Контролируем экологическое благополучие пресноводной жемчужины мира – озера Байкал

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук»

Листвянка | Иркутская область


Описание

Мониторинг состояния окружающей среды на Байкале ведется в режиме 24/7 круглый год. Два года назад было решено установить оборудование, отвечающее современным запросам лимнологов. Таким оборудованием стала метеостанция «Сокол-М».

О клиенте

Лимнологический институт является правопреемником организованной еще в 1928 г. Байкальской лимнологической станции – первого научного учреждения Академии наук СССР в Сибири. В Лимнологический институт Сибирского отделения АН СССР станция была реорганизована в 1961 г.

Институт проводит комплексные фундаментальные исследования в области биологии, химии, физики, геологии и географии. Исследования проводятся, чтобы лучше понимать процессы формирования и функционирования водных экосистем, разнообразия и эволюции водных организмов, механизмов биологического видообразования и т.д.

Основные научные направления деятельности Института

  • Лимнология: механизмы образования, биоразнообразие и эволюция озерных систем
  • Современное состояние и прогноз развития водоемов и водотоков суши
  • Комплексное исследование живых систем и организмов (гидробионтов)

 

По итогам исследований ученые Лимнологического института готовят ежегодные отчеты по российским и международным научным программам экологических исследований – международной программе «Сеть станций мониторинга кислотных выпадений в Восточной Азии», глобальной системе мониторинга ртути GMOS, а также государственной программе РФ на 2024 г. «Исследование роли атмосферных выпадений на водные и наземные экосистемы бассейна озера Байкал, идентификация источников загрязнения атмосферы».

Для чего лимнологам метеорологическое оборудование

Мониторинг состояния окружающей среды на Байкале ведется в режиме 24/7 круглый год. Метеорологическое оборудование – неотъемлемая часть автоматических комплексов для осуществления анализа атмосферных процессов тепло-массообмена между озером и сушей, переносами и осаждениями атмосферных загрязняющих примесей в центральной экологической зоне озера Байкал.

Лимнологический институт СО РАН организовал несколько пунктов автоматических измерений основных загрязнений воздуха – в г.Байкальске, пос.Усть-Баргузин и пос.Листвянка. Измерения производятся по нескольким параметрам: концентрация в воздухе аэрозоля, диоксида серы, сероводорода, оксида и диоксида азота, оксида и диоксида углерода, озона и др. 

 

Чтобы понимать, откуда на Байкал поступают атмосферные загрязнения, необходимо учитывать и метеорологические условия, которые в значительной степени определяют скорость распространения загрязнений и интенсивность их осаждения на водное зеркало и прибрежные районы.

К стандартным метеопараметрам относятся:

  • температура и влажность воздуха;
  • скорость и направление ветра;
  • атмосферное давление;
  • количество осадков.

Для формирования полной картины влияния внешней среды на состояние озера желательно также знать интенсивность солнечной радиации, уровень ультрафиолета и параметры турбулентности.

Солнечная радиация, в особенности, ее ультрафиолетовая часть сказывается на процессах генерации атмосферного озона – важнейший фактор химических трансформаций атмосферных загрязнений. Кроме того, это является ключевым условием для осуществления процесса фотосинтеза, а также нагрева подстилающей поверхности (так по-научному называют земную или водную поверхности, осуществляющие тепло- и влагообмен с атмосферой). Все это влияет на интенсивность вертикального перемешивания воздуха и скорости осаждения воздушных примесей.

Турбулентность же определяет скорость горизонтального и вертикального рассеивания атмосферных загрязнений от их источников.

На ранее использовавшейся в Листвянке ультразвуковой метеостанции не было возможности измерения атмосферных осадков и солнечной радиации. Два года назад, когда после десяти лет работы она вышла из строя, было решено установить оборудование, отвечающее современным запросам лимнологов.

При выборе метеостанции ученые ориентировались на следующие критерии.

  1. Возможность измерения уровня атмосферных осадков и ультрафиолетовой радиации.
  2. Возможность в последующем подключать дополнительные элементы – выносные беспроводные датчики температур и влажности почвы, осадкомер Сокол-ДС1 для измерения твердых и жидких осадков, газоанализатор Сокол-ГА, измеритель высоты снежного покрова, датчик уровня воды.
  3. Возможность быстро модернизировать станцию в гидрологический или экологический пост. 
  4. Наличие более широкого спектра интерфейсов спутниковой и сотовой связи, что особенно важно при работе в труднодоступных районах. У предыдущей метеостанции был только один интерфейс, и данные выводились на компьютер через СОМ-порт.
  5. Наличие российского сертификата. Поскольку Лимнологический институт является государственным учреждением, измерения метеопараметров данных могут осуществляться только на сертифицированном оборудовании. В противном случае, полученные данные не могут быть использованы в научных исследованиях, формировании отчетов и для последующих исследовательских программ.
  6.  Возможность работы в автоматическом режиме с сохранением данных на компьютере или в облаке с различным временным разрешением. Это удобно: любой авторизированный исследователь, имеющий доступ к данным на сервере Института, может извлечь необходимые данные и использовать их в своей работе.
  7. Относительно невысокая стоимость метеостанции, а также возможность ремонта и поверки.

Всем этим параметрам удовлетворяла метеостанция «Сокол-М».

Этапы работы

Новое оборудование было установлено там же, на расположенной в районе истока реки Ангары станции мониторинга «Листвянка», причем на той же самой мачте.

Монтаж производился силами специалистов института – подробная инструкция позволила клиенту самостоятельно установить и настроить станцию без привлечения людей со стороны.

Метеостанцию «Сокол-М» ввели в эксплуатацию на станции «Листвянка» в ноябре 2022 г. Обработка данных, получаемых с метеостанции, не требует дополнительных ресурсов – лимнологам достаточно стандартного софта, например, программы Excel.

 

Результаты

Полученные с метеостанции «Сокол-М» данные неоднократно были использованы учеными при подготовке научных статей для российских и зарубежных журналов. Ссылки на результаты измерений фигурируют в материалах и отчетах по государственным темам исследований, утверждаемых и финансируемых Минобрнауки РФ. Но самое главное, эти сведения используются при разработке мероприятий по охране окружающей среды и снижению антропогенной нагрузки в центральной экологической зоне Байкала.

В частности, получаемые данные позволили установить, что максимальные количество атмосферных загрязнений на Байкал поступает со шлейфами выбросов из высоких труб крупных угольных ТЭЦ Иркутска и Ангарска, расположенных к северо-западу от Байкала. Самые большие концентрации загрязнений на Южном Байкале регистрируются в зимние месяцы во время северо-западных ветров, самые низкие – летом, по окончании отопительного сезона.

На основе многолетних исследований при помощи метеостанции «Сокол-М», учеными было установлено снижение максимальной концентрации черного углерода на Байкале при северо-западных ветрах, дующих со стороны Иркутска. С января по июль 2024 года максимальная концентрация черного углерода сократилась с 3,5 мкг/куб.м. до 1,3 мкг/куб.м.

Длительные наблюдения показали, что снижение воздушных загрязнений над Байкалом может происходить по объективным и субъективным причинам. К первым можно отнести метеоусловия, способствующие рассеиванию и осаждению воздушных загрязнений, при которых очищение атмосферы происходит без участия человека. Ко вторым – уменьшение объемов сжигания угля на крупных региональных теплоэнергоисточниках, улучшение качества очистки атмосферных выбросов предприятий, а также уменьшение частоты и продолжительности воздушных переносов со стороны крупных загрязняющих источников в сторону озера. 

В значительной степени это становится возможным благодаря сведениям, полученным ЛИН СО РАН с использованием метеостанции «Сокол-М», которые Институт передает в органы власти и надзорные структуры для принятия управленческих решений как в отношении нарушителей, так и в сфере общего экологического благополучия региона и озера Байкал.

Отзывы

Другие проекты

Работа на опережение. 
Кейс: паводок в Вологодском районе

Повышаем безопасность, снижаем риски полетов в суровых условиях на Крайнем Севере. Кейс Ишимского аэроклуба ДОСААФ

Как проводить научные исследования на морском побережье? Кейс СевГУ

Помогаем проводить экологический мониторинг и контролировать качество атмосферного воздуха. Кейс ЦЛАТИ

Повышаем ценность исследований сельскохозяйственных культур. Кейс Федерального научного центра пчеловодства.

Другие проекты

Работа на опережение. 
Кейс: паводок в Вологодском районе

Повышаем безопасность, снижаем риски полетов в суровых условиях на Крайнем Севере. Кейс Ишимского аэроклуба ДОСААФ

Как проводить научные исследования на морском побережье? Кейс СевГУ

Помогаем проводить экологический мониторинг и контролировать качество атмосферного воздуха. Кейс ЦЛАТИ

Повышаем ценность исследований сельскохозяйственных культур. Кейс Федерального научного центра пчеловодства.