развивался по следующим основным направлениям:
Для повышения качества обучения студентов был разработан дополнительный учебный план из 11 курсов, которые вели как ученые ААНИИ, так и преподаватели РГГМУ.
В рамках реализации гранта М141-05 ФЦП «Интеграция» подготовлены к печати 15 учебных пособий и один мультимедийный курс.
Серия учебных пособий под общим названием «Физика морского льда»:
Серия учебных пособий по технологиям натурных наблюдений, обработки информационных потоков данных и обобщению режимных характеристик:
Мультимедийный компьютерный курс «Методы и программные средства анализа судовых экспедиционных наблюдений».
УНЦ «Полярный университет» оказался весьма полезной и удобной формой совместных научных исследований РГГМУ и ААНИИ. Она позволяет еще на стадии обучения отделам и лабораториям ААНИИ заинтересовывать студентов реальными научными проблемами и привлекать к их решению лучших из них. В частности, это позволяет не просто превратить процесс трудоустройства студентов в незначительную формальность, но и значительно уменьшить сроки их адаптации как молодых специалистов.
Интеграция опыта научных исследований ААНИИ с возможностями РГГМУ по организации относительно недорогих экспедиций позволили выполнить ряд совместных научных проектов. В частности, в 1999–2000 гг. проведены совместные экспедиции в Финском заливе в районе Приморска и в Кандалакшском заливе. Непосредственным заказчиком этих работ было ОАО «Ленморниипроект». Все материалы исследований были внедрены в проекты строительства и реконструкции портов. Эти новые перспективы являются для УНЦ «Полярный университет» весьма обнадеживающими, поскольку рано или поздно он должен будет в основном самостоятельно финансировать всю свою работу. Участие этого центра в государственной программе «Возрождение торгового флота России», в рамках которой проводится реконструкция старых и строительство новых портовых комплексов, значительно повышает его рейтинг, следовательно, и возможности дальнейшего развития.
После создания Морского института РГГМУ список проектов значительно расширился. По существу, это были инженерные изыскания в составе работ по оценке воздействий на окружающую среду (ОВОС) при проектировании и строительстве морских гидротехнических сооружений. Для их выполнения привлекался широкий круг специалистов из академических и ведомственных организаций (океанологи, геологи, морские биологи, ботаники). Задачи состояли в сборе и анализе наблюдений для включения в состав проектов. Работы проводились в Финском, Выборгском, Кандалакшском и Кольском заливах в районах строительства и реконструкции морских гидротехнических сооружений, судовых подходных путей к ним, вблизи особо охраняемых природных территорий и сброса грунта в подводные отвалы. Кроме того, выполнялись работы по заданиям Росприроднадзора.
Типовой комплекс исследований включает в себя следующие виды работ.
Гидрологические исследования — инструментальные измерения характеристик течений, морского волнения, измерения температуры, солености и прозрачности воды.
Гидрохимические исследования, основанные на химическом анализе проб воды с поверхностных и придонных горизонтов.
Геоэкологические исследования на основе химического и гранулометрического анализов проб поверхностных донных отложений, а также комплексной геофизической съемки.
Гидробиологические исследования состава и численности гидробиоты (фито- и зоопланктон, бентос).
Ботанические исследования — состояние водной и прибрежной растительности.
Ландшафтные исследования — геомофология берегов и литодинамика подводного берегового склона.
Орнитологические исследования в период осенней миграции птиц.
Для получения более полной информации активно используются космофотоснимки.
Кроме инструментальных и дистанционных наблюдений в исследованиях применяется как математическое, так и физическое (лабораторное) моделирование.
Основные НИР за последние годы.
1. Обобщение данных о природно-климатических условиях региона в районе строительства перегрузочного комплекса апатитового концентрата в Кандалакшском морском порту и разработка предложений по организации экологического мониторинга прилегающей акватории. Кандалакшский морской порт, г. Кандалакша Мурманской обл., Россия. ОАО «Ленморниипроект» (1999 г.).
2. Экологический мониторинг в районе строительства нефтяного терминала и отвала грунта в г. Приморске и терминала светлых нефтепродуктов. БТС, ОАО «Спецнефтепорт Приморск», г. Приморск Выборгского района Ленинградской области, Россия. ОАО «Ленморниипроект» (1999–2004 гг.).
3. Проведение экспедиционных наблюдений по программе экологического мониторинга в период дноуглубительных работ и строительства портового комплекса в Усть-Луге. МТП Усть-Луга, Усть-Лужский филиал ФГУП «Росморпорт», Россия. ОАО «Ленморниипроект» (2000–2007 гг.).
4. Локальный экологический мониторинг при производстве дноуглубительных работ акватории гавани в пос. Стрельна, ОАО «Ленморниипроект» (2002 г.).
5. Исследования состояния природной среды в прибрежной зоне северных и северо-западных морей России (совместно с ГНЦ ААНИИ), ФЦП «Интеграция науки и высшего образования России на 2002–2006 годы» (с 2002 по 2004 г.).
6. Развитие центра коллективного пользования специализированной измерительной техникой и оборудованием «Морские технологии (совместно с ГНЦ ААНИИ и ЗАО «Ассоциация предприятий морского приборостроения»), ФЦП «Интеграция науки и высшего образования России на 2002–2006 годы» (с 2002 по 2004 г.).
7. Разработка технологии комплексного мониторинга прибрежных экосистем, находящихся под интенсивным антропогенным воздействием, с применением дистанционных и контактных средств измерений, Комитет по науке и высшей школе администрации Санкт-Петербурга (2004 г.).
8. Сбор, обработка и анализ данных о состоянии природной среды в районе образования территории и подходных путей к ней к западу от побережья Васильевского острова Санкт-Петербурга, ОАО «Ленмориниипроект» (2005 г.).
9. ООО «Трансбункер-Кировец», локальный экологический мониторинг при дноуглублении акватории строящейся бункеровочной базы «Трансбункер «Санкт-Петербург» на р. Екатерингофке. ОАО «Ленмориниипроект» (2005 г.).
10. Подготовка материалов для разработки комплексной программы НИР и ПИР по берегозащите восточной части Финского залива с выделением программы по берегозащите Курортного района», Учебно-научный центр МГУ (ЭКОЦЕНТР МГУ) (2006 г.).
11. Развитие проекта «ТЭО берегоукрепления восточной части Финского залива. Исследование гидрологического режима в прибрежной зоне Курортного района Санкт-Петербурга, федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского» (ФГУП ВСЕГЕИ) (2006 г.).
12. Проведение экологического мониторинга при производстве дноуглубительных работ по замене слабых грунтов основания Д-3, ОАО «Ленмориниипроект» (2006 г.).
13. Оценка гидродинамического режима р. Невы на участке от Ивановских порогов до Смольного. Комитет по природопользованию С.-Петербурга (2007 г.).
14. Проведение исследований по программе производственного экологического контроля и локального экологического мониторинга окружающей среды при завершении строительства судопропускного сооружения C-2. ООО «Лаборатория подводных исследований» (2007 г.).
15. Исследования динамики вод и поверхностных донных отложений в рамках программы инженерно-гидрологических изысканий на объекте «Многофункциональный морской перегрузочный комплекс (ММПК)» в г. Ломоносов», ООО «Экоэкспресс-сервис» (2008 г.).
16. Департамент Росприроднадзора по СЗ ФО, проведение исследований геолого-экологического состояния донных отложений в районе маяка Толбухин и прибрежной зоны Курортного района Санкт-Петербурга, ФГУ «Балттехмордирекция» (2008 г.).
17. Исследования динамики и качества вод и донных отложений, оценка современного экологического состояния акватории в рамках программы инженерно-экологических изысканий на объекте «Дюкерный переход газопроводами высокого давления через Невскую губу Финского залива с подходами к нему газопроводами высокого давления со стороны Ольгино в районе Лахтинского разлива и со стороны Васильевского о-ва вдоль Морской наб. до газопровода на ул. Нахимова в 2007–2010 годах», ООО «СК АвтоДор» (2009 г.).
18. Лабораторно-аналитическая оценка состояния акваторий, морских вод, донных отложений и биоты в районе существующих отвалов грунта (дампинга) в Невской губе и восточной части Финского залива, оказывающих влияние на состояние морской среды и прибрежных защитных полос, в целях обеспечения доказательной базы контрольно-надзорной деятельности, ФГУ «Балттехмордирекция» (2009 г.).
19. Полевые работы и моделирование для проведения лабораторно-аналитической оценки состояния акваторий, морских вод, донных отложений и биоты в районе существующих отвалов грунта в Невской губе и в восточной части Финского залива, оказывающих влияние на состояние морской среды и прибрежных защитных полос, в целях обеспечения доказательной базы контрольно-надзорной деятельности, ФГУ «Балттехмордирекция» (2009 г.).
20. Теоретические и экспериментальные исследования формирования прибрежных аквальных ландшафтов на основе комплексного изучения гидродинамических, литодинамических, гидробиологических процессов и антропогенных факторов, РГГМУ (2009–2011 гг.).
21. Оценка пределов устойчивости экосистем прибрежной зоны восточной части Финского залива и возможностей их самовосстановления после снижения или прекращения антропогенной нагрузки, ООО «АРС Экологический инжиниринг» (2011 г.).
22. Теоретические и экспериментальные исследования физических механизмов аккумуляции загрязнений и формирования экологически неблагоприятных зон в придонном слое прибрежных акваторий морей северо-запада России, РГГМУ (2012–2014 гг.).
23. Федеральный бюджет, Департамент Росприроднадзора по СЗ ФО, Комплексная оценка антропогенного воздействия на современное состояние подводных и прибрежных ландшафтов в зонах ООПТ в российском секторе глубоководной части Финского залива, ООО «АРС Экологический инжиниринг» (2013 г.).
24. Обобщение материалов о состоянии природной среды в районе трассы волоконно-оптической линии связи на подводном морском участке (ВОЛС) от п. Лисий Нос до г. Кронштадт, ООО «Балтпромер» (2015).
25. Мониторинг процессов осаждения твердых частиц (методом измерения уровня осадка) в акватории Финского залива при проведении дноуглубительных работ при строительстве ММПК «Бронка», ООО «АРС Экологический инжиниринг» (2015–2016 гг.).
Одним из наиболее интересных результатов изучения гидродинамики вод в Невской губе стало зафиксированное летом 2001 г. довольно редкое явление начала движения клина относительно холодной и соленой воды через судопропускное сооружение С-1 недостроенной тогда дамбы Комплекса защитных сооружений (КЗС) на главном фарватере (рис. 1–2). По рисункам видно, что на расстоянии несколько сотен метров разница температуры в придонном слое достигает почти 7 ºС, а солености — больше 2 ‰. При этом скорость движения придонного плотностного клина на восток (против стока Невы) составляла 42 см/с.
26. Как правило, движения соленостного клина происходят в хорошо стратифицированных эстуариях, например в Обской губе, во фьордах. Эстуарий Невы из-за малой разности солености таковым не является. Тем не менее в створе дамбы в узкости все же сформировались условия для такого довольно интенсивного и не очень продолжительно явления. При этом известно, что в редких случаях этот клин достигает акватории порта Санкт-Петербург, продвигаясь по дну главного фарватера Морского канала на 25 км (для сравнения, в Обской губе от устья Оби до 270 км вверх по течению).
Рис. 1. Распределение температуры на разрезе через створ С-1 на КЗС в 2001 г.
Fig. 1. Temperature distribution in the section through the C-1 section at the KZS in 2001.
Рис. 2. Распределение солености на разрезе через створ С-1 на КЗС в 2001 г.
Fig. 2. Distribution of salinity in the section through section C-1 at the KZS in 2001.
По материалам отчета о НИР «Сбор, обработка и анализ данных о состоянии природной среды в районе образования территории и подходных путей к ней к западу от побережья Васильевского острова Санкт-Петербурга, ОАО «Ленморниипроект» (2005 г.), исполнитель Морской институт РГГМУ» на рисунках 1–2 представлены вертикальные разрезы температуры и солености в створе судопропускного сооружения С-1 через защитную дамбу комплекса защитных сооружений в районе о. Котлин (КЗС).
Исследования состояния подводных отвалов грунта при проведении гидротехнических работ в период реализации проекта «Морской фасад» показали, что их емкости близки к заполнению (рис. 3).
2 584 311 м³ — объем грунта, превышающий уровень в 3 м (переполнение)
3 763 657 м³ — свободный объем до уровня в 3 м
Рис. 3. Отвал грунта в Северной Лахте. При превышении уровня над нулем Балтийской системы на 34 см (11 октября 2009 года на 14:00 МСК) [2][3]
Fig. 3. Soil dump in Northern Lakhta, when the level exceeded the Baltic system zero by 34 cm (October 11, 2009 at 14:00 Moscow time) [2][3]
Кроме того, весьма негативно повышенная мутность повлияла на прибрежную экосистему. На всех точках взятия проб бентоса в районах отвалов грунта количественные показатели макрозообентоса были чрезвычайно низкие. Характерное для бентоценозов водоемов Северо-Запада увеличение биомассы в осенний период за счет размножения, роста и снижения пресса хищников с уменьшением температуры воды не наблюдалось. Локальное увеличение биомассы на отдельных станциях не компенсировало снижение показателей на остальных участках. В целом рассмотренные районы следует характеризовать как низкопродуктивные и малокормные для рыб-бентофагов.
В ходе исследований выявлены изменения в составе, продуктивности и распространении водной и воздушно-водной растительности (прибрежных макрофитов) в зоне воздействия отвалов, происходящие в результате снижения прозрачности и эвтрофирования воды. Установлено, что в наибольшей степени страдают заросли погруженной растительности, так как снижение прозрачности воды ведет к снижению фотосинтеза.
На северном берегу Невской губы в зарослях, расположенных за Ольгино, в сообществах происходит снижение доли мелколистных видов (уруть колосистая, роголистник погруженный, пузырчатка обыкновенная), которые являются основными субстратами для откладывания рыбами икры. Полностью исчез пояс рдеста продырявленного, окаймлявший ранее заросли воздушно-водной растительности в районе Ольгино — Лисий Нос. На этом участке изменился состав доминирующего сообщества гидрофитов урути колосистой с содоминантами, возросла доля мхов, кладофоры, рдеста плавающего и вида-вселенца элодеи канадской. В большом количестве появились колонии сине-зеленой водоросли ностока сливовидного. Внутри зарослей воздушно-водной растительности усилились процессы заболачивания, которые вместе с осадконакоплением ведут к снижению доли погруженной растительности в составе зарослей и, как следствие, к обеднению ихтио- и орнитофауны.
На мысе Флотском в составе сообществ появились новые β-мезосапробные виды — шелковник морской, роголистник погруженный, — что является показателем увеличения трофности вод в этом районе.
Увеличение биогенной нагрузки вызывает цветение воды, которое приводит к снижению ее прозрачности, исчезновению отдельных видов, сокращению площадей зарослей погруженной растительности и появлению новых зарослей воздушно-водной растительности.
В зоне отвалов песок заносит водные и прибрежные заросли, вызывая уменьшение площадей и продуктивности этих зарослей.
Выявлена связь между изменениями в водных и прибрежно-водных сообществах растительности и проведением различных работ в акватории Невской губы:
– до 1960-х годов — период максимального биологического разнообразия, характеризуется отсутствием масштабных строительных и дноуглубительных работ и невысокой антропогенной нагрузкой;
– с 1960 по1997 г. — период снижения разнообразия в растительных сообществах, характеризуется проведением работ по расширению и углублению Морского канала и строительству защитных сооружений (дамбы) и повышением антропогенной нагрузки;
– 2000–2005 гг. — период восстановления биоценозов, характеризуется прекращением строительных работ в акватории губы и снижением антропогенной нагрузки.