Загрязнение окружающей среды стало опасной болезнью природы и общества. Но прежде чем начинать лечение, надо поставить точный диагноз, считает директор Института биофизики СО РАН, академик РАН Андрей Дегерменджи. Современная наука располагает для этого необходимыми средствами и методами, с помощью которых могут создаваться прогнозные модели состояния экосистем. Такие модели поддаются точной настройке и позволяют получить ответ не только о причинах тех или иных негативных явлений, но и подсказать оптимальные пути решения накопившихся проблем.
Это не голословное утверждение. Институт биофизики, которым руководит академик Дегерменджи, убедительно продемонстрировал, что научные знания могут приносить реальные результаты.
От науки к практике
Примером может служить решение проблемы очистки рекреационного Кантатского водохранилища ЗАТО г. Железногорск. Это одна из главных достопримечательностей города и популярное место отдыха жителей. Однако в 90-х годах прошлого века водохранилище перестало радовать горожан. Причиной стало бурное цветение сине-зеленых водорослей. Как известно, эти водоросли опасны для здоровья животных и человека.
Было понятно, что в основе бесконтрольного размножения водорослей лежит избыток питательных минеральных веществ – азота или фосфора. Но как справиться с проблемой? Решение, казалось бы, лежало на поверхности – отвести ливневые стоки, сбрасывающие воду в озеро. Такой путь предложили инженерные службы города. Однако биофизики, исследовавшие водоем, предложили не торопиться, пока не будет поставлен диагноз. И оказались правы. Построенная на основе результатов исследований математическая модель, проверенная по прошлым данным мониторинга, показала, что «отключение» стоков лишь на 5 % уменьшит цветение. А вот удаление донных илов сократит рост водорослей примерно на 80 %. Рекомендации ученых удалось применить не сразу. Только в 2015 году было выделено финансирование для удаления илов. Результат проведенных работ полностью подтвердил выводы биофизиков. Цветение водоема прекратилось.
Другим примером, подтвердившим эффективность математических прогнозных моделей, стал водоем на реке Бугач, в районе бывшего мясокомбината. Здесь в результате исследовательских работ под руководством доктора биологических наук, члена-корреспондента РАН Михаила Гладышева биофизики не только установили причину нарушения экологического баланса, но и самостоятельно устранили ее.
Рецепты лечения протоки
Эти уникальные разработки позволили красноярским ученым начать новый, более масштабный и сложный проект. Речь идет о восстановлении экологического «здоровья» и улучшении рекреационных возможностей Абаканской протоки в черте краевого центра. Не секрет, что любимое место отдыха красноярцев в последние годы деградирует в экологическом смысле. Под воздействием целого ряда факторов протока потеряла способность к самоочищению.
В течение 2019–2021 годов специалисты Института биофизики совместно с коллегами из СФУ проводили исследование Абаканской протоки. Проект реализовался при поддержке Красноярского краевого фонда науки. Были получены разнообразные данные, которые легли в основу комплексной эколого-гидрофизической модели Абаканской протоки.
Исследование в том числе показало, что проведенное городскими властями выравнивание дна положительно повлияло на водообмен, в то время как удаление водных растений не улучшило экологическую ситуацию. Напротив, качество воды продолжает ухудшаться.
Разработанная учеными модель позволила просчитать эффективность различных вариантов действий и выработать конкретные рекомендации. Однако для их реализации необходимо тесное взаимодействие всех заинтересованных структур. А для этого нужно детально обсудить предлагаемые меры с администрацией города и министерством экологии и рационального природопользования Красноярского края.
Точная настройка
Между тем, подчеркнул академик Дегерменджи, методы комплексного прогнозного моделирования могут применяться для решения более масштабных проблем, не обязательно связанных только с водными объектами.
Являясь первым заместителем председателя научного совета СО РАН по проблемам экологии Сибири и Восточной Арктики (ПЭСВА), Андрей Георгиевич предложил проект создания нового эффективного инструмента управления качеством городского воздуха.
Проект включает пять блоков:
* Первый – мониторинг состояния окружающей среды, который дает необходимые данные для анализа.
* Второй – математическая модель, позволяющая прогнозировать, как то или иное мероприятие по снижению выбросов скажется на состоянии городской атмосферы. Причем речь идет не о «средней температуре по больнице», а о детальных характеристиках конкретных территорий города. Как рассказал нам академик, новосибирские коллеги смогли рассчитать концентрации вредных веществ в воздухе даже для отдельной автобусной остановки!
* Третий – технологии. На основании результатов моделирования учеными будут предложены наиболее эффективные технологии снижения выбросов.
Сегодня существуют десятки технологий, позволяющих снизить техногенное воздействие на экологию.
Как отмечает Андрей Дегерменджи, здесь возможны несколько расчетных сценариев. Как выбрать наиболее оптимальный? Ответ на этот вопрос даст
* четвертый блок – медико-экологический. Специалисты должны будут дать ответ, какой сценарий будет наиболее благоприятным для здоровья горожан.
* Пятый блок – городское управление.
По мнению академика, администрация города получит мощнейший инструмент, который позволит эффективно выстраивать градостроительную, транспортную, экологическую политику. Например, сегодня поставлена задача к 2024 году снизить на 20 % объем выбросов в городах с наиболее сложной экологической ситуацией. Но как это скажется на конкретных городских районах, абсолютно непонятно. А механизм, о котором рассказал Дегерменджи, позволит не только спрогнозировать экологический эффект, но и произвести «точную настройку». Например, вычислить, что для достижения требуемых параметров чистоты атмосферы одно предприятие должно сократить выбросы не на 20, а на 40 %, а другому достаточно уменьшить их на 10 %.
В случае успешной реализации проекта не только сибирские, но и в целом российские города получат понятный и технологичный инструмент для решения экологических проблем
Проект получил поддержку СО РАН, в том числе его председателя Валентина Пармона (который также является председателем ПЭСВА). Срок реализации проекта определен в три года, а объем необходимых затрат оценивается в 120 млн рублей – сумма не столь значительная, учитывая экономические и социальные эффекты проекта. В качестве пилотного города выбран Красноярск.
К сожалению, по ряду объективных и субъективных причин старт проекта пока не состоялся. Однако академик Дегерменджи не теряет оптимизма. Ведь в случае успешной реализации не только сибирские, но и в целом российские города получат понятный и технологичный инструмент для решения экологических проблем.
