ГЕОГРАФИЯ. ГЕОЭКОЛОГИЯ
Проведен анализ среднемесячной температуры воздуха и месячной суммы осадков с помощью метода квантильной регрессии. Рассматривались процентили, соответствующие выбранным экстремумам, т. е. ниже 0,1 и выше 0,9. Установлены особенности пространственной и временной изменчивости квантилей температуры воздуха для зимнего и летнего сезонов. Статистически значимая связь температуры воздуха с характеристиками подстилающей поверхности отмечается главным образом для квантилей 0,9 и выше. Пространственное распределение значений квантилей месячной суммы осадков более сложное и приблизительно отвечает сезонному среднему только для квантиля 0,9. В то же время их временная изменчивость хорошо согласуется с характером современного потепления климата. Обнаружена статистически значимая зависимость месячных сумм осадков от орографии местности.
На основе регрессионного анализа получены количественные оценки влияния климатических факторов (средняя температура воздуха и количество атмосферных осадков) на динамику урожайности озимых (пшеница, рожь) и ранних яровых (ячмень, овес) зерновых культур для административных областей Беларуси за период 1960–2021 гг. Показано, что в период потепления (1989–2021 гг.) во всех регионах, за исключением Витебской и, отчасти, Могилёвской области, фактические приросты урожайности существенно снизились. Причем максимально это коснулось озимой ржи, а минимально – озимой пшеницы. В ходе потепления на смену относительно стабильным термическим условиям во всех регионах пришел статистически значимый рост температур в ключевые этапы вегетативного развития, созревания и уборки зерновых культур. В результате, если до активной фазы потепления изменения климата во всех регионах Беларуси в основном способствовали несущественному росту урожайности зерновых культур, то в условиях потепления они повсеместно и статистически значимо снижали их уровни. Исключением здесь являются озимые зерновые культуры в Брестской области. Особенно значительное климатообусловленное снижение урожайности имело место у ранних яровых зерновых культур и, прежде всего, в южных регионах страны.
В статье изложены результаты исследования устойчивости выборочных оценок статистических параметров для различных отрезков исходного временного ряда максимальных уровней воды р. Припять – г. Мозырь за период с 1881 по 2020 г. Рассмотрены отрезки ряда, различающиеся степенью антропогенного воздействия на уровень воды и типом атмосферной циркуляции. Сделан вывод о наличии статистически значимых изменений в динамике максимальных уровней воды Припяти у Мозыря, обусловленных как естественноклиматическими, так и антропогенными изменениями гидрологического цикла. Показано, что при анализе закономерностей многолетних колебаний максимальных уровней воды рек желательно использовать методы теории случайных процессов в сочетании с анализом генезиса рассматриваемого процесса и определяющих его природно-хозяйственных факторов, прежде всего климатических.
Статья посвящена анализу гидрологического и гидрохимического режима речных проток между озерами национального парка «Браславские озера» и водоемов, которые они связывают. Актуальность исследования обусловлена не только важной экологической ролью проток, заключающейся в перераспределении стока, растворенных веществ и гидробионтов, но и недостаточной их изученностью.
Анализ состава воды десяти речных проток между озерами НП «Браславские озера» показал, что наиболее сильное влияние на гидрохимический режим расположенных ниже по течению озер оказывают протоки между озерами Святцо и Береже, Ельня Малая и Волосо Северный. Протока из гипертрофного озера Новято в озеро Дривяты не оказывает существенного влияния на состав воды в последнем по причине большого объема воды и благоприятных условий для окисления загрязняющих веществ.
В статье приведены результаты количественной оценки естественных ресурсов пресных подземных вод Беловежской пущи, проведенной с учетом ее геоструктурного положения, гидрогеологических особенностей в пределах каждого уточненного при построении ГИС гидрографической сети водосбора.
Предложен метод определения чувствительности подземных вод к современным климатическим вариациям путем оценки изменения величины подземного стока в реки, который рассчитывается по речному гидрографу. Показано, что за годы инструментальных наблюдений (1946–2018 гг.) период современного потепления климата (1990–2018 гг.) характеризуется снижением на 13,5 % среднемноголетней величины подземного стока в реку Лесная Правая, водосбор которой охватывает южную часть заповедной территории Беловежской пущи.
Приводится информация о методах определения и полученных данных по теплофизическим характеристикам и фазовому составу воды рыхлых горных пород территории белорусской антарктической станции (БАС).
Для экспериментального исследования указанных характеристик на основе базовых разработок лаборатории физико-химической механики природных дисперсных систем Института природопользования НАН Беларуси созданы автоматизированные установки, позволяющие проводить такие исследования в условиях БАС в автономном режиме или в управлении через удаленный доступ.
В статье представлены данные по исходным и теплофизическим характеристикам, а также фазовому составу воды проб рыхлых горных пород, отобранных на территории БАС.
Исследование направлено на повышение точности оценки выбросов парниковых газов (ПГ), что необходимо осуществлять для ключевых категорий выбросов ПГ в рамках обязательств по Рамочной конвенции об изменении климата Организации Объединенных Наций (РКИК ООН). Транспорт является ключевой категорией выбросов ПГ в национальной инвентаризации ПГ, которую Республика Беларусь выполняет с 2003 г. наряду с другими сторонами Приложения I к РКИК ООН. Доля выбросов ПГ от дорожного транспорта имеет тенденцию роста с каждым годом и начиная с 2009 г. не опускалась ниже 10 % от общенациональных выбросов ПГ без учета поглощений в лесном хозяйстве. Повышение точности оценки выполнено для выбросов CO2 путем перехода с методологического уровня 1 на методологический уровень 2 с применением национальных коэффициентов.
Национальные коэффициенты выбросов CO2 от потребления автомобильного топлива и топочного мазута разработаны на основании информации о содержании углерода в топливе и с применением метода массового баланса.
Результаты исследования позволяют впервые повысить методологический уровень расчетов выбросов CO2 от потребления автомобильного топлива, перейдя с уровня 1 на уровень 2.
Представлены методика и алгоритм оценки и картографирования геоэкологических условий городской территории, включающие анализ и оценку геоэкологической обстановки и комфортности среды проживания населения, полученные с применением теории нечетких множеств, а также геоэкологического потенциала геоэкосистем, рассчитанного с использованием параметров их устойчивости к техногенным воздействиям и степени нарушенности. В качестве операционных единиц анализа использованы природно-технические системы, выделенные путем наложения карт природных (литологических, геоморфологических, гидрогеологических и др.) условий и функционального зонирования территории города. Разработанная методика реализована на примере г. Витебска с построением серии геоэкологических карт, включая интегральную карту геоэкологических условий города, отражающую дифференциацию города на различные классы геоэкологических условий и по выявленным геоэкологическим ограничениям для жизнедеятельности населения и риску заболеваемости населения. Данная методика универсальна, она может быть использована для различных городских территорий с любым набором факторов, определяющих состояние природно-технических систем, при любой степени урбанизации как в ручном, так и машинном способах обработки информации.
Анализ спутниковых снимков 42 торфяников общей площадью 25 168 га, или 18,5 % территории Смолевичского района Минской области, показал, что в ненарушенном состоянии (естественное болото) сохранилось около 14,8 % площадей торфяников, остальная их часть подверглась гидротехнической мелиорации. Площадь участков торфяных месторождений, выбывших из промышленной эксплуатации, составляет 41,4 %, из которых 70,2 % находятся в нарушенном состоянии. Дана сравнительная экологическая оценка выработанного участка торфяного месторождения Усяж с учетом генезиса, геоморфологических особенностей месторождения, гидрологических характеристик объекта, качества остаточного слоя торфа и подстилающих пород и возможных направлений использования, а также технико-экономическое и социальное обоснование целесообразности природоохранного направления использования.
ГЕОЛОГИЯ. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
На основании многолетних полевых работ, выполненных расчетов количественных характеристик интенсивности проявления отдельных видов геологических процессов, исследований на геодинамических полигонах и с использованием опубликованных данных, топографических карт и материалов дистанционных съемок построены схемы проявления, и охарактеризованы три класса современных геологических процессов (экзогенных, эндогенных и техногенных). Выявлена определенная дифференциация их проявления по площади и интенсивности. Установлено, что на участках экстремального развития процессов происходит нарушение природных комплексов и хозяйственных сооружений, а в исключительных случаях происходит их полное разрушение.
В статье на основе анализа работ, посвященных вопросу обоснования ввода в разработку общераспространенных полезных ископаемых (ОПИ) предложен подход к классификации по приемлемости освоения наиболее значимых с точки зрения мощности и представительных в площадном отношении залежей нерудного сырья территории Брестской области, установленных в результате цифрового геолого-генетического моделирования кайнозойской толщи региона. Предложенный подход базируется на использовании критерия «категория земельного участка», позволяющего оценить возможность введения залежей в освоение с учетом специфики территории, к которой они приурочены, а также критериев, отражающих некоторые геолого-промышленные параметры залежей (мощность пород и вскрышных отложений над ними, коэффициент вскрыши). Процедура классификации ресурсов ОПИ на основе предложенного метода реализуется в автоматическом режиме путем комплексирования набора растровых покрытий с формированием итоговых картографических классификационных схем двух видов: одни отражают приемлемость ввода всех выделенных в ходе моделирования контуров залежей конкретного вида сырья в освоение, а другие – очередность освоения участков одной определенной залежи, планируемой для использования. Залежи на сформированных карта-схемах ранжированы в виде пяти классов: (1) наиболее приемлемые для освоения, (2) приемлемые для освоения, (3) освоение которых допускается при наличии острого спроса на сырье, (4) освоение которых крайне нежелательно, (5) освоение которых невозможно. Предложенный подход может рассматриваться как вариант экспресс-оценки, позволяющей отсеивать малоперспективные с точки зрения освоения ресурсы ОПИ на предварительном этапе работ по планированию их ввода в разработку.
В статье представлены результаты палеоихтиологического изучения керна скважины Климовичская 4п, пробуренной в Климовичском районе Могилёвской области на востоке Беларуси. На основе ихтиофауны, а также литологических и геофизических данных выполнено детальное стратиграфическое расчленение верхнеэмсско-живетских отложений, вскрытых вышеупомянутой скважиной. Приведено подробное их описание. По ихтиофауне проведено сопоставление этих отложений с одновозрастными образованиями, развитыми на смежных территориях Украины, России и стран Балтии. Полученные данные по позднеэмсско-живетской ихтиофауне несколько дополняют их систематический состав на территории Беларуси. Представленные результаты исследований в дальнейшем следует учитывать при проведении крупномасштабной геологической съемки в исследуемом районе.
ГЕОТЕХНОЛОГИИ. ДОБЫЧА, ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ
Разработанная установка относится к области термохимической переработки твердых горючих ископаемых и других горючих материалов методом пиролиза с целью получения высококалорийных твердых и жидких продуктов, горючих газов и может быть использована для термохимической переработки бурых углей, горючих сланцев, отходов полимеров и нефтепродуктов. Предварительные испытания и расчеты показали, что разработанная опытная установка позволяет реализовать принципиально новую технологическую схему термической переработки горючих сланцев без дополнительного теплоносителя с разделением в процессе переработки жидких, газообразных и твердых компонентов. Разработанной установке не требуются традиционные циклон и конденсатор. Важным преимуществом разработанной установки является повторное использование (сжигание) летучих компонентов пиролиза в цикле разогрева перерабатываемого материала, что существенно снижает воздействие на окружающую среду выбросов продуктов термической переработки.
Статья посвящена проблеме утилизации полимерсодержащих отходов методом их каталитического пиролиза с торфом, в результате чего целевыми продуктами становятся полученные новые более качественные виды химического сырья или топлива с максимально большой теплотой сгорания. Одним из важных факторов, определяющих глубину конверсии данного процесса, является использование катализаторов разложения углеводородного сырья – солей металлов подгруппы железа.
Установлено, что при пиролизе торфополимерных композиций в присутствии катализаторов (соли кобальта, марганца, железа) в стационарном слое обнаружено значительное увеличение глубины конверсии органического вещества, выражающееся в снижении баланса содержания коксозольного остатка до 25 % органического материала.
В результате каталитического пиролиза торфополимерных композиций наиболее энергоемкими являются продукты, содержащиеся в газообразной и жидкой фракциях. Добавка полимера в присутствии катализатора приводит к увеличению их теплотворной способности. Так, при термохимической деструкции торфополимерных систем в образцах, содержащих до 20 мас.% отходов полимеров увеличение калорийности пиролизного газа повышается в 1,5–2,0 раза.
Предлагаемая технология скважинной гидродобычи сапропеля, залегающего под слоем торфа, не имеет аналогов, и поэтому установление качественных показателей сапропелевой пульпы, параметров трубопроводного транспорта и технических характеристик оборудования имеет важное значение, как научное, так и практическое. Расчет гидродобычи сапропеля выполнен на конкретном примере с учетом реальных условий залегания сапропеля под торфом и его общетехнических свойств. Установлено, при добыче сапропеля, залегающего под слоем торфа на месторождении Гала-Ковалевское, для достижения требуемой консистенции пульпы необходимо на 1 т сапропеля добавить 3,4 т воды. Расчет фактического значения параметра Рейнольдса позволил выявить, что при принятых исходных данных наблюдается ламинарный режим течения сапропелевой пульпы. При внутреннем диаметре трубопровода 0,2 м и длине 1000 м расчетная мощность генератора, питающего электроэнергией механизмы добывающей установки, составляет 60 кВт, а суммарная мощность нагнетательного и всасывающего насосов – 54 кВт.
В статье приведены экспериментальные данные по влиянию добавок некоторых неорганических реагентов, оказывающих направленное воздействие на процесс формирования пористой структуры углеродных материалов. Показано, что неорганические модификаторы (хлористый цинк и ортофосфорная кислота) оказывают влияние на процесс термической деструкции торфа, изменяют выход конечных продуктов. Выход полукокса растет по сравнению с немодифицированным торфом, а жидких и газообразных – снижается, что свидетельствует о сохранении значительной части углерода и кислорода в твердом остатке пиролиза. Данные термического анализа свидетельствуют о более низких температурах протекания структурообразования в коксовом остатке модифицированного торфа. Модификация торфа способствует направленному формированию пористой структуры продуктов коксования торфа. В результате термической деструкции образцов, содержащих 50 и 100 % хлористого цинка при температуре 600 ºС происходит интенсивное образование микропор. Образцы полукоксов по сорбционной активности по иоду приближаются к товарным активированным углям. Интенсивное образование микропор при термической деструкции торфа, модифицированного ортофосфорной кислотой в количестве 50 и 100 %, происходит при температуре 450 ºС, когда наблюдается потеря органического вещества в виде летучих продуктов.
Из сфагновых мхов Sphagnum magellanicum, Sphagnum fuscum, Sphagnum angustifolium, Sphagnum apiculatum, а также магелланикуми фускум-торфа экстракцией этиловым спиртом и диэтиловым эфиром выделены образцы, обогащенные фенольными соединениями. Установлено, что массовая доля свободных фенольных соединений в спиртовых и эфирных экстрактах находится в пределах 23,46–33,70 мг/мл. При этом в их составе содержится 5,15–5,72 % катехинов, 4,30–7,21 % фенолкарбоновых кислот, 25,31–36,49 % флавонолов. Установлена биоцидная активность фенолсодержащих экстрактов в отношении ряда фитопатогенных микроорганизмов – Clavibacter michiganensis subsp. Michiganensis Н. П. Pseudomonas corrugate 3′, Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000, Erwinia amylovora E-2 (БИМ B-641) Pectobacterium carotovorum 25.1, Fusarium oxysporum 381 Alternaria sp. Г-4. Наиболее высокую антимикробную активность проявил спиртовой экстракт мха фускум 20%-м этанолом при температуре 100 °С, который подавлял развитие всех фитопатогенов за исключением возбудителя альтернариоза. Спиртовой экстракт мха фускум 70%-м этанолом проявлял активность только в отношении F. oxysporum 381 и C. michiganensis Н. П., а фускум-торфа – бактерий C. michiganensis Н. П. и P. syringae pv. tomato DC3000. Экстракты диэтиловым эфиром сфагновых мхов всех видов подавляли рост C. michiganensis Н. П. и P. corrugata 3′. Для экстрактов торфа фускум диэтиловым эфиром и диэтиловым эфиром после предварительной экстракции петролейным эфиром зафиксирована активность в отношении P. corrugata 3′, Pec. carotovorum 25.1 и F. oxysporum 381. Против патогена P. syringae pv. tomato DC3000 проявили активность эфирные экстракты мхов ангустифолиум, апикулятум и фускум.
В связи с совершенствованием биологических систем защиты посадок голубики высокорослой от фитопатогенов в условиях Беларуси представляется весьма актуальным и целесообразным использование в этих целях микробных препаратов, обеспечивающее получение высококачественной экологически чистой ягодной продукции, что согласуется с принятым в Республике Беларусь в ноябре 2018 г. Законом «О производстве и обращении органической продукции», запрещающим использование в растениеводческих технологиях любых химических средств, в том числе фунгицидного действия. Для реализации этой цели в Ганцевичском районе Брестской области были впервые проведены испытания нового жидкого бактериального препарата ХелсБеррин, разработанного в Институте микробиологии НАН Беларуси на основе клеток, спор и продуктов метаболизма бактерий Bacillus amyloliquefaciens Б.16 и Bacillus amyloliquefaciens З.9 для защиты плодовых культур от болезней. Наряду с этим было проведено испытание еще одной формы данного препарата в сочетании с 2%-м раствором Гумата калия.
Оценку эффективности обозначенных фунгицидов проводили на основе исследования в опытной культуре степени воздействия их разных доз и кратности обработок растений на основные параметры развития и биохимический состав плодов в сравнении с химическим фунгицидом Беллис, разрешенным для использования на территории республики на посадках голубики высокорослой. Особый интерес при этом представляло исследование влияния обозначенных препаратов на содержание в ее плодах гидроксикоричных кислот, пектиновых и дубильных веществ (танинов), оказывающих многостороннее физиологическое действие на организм, что и определило цель настоящей работы.