Институт проблем промышленной экологии Севера
Обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук» (ИППЭС КНЦ РАН)
Макаров Дмитрий Викторович
Директор ИППЭС КНЦ РАН (обособленного подразделения) , доцент, д.т.н.
Институт был создан 27 июня 1989 г. в соответствии с Постановлением Президиума Академии наук СССР № 577.
Начавшееся в 30-е годы XX столетия энергичное развитие на Кольском полуострове горнодобывающей, металлургической, химической и энергетической отраслей промышленности, оборонного комплекса и сопутствовавший им рост инфраструктуры и урбанизации привели к значительным нагрузкам на природу Крайнего Севера. Для формирования научного подхода к оценке состояния живых организмов и среды их обитания Президиум АН СССР в 1978 г. создал в структуре Кольского филиала АН СССР Лабораторию охраны природы, которую возглавил доктор биологических наук Василий Васильевич Крючков.
В 1989 г. в связи с необходимостью совершенствования экологической концепции природопользования на базе Лаборатории охраны природы был организован первый в стране многопрофильный экологический Институт проблем промышленной экологии Севера (ИППЭС КНЦ РАН). Основателем и первым директором Института стал доктор технических наук, Заслуженный деятель науки и техники Геннадий Валерианович Калабин.
Так было положено начало научному эксперименту, когда специалисты различных направлений (биологи, химики, географы, математики, технологи) объединились для достижения общей цели – разработки научных основ экологической оптимизации природопользования на Севере на примере Кольского полуострова, как наиболее урбанизированного и комплексно развитого горно-перерабатывающего региона Крайнего Севера России.
На протяжении 15 лет с 2001 по 2016 гг. Институт возглавлял д.т.н. Владимир Алексеевич Маслобоев, с декабря 2016 г. временно исполнял обязанности директора д.б.н., профессор Николай Александрович Кашулин, с марта 2018 г. по настоящее время Институт возглавляет д.т.н. Дмитрий Викторович Макаров.
ИППЭС КНЦ РАН является ведущим Институтом в области исследований наземных и пресноводных арктических биологических систем различного уровня организации, использующим комплексный методологический подход, позволяющий оценивать как динамику компонентов окружающей среды, так и ответные, в том числе, адаптационные реакции биоты.
Ряд исследований ИППЭС КНЦ РАН, выполненных в рамках межинститутских и международных экологических проектов, не имеет аналогов. Отдельные методики, разработки и технологии, ориентированные на изучение, сохранение, мониторинг и восстановление арктических экосистем, являются уникальными.
Ряд разработок, гарантирующих экономический и природоохранный эффект, запатентованы, нашли практическое применение; отдельные разработки готовы для передачи промышленным предприятиям.
Разработка научных основ экологической безопасности и устойчивого природопользования в Арктической зоне Российской Федерации (АЗРФ). Определение допустимых нагрузок на наземные и водные экосистемы в условиях антропогенного воздействия предприятий горнопромышленного комплекса АЗРФ. Развитие и совершенствование методов мониторинга.
Создание экологически обоснованных технологий освоения и переработки минерально-сырьевых ресурсов природного и техногенного генезиса. Разработка способов снижения экологической опасности отходов горнопромышленного комплекса и научных основ восстановления техногенно-нарушенных ландшафтов.
Разработка научных основ охраны и мониторинга редких и исчезающих видов и редких растительных сообществ, оценка влияния видов-вселенцев на биоразнообразие и продуктивность арктических природных систем.
Обеспечение интеграции академической и вузовской науки в Мурманской области в целях повышения эффективности и качества профессиональной подготовки и переподготовки кадров высшей квалификации.
Оценка и долгосрочное прогнозирование возможных изменений экологических и природно-хозяйственных систем при различных сценариях природопользования и глобальных изменениях природной среды и климата.
Оценка состояния и динамики современного биоразнообразия Арктики, выявление его средообразующих функций, исследование истории его формирования.
Важнейшие результаты деятельности за прошедший год
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Исследована современная биология широко распространенного в Северной Европе полиморфного вида сига Coregonus lavaretus в 20-ти пресноводных внутренних водоемах пяти речных бассейнов Мурманской области. Выявлены симпатричные экологические формы/виды с различиями в строении жаберного аппарата, питании, возрасте, темпах роста и созревания рыб. Различия в структуре популяций сига проявляются как между речными бассейнами, так и между водоемами внутри бассейнов рек. Результаты использованы для разработки/развития эмпирической модели адаптаций популяций и населения рыб к изменяющимся условиям среды в Арктике. (Научный руководитель: к.б.н. Слуковский З.И., тел. (81555) 79-776; отв. исполнитель: к.б.н. Зубова Е.М.)
Выявлены закономерности питания европейской ряпушки Coregonus albula, как представителя холодноводного комплекса рыб субарктических водоемов (Северная Карелия),в условиях современных климатических флуктуаций. Методом стабильных изотопов определены основные источники углерода в рационе и трофическая позиция вида в пищевой цепи. Сезонная смена планктонной и бентосной составляющей в рационе, на фоне эврифагии вида, отражает высокую пластичность стратегий питания и сохранение благоприятных трофических условий для холодноводных рыб в отмечаемой фазе смягчения климата. (Научный руководитель: к.б.н. Денисов Д.Б., тел. (81555) 79-776; отв. исполнители: к.б.н. Терентьев П.М., к.б.н. Зубова Е.М.)
Обоснован вклад нарушенных горных территорий в обогащение фауны заполярных регионов. Вследствие медленного восстановления почвенно-растительного покрова в специфических условиях высоких широт и горного микроклимата, вырубки и гари остаются центрами повышенного разнообразия («biodiversity hotspots») видов с разными экологическими преферендумами не менее десятилетия после воздействия. Длительный эффект привлечения нетипичных для локальной и региональной фауны видов необходимо учитывать при планировании и организации природоохранных мероприятий и биомониторинга. (Научный руководитель: к.б.н. Зенкова И.В., тел. (81555) 79-696; отв. исполнители: к.б.н. Дитц А.А., к.б.н. Нехаева А.А., к.б.н. Корнейкова М.В., инж Штабровкая И.М., инж. Сошина А.С.)
Обобщены многолетние данные о местонахождениях редких и исчезающих видов растений, грибов, лишайников и животных в Мурманской области. Проведена оценка видов по критериям угрожаемости Международного союза охраны природы (IUCN). Значительная часть мест произрастаний охраняемых видов за пределами ООПТ подтверждает необходимость реорганизации ряда существующих и создание новых ООПТ. Подготовлены обоснования к включению 297 видов в третье издание Красной книги Мурманской области. (Научный руководитель: к.б.н. Боровичев Е.А., тел. (81555) 79-778; отв. исполнители: к.б.н. Химич Ю.Р., к.с.-х.н. Исаева Л.Г., к.г.н. Урбанавичюс Г.П., к.б.н. Зенкова И.В., к.б.н. Терентьев П.М., к.б.н. Кожин М.Н., вед. инж. Разумовская А.В., асп. Ахмерова Д.Р.)
На основе многолетних исследований охарактеризована современная динамика температуры зональных и горных почв Кольской Субарктики. Выявлены тренды потепления регионального климата в последнее десятилетие в сравнении с данными 40–50-летней давности. Определена специфика температурных режимов заполярных горных почв, нарушенных разными типами воздействия (вырубки, пожары). Результаты вошли в 4-й том Национального доклада по глобальному климату и почвенному покрову арктической зоны РФ. (Научный руководитель: к.б.н. Зенкова И.В., тел. (81555) 79-696; отв. исполнитель: инж. Штабровская И.М.)
Методом метагеномного анализа впервые выделены штаммы микроскопических грибов, толерантные к редкоземельным металлам (La, Nd, Ce) в отходах обогащения лопаритовы хруд Ловозерского ГОКа (Мурманская обл.), с перспективой их использования в процессах биовыщелачивания РЗМ из руд. На доминирующих штаммах выявлен эффект гормезиса («парадоксальной токсичности») – стимуляции роста грибов низкими дозами РЗМ и ингибирования высокими концентрациями при большей токсичности малых доз лантанидов в форме хлоридных солей по сравнению с нитратами. (Научный руководитель: д.т.н. Макаров Д.В., тел. (81555) 6-10-93; отв. исполнители: д.ф.-м.н. Шумилов О.И., д.ф.-м.н. Касаткина Е.А., д.б.н. Кирцидели И.Ю.)
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Впервые проведена комплексная оценка пулов и потоков углерода в системе «атмосферные осадки – лесной полог – почвенные воды» и потоков парниковых газов в северотаежных лесах Мурманской области. Определены ключевые природные и антропогенные факторы, регулирующие пулы и потоки углерода в лесных экосистемах. Разработана научно-методическая основа системы мониторинга бюджета углерода в лесах на северном пределе распространения в условиях атмосферного загрязнения. (Научный руководитель: к.б.н. Сухарева Т.А., тел. (81555) 79-778; отв. исполнители: к.б.н. Ершов В.В., к.б.н. Иванова Е.А., к.б.н. Зенкова И.В., к.с.-х.н. Исаева Л.Г., инж. Штабровская И.М., асп. Рябов Н.С.)
Исследован химический состав питьевых вод г. Кировска (Мурманская область, Кольский п-ов) с учетом ПДК и нижнего предела биологической значимой концентрации (НПБЗК) и элементный состав биосубстратов организма человека (желудочный сок (ЖС)) жителей Апатитско-Кировского района. Оценка состояния химического состава ЖС в зависимости от возраста и сопоставления с идеальной моделью ЖС, полученной с помощью ПК «Селектор» на основе литературных данных показала наличие такого же набора химических элементов, что и в природных водах, но в гораздо больших концентрациях. Определены низкие средние концентрации (относительно идеальной модели) элементов Na, Cl, K и высокая концентрация Р. В составе ЖС присутствуют лантаноиды, установлено селективное накопление элементов в желудочном соке разных возрастных групп: U, Ce, Nb, Th, Sr, Ba, Zn, Cu преобладают в 1 группе (12-22 года); Mo, Se, B во – 2 группе (32-55 лет); Zr, La - в 3 (60-79 лет). (Научный руководитель: д.т.н. Маслобоев В.А., тел. (81555) 79-323; отв. исполнитель: д.г.-м.н. Мазухина С.И., к.х.н. Дрогобужская С.В.)
С использованием трехмерной аэротермопылегазодинамической модели атмосферы, модернизированной с учетом механизмов конвекции (плавучести) и фоновой стратификации и апробированной на процессах переноса пылевых загрязнений с поверхности хвостохранилища, спрогнозированы уровни загрязнения городской атмосферы мелкой пылью. Показано, что влияние параметра фоновой стратификации атмосферы в интервале -0.05 ÷ +0.05 0С/м на уровень ее загрязнения мелкой (до 20 мкм) пылью: при скорости ветра 5–11 м/с на 1–2 порядка ниже предельно допустимых; максимальные интервалы уровней загрязнения в поперечном к направлению ветрового потока измерении при скорости ветра 5 м/с не превысят 10%, с ростом скорости ветра до 11 м/с эффект уменьшается до 2%. (Научный руководитель: д.т.н. Макаров Д.В., тел. (81555)-79-594; отв. исполнитель: к.т.н. Амосов П.В.)
Впервые с применением метода, объединяющего нейронную сеть LSTM (Long Short-Term Memory), непрерывное вейвлет-преобразование и вейвлет-фильтрациюсверх-длинной (>7600 лет) древесно-кольцевой хронологии,спрогнозировано значительное снижение температуры в Евро-Арктическом регионе в ближайшей перспективе (2063–2073 гг.). Прогноз связан с приближением главного минимума сверхвековой цикличности солнечной активности (350–400 лет), способного привести к изменениям, подобным малому ледниковому периоду во время Маундеровского минимума в 1645–1715 гг. Прогноз важен для оценки потенциальных экологических и социально-экономических рисков, в том числе в районе Северного морского пути. (Научный руководитель: д.т.н. Макаров Д.В., тел. (81555) 6-10-93; отв. исполнители: д.ф.-м.н. Шумилов О.И., д.ф.-м.н. Касаткина Е.А., асп. Поторочин Е.О.) Впервые проведены дендроклиматические исследования на материале березы пушистой Betula pubescens и получена самая северная для России древесно-кольцевая хронология (1917–2021 гг.). Методом вейвлет-анализа выявлены спектральные пики, соответствующие циклам солнечной активности 5.5, 11 и 22 года. Установлены зависимости древесного прироста березы от климатических факторов – температуры и продолжительности солнечного сияния в период полярного дня, позволяющие расширить географию дендрохронологических исследований за пределы распространения заполярных хвойных лесов. (Научный руководитель: д.т.н. Макаров Д.В., тел. (81555) 6-10-93; отв. исполнители: д.ф.-м.н. Шумилов О.И., д.ф.-м.н. Касаткина Е.А., к.б.н. Кирцидели Е.Ю., асп. Поторочин Е.О.)
