Цель исследования – обоснование научных критериев оценки состояния и функционирования водных объектов с учетом физико-химических и биохимических процессов, протекающих в водоемах.
В результате будет получена оценка состояния водных объектов гумидной зоны с позиций процессов, протекающих в них, а также установлена их устойчивость к евтрофированию, антропогенному загрязнению и закислению. В первом случае будет определяться ассимиляционная способность водных объектов к биогенным элементам и органическим веществам, и она будет установлена по кинетическим параметрам трансформации фосфора и азота органического в озерных системах. Что касается устойчивости водных объектов к загрязнению токсичными веществами, то она будет устанавливаться с учетом геохимического фона элементов и их ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Для уточнения химического баланса озер будет проведена оценка водного и химического стока с подземными водами, разгружающимися непосредственно в водоем.

Планируемые результаты:

2019: Новая методология нормирования допустимых антропогенных нагрузок от различных источников поступления и загрязнения вод. Новая методика оценки допустимой биогенной и органической нагрузок на водные объекты с учетом их природной ассимиляционной способности. Новая методика нормирования сброса загрязняющих веществ с учетом геохимических особенностей территорий. Новая методика нормирования кислотных нагрузок на водные объекты в зависимости от их гидрологических характеристик и буферной емкости. Новые знания о связи химического состава подземных вод с изменением геохимической среды. База данных «Химический состав атмосферных осадков, выпадающих на территории Карелии».
2020: Новые знания по оценке «самоочистительной» способности водоемов с использованием кинетических и термодинамических характеристик биохимической трансформации стойких органических загрязнителей. Заключительный отчет.

Актуальность проблемы

Проблема сохранения качества водных ресурсов является весьма актуальной. С одной стороны, рост народонаселения Земли и активное использование водных ресурсов для жизнеобеспечения жителей планеты приводит к их загрязнению и истощению. С другой стороны, в настоящее время возникла настоятельная потребность оценки допустимого антропогенного воздействия на водные экосистемы при отсутствии надежных количественных методов, которые позволили бы установить критические нагрузки и стимулировали бы разработку природоохранных мероприятий в нужном направлении. Решить обозначенную выше проблему возможно на основе новых знаний о закономерностях процессов, протекающих в водной среде.

Оценка состояния водных объектов и их функционирования в настоящее время решается в основном экспертным путем по анализу гидрохимических данных, отражающих в большей степени качество воды, а не функционирование водных объектов. В рамках разрабатываемой темы предполагается выполнить эту работу на основе описания физико-химических и биохимических процессов, протекающих в водоемах, а также с учетом природных и антропогенных факторов, влияющих на состояние этих объектов.

Научная тема направлена на решение фундаментальной проблемы современной гидрохимии и гидроэкологии – установление закономерностей формирования и последствий изменения пресноводных экосистем при воздействии природных и антропогенных факторов с учетом процессов, протекающих в водной среде, среди которых следует выделить следующие три группы основных процессов: трансформация веществ и удаление их из водной среды, круговорот веществ в водном объекте и продукционно-деструкционные процессы. Первая группа процессов приводит к самоочищению водных объектов и по скорости этих процессов можно оценить ассимиляционный потенциал водоемов. Благодаря второй группе процессов обеспечиваются внутриводоемные потребности организмов, населяющих природные воды, в питательных веществах. Третья группа процессов приводит к новообразованию органических веществ и к выделению кислорода в окружающую среду. Комплекс указанных процессов может быть исследован с помощью развивающейся и совершенствующейся методологии математического моделирования. С другой стороны, с помощью кинетических моделей трансформации, круговорота и новообразования веществ можно оценить скорости отдельных процессов и выявить их роль в поведении водных экосистем, а также осуществить нормирование допустимого антропогенного воздействия на водные объекты. Комбинация этих подходов к изучению роли внутриводоемных процессов, формирующих качество водных ресурсов, – это новое направление исследований условий функционирования водных экосистем.