В 80-х гг. XIX в. начались стационарные наблюдения за температурой и соленостью Белого моря. Первым гидрометеорологическим пунктом стал Архангельск (район Соломбала), а первым биологическим стационаром – Соловецкая биологическая станция (1881 г.). Здесь проводились систематические гидрологические наблюдения, в частности Н.М. Книповичем, который также как и Н.П. Андреев отметил зону глубинной постоянной отрицательной температуры и высказал справедливое предположение, что источник ее происхождения – Баренцево море.

Сначала температурные совместно с соленостными наблюдения проводились на маяках: Терско-Орловский, Сосновец, Жижгин, Жужмуй (1887 г.); Зимнегорский (1892 г.); Святой Нос и Моржовец (1898 г.) [5], и все работы выполняли смотрители маяков, а в 1912 г. была организована гидрометеорологическая служба Белого моря и Северного Ледовитого океана. Появились самостоятельные пункты – гидрометеорологические станции (ГМС). Постепенно развиваясь, сеть гидрометеорологических станций стала приобретать современный вид. Появились стационары в Умбе, на мысе Турий, в Порьей губе и более менее равномерно по всему побережью. Здесь выполнялись одновременно метеорологические, уровенные и ледовые наблюдения. В 30-е гг. ХХ в. была разработана единая схема гидрологических разрезов.

На некоторые вопросы, связанные с температурным режимом Белого моря, смогли пролить свет биологические исследования. Самым ярким представителем здесь по праву считается К.М. Дерюгин. В 1922 г. под его руководством прошла самая в то время крупная беломорская экспедиция. На судне «Мурман» (переименованный «Андрей Первозванный», судно Мурманской научно-промысловой экспедиции в 1900-1906 гг.) была выполнена серия разрезов, и один из них (от Кандалакшского залива до Двинского) позднее назвали «дерюгинским». Оказалось, что по температурам придонных вод Белое море является одним из самых холодных в Мировом океане, и для летнего времени характерны два «пятна» воды – «полюс тепла» и «полюс холода» [11]. В то время не было достаточно убедительного обоснования причин существования подобных температурных аномалий. Сейчас их связывают с положением приливного фронта и процессами, происходящими на этой границе вод с различными свойствами [18]. Так, фронт Двинского залива распространяется от устья р. Северной Двины до м. Зимнегорский, а теплые и холодные области образуются благодаря меандрированию вдоль фронтального течения [7, 12]. Образование антициклонических вихрей в отделившихся справа от основного течения рингах способствует развитию даунвеллигов, в результате чего с глубиной наблюдается положительная аномалия температуры. Ринги, отделившиеся слева от основного течения, формируют циклонические вихри, то есть вызывают апвеллинги.

В 1928 году вышел труд К.М. Дерюгина «Фауна Белого моря и условия ее существования» [18], где подробнейшим образом был рассмотрен животный мир моря, найдены некоторые новые для того времени закономерности в гидрологическом режиме и впервые была дана приблизительная оценка численности фитопланктонных организмов. По данным Дерюгина, глубинные воды с температурой -1,4°С и соленостью 30‰ приурочены к глубоководному желобу, протягивающемуся от о. Жижгин до Средних Луд.

В настоящее время изучение температуры и солености основывается на современных методах статистического анализа длительных рядов наблюдений и моделирования, перейдя от констатации к новому качеству – прогнозированию. Применение математических моделей [8, 13, 16, 21, 23, 25], методов дистанционного зондирования [14, 26] и использование новых технологий для обработки накопленного материала позволило создавать расчеты состояния гидрологических характеристик разного временного масштаба в зависимости от влияния на них различных условий среды, как природных, так и антропогенных. Подробные результаты исследований гидрофизических параметров Белого моря и закономерности их изменчивости приведены в работах [4, 6, 17, 24]. Спутниковую информацию по Белому морю можно получить, например, на сайте [режим доступа: http://optics.ocean.ru].

Кроме того, в настоящее время актуальным является изучение взаимодействия пограничных сред море-атмосфера, дно-придонный горизонт и проблем, связанных с изменчивостью температуры на фоне глобального изменения климата. Активно этой проблемой начали заниматься в 90-х г. прошлого века и продолжают в настоящее время [5] [3]. Однако процесс проявления климатических изменений в температуре Белого моря, как основа для моделирования и мониторинга гидрофизических процессов, все еще изучен недостаточно.

Отдельные составляющие водного и теплового балансов Белого моря изучаются с конца XIX в. Так, в 1881 г. [7] начались наблюдения за расходом р. Северная Двина и одновременно за уровнем моря в дельте реки. Тепловой баланс Белого моря впервые был рассчитан В.В. Тимоновым и Л.П. Кузьминым (1939) [19] в 30-е гг. ХХ в. Позднее этим вопросом занимались А.Р. Шишко в 40-е гг. (1948) [22], Н.Я. Арсеньева в 60-е гг. (1964) [2], Г.В. Гирдюк и Т.В. Кириллова в 70-е гг. (1974) [10], В.В. Елисов в 90-е гг. [12].

В 1971 г. издан «Справочник по гидрологическому режиму морей и устьев рек СССР, т. V, Белое море», где была дана схема квазипостоянных течений Белого моря. В 1991 г. увидел свет подробный справочник: «Белое море. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Вып. 1. Гидрометеорологическое состояние» [7]. В 2005 г. опубликована монография «White Sea. Its Marine Environment and Ecosystem Dinamics Influenced by Global Change» [24], а в 2007 г. «Белое море и его водосбор под влиянием климатических и антропогенных факторов» [6]. Новые результаты исследований термохалинного режима Белого моря содержатся в серии Института океанологии РАН «Система Белого моря» [17].

Изучение ледового режима на Белом море началось в конце XIX в. Для этого использовали маяки: Мудьюгский (1894 г.), Зимнегорский (1896 г.), Терско-Орловский и Святой Нос (1898 г.) [7]. Результатом наблюдений за ледовыми условиями стала разработка руководства по плаванию во льдах Белого моря [15]. С 1909-1910 гг. ледовые наблюдения осуществлялись в открытой части моря, а с 1927 г. появилась авиаразведка. Сначала время наблюдений было приурочено к периоду зверобойного промысла, то есть весной. С 1948 г. [5] они проводились с января по май, а с 1951 г. охватывали период с момента ледообразования до схода льда.

Первые обобщения обширного материала наблюдений за состоянием льда были сделаны И.П. Ануфриевым и Э. Лесгафтом в начале ХХ в. [5]. Позднее, в 1932 г., используя личный опыт плаваний во льдах и опыт многих капитанов и промышленников, А.К. Бурке издал «Атлас карт состояния льдов, сжатий и разрежений в северной части и Горле Белого моря и в районах острова Моржовец» [9].

Занимался изучением ледовой обстановки Белого моря и В.Ю. Визе (1925, 1926 г.), и Н.Н. Зубов (1942 г.), и В.В. Тимонов (1942, 1958, 1961 г.) [см. в: 7]. В настоящее время ежегодно выпускаются обзоры ледового режима Белого моря, активно используются дистанционные методы. Информацию по ледовой обстановке в Белом море можно получить, например, в Интернете на сайте: [режим доступа: http://sputnik.infospace.ru/welcomer.htm]. Современные исследования ледяного покрова выполнены разными авторами с использованием дистанционных методов [24] и моделирования [6]. Можно воспроизводить ледовые условия на Белом море, например, с помощью объединенной модели И.А. Неелова и О.П. Савчука [25] и модели Н.Г. Яковлева в модификации И.А. Чернова [21, 23].

В течение нескольких десятилетий в Белом море различными научными организациями проводились комплексные экспедиции, позволившие собрать уникальный материал по гидрофизическим и гидрохимическим показателям, оценить многолетнюю изменчивость параметров, расширить знания о функционировании экосистем этого водоема. Заметную роль в исследовании температурного режима Белого моря играл ИВПС КарНЦ РАН наряду с другими институтами: ИБ КарНЦ РАН, ЗИН РАН, ИО РАН, включая филиал в Санкт-Петербурге и отделения в Архангельске и Калининграде, ММБИ КНЦ РАН, Международный центр по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена, ИЭПС УрО РАН и другие. Значительный вклад внесли постоянно действующие стационары на островах и побережьях Белого моря: ББС ЗИН РАН, ББС МГУ и СПбГУ, находящиеся на территории водосбора ООПТ. В последнее десятилетие как никогда активно используется спутниковая информация, современные методы обработки больших массивов данных, математическое моделирование процессов различных временных и пространственных масштабов для формирования подходов к прогнозированию состояния Белого моря, 3-D визуализация, алгоритмы усвоения данных на основе фильтра Калмана. Все накопленные знания о Белом море свидетельствуют, этот водоем, как ни один другой, подходит для роли микромодели Арктики. Относительно небольшие размеры (600 на 450 км), глубины (67 м – средняя и 350 м – максимальная), сложная конфигурация береговой линии, океанографический режим (отрицательные температуры глубинной водной массы, мощные течения), ледовый режим, климатические условия делают Белое море удобным полигоном для проверки результатов численных экспериментов на математических моделях, а также практических испытаний новой техники, предназначенной для работы в условиях Севера. Но на сегодняшний день многие вопросы остаются до сих пор слабо изученными, например, изменение, а также изменчивость температурного режима, особенности ледового режима, как важной составляющей теплообмена водоема, расчет и прогноз гидрометеорологических состояний Белого моря при разном комплексе климатических условий, термогидродинамическое и биогеохимическое моделирование.

Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН «Поисковые фундаментальные научные исследования в интересах развития Арктической зоны Российской Федерации» по теме «Оценка влияния изменений климата и антропогенных факторов на экосистему и  биоресурсы  Белого моря и водосбор» на 2015  г.

Основными критериями [2] для систем горячего водоснабжения, при которых возбудитель легионеллы становится опасным для населения и начинает быстро размножаться, являются:

- температура воды. Обычно это диапазон температуры в системах горячего водоснабжения от 25 до 45 °С;

- наличие застойной зоны;

- наличие осадочных отложений внутри системы ГВС либо биопленок на трубопроводах;

- наличие других микроорганизмом (в основном амеб).

Температура воды. Она имеет прямое отношение к опасности передачи через систему горячего водоснабжения заболевания. Легионелла размножается в воде при температурах 25-50 °С, с оптимальным значением для развития 35-46 °С. При увеличении температуры до 60 °С, возбудитель инфекции может в отдельных случаях еще существовать в районе 30мин; при увеличении температуры до 70 °С – погибает сразу [1]. Именно из-за этого свойства бактерии, системы горячего водоснабжения с недостаточно высокой температурой воды внутри сети создают риск распространения заболевания населению. В соответствии с руководящими принципами ВОЗ в системах горячего водоснабжения следует поддерживать температуру 50 °С в наиболее удаленных точках сети и 60 °С в резервуарах с горячей водой. При этом необходимо также учитывать тот факт, что чем дальше исследуемая точка пробы на возбудитель заболевания от резервуара горячей воды, тем ниже температура в системе. Соответственно, с увеличением расстояния от резервуара с горячей водой увеличивается количество точек, заселенных легионеллами.

Поддержание постоянной температуры оборотной воды в системе горячего водоснабжения выше   60 °С ведет за собой большие затраты электроэнергии. Альтернативным методом является установка фильтров в местах использования [2]. Самым действенным вариантом фильтрации будет установка нескольких последовательных фильтров- предварительного, для удаления отложений и механических частиц и основного фильтра, для удаления микроорганизмов, включая легионеллу. Также такой процесс фильтрации исходной питьевой воды не устраняет поступающие уровни дезинфицирующего средства, поддерживаемые системой горячего водоснабжения. Эффективность такой фильтрации горячей воды обеспечивает удаление до 98% находящихся в ней загрязнений.

Дезинфекция с использованием веществ. Вторичная дезинфекция с помощью хлора, озона или ионизации воды медью/серебром также широко применяется для минимизации возникновения заболевания [4]. Однако, при использовании такого метода обработки могут возникать остаточные уровни дезинфицирующих веществ в системе. Например, при дезинфекции системы горячего водоснабжения, застойные водопроводные трубы или тупиковые линии могут мешать попаданию дезинфицирующих средств. Это ведет к образованию возбудителя бактерии в этих зонах. Периодическая промывка таких застойных областей снижает уровень риска возникновения заболевания. Также нежелательным воздействием на систему горячего водоснабжения в данном случае служит точечная коррозия трубопроводов, изменение вкуса или запаха поступающей воды населению. И дополнительными затратами при таком варианте дезинфекции является необходимость размещения дозируемых препаратов на отдельной площадке.

Альтернативой методу дезинфекции с помощью веществ является дезинфекция воды при помощи ультрафиолета. Метод является довольно эффективным при малых дозах воздействия. Также ультрафиолетовая дезинфекция не обеспечивает остаточного дезинфицирующего средства в системе.

На сегодняшний момент в РФ в целях предотвращения развития легионеллы используют в основном метод предварительного хлорирования воды [3]. Однако, особую опасность даже при таком методе воздействия представляют открытые участки системы горячего водоснабжения – например, накопительные емкости воды. Если вода не используется и накапливается в емкостях долгое время, то вероятность распространения инфекции очень высока. Легионелла обладает значительной степенью своей устойчивости к хлору, и в низкой концентрации присутствует в системах горячего водоснабжения центральной сети.

Во многих решениях используется рециркуляционный насос для горячего водоснабжения. Он позволяет уменьшить расстояние, которое необходимо для подачи воды на дальние участки системы. С добавлением в цикл очистки фильтра [4] в контур рециркуляции или после резервуара для хранения горячей воды, эффективность удержания микроорганизмов возбудителя значительно увеличивается, поскольку происходит постоянная циркуляция воды. Контур рециркуляции горячей воды обеспечивает оптимальную конструкцию по очистке системы, которая постоянно поддерживает контур горячей воды в безопасном микробном положении.

В связи с распространением COVID-19 в 2020 году и закрытие зданий в рамках социального дистанцирования, создались новые риски для распространения легионеллы. Этому способствуют застойные зоны или слабые потоки воды в системе горячего водоснабжения в здании, что создает оптимальную атмосферу для роста бактерий в биопленке.

Мерами профилактики распространения [1] и упреждения данного заболевания могут быть:

1. Необходимая рециркуляция внутри системы водоснабжения;
2. Контроль за остатками дезинфицирующих средств;
3. Регулярная очистка градирен и других наиболее подверженных распространению возбудителя сооружений системы водоснабжения;
4. Контроль диапазона температуры для уменьшения количества микроорганизмов. Важнейшее условие для профилактики размножения легионеллы в системе горячего водоснабжения это то, что нагрев воды должен быть равномерным. Для этого нагревательный элемент размещают вблизи от резервуара накопления или же используют в накопительной системе встроенный теплообменник, который имеет большую площадь соприкосновения с нагреваемой средой.
5. Мониторинг качества воды (рН, температура, микробиология).

Для того, чтобы предотвратить попадание легионелл в систему горячего водоснабжения, необходимо обеспечить надежную водоочистку. Водоочистка позволит добиться уменьшения численности возбудителей заболевания. Рекомендуется упреждающий подход к проблеме заболевания, который включал бы фильтрацию исходной воды и непрерывную циркуляцию горячей воды в системе с поддержанием необходимой температуры. Мониторинг, температура и уровни дезинфицирующих средств снизят риск заражения легионеллой питьевой воды.