Методы и задачи

Методы лаборатории

Проводимые лабораторией эколого-геохимические работы являются лицензионными (получены лицензии от Федеральной службы по гидрометеорологии и окружающей среды, г. Москва, рег. № Р/2007/0103/100/Л от 28 июня 2007 г. и № Р/2012/2087/100/Л от 01 августа 2012 г.).

Сотрудники лаборатории проводят отбор проб, описание и пробоподготовку основных компонентов окружающей среды на территории Байкальского региона по нижеследующим методикам:

Опробование и пробоподготовка снега

Пробы снега отбираются на открытой площади. Координаты определяют GPS-навигатором. Площадь шурфов составляет от 30x30 см до 70x70 см, в зависимости от глубины слоя снега. При этом особое внимание обращается на отбор слоев снега у земной поверхности, с целью исключения миграции различных веществ из почвенного и растительного покрова и их влияния на химический состав снега. Методика отбора и анализа снегового покрова приведена в книге «Определение микроэлементов в природных средах: Аналитические исследования и проблемы (на примере Байкальского региона) / А.И. Кузнецова, Л.Л. Петров, В.А. Ветров и др.; РАН Сиб. отд-ние, Ин-т геохимии им. А.П. Виноградова; ГПНТБ. – Новосибирск, 1994. – 84 с. (Сер. Экология. Вып.30)».

Опробование и пробоподготовка почв

Почвы отбирают в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83, РД 52.18.156-99 или «Временными методическими указаниями по контролю загрязнения почвы, М:, Гидрометеоиздат, 1983».

Опробование поверхностных вод

Пробы воды отбираются из поверхностных водотоков на глубине 0,2-0,5 м от поверхности воды. Координаты определяют GPS-навигатором. Общий объем пробы воды на гидрохимический анализ составляет 6 л. Вся посуда для отбора проб предварительно тщательно промывается и ополаскивается деионизированной водой в лаборатории в соответствии с общими требованиями к подготовке емкостей перед отбором проб согласно ГОСТ Р 51592-2000, приложение Г.

Опробование и пробоподготовка донных отложений

Отбор проб донных отложений производится в тех же пунктах, что и отбор проб воды. Выбор пунктов опробования и опробование донных отложений осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.1.3.07-82 с учетом рекомендаций: Требования к производству и результатам многоцелевого геохимического картирования масштаба 1:200 000. М: ИМГРЭ, 2002 и Salminen R., Tarvainen T., Demetriades A. et al. FOREGS geochemical mapping. Field manual. Geologian tutkimuskeskus, Opas – Geological Survey of Finland, Guide 47. 1998.

Опробование растений, продуктов питания

Проводить опробование растений необходимо в течение времени, соответствующего определенной фенологической фазе растения. Непосредственно после дождя растения не опробуются. Отбор проб проводится через 1-2 дня после дождя. Отбирается средняя растительная проба, которая включает в себя несколько растений одного вида. Опробование проводят по методике, отраженной в книге Алексеенко В. А. Экологическая геохимия: Учебник. – М.: Логос, 2000. – 627 с.

При изучении формы нахождения химических элементов в почве используется метод постадийных вытяжек: легкообменной, карбонатной (обменной), органической, Fe-Mn гидроокислов, слабо растворимый остаток. Отработаны методы одноактной экстракции органических комплексов с тяжелыми металлами из почв.

В лаборатории также выполняются морфологический, гранулометрический, общий биологический анализы.

Проведение исследований в области геохимии континентальных осадков и палеоклимата связано с использованием современных методов, включая литологический, палеомагнитный, радиоуглеродный, палинологический, био- и литостратиграфические, альгологический, изотопно-кислородный, биогеохимический (определение биогенного кремнезема, элементного состава макро- (C, N, P, хлорофилла, каротиноидов, белков, углеводов, липидов) и микро- (хлорорганических соединений, в том числе ПХБ, ПХДД/Ф, ДДТ и его метаболитов, ГХЦГ, ГХБ, ПБДЭ) компонентов органического вещества), палеонтологический, сумма геохимических методов, сумма математических и статистических методов (современных аналогов, биомный).

Развитие компьютерной технологии к моделированию природных и технологических физико-химических процессов с помощью математического аппарата выпуклого программирования (от теоретического обоснования до практической реализации) основано на применении следующих методов и подходов:
1) минимизация канонических термодинамических потенциалов;
2) построение моделей геологических и технологических объектов в рамках многорезервуарной динамики, позволяющих исследовать физико-химическую эволюцию единой совокупности геохимических систем (мегасистемы), связанных прямыми, обратными и сквозными потоками вещества и энергии;
3) решение проблемы расчета химических равновесий (полного, промежуточного, метастабильного, частичного) в сложных многокомпонентных, многофазовых и многоагрегатных природных и технологических системах;
4) недетерминированные постановки задач на основе предложенного метода термодинамического моделирования в пространстве неопределенности;
5) решение обратных задач выпуклого программирования.

Основные цели научных исследований лаборатории

Изучение эволюции водных и наземных экосистем Байкальского региона с различной современной геохимической обстановкой и техногенной нагрузкой. Основная задача исследований: оценка внутренних и внешних факторов, определяющих распределение, накопление, преобразование форм, миграцию макро- и микроэлементов в воде, донных отложениях и трофических цепях гидробионтов водоемов Байкало-Ангарской водной системы и малых озер Прибайкалья. Полученные в ходе исследований по данной тематике результаты позволят выделить фоновые и аномальные зоны и объекты, определить уровень и источники загрязнения абиотических и биотических компонентов водоемов, оценить потенциал водных экосистем к самоочищению. Область применения результатов – биогеохимический мониторинг, нормирование нагрузок, природопользование и охрана природы.
Трансформация биогеохимических процессов в системе «почва-растение» в техногенных ландшафтах Южного Прибайкалья. Приоритетная задача: изучение распределения химических элементов в природных и техногенных наземных экосистемах, и закономерности миграции тяжелых металлов и биофильных элементов в системе «почва–растение». Предлагаемые исследования позволят получить новые фундаментальные знания о закономерностяхтрансформации биогеохимических процессов в системе «почва-растение» в техногенных ландшафтах Южного Прибайкалья, установить влияние ризосферных бактерий на мобилизацию и иммобилизацию биотических элементов и ксенобиотиков в условиях техногенеза и выделить основные факторы, влияющие на их миграцию, что может иметь большое практическое значение при использовании новых биотехнологий в растениеводстве и для фиторемедиации загрязненных почв.
Проведение эколого-геохимических исследований накопления химических элементов в различных компонентах окружающей среды (снег, почва, поверхностные воды, растения, продукты питания, биосубстраты человека и др.) на опорных станциях Прибайкалья (Байкальский геоэкологический полигон, города Иркутской области и др.). Полученные статистические аналитические данные и картографический материал будет иметь большое значение для развития регионов Восточной Сибири, для правильного и рационального природопользования, проведения природоохранных мероприятий и решения проблем здравоохранения.
Изучение эволюции природной среды и климата северного сектора Центральной Азии на основе комплексных исследований отложений осадочных бассейнов. Изучение биогеохимических циклов макро- и микрокомпонентов органического вещества природного и техногенного происхождения в водных и наземных экосистемах Азии для прогнозирования состояния водных и наземных экосистем в период глобального изменения климата.
Изучение изотопного состава кислорода створок диатомовых водорослей из донных отложений озер байкальской рифтовой зоны, их элементного состава, а также изотопного состава озерных вод, рек и атмосферных осадков.
Разработка теории физико-химического моделирования в рамках аппарата выпуклого математического программирования; создание компьютерных программ, реализующих новые методы с помощью объектно-ориентированного подхода; совершенствование и расширение используемых термодинамических баз данных на основе фундаментальных законов химической термодинамики; решение прикладных задач с привлечением всей имеющейся базы знаний об исследуемом объекте.