Радиоэкологические исследования экосистем Баренцева моря

судно: НИС «Профессор Молчанов»
отряд: Радиологические исследования
район исследований: Белое море, Баренцево море, Карское море, острова Вайгач, Колгуев, Новая Земли, Земля Франца Иосифа
даты: июнь-июль 2024 г.

Актуальность задачи: Климатические изменения в значительной степени проявленные в Российской Арктике выраженные главным образом в деградации мерзлоты, ведут к существенному изменению объема и состава речного стока с континента, ускоренной эрозии береговой линии, выбросу в атмосферу парниковых газов прямо депонированных в мерзлотных почвах или возникающих вследствие вовлечения органического материала в современный геохимический оборот, изменению экологического статуса арктических морей и прибрежных территорий. Идентификация этих процессов, их количественная и качественная оценка возможна на основе исследования радиоактивных изотопов в объектах окружающей среды Арктики (морская вода, донные осадки, почвы), являющихся трассерами геохимических процессов, в том числе обусловленных криогенезом. Изотопия морской воды несет в себе всю информацию об источниках ее формирования (вклад речного стока в водный баланс, присутствие талых вод континентальной и донной мерзлоты). Радиоактивные изотопы техногенного происхождения, сконцентрированные в почвах и донных отложениях дают важную информацию о загрязняющих нагрузках на экосистемы Арктики, позволяют определить источники загрязнения, дозовые нагрузки на биоту, формы нахождения и механизмы миграции. Исследование радионуклидов атмосферных выпадений в мерзлотных почвах позволяет уточнить данные о формировании и развитии почвенного покрова высокой Арктики и оценить их роль в накоплении атмосферного углерода. Полученные нами данные в ходе ранее проведенных морских экспедиций в Арктику подтверждают обозначенные выше предпосылки, что отражено в наших опубликованных работах.

Евгений Яковлев - специалист в области радиогеоэкологии, геохимии радиоактивных элементов, изотопной геохимии. Лауреат Премии имени М.В. Ломоносова Межрегионального общественного Ломоносовского фонда за цикл работ в области изучения радиоактивности окружающей среды Арктики (2020 год).
Руководитель научных проектов:
Грант РНФ № 20-77-10057 «Диагностика деградации мерзлоты на базе изотопных трассеров (234U/238U, δ18O+2H, δ13C+14C)».
Грант Президента РФ для молодых ученых № МК-4298.2022.1.5 «Совершенствование методики датирования торфяных отложений по неравновесному свинцу 210Pb»;
Грант Президента РФ для молодых ученых № МК-1919.2020.5 «Оценка последствий совокупного влияния горнотехнической деятельности и климатических изменений на водные ресурсы арктической зоны Российской Федерации (на примере Архангельской и Мурманской областей)»;
Грант РФФИ № 20-35-70060 «Исследование условий продуцирования повышенных концентраций радона в осадочном чехле областей развития кимберлитового магматизма (на примере Архангельской алмазоносной провинции)»;
Российско-белорусский грант РФФИ №19-55-04001 «Накопление и миграция радионуклидов атмосферных выпадений в торфяно-болотных экосистемах Европейской субарктики России и Белорусского Полесья»;
Грант РФФИ № 16-35-00153 "Механизмы формирования изотопного состава урана алмазоносных и вмещающих пород кимберлитовых трубок Золотицкого поля Архангельской алмазоносной провинции";
Грант Правительства Архангельской области №13-2015-03а «Исследование изотопов урана 234U, 238U в кимберлитах месторождения им. М.В. Ломоносова»;
Грант Проектного офиса развития Арктики № 245-Г «Техногенная радиоактивность объектов окружающей среды бассейна реки Несь (Ненецкий автономный округ): уровень загрязнения, источники, прогноз».

Опубликованные работы по теме задачи:
1. Yakovlev E.Yu., Puchkov A.V., Druzhinin S.V. Evaluation of current natural and anthropogenic radionuclide activity in coastal area bottom sediments of the Barents Sea (North of the Kola Peninsula) // Marine Pollution Bulletin. 2023. Vol. 189. № article 114809.

2. Yakovlev E.Yu., Puchkov A.V.. Assessment of current natural and anthropogenic radionuclide activity concentrations in the bottom sediments from the Barents Sea // Marine Pollution Bulletin, 2020. Vol.160, 111571.

3. Yakovlev E.Yu., Kudryavtseva A.A., Orlov A.S. Comparison of 210Pb age models of peat cores derived from the Arkhangelsk Region // Applied Sciences. 2023. Vol. 13(18):10486.

4. Yakovlev E.Yu., Spirov R.K., Druzhinin S.V., Ocheretenko A.A., Druzhinina A.S., Mishchenko E.V., Zhukovskaya E.V. Atmospheric fallout of radionuclides in peat bogs in the Western Segment of the Russian Arctic // Environmental Science and Pollution Research. 2021, 28, 25460–25478

5. Yakovlev E.Yu., Druzhinin S.V. Druzhinina A.S., Zykov S.B., Ivanchenko N.L. Trace metals in surface water of the Pechora River and its tributaries: Content, water quality and risks assessment (Arctic Ocean basin) // Marine Pollution Bulletin. 2023. Vol. 194. Part B. № article 115317.

6. Tokarev I.V., Yakovlev E.Yu., Zykov S.B., Zimina I.A. Disequilibrium Uranium (234U/238U) in Natural Aqueous Objects and Climatic Variations: World Ocean // Geochemistry International. 2021. 59(9), 857-864

Что предстоит делать:
В рейсе студентам предстоит проводить отбор проб воды из батометров на станциях океанографических разрезов, проводить в отобранных пробах измерения неустойчивых физико-химических параметров (только в случае если не удастся выполнить соответствующие измерения с помощью зонда в автоматическом режиме), выполнять полевую радиохимическую подготовку направленную на осаждение урана из морской воды с помощью гидроксида железа для последующего определения изотопного состава: получение проб железистого осадка, который в дальнейшем будет анализироваться в лаборатории. Проводить отбор проб донных осадках на станциях. В местах высадки на берег осуществлять отбор почвенных проб и растительности, выполнять замеры мощности дозы и плотности потока радона. В судовой лаборатории проводить первичную пробоподготовку почвенных образцов: подготовка навесок, сушка. Дальнейшие исследования проб будут осуществляться студентами в условиях стационарной лаборатории на базе ФИЦКИА УрО РАН под руководством научных сотрудников.

Методы, приборы, ПО, с которыми предстоит работать:
Полевые приборы и материалы:
1. Комплекс измерительный для мониторинга радона «Камера-01»;
2. Дозиметр-радиометр МКС-АТ1117М с блоками детектирования БДКГ-03, БДПА-02 и БДПБ-02;
3. Лабораторная электрическая плитка;
4. Сушильный шкаф;
5. GPS-навигатор Garmin 64s;
6. Комплекс материалов и реактивов для радиохимической подготовки морских вод: трассер 232U, соляная кислота, азотная кислота, фильтры, хлорное железо, аммиак, дозатор, химическая посуда.
7. Материалы и оборудование для отбора почвенных проб и донных осадков: почвенный бур, лопата, линейка, мерная лента, контейнеры, zip-пакеты, стикеры, скотч и т.д.

Оборудование для проведения лабораторных работ:
1. Полупроводниковый альфа-спектрометр МКС-01А «Мультирад-АС»;
2. Полупроводниковый альфа-спектрометр «Прогресс-альфа»;
3. Полупроводниковый гамма-спектрометрический комплекс с азотным охлаждением ORTEC с детектором GEM 10 P4-70 (Ametek Ortec, США) с программным обеспечением «Гамма ППД».

Обязательные требования: Ответственность, целеустремленность, экспедиционный опыт. Специальные навыки студенты приобретут в рейсе.
Специализация, уровень образования: геохимия, геология, бакалавры 4 курс, магистры 2 курс
Необходимые документы: паспорт РФ и справка из медучреждения (форма свободная)

Финансирование: проезд и проживание покрывается организаторами

После рейса возможно продолжение работы над полученными материалами в лаборатории - по договоренности с научным руководителем. Сопутствующие расходы оплачиваются студентами самостоятельно.