Наука возвращается в Арктику

После длительного периода, в течение которого масштабные исследования в Арктике не проводились, наука возвращается в регион. С июля по сентябрь 2020 года ученые из 14 институтов Сибирского отделения Российской академии наук собрали в Норильском промышленном районе около двух тысяч проб воды, почв, донных отложений, биологических образцов и провели измерения многолетнемерзлых грунтов. Все исследования проводились в рамках Большой норильской экспедиции по запросу компании «Норникель», которая профинансировала проект.

Первая за 30 лет

Тема развития российской Арктики стала одним из важнейших вопросов политической и экономической повестки сравнительно недавно. За прошедшие три десятилетия многие знания и достижения, благодаря которым наша страна закрепилась в регионе, оказались утрачены. И сейчас наконец наступило время эти знания восстанавливать — с учетом современных реалий, как политических, так и экономических.

Участники экспедиции: преодолели более тысячи километров, обследовали десятки природных точек, побывали на шести реках: Пясина, Далдыкан, Амбарная, Тарея, Дудыпта, Боганида — и озерах Мелкое и Пясино, а также на побережье Карского моря. Они собрали почти две тысячи проб общим весом около 500 кг. В течение августа специалисты собрали образцы почв, растений и донных осадков, после чего началась работа в лабораториях. По итогам экспедиции в РАН подготовят предложения и рекомендации по наилучшим природосберегающим решениям для деятельности промышленных компаний в арктическом регионе.

В рамках Большой норильской экспедиции ученые тщательно изучили последствия майской аварии на ТЭЦ-3 под Норильском и проанализировали образцы живой и неживой природы на предмет содержания в них нефтепродуктов. Кроме того, была восстановлена хронология антропогенных загрязнений на Таймыре, отслеживались изменения в биоценозах.

Как отметил председатель Сибирского отделения РАН академик Валентин Пармон, «Большая норильская экспедиция для Сибирского отделения Академии наук — важный этап. Мы возвращаемся к выполнению тех функций, ради которых и была создана академия: к решению проблем государственного уровня. В данном случае речь идет об экологических проблемах. По просьбе “Норникеля” мы впервые за тридцать лет провели комплексную экспедицию. Получены результаты, выходящие за рамки интересов компании, но это как раз то, что требуется от науки: мы изучаем современное состояние природы нашей страны».

По словам Валентина Пармона, начало работы на самом деле было связано с трагическим обстоятельством — ЧП около Норильска. «Но, как говорят, нет худа без добра. Именно после этого инцидента руководство “Норильского никеля” обратилось к полномочному представителю президента РФ по СФО Сергею Меняйло, чтобы попытаться собрать комплексную экспедицию и с точки зрения науки попытаться проанализировать масштабы события, реальные проблемы, которые надо будет решать». В Академии наук на предложение отреагировали незамедлительно: уже через три недели после звонка полпреда президента первый отряд уехал на место аварии.

Мультидисциплинарная проблема

Арктика — одно из главных достояний России. Но в ней скопилось огромное количество системных задач, которые нуждаются в решении и изучении. Эти богатые ресурсами территории обеспечивают одну десятую национального дохода страны и одну пятую всего объема общероссийского экспорта. Здесь обитают более 20 тысяч видов растений и животных, многие из них эндемики. Поэтому осваивать северный регион нужно особенно бережно, полагают в СО РАН.

Экспедицию организовали в короткие сроки, чтобы в первую очередь оценить влияние разлившегося на территории ТЭЦ-3 дизельного топлива на экосистему региона. Но ее цели и задачи были гораздо более масштабными. Исследования проводились по семи основным направлениям: «Геофизика и геохронология», «Многолетнемерзлые грунты», «Гидробиология», «Поверхностные воды», «Почва и растительный покров», «Донные отложения», «Био- и зооразнообразие».

Как отметили ученые, Норильский промышленный район является крупной геохимической аномалией: природный геохимический фон повсеместно аномален по никелю и меди. Он свойственен всем отложениям, накапливавшимся до начала хозяйственного освоения региона. И сегодня ряд территорий находятся в откровенно плохом состоянии. Серьезным признан ущерб в поймах рек Далдыкан и Амбарная.

В то же время выяснилось, что попадание большого объема нефтепродуктов, разлившихся на поверхности в результате аварии на ТЭЦ, в Северный Ледовитый океан, и даже в центральную и северную части озера Пясино практически исключено. Исследования также показали отсутствие негативного воздействия аварийного разлива на экосистемы озера Пясино и реки Пясина. В общей сложности было выполнено 114 полных геоботанических описаний как в местах, загрязненных нефтепродуктами (55 описаний), так и не загрязненных (аналогичных по составу растительного покрова загрязненным участкам) — 59 описаний.

Приключение на всю жизнь

На первый взгляд участники похода выглядели довольно непрезентабельно: в походной одежде, с сумками, рюкзаками, разнообразными пакетиками и мешочками. Но этим скромным и несолидным видом обманываться не стоило: в состав экспедиции вошли специалисты и ученые высокого уровня и компетенций. Комплексный полевой отряд был разбит на специализированные группы: по наземным экосистемам, гидробиологии, донным осадкам, био- и зооразнообразию и многолетнемерзлым грунтам. Всю команду возглавлял кандидат технических наук Николай Юркевич, имеющий большой опыт полевых научных работ.

«Пробоотбор у нас полностью гостирован. Либо, если это не гостированные методики, он проводится в соответствии с рекомендациями производителя оборудования и авторов методики. Весь персонал высококвалифицированный, это люди с многолетним опытом и профильным образованием», — подчеркивает руководитель экспедиции.

Логично, что работы начались с самого проблемного участка: ТЭЦ-3. Гидробиологи, геофизики и мерзлотоведы — далеко не весь список специализаций ученых, приехавших изучать Норильский промышленный район. Геофизики, например, изучили цистерны хранилища ТЭЦ-3, в том числе с использованием сейсмоакустической аппаратуры. В основе метода — «эффект стакана».

«Известный оперный певец Шаляпин силой своего голоса мог разбить стакан. То есть он поднимал уровень звука до резонанса, и стакан просто лопался. Стакан, по сути, как цистерна. Здесь я исследую акустические шумы. По приборам составляю частотно-амплитудную картину конструкции. И с помощью этого метода могу увидеть, например, где у этого бака тонкие стенки, плохо закреплены детали, даже где появилась ржавчина. все как на ладони!» — рассказывает старший научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) им. А. А. Трофимука СО РАН Константин Федин.

Самым трудным, по признанию участников, в первую неделю экспедиции стал поход отряда «Наземные экосистемы», объединяющего специалистов из семи научных институтов. Чтобы добраться до контрольной точки для взятия проб, ученые ехали сначала автотранспортом, потом на ТРЭКОЛах (российский плавающий шестиколесный вездеход на шинах сверхнизкого давления), шли пешком по лесотундре. В общей сложности за день они преодолели пешком с тяжелыми рюкзаками порядка 8—10 км. В результате отряд вышел к месту слияния двух рек: Далдыкана и Амбарной.

А после каждого полевого выезда участники отряда допоздна работали в мобильной лаборатории, где проводили пробоподготовку. «Такова технология, иначе нельзя: одни организмы могут погибнуть, у других может измениться численность и состав, — объяснил руководитель отряда старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ “Красноярский научный центр СО РАН” Александр Толомеев. — В случае с бактериями, например, может измениться их состав, так как они очень быстро делятся. А вот бентосные организмы могут уже погибнуть через сутки, и мы в этом случае получим совсем другую картину, чем та, что на самом деле была в реке».

Не менее интересной была работа зоологов. Они, например, сходу опровергли ряд заблуждений в отношении Арктики. «Обычно показывают вымазанных в нефти птиц, погибших животных. Но здесь этого не было. Выводки полные, смертности мы не наблюдали, по крайней мере», — поделился доктор биологических наук Александр Шишикин из красноярского Института леса им. В. С. Сукачева СО РАН.

В целом ученые СО РАН собирали материалы для десятков разных исследований. У каждого из них были свои требования по пробоподготовке. Например, донные осадки надо было собирать в тех участках, где нет сильного течения, потому что течение их смывает и материала для исследования может оказаться слишком мало или не быть вообще.

Мерзлота уже не та

Пожалуй, одним из наиболее заметных выводов, которые были сделаны по итогам экспедиции, стало то, что в районе аварийной ТЭЦ-3 был обнаружен участок тающей мерзлоты, так называемый талик, причем растущий. Об этом рассказал на пресс-конференции по итогам Большой норильской экспедиции директор Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН Михаил Железняк.

«В ходе исследования были получены доказательства наличия глубокого межмерзлотного талика либо полного отсутствия многолетнемерзлых пород в районе цистерны номер пять. Кроме того, были выявлены изменения физического свойства грунтов и потеря их устойчивости», — сообщил ученый. Причиной возникновения талика, по его словам, стало введение в строй нефтехранилища, при этом талик продолжает формироваться, уже заметно движение в нем вод.

Причем в РАН уверены, что влияние таких таликов может быть долгосрочным и иметь серьезные последствия для окружающей среды. «Норильск отличается большой заснеженностью, и как раз эти воды, которые попадают в горные породы, если они сконцентрированы, будут оказывать по областям стока серьезное влияние», — заключил Михаил Железняк.

Синергия науки и бизнеса

Прикладной характер исследований, по словам Валентина Пармона, заключался в том, что на основании полученных данных будут разработаны рекомендации для ведения хозяйственной деятельности в Арктике. Они должны стать определенным руководством, некой дорожной картой для компаний, где будет прописано, что и как делать дальше для сохранения экологической безопасности в регионе и, соответственно, для поиска оптимальных решений для достижения тех или иных целей.

«Без поддержки компании “Норильский никель” мы бы не смогли отправиться в эту экспедицию. Она была очень затратна. И мы благодарны за то, что РАН не только были возмещены расходы непосредственно на участников экспедиции, но и оказана помощь с транспортом, с организацией. То есть это был союз бизнеса и науки», — заключил академик.

Главной задачей участников экспедиции стало возрождение системного изучения территории. Они должны были оценить масштабы антропогенных, техногенных, климатических и природных изменений, произошедших в регионе за последние десятилетия. СО РАН проделало огромную, значимую и востребованную работу. На основе тех рекомендаций, которые сформулированы, «Норникель» сможет дополнить стратегию развития компании новыми научными подходами, улучшенными природосберегающими технологиями, заявили в компании.

В «Норникеле» полагают, что экспедиция стала первой ласточкой в долгосрочном сотрудничестве компании и РАН. «Это начало серьезного сотрудничества с корпоративным сектором, начало серьезных исследований в области Арктики. На выходе, вероятно, будут созданы некие правила того, как вести хозяйственную деятельность в этих арктических районах с очень хрупкой экосистемой», — заявил старший вице-президент «Норникеля» по устойчивому развитию Андрей Бугров.

По его словам, производству нужны продуктовые решения. Но одними усилиями Академии наук это вряд ли возможно. «И именно поэтому мы всячески поддерживаем создание НИЦ СО РАН в области экологии. Только при движении навстречу академии и бизнеса мы сможем получить готовые решения, которые можно было бы применять в арктической зоне», — констатировал он.

В свою очередь, заведующий лаборатории эколого-экономического моделирования техногенных систем ИНГГ Николай Юркевич отметил на пресс-конференции по итогам экспедиции, что сейчас как никогда актуально стоит вопрос переформатирования взаимоотношений науки и бизнеса, поскольку госзаказа советского времени уже как такового не существует. «И те задачи, которые решаются научно-исследовательскими организациями, знания, которые получаются в процессе работы, в таком виде, в котором они есть в НИИ, слабо применимы в промышленности. Поэтому полученные данные необходимо адаптировать и доводить их до конкретных технологий, до коммерциализации», — констатировал он.

Николай Юркевич отметил также, что экспедиция дала предпосылки для создания определенной технологии. Ученые предлагают создать программно-аппаратный комплекс, благодаря которому можно будет вести оценку состояния инженерных сооружений. Метод радарной интерферометрии, метод стоячих волн, метод электротомографии — все это может использоваться для локализации нестабильности зон, где расположены инженерные сооружения. Так, при помощи этих методов уже в ходе экспедиции под четвертым резервуаром аварийной ТЭЦ была обнаружена опора, которая потенциально опасна и может быть разрушена. И теперь стоит задача на базе этих знаний и методов создать технологию, доступную для потенциальных заказчиков из арктических регионов.

Впереди большая работа

Арктика — очень долгосрочный проект. И успешное решение приоритетных в регионе задач возможно лишь при помощи активной системной работы. На сегодняшний день РФ контролирует около 50% арктического континентального шельфа, на нее также приходится более 60% арктической суши и более 80% населения, проживающего выше Северного Полярного круга. И в ближайшие годы Арктику ожидает активное развитие, начало которого, судя по итогам экспедиции, и было положено.

«Задачи Большой норильской экспедиции были не только в том, чтобы исследовать причины и последствия инцидента на ТЭЦ-3 Норильска, но и в том, чтобы начать масштабное и комплексное изучение экосистем Таймыра и климатических изменений последних десятилетий. Компания тщательно изучит отчет, представленный в Академии наук, и будет продолжать сотрудничество с фундаментальной наукой для внедрения новых подходов к хозяйствованию в Арктике в условиях усиления экологических требований государства, запроса общества на чистые производства. Не исключаю, что одним из результатов экспедиции станет создание неких правил, в том числе нормативных актов государственного значения, определяющих порядок ведения хозяйственной деятельности в арктических районах с очень хрупкой экосистемой», — отметил на презентации отчета Андрей Бугров.

Логичным результатом состоявшейся экспедиции в самом деле станет разработка новой концепции, принципов ведения хозяйственной деятельности в арктической зоне России. В ходе работ по изучению экосистем Таймыра и Норильского промышленного района СО РАН и «Норникель» заключили соглашение о совместной реализации долгосрочной программы ликвидации последствий разлива нефтепродуктов в Норильске. Кроме того, они должны выработать основные правила промышленного производства в российской Арктике с учетом принципов устойчивого развития. Печать