Книга посвящена одной из глобальных проблем современной экологии – влиянию выбросов кислообразующих газов на воды суши и водные экосистемы. Дается анализ методов и критериев оценки закисления вод, результатов исследования по проблеме в различных странах мира, включая Россию. Показаны тенденции исторического развития процесса закисления и восстановления качества вод при снижении уровня атмосферного загрязнения окислами серы и азота. Наряду с обобщением исследований в мире, в книге приводятся результаты оригинальных исследований авторского коллектива, выполненные в последнее десятилетия на территории Европейской части России и Западной Сибири в широтной географической зональности. Раскрывается взаимосвязь природных факторов с поступающими на водосбор техногенными кислотами при развитии процесса и в период снижения поступления кислот. Приводятся новые данные о сопряженном поведении элементов химического состава вод (гумусовые кислоты, тяжелые металлы) в закисленной среде. Особое внимание уделено результатам изучения пространственно-временных закономерностей, процессам восстановления озер после закисления и разработки прогнозных сценариев изменения химизма вод при снижении и(или) повышении нагрузок. Дается анализ изменения физиологических функций организмов рыб в закисленной среде и структурно-функциональной организации водных экосистем. Предлагаются алгоритмы расчетов критических нагрузок кислотообразующих веществ, даются оценки превышения нагрузок на Европейской территории России и в Западной Сибири.
Приводятся результаты широкомасштабных исследований химического состава вод малых озер Европейской территории России и Западной Сибири вдоль климатического градиента. Доказано, что малые озера, не подверженные каким либо прямым загрязнениям, являются индикаторами природных геохимических условий формирования вод, а также глобальных и региональных потоков воздушного загрязнения и потеплений климата. Впервые дано понимание внутри- и межзональной вариабельности химического состава вод на обширных территориях тундры, тайги, лесов и степей, определен вклад природных и антропогенных факторов в процессы его формирования в современных условиях. Построен прогнозный сценарий, показывающий, что потепление климата приведет к росту минерализации в южных регионах и повсеместному увеличению концентраций фосфора в водах суши; в северных регионах Сибири значительно изменятся гидрологические и геохимические условия формирования вод как следствие оттаивания вечной мерзлоты. Определены зональные особенности развития антропогенно-индуцированных процессов в поверхностных водах суши: закисления, эвтрофирования и обогащения вод металлами. Доказано, что на всей исследованной гумидной территории, наряду с природно-подкисленными озерами с высокими содержаниями гумусовых кислот, существуют кислые озера антропогенной природы и для каждого субрегиона выявлены особенности механизмов закисления. Дана оценка трофического статуса озер и лимитирования их продуктивности по биогенным элементам. Приводятся содержания и распределения следовых элементов в водах суши природных зон Европейской территории России и Западной Сибири, рассчитаны коэффициенты водной миграции большого спектра элементов. Выделена группа металлов (Mo, As, U, Bi, Sb, Cd, Ag, Se, Re Pb, Cd, W и др.), обогащение которыми природных вод происходит вследствие их глобального рассеивания в окружающей среде. Представлены результаты экспериментальных и натурных исследований процессов комплексообразования ионов металлов с гумусовыми веществами, ряды их конкурентной активности за связывание с органическими лигандами. Приводятся данные о формах нахождения металлов в зависимости от химизма природных вод в зонах тундры, тайги и степей. Пионерные исследования в области геохимии природных вод позволяют обосновать новые региональные нормативы качества вод.
Монография посвящена одному из основополагающих направлений в науках о водах суши — пониманию закономерностей формирования химического состава поверхностных вод под воздействием аэротехногенных нагрузок и геохимического преобразования водосборов. Основана на обобщении результатов широкомасштабных исследований малых озер на европейской территории России (от зон тундры до аридной), не подверженных прямым антропогенным вмешательствам. Дана оценка внутри- и межзональной вариабельности химического состава вод, вклада природных и антропогенных факторов в процессы его формирования. Определены зональные особенности развитие антропогенно-обусловленных процессов: закисления, эвтрофирования и обогащения вод металлами. Рассмотрен вклад природных и антропогенных факторов, определяющих механизм закисления вод. Дана оценка трофического статуса озер и лимитирования продуктивности озер по биогенным элементам. Впервые представлены Кларки и коэффициенты водной миграции большого спектра элементов. На большом фактическом материале доказано обогащение природных вод металлами вследствие их глобального рассеивания. Сформировано представление о пространственно-временной изменчивости химического состава вод и определены современные тенденции его изменений. С использованием известных в науке данных о сценариях возможного потепления климата, дан прогноз его возможного влияния на показатели минерализации и трофического статуса озер. По данным палеоэкологических исследований горных озер, как индикаторов загрязнения атмосферы, выявлены в историческом срезе тенденции обогащение вод металлами, развития процессов закисления и эвтрофирования.
Дается понимание водной экотоксикологии как научной дисциплины, изучающей судьбу загрязняющих веществ в водных системах и их воздействия на организмы, популяции, сообщества и экосистемы. Приводится характеристика основных классов токсичных веществ, путей их миграции в водные системы, круговорота и взаимодействия с природными и другими антропогенными факторами. Рассматриваются процессы метаболизма токсичных элементов и веществ в организмах, механизмы их детоксикации. Приведены основные молекулярно-клеточные и физиологические нарушения у рыб под действием токсичных агентов в природных водоемах. Формируется представление о закономерностях развития токсикозов рыб и основных заболеваниях рыб в условиях загрязнения вод промышленными стоками. Раскрываются закономерности изменений в популяциях и сообществах водных экосистем, обусловленные селективным действием токсичных веществ и дополнительными энергетическими затратами на детоксикацию. Обсуждается роль эволюционных преадаптаций и биоэнергетических механизмов в поддержании гомеостаза организмов, численности популяций и сообществ. Обосновывается система критериев оценки «здоровья» водных экосистем и качества вод, основанная на раскрытых закономерностях каскадной изменчивости уровней организации экосистем. Приводится практические решения определения критических антропогенных уровней и нагрузок на водные системы различных географических зон, подверженных токсичному загрязнению.
Представлены оригинальные результаты исследований микроэлементного состава вод озерных и речных систем в различных природно-климатических зонах на территории европейской части России, сформировано представление о ключевых процессах, определяющих закономерности их распределения в природных водах, формы миграции и особенности поведения в условиях закисления вод и эвтрофирования. Установлены закономерности биоакумуляции металлов в системах организма рыб в зависимости от свойств самих металлов, их концентраций в воде и различных абиотических факторов. Дана характеристика основных экотоксикологических свойств металлов и металлоидов.
Книга посвящена одной из глобальных проблем современной экологии — влиянию выбросов кислообразующих газов на воды суши. Дается анализ методов и критериев оценки закисления вод, результатов исследования по проблеме в различных странах мира, включая Европейскую часть России. Рассматриваются механизмы формирования кислотности вод и особенности закисления озер, рек, подземных вод. Показаны тенденции исторического развития процесса и восстановления качества вод при изменении уровня атмосферного загрязнения окислами серы и азота. Приводятся оригинальные данные о сопряженном поведении элементов химического состава вод, раскрывается взаимосвязь поступления кислотообразующих веществ и природных факторов формирования вод, определяющих механизм закисления. Дается анализ изменения структурно-функциональной организации водных экосистем и физиологических функций организмов рыб в закисленной среде. Предлагаются методические подходы и конкретные методы расчета критических нагрузок кислотообразующих веществ, даются оценки превышения нагрузок в различных странах.
В книге обобщены многолетние исследования антропогенной изменчивости экосистемы озера Имандра. Раскрываются закономерности формирования качества вод, донных отложений и модификаций биологических комплексов под воздействием сточных вод металлургического, горно-обогатительного производств, хозяйсвенно-бытового загрязнения, а также подогретых вод АЭС. Приводятся оригинальные палеоэкологические данные об антропогенной динамике экосистеме по остаткам диатомовой флоры и хирономид в соответствии с периодами антропогенных нагрузок. Показывается изменение биоразнообразия водоема за период индустриального освоения водосбора. Дается характеристика видового состава и размерно-возрастной структуры основных видов рыб, их основных патологий и изменеий структурно-функциональной организации популяций. Предлагаются критерии и методы мониторинга субарктических водных экосистем, рекомендации по ограничению воздействий.