От серебра острова Медвежий – к защите природы от тяжелых металлов

В третьем номере журнала «Труды Кольского научного центра РАН» в серии «Естественные и гуманитарные науки» опубликованы статьи ученых Центра и других научных организаций страны, рассказывающие о природных объектах и их изучении.

Открывает выпуск статья ведущего научного сотрудника Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН Павла Амосова о результатах анализа интенсивности пыления на разных участках хвостохранилища при вариации параметра фоновой стратификации и скорости ветра. В ней представлены результаты анализа расчетных значений интенсивностей пыления для двух интервалов крупности на двадцати пылящих участков. Для этого была использована трехмерная модель площадки «хвостохранилище АНОФ-2 — город Апатиты», разработанная на базе неспециализированного кода COMSOL и дополненная учетом механизмов плавучести и фоновой стратификации. В результате продемонстрировано, что лишь при скорости ветра 11 м/с пыль обоих интервалов крупности участвует в процессе загрязнения атмосферы. Дальнейшее усиление ветра минимизирует эффект вариации параметра стратификации на интенсивность пыления практически до нуля.

Вторая статья Павла Васильевича в соавторстве с Александром Баклановым из Российского государственного гидрометеорологического университета (Санкт-Петербург) повествует о решении на примере карьеров, как аналогов горных котловин, задач естественного проветривания в зависимости от фоновой атмосферной стратификации методом численного моделирования. Компьютерные модели также созданы в неспециализированном программном коде COMSOL.

Сотрудники Института проблем промышленной экологии Севера и Лаборатории природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики Центра наноматериаловедения КНЦ РАН представили результаты экспериментов по очистке промышленных сточных вод от взвешенных веществ методом электрохимической коагуляции, а на примере загрязненной воды из заполярной реки оценили эффективность проведения процесса электрокоагуляции при пониженных температурах. Отмечена высокая эффективность очистки от фосфат- и фторид-ионов, что особенно важно при использовании воды в процессе обогатительного производства. При условии подбора оптимального режима электрохимическая коагуляция позволит эффективно удалять из сточных вод взвешенные вещества и сопутствующие загрязнители, а следовательно, она кажется эффективным и перспективным методом очистки на горнопромышленных предприятиях Арктической зоны РФ.

Оценку эффективности использования физических принципов функционирования конструкции лесополосы для снижения уровня загрязнения атмосферы пылящими техногенными объектами с помощью компьютерного моделирования представили сотрудники ИППЭС КНЦ РАН, Российского государственного гидрометеорологического университета (Санкт-Петербург), Института проблем комплексного освоения недр им. Н.В. Мельникова РАН (Москва).

Также о лесах идет речь в статье авторов из ИППЭС КНЦ РАН и Лапландского государственного природного биосферного заповедника под названием «Биогеохимический мониторинг сосновых лесов на территории Лапландского заповедника». В ней собраны данные биогеохимического мониторинга, продолжавшегося с 2015 до 2023 года в сосновых лесах на территории заповедника, находящего в зоне влияния атмосферных выбросов медно-никелевого производства. Установлено, что аэротехногенное загрязнение оказывает существенное влияние на формирование состава снеговых и дождевых вод, почвы, древесного опада сосновых лесов, что выражается в повышении концентраций тяжелых металлов и кислотообразующих веществ и в выщелачивании элементов питания (кальций и магний) из древесного полога.

О морфологических изменениях зеленых водорослей и цианобактерий при длительном воздействии меди повествует статья Дениса Давыдова, ведущего научного сотрудника ПАБСИ КНЦ РАН, инженера Юлии Невзоровой и кандидата биологических наук Веры Редькиной (Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН).

Микроводоросли играют важную роль в процессе очистки загрязненных территорий, в том числе тяжелыми металлами. В Мурманской области добывают и перерабатывают медно-никелевые руды, что приводит к значительному загрязнению окружающей среды. Загрязняющие вещества, включая медь, приводят к деградации растительного покрова и образованию промышленных пустошей. Поэтому особенно важно выявить устойчивые к тяжелым металлам штаммы зеленых водорослей и цианобактерий, которые могут быть перспективны для использования в биоремедиации загрязненных северных территорий. И это удалось апатитским ученым – они провели скрининг на устойчивость к меди девяти штаммов зеленых водорослей и цианобактерий, выделенных из наземных местообитаний. Штаммы, подвергшиеся воздействию высоких уровней меди, демонстрировали значительные изменения, включая уменьшение размера клеток и разрушение пигментов хлорофилла. Но был выявлен штамм, демонстрирующий устойчивость к меди на определенном уровне, а это значит, что он перспективен для биоремедиации территорий, загрязненных тяжелыми металлами. Nostoc sp. LK-20-1 проявляет механизмы адаптации и способен восстанавливать рост после воздействия меди, что может свидетельствовать о его способности к долговременному выживанию в загрязненных условиях. В связи с этим штамм рассматривается как перспективный «кандидат» для дальнейших исследований в области разработки биотехнологий очистки загрязненных почв.

Еще одна совместная статья сотрудников ИППЭС КНЦ РАН и Лапландского заповедника повествует о современной структуре древостоев после вырубки сосняков лишайниковых на территории заповедника в 1958 году, в период временного упразднения заповедного режима.

Несколько статей в «Трудах КНЦ» принадлежат перу научных сотрудников Полярно-альпийского ботанического сада-института имени Аврорина. Одна из них подготовлена по результатам исследований ученых Ботсада в соавторстве со специалистами Всероссийского научно-исследовательского института пищевых добавок — филиала Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН (Санкт-Петербург) и Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии, (Санкт- Петербург). Они впервые исследовали эффективность действия органической суспензии на основе экстракта зоогумуса (зоокомпоста) личинок мухи черной львинки (Hermetia illucens) и биологического стимулятора из бактерий Arthobacter mysorens на рост, развитие и цветение однолетних растений — каллистефуса китайского (Callistephus chinensis) и календулы лекарственной (Calendula officinalis), используемых для озеленения в условиях Кольского Заполярья. Эти стимуляторы рекомендованы для корневой подкормки с целью повышения декоративных качеств однолетних цветочных культур.

Семенной продуктивности первоцвета прелестного P. amoena — многолетнего травянистого растения семейства Primulaceae Vent. при интродукции в Полярно-Альпийском ботаническом саду-институте в условиях Кольского Заполярья посвятили свою работу Надежда Тростенюк, Любовь Вирачева, Екатерина Святковская и Наталья Салтан. Они получили данные о высоких адаптационных возможностях этого травянистого многолетника с перспективами практического использования вида для озеленения населенных пунктов Мурманской области.

Старший научный сотрудник ПАБСИ Сергей Юдин рассказывает об искусственных лесных сообществах как форме сохранения биоразнообразия интродуцентов. Объектом его исследования стали природные образцы растений в экспозиции «Алтай» Ботсада – семена, вегетативные органы и живые растения, собранные сотрудниками Сада и автором в естественных условиях во время экспедиций в Горном Алтае. Исследования подтвердили широкие адаптационные возможности сибирских растений в условиях северной тайги Кольского Заполярья.

Охраняемые виды сосудистых растений в районе истоков реки Нива и южного побережья озера Экостровская Имандра стали предметом исследования Михаила Кожина старшего научного сотрудника ПАБСИ, и Евгения Боровичева, директора Ботсада. По итогам исследования ученых в обозначенном районе 17 охраняемых видов сосудистых растений, включенных во второе издание Красной книги Мурманской области, 15 видов рекомендованы к включению в третье издание Красной Книги Мурманской области, из которых три вида включены в Красную книгу Российской Федерации. Выявлено место концентрации редких видов на горе Лысая, которое рекомендуется взять под охрану в качестве памятника природы регионального значения.

Евгений Александрович совместно с аспиранткой ИППЭС КНЦ РАН Марией Шулиной представил в журнале результаты анализа практик нормативного регулирования порядка оценки рекреационной нагрузки на особо охраняемые природные территории в разных регионах России за период с 2013 по 2024 годы.

Особенный интерес читателей может вызвать статья Михаила Кожина с экскурсом в историю края. Она рассказывает о прошлом и настоящем серебряного рудника на острове Медвежий в Порьей Губе Белого моря в XVIII–XIX веках. Автор совместно с соавтором, Наталией Панариной (Кандалакшский государственный природный заповедник), после сопоставления литературных сведений и работы с архивными документами установил ход развития рудника, устранил путаницу в хронологии разработки его объектов и в названиях шахт (копей), а в ходе полевых исследований уточнил расположение и сроки разработки девяти шахт, привел характеристику и фотографии современного их состояния: морфометрические параметры, состав отвалов, ход процессов восстановления растительности. «Остров Медвежий имел огромное значение для России как одно из первых месторождений серебра в стране, а сегодня это уникальный заповедный природно-антропогенный комплекс, памятник истории русской горной промышленности и яркая историко-культурная достопримечательность Кольского Севера», – разъясняют авторы свой интерес к этой теме.

Летом 1734 года на острове был заложен рудник, и 16 августа добыто первое серебро. Тогда же для работы на шахтах острова Медвежьего прибыли группы рудокопов с Олонецких Петровских заводов. Позднее сюда направлялись вечные работники из беломорских селений, крестьяне Карельского Поморья, бывшие в ведении Соловецкой вотчины.

Серебро с острова Медвежий шло на изготовление серебряных монет, и в 1736 году впервые из отечественного серебра был отчеканен рубль Анны Иоанновны. Медвежьеостровский серебряный рудник эксплуатировался с 1734 по 1740 годы и окончательно был ликвидирован в 1741 году. Плавка руды проводилась в 1746-1761 годах на Кончезерском заводе.

В конце XIX века на острове Медвежий добывали свинцовую руду. Позже свинцово-серебряные рудники острова привлекали внимание многих исследователей, например в 1917 году геологи Белянкин и Куплетский изучали эти рудные месторождения, а в 1922 году советские ученые провели повторные геологические работы, составили детальное геологическое описание, выполнили съемку рельефа острова Медвежий и пришли к выводу о бесперспективности разработки месторождения. Несколько исторических образцов самородного серебра с острова сохранились в коллекции Минералогического музея им. А.Е. Ферсмана РАН в Москве, а сам Медвежий в настоящее время входит в состав Кандалакшского заповедника, с 1967 года остров - охраняемая территория.

В качестве приложения к материалу приведена рукопись В.Н. Карповича, заместителя директора по научной работе Кандалакшского государственного заповедника 1982 года.

Любопытными сведениям о проведенных исследованиях поделился в своей работе Эдуард Шипилов, доктор геолого-минералогических наук, профессор, главный научный сотрудник Полярного геофизического института (Мурманск). Его статья носит название «Баренцевоморский позднемезозойский мультиплюмовый магматизм: локализация, формы и фазы проявления». Автор знакомит читателей с проявлениями юрско-мелового базальтоидного магматизма, закартированными геофизическими и геологическими исследованиями, в Восточно-Баренцевском мегабассейне и на Земле Франца-Иосифа. Установленная многофазность с постоянством локализации проявлений свидетельствует об уникальности юрско-мелового магматизма, что, по мнению автора, позволяет охарактеризовать эти магматогенные события как результат деятельности мультиплюма. Анализ полученных данных и структуры аномального магнитного поля позволил выделить в строении архипелага срединную зону, разделяющую его на два домена, и в этой связи обосновать новую схему его тектонического районирования.

Полностью прочитать журнал «Труды Кольского научного центра» вы можете онлайн.