В статье проведено исследование комфортности климата в Беларуси на основе анализа пространственно-временных изменений биоклиматических индексов: эффективной температуры, эквивалентно-эффективной температуры и биоклиматического индекса теплосодержания воздуха за период 1966–2020 гг. Показано, что повышение средних температур, снижение средней скорости ветра и незначительные изменения влажности воздуха привели к улучшению комфортности погодно-климатических условий и снижению повторяемости дней с очень холодной погодой. В переходные сезоны повышение комфортности климата обычно было менее заметным, чем зимой и летом. В целом, с конца 1970-х годов наиболее значительный прирост значений индексов комфортности климата наблюдался в периоды июль–август и ноябрь–декабрь; существенный прирост значений эффективной температуры и эквивалентно-эффективной температуры отмечался также в период февраль–апрель. Подобный характер изменений хорошо согласуется с особенностями изменений климата для отдельных фаз периода потепления, характеризовавшимися более выраженным повышением средних температур в отдельные сезоны года. Таким образом, в силу пространственно-временной неоднородности потепления климата неоднородным является и характер изменений биоклиматических индексов комфортности, однако можно утверждать, что индексы комфортности устойчиво повышаются, начиная с 80-х годов прошлого столетия.

Оценка экологического риска в связи с загрязнением почв является одним из важных элементов эффективного управления загрязненными территориями, поскольку позволяет выявить наиболее важные пути поступления загрязняющих веществ в организм человека и определить опасность загрязнения почв с точки зрения воздействия на здоровье человека. В городах особого внимания заслуживают территории промышленных предприятий, подлежащие освоению и преобразованию в городские ландшафты.

Проанализированы методические подходы к оценке опасности в связи с загрязнением почв, базирующиеся на концепции риска для здоровья населения. Охарактеризованы модели CalTOX, USETox, MMSoils, 3MRA, SADA и другие, разработанные и используемые в зарубежных странах.

Показано, что для практического применения в Беларуси наибольшими преимуществами обладает модель SADA в связи с ее доступностью и встроенными GIS-технологиями, что дает возможность в короткие сроки получить визуальную ориентировочную картину распределения рисков. Выполнена апробация данной модели для постпромышленной территории, расположенной в г. Минске, при условии размещения на ней жилой застройки. В качестве исходных данных использованы результаты выборочного обследования промплощадки и определения содержания тяжелых металлов в почве. На примере цинка и кадмия показано, что их замеренные концентрации при ингаляционном, пероральном и контактном путях поступления не представляют значимого риска для здоровья взрослых и детей. Установлено, что для рассмотренной территории возможна смена функционального назначения, в том числе использование под жилую застройку, без принятия мер по очистке. Продемонстрированы уровни содержания кадмия в почвах, представляющие опасность возникновения неканцерогенных эффектов при проживании на такой территории.

Получены количественные оценки влияния климатических трендов на динамику урожайности для Минской и Могилёвской областей за период 1990–2020 гг., используя статистические данные по зерновым культурам и данные по средней температуре воздуха и количеству атмосферных осадков. Показано, что несмотря на статистически значимый фактический рост урожайности озимых и яровых зерновых культур в последние десятилетия, большинство из них характеризовалось климатообусловленным снижением своей урожайности. При этом максимальное снижение было отмечено у ранних яровых зерновых культуры в Минской области: яровой пшеницы – 30–39 %, ярового ячменя – 55–62, овса – 48–72 % от фактического прироста. В Могилёвской области это снижение было ниже: яровая пшеница – 17–30 %, яровой ячмень – 22–33, овес – 35–36 %. Основными его причинами являлись чувствительность (высокие коэффициенты регрессии) данных культур к температурам периода вегетации, прежде всего июня при значительных абсолютных приростах этих температурных показателей в рассматриваемый период. Климатообусловенный прирост урожайности выявлен только в Минской области: у озимой пшеницы – до 10 % и озимой тритикале – 9–32 %. Он обусловлен высокой чувствительностью культур к температурам августа и сентября (период сева) и высокими приростами данных температурных показателей, которые с избытком компенсировали отрицательное влияние температур мая и июня. В Могилевской области влияние температур периода сева для озимой пшеницы и озимой тритикале было статистически незначимым, а у озимой ржи – не столь существенным. Причины различий объясняются почвенными и климатическими особенностями исследуемых регионов Беларуси.

Представлены данные о радиальной миграции элементов-загрязнителей в почвах ельника кисличного, березняка черноольхово-снытевого и черноольшаника болотнопапоротниково-крапивного, подвергшихся аэропылевому загрязнению свинецсодержащими отходами. Отходы хранились насыпью на открытой площадке в течение 2015–2018 гг. и затем были перемещены на спецполигон захоронения. Пробы почв и лесных подстилок отбирали слоями по 2 см. На исследуемой территории представлены сильно- и среднекислые, не насыщенные, средне- и малогумусные, хорошо дренируемые лесные почвы. Для оценки миграционной активности ТМ использовали коэффициент концентрации (или аномальности) элемента и коэффициент радиальной контрастности.

В вертикальном измерении наиболее высокие уровни загрязнения характерны для подстилок. Интенсивность накопления элементов в них определяется двумя факторами: развитостью самих подстилок и удаленностью пробной площадки от источника эмиссий. В исследуемой локации в отношении наиболее опасных элементов-загрязнителей (особенно свинца и кадмия) хорошо развитые подстилки ельников выступают биогеохимическим барьером, существенно снижающим опасность загрязнения гумусового горизонта почв и поступление металлов в более глубокие слои почвы, а также в грунтовые воды. При этом миграционная подвижность железа, никеля и, отчасти, меди сохраняется. Слаборазвитые подстилки березняков и черноольшаников обладают менее выраженными протекторными свойствами.

Представлены результаты геохимических исследований почв на территории г. Несвижа в контексте распределения тяжелых металлов. Выполнена статистическая обработка данных. Для целей исследования был рассчитан региональный и местный геохимический фон. Выявлены особенности обогащения и загрязнения городских почв исследуемыми компонентами. Рассчитаны коэффициенты концентрации и суммарный коэффициент загрязнения. Построены монокомпонентные и поликомпонентная картосхемы, отражающие выявленные закономерности распределения тяжелых металлов. Приведены результаты выполнения корреляционного и факторного анализов. Выявлены ассоциации тяжелых металлов, характерных для почв города. Рассчитаны факторные нагрузки. Приведено графическое отображение матрицы факторных нагрузок. Установлены факторы, ответственные за формирование техногенной обстановки, определен их вклад. Построена картосхема факторных нагрузок. Выполнена интерпретация геохимических данных как на уровне отдельных точек, так и в пространстве всего города.

Влияние растительного покрова на температуру подстилающей поверхности (LST) было изучено в основных типах геотехнических систем (ГТС) г. Минска (промышленные, коммунальные, жилые многоквартирные и усадебные, общественные, дорожные, спецтерритории и др.). Использовался сопряженный анализ дифференцированной географической информационной системы (ГИС) и данных дистанционного зондирования (ДЗ).

Для оценки растительного покрова применялись нормализованный вегетационный индекс (Normalized Difference Vegetation Index – NDVI), индекс листовой поверхности (Leaf Area Index – LAI), содержание в пологе хлорофилла (Canopy chlorophyll content – CCC), степень озелененности (%).

Анализ установил значимые отрицательные связи LST с вегетационными индексами при сравнении всех типов территорий в городе (R² варьирует в пределах 0,42…0,45). Связи слабее в основных типах ГТС (производственно-коммунальных, жилых, общественных и др.). Коэффициенты детерминации LST с NDVI и степенью озелененности в производственно-коммунальных, общественных, жилых многоквартирных и усадебных ГТС оценены в 0,06 (0,31), 0,13 (0,25), 0,18 (0,27) и 0,28 (0,22) соответственно. Это свидетельствует о более значительном влиянии техногенных элементов застроенных территорий на LST.

Картографический анализ отличий средних значений LST ГТС и природных экосистем на городской территории от средних значений для соответствующих типов ГТС и природных комплексов выявил участки городской территории с повышенными или пониженными показателями LST. На большей части территории г. Минска различия средних показателей LST по типам ГТС и природных экосистем варьируют в пределах от –3,0° до 3,0° в сторону увеличения или уменьшения. Однако в городе отмечены места с более высокими различиями. К наиболее теплым относятся в основном территории плотно застроенных промзон, отдельные участки жилой многоквартирной и общественной застройки, расположенные как в центральной части города, так и в новостройках на его окраинах. Для таких выделов характерна пониженная озелененность и низкое участие деревьев и кустарников. Отмечены также сравнительно более теплые участки природных комплексов (например, лесные и лесопарковые массивы), расположенные вблизи промзон или клиньями входящие в застроенную часть города, а также небольшие фрагментированные массивы леса и древесно-кустарниковой растительности. Сравнительно более холодные участки характерны для экосистем, приуроченных к долинам рек Свислочи и Лошицы.

На основании анализа разрезов буровых скважин, опубликованных материалов по палеогеографии и геологии региона построена серия палеогеоморфологических схем, выявлены основные факторы формирования на территории южной Беларуси крупной корытообразной формы земной поверхности и своеобразного «полесского» рельефа (ландшафта), который в близком к современному виде сформировался в муравинское межледниковье. Наиболее распространенными категориями рельефа были заболоченные озерно-аллювиальные и аллювиальные низины, которые с севера, запада и востока окаймлялись ледниковыми равнинами и возвышенностями припятского оледенения, а с юга – несколько тектонической приподнятой поверхностью Украинского Полесья. В послемуравинское время рельеф развивался унаследованно, происходило только некоторое изменение площадей распространения основных генетических типов за счет проявления аллювиальных и озерно-аллювиальных процессов.

На основе анализа спутниковых снимков высокого и сверхвысокого разрешения территорий торфяных месторождений Брестской, Гомельской и Могилёвской областей Республики Беларусь создана база данных участков торфяных месторождений, находящихся в ненарушенном состоянии (естественные торфяные болота); в нарушенном состоянии (участки с наличием мелиоративных систем, покрытые кустарниковой растительностью); осушенных участков с лесной растительностью; осушенных участков, эффективно используемых в сельском хозяйстве; разрабатываемых участков. Созданная в ГИС-формате база данных позволила оценить оставшиеся запасы торфа по каждому из месторождений, получить статистические данные о состоянии и направлениях использования площадей торфяных месторождений. При оценке оставшихся запасов учитывались потери торфа выработанных участков и при минерализации органического вещества на участках, используемых в сельском хозяйстве.

Всего проанализировано разведанных торфяных месторождений с площадью более 10 га в Брестской области – 469, в Гомельской области – 1290 и в Могилёвской области – 1385, общая площадь которых составляет 498,9; 530,8 и 221,0 тыс. га соответственно. По используемой при расчетах методике оставшиеся геологические запасы торфа составляют: в Брестской области – 772,3 млн т, в Гомельской области – 798,5 млн т и в Могилёвской области – 267,4 млн т.

Анализ спутниковых снимков территорий торфяных месторождений исследуемых областей показал, что в ненарушенном состоянии (естественные торфяные болота) находится от 30 до 37 % площадей торфяных месторождений. Основная часть (более 50 %) в Брестской и Гомельской областях – это осушенные земли с торфяными почвами сельскохозяйственного использования, в Могилёвской области – около 30 %. Во всех трех областях находится 141 месторождение с истощенными запасами торфа и 1457 месторождений (46 % от общего числа) с геологическими запасами менее 40 тыс. т (запасы, не представляющие интереса для комплексной переработки торфа).

Приведены обобщенные результаты исследований физических свойств пород по разрезу кембрийских отложений (рытская, страдечская, спановская, бугская и орлинская свиты) Прибугской структуры в пределах одноименного подземного хранилища газа (ПХГ). Исследовано более 120 образцов горных пород, равномерно распределенных по всей мощности кембрийских отложений из интервала глубин 889–1240 м. Породы-коллекторы представлены преимущественно кварцевым мелко-, среднезернистым песчаником с различной степенью сортировки и окатанности зерен, типом цементации, глинистости. Породы-покрышки представлены алевролитом глинистым с наличием мелких прослоев тонкозернистых песчаников и алевролитов, глинами алевритистыми, аргиллитоподобными.

Данные лабораторных исследований включают результаты исследования химического, гранулометрического составов пород, определение карбонатности и глинистых минералов в породах, определение плотности, открытой и закрытой пористости, проницаемостей по газу и по пластовой воде на специально подготовленных образцах, исследование порового пространства пород с помощью цифровых фотографий. Установлены особенности фильтрационно-емкостных свойств пород, используемых при проведении мероприятий и выработке рекомендаций по повышению эффективности использования порового пространства отложений структуры, направленных на повышение эффективности эксплуатации Прибугского подземного хранилища газа.

Обозначена актуальность и значимость подземных хранилищ газа для энергетической безопасности Республики Беларусь. Указаны типы ПХГ, находящиеся в эксплуатации на территории республики. Приведены геологические условия Мозырского соляного массива в районе расположения горных выработок одноименного подземного хранилища газа. Рассмотрены особенности строения соляной структуры. Приведена информация об отложениях каменной соли залесских слоев, пригодных для создания подземных резервуаров. Описаны горно-геологические условия и обозначены благоприятствующие факторы для создания в условиях Мозырского соляного купола подземного хранилища газа в отложениях каменной соли. Даны сведения об экранирующем эффекте перекрывающей соляную структуру толщи вышележащих пород. Выполнено математическое моделирование и дана оценка пригодности существующих горных выработок, определены их потенциальные эксплуатационные параметры и подтверждена долгосрочная устойчивость к воздействиям давлений, возникающих в процессе переоборудования существующих и создания новых подземных резервуаров для хранения природного газа, а также в процессе их эксплуатации (закачка-хранение-отбор). Приведены формулы для определения предельного максимального давления газа, допустимого максимального рабочего давления, а также минимально допустимого давления в подземном резервуаре и необходимого пролета горной выработки. Указан диапазон подбора испытательного давления для определения герметичности подземного резервуара. Определены условия по выбору минимального эксплуатационного давления в резервуаре, а также коэффициента запаса прочности в привязке к конкретным условиям. Фактически подтверждена пригодность и перспективность создания подземных хранилищ газа в соляных куполах Припятского прогиба.

Во всем мире наблюдается интенсивный рост производства полимеров. Ежегодно промышленность потребляет более 150 млн т пластмасс, из которых 85 % являются термопластами и 15 % термореактивными полимерами. По оценкам специалистов потребление пластиков в мире возросло до 1 т/год на человека, что существенно обострило проблему утилизации и повторного использования их отходов. В большинстве стран по - прежнему главным способом обращения с такими отходами является захоронение – самый экологически неблагоприятный вариант, связанный как с безвозвратной потерей материала и энергии, так и постепенным выделением токсичных отравляющих веществ (диоксины, фураны). Менее распространено сжигание отходов с утилизацией получаемой тепловой энергии, которое связано с необходимостью эффективной очистки дымовых газов от токсичных продуктов горения, что очень затратно.

B качестве перспективного направления утилизации полимерсодержащих отходов использован пиролиз смесевых комбинаций торфа с требующими переработки полимерами. Выбраны пробы подлежащих утилизации полимерных отходов, наиболее представительных и типичных для республики, с последующим приготовлением на их основе смесевых композиций в различных дозовых сочетаниях компонентов с двумя видами торфа (верховым и низинным), проведена их термодеструкция при различных условиях пиролиза и составлен материальный баланс полученных продуктов. Оценен качественный и количественный состав продуктов пиролиза на примере газовой фазы. Подтверждена эффективность способа утилизации смесевых композиций с получением более калорийных продуктов термодеструкции. Выявлено, что глубина конверсии смесевых композиций существенно зависит от условий пиролиза и состава исходных компонентов.

Предложен способ утилизации полимерных отходов пиролизом торфополимерных композиций, позволяющий получать в качестве энергоносителя фракцию смолы с более высоким выходом и пиролизный газ с существенно большей теплотой сгорания, что дает основание рассматривать его в качестве высокоэффективного энергоносителя при получении тепловой и электрической энергии. Ценность получаемого твердого остатка пиролиза состоит в возможности использования его в качестве как строительного материала, так и в перспективе, сырья для изготовления различных сорбентов.

Сфагновый мох и образующийся на его основе торф оцениваются специалистами как экологически чистый сырьевой ресурс для разработки новых эффективных лекарственных средств, поскольку в их составе содержится широкий набор биологически активных соединений разных классов: полисахариды, уроновые кислоты, флавоноиды, фенокарбоновые кислоты, альдегиды, кумарины, тритерпеновые соединения, органические кислоты, минеральные соли, а в торфе еще и гуминовые вещества. Объектом исследования являлись сфагнум-магелланикум и сфагнум-фускум торф и четыре образца сфагнового мха: Sph. magellanicum, Sph. fuscum, Sph. angustifolium и Sph. apiculatum, которые в дальнейшем предполагается использовать в качестве сырья для получения препаратов биоцидного действия. Выполнена геоботаническая и физико-химическая характеристика отобранных образцов. Все они характеризуются низкой зольностью (1,32–3,59 %), высоким содержанием органических веществ, а их активная кислотность лежит в пределах 3,8–4,4 единицы, что характерно для верхового торфа сфагнового типа и сфагновых мхов. На ИК-спектрах всех образцов наблюдаются полосы поглощения, обусловленные валентными и деформационными колебаниями гидроксильных, карбоксильных, карбонильных, амидных и других функциональных групп углеводов, фенолов, спиртов, органических кислот, сложных эфиров алифатического и ароматического характера, характерных для растений-торфообразователей и верховых торфов низкой степени разложения. Установлено, что образцы сфагновых мхов и сфагнового торфа, являются лабильным гемицеллюлозсодержащим сырьем, количество легкогидролизуемых полисахаридов в мхах достигает 55 %, в торфах – 45 % от органического вещества. Содержание редуцирующих веществ в гидролизатах гемицеллюлоз мхов – 55–59 %, торфа – 53–54 %. Массовая доля целлюлозы в органическом веществе сфагновых мхов – 23–26 %, торфа – 22–24, гуминовых веществ 17,7–20,9 %. Во всех образцах присутствуют небольшие количества (0,8–2,3 %) экстрактивных веществ, извлекаемых органическими растворителями, и «лигнин» (7,1–13,0 %). Литературные данные, а также выполненные спектральная и химическая характеристики выбранных образцов показали, что среди биологически активных веществ, обнаруженных в их составе, наибольший интерес представляют полисахаридный и фенольный комплексы, поскольку фармакологические свойства сфагновых мхов и торфа малой степени разложения можно связать с наличием этих соединений.

Экспериментально обоснован подбор торфяного и сапропелевого сырья для получения гуминового регулятора роста растений с повышенной биологической активностью. Использование торфа и сапропеля в качестве сырьевых компонентов для гидролиза и получения биологически активных препаратов позволяет перевести в раствор значительное количество микроэлементов. В Лельчицком районе Гомельской области выявлены и охарактеризованы сырьевые базы торфа и сапропеля, пригодные для получения биологически активных препаратов. Обоснован выбор первоочередного участка Прибыловичи с залежами низинного осокового и осоково-тростникового торфа и кремнеземистого сапропеля. Карбонатный сапропель не пригоден для получения гуминовых препаратов вследствие низкого выхода гуминовых кислот, область его применения – использование в составе кормовых добавок или в качестве раскислителя почв. Наработана опытная партия гуминового препарата с установленными оптимальными параметрами, которая с положительным эффектом испытана в полевых условиях на деляночных опытах с ячменем озимым и тритикале. Предпочтительным вариантом использования жидкого гуминового препарата, выделенного из смеси торфа и сапропеля, является предварительная замочка семян с оптимальной концентрацией препарата для этой цели – 0,07–0,10 %. Для полива под корень концентрация препарата составляет 0,004–0,006 %. Разработан гуминовый препарат «Тосагум», который прошел необходимые двухлетние испытания на различных сельскохозяйственных культурах в специализированных центрах Национальной академии наук Беларуси.

По фондовым и архивным материалам торфяных и сапропелевых ресурсов Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь, проектных институтов водного хозяйства (БГХВ) и топливной промышленности («Белгипроторф»), полевых исследований ГНУ «Институт природопользования НАН Беларуси» выполнены анализ и оценка ресурсов органического сапропеля, залегающего на выбывших из эксплуатации торфяных месторождениях. Всего геологическими разведками различных категорий выявлено 224 выбывших из эксплуатации торфяных месторождения, где наряду с другими типами сапропеля имеется органический сапропель, объем которого суммарно составляет 162,6 млн м³.

В зависимости от соотношения площадей, занятых сапропелевой и торфяной залежами, мощности и качественного состава, сапропели по условиям добычи разделены на три группы: весьма перспективные, перспективные и условно перспективные.

Установлено, что под слоем оставшегося торфа на 26 месторождениях залегает сапропель исключительно органического типа.

На основании полученной информации разработаны база данных органического сапропеля в программе Microsoft Excel и схема размещения его залежей на выбывших из эксплуатации торфяных месторождениях Республики Беларусь.

Из всего перечня месторождений в результате анализа выделены и охарактеризованы сырьевые базы погребенного под торфом органического сапропеля, которые являются наиболее перспективными для разработки в ближайшем будущем.

Изучено влияние антисептической обработки и высушивания на сорбционную способность ксеротолерантных грибов A. niger, A. ochraceus и A. versicolor, выделенных из очагов плесневого поражения картонных архивных коробок. Воздействие 2%-го раствора бензалкониум хлорида (ВАС), приводящее к быстрой потере жизнеспособности мицелия, повысило сорбционную емкость грибного мицелия по отношению к ионам меди, цинка и свинца, а обработка 0,5%-м раствором биоцида, замедляющая рост грибов без полного ингибирования, несколько снижала связывание тяжелых металлов. Значительное снижение сорбционной емкости наблюдалось лишь после снижения влажности сорбентов до 12–15 %. У высушенной (после обработки 0,5%-м ВАС) биомассы A. versicolor сорбционная емкость по отношению к ионам меди, цинка и свинца снизилась по сравнению с влажной биомассой после обработки 2,0%-м ВАС в 17,4, 18,7 и 24,6 раза соответственно.

В Институте природопользования НАН Беларуси проведены широкие исследования по получению активированных углей различного назначения из торфа, которые показали, что для получения качественных углей необходимо использовать верховой торф высокой степени разложения. С целью расширения сырьевой базы представляло интерес исследовать возможность получения углей из торфа более низкой степени разложения.

Получены образцы торфа, модифицированные побочными и остаточными продуктами переработки нефти и древесными опилками лиственных пород в гранулированном виде. Проведена оценка физико-технических и сорбционных свойств полученных гранул. Также методом термического анализа были изучены композиции торфа с углеводородными присадками.

Получены активированные угли на основе композиций торфа, древесных опилок и некоторых углеводородных отходов нефтехимического синтеза и изучены их сорбционные и прочностные свойства. Установлено, что использование углеводородных модификаторов позволяет повысить адсорбционную активность углей на 20–50 %. Введение в торф древесных опилок также увеличивает адсорбционную активность на 13–55 % в зависимости от количества введенной добавки, прочностные свойства и насыпная плотность при этом уменьшаются по сравнению с торфяным активированным углем.