Санкт-Петербургское отделение института геоэкологии им. Е.М. Сергеева

Арктическое усиление. Хранилище Судного дня оказалось под угрозой

Российские географы провели исследование и обнаружили, что в самой северной точке Европы идёт экстремально быстрое потепление воздуха. Речь о полярном архипелаге Шпицберген, расположенном на границе России и Норвегии. Учёные считают, что высокая скорость климатических изменений в Арктике может привести к истончению ледяного покрова и, вероятно, его исчезновению в ближайшее столетие.
Но есть и другие угрозы.
Температура там повышается в три раза быстрее.
На Шпицбергене располагаются пять населённых пунктов, и два из них — Баренцбург и Пирамида — находятся на территории России. Наши ученые проводят наблюдения на архипелаге с 1932 года, в настоящее время там действуют пять научных и метеорологических станций. Шпицберген имеет уникальное географическое и геологическое положение, а его флора и фауна довольно богаты.
Одно из важнейших направлений исследований — изучение климата на этой арктической территории. С 1899 года на Шпицбергене ведутся инструментальные метеонаблюдения, а с 1911 года проводится регулярный мониторинг, организованный норвежскими учеными. Позже к ним присоединились советские метеорологи из Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ).
Как раз специалисты этого института совместно с учёными из Санкт-Петербургского государственного университета провели недавнее исследование, проанализировав массивы данных об изменении температуры воздуха за последние 120 лет на территории Шпицбергена и прилегающих акваторий. Оказалось, что температура там повышается быстрее, чем в среднем в Северном полушарии.
«Это очень быстрое потепление, его скорость примерно в три раза быстрее, чем в среднем по Северному полушарию по регионам России», — рассказал доцент СПбГУ, заведующий лабораторией процессов взаимодействия океана и атмосферы ААНИИ Борис Иванов.
Более того, на небольших островах к северу от Шпицбергена температура за последние 30 лет стала повышаться ещё быстрее. Это показали проведённые ранее совместные исследования российских и норвежских учёных.
Современная оттепель в регионе началась в середине 1980-х, а с 1990 года её интенсивность лишь увеличилась. Климатологи связывают это с характером общей циркуляции атмосферы, с увеличением концентрации парниковых газов и с естественными колебаниями климата.
«Это явление — так называемое арктическое усиление, оно характерно именно для этого региона и обусловлено очень сложными процессами взаимодействия между атмосферой и океаном в присутствии морского льда и на фоне наблюдаемого и развивающегося глобального потепления на планете, — приводит слова Бориса Иванова пресс-служба СПбГУ. — Некоторые специалисты считают, что такая скорость изменения погоды в Арктике потенциально может привести к истончению ледяного покрова и, вероятно, его исчезновению в ближайшие 100 лет».
Стремительное потепление в Арктике угрожает не только местной флоре и фауне, но и инфраструктуре, построенной на вечной мерзлоте. Как тут не вспомнить, что на Шпицбергене находится Всемирное семенохранилище, которое журналисты прозвали «Хранилищем Судного дня» или «Ноевым ковчегом для растений». И оно уже страдало от потепления климата.
Идея создать банк с образцами семян всех сельхозкультур возникла в начале XXI века. Инициатором выступила ООН. Задумка была в том, чтобы обеспечить человечество запасом посадочного материала на случай ядерного апокалипсиса или глобального стихийного бедствия.
Шпицберген выбрали из-за вечной мерзлоты и крайне слабой сейсмической активности. Строительство начали в 2006-м и завершили в 2008-м. Хранилище представляет собой подземный бункер — прорытый в толще горы тоннель, оборудованный мощными дверьми и шлюзовыми камерами. Внутри находятся более 80 тыс. образцов семян, и из трёх оборудованных залов пока используется лишь один.
Семена лежат в запечатанных конвертах, которые, в свою очередь, упакованы в пластиковые пакеты, помещённые в контейнеры на металлических полках. Температура -18 градусов, низкая влажность и ограниченный доступ кислорода в помещениях благоприятны для сохранности посадочного материала. В таких условиях семена стареют медленно, и их метаболизм находится на очень низком уровне.

Первый тревожный звонок прозвенел в 2017 году. Предыдущий год был аномально тёплым, на Шпицбергене начала таять мерзлота, и вход в Хранилище Судного дня оказался затоплен. Очевидцы говорили, что во входном отсеке бункера шёл настоящий ливень — вода лилась с потолка.

К счастью, семена не пострадали. Персонал уверял, что они находятся в безопасности благодаря особой конструкции сооружения. Тем не менее инцидент показал, что неплохо бы усилить меры безопасности. После этого в семенохранилище собирались установить дополнительные дренажные системы и насосы.
Но сама идея «Ноева ковчега для растений» в том, что он должен существовать и продолжать работать без всякой человеческой поддержки. Ведь в решающий момент людей, которые могли бы ликвидировать подтопление и «всё починить», там может просто не оказаться.
Прошлый год, как признала Всемирная метеорологическая организация ООН, стал самым жарким за всю историю метеонаблюдений. И нынешний, похоже, не уступит ему. А это значит, что аномальное потепление на территории Шпицбергена и прилегающих акваторий продолжится.
Возможно, стоит уже подумать о том, чтобы перенести всемирный генофонд растений в другое место? Несколько лет назад возглавлявший в то время Российскую академию наук Александр Сергеев предлагал устроить аналогичное хранилище в нашей стране, а именно — в Якутии.
«Холод — это богатство Якутии. Его можно использовать в целях криоконсервации. Семенохранилище на Шпицбергене, которое строили для сохранения всемирного генофонда растений, имеет проблемы, вызванные протечками из-за деградации вечной мерзлоты. Нам стоит подумать об этом. Даже если температура на Земле вырастет ещё на 2 градуса, в Якутии мерзлота останется, она не поплывёт», — сказал тогда академик Сергеев.
Кстати, в Якутии изучают возможность создания резервного криохранилища семян, которые как минимум заменят иностранный семенной фонд. Но этот российский регион, на территории которого находится один из «полюсов холода» планеты Земля, очевидно, мог бы приютить у себя и генофонд растений всего мира.
Источник – Аргументы и Факты

Уровень «вечных химикатов» превысил опасные значения в 15 тысячах точек планеты

Количество химических соединений, которые называют «вечными химикатами» из-за способности сохраняться в окружающей среде много лет и накапливаться в организме, превысило пороговые значения в трети точек земного шара. Таковы результаты исследования ученых из Австралии и США.
организме человека и могут привести к негативным последствиям для здоровья. ПФАС используют в производстве тефлона (в основном идет на производство электроники — в меньшей степени на сковороды). И хотя некоторое количество этих веществ остается в тефлоновых изделиях (отчего встречается в телефонах или посуде), основная масса ПФАС попадает в окружающую среду с заводов-изготовителей и уже дальше самостоятельно разносится с водой и осадками по всему миру.
Среди изменений, которые вызывают «вечные химикаты» в человеческом организме, гормональные нарушения, сахарный диабет второго типа, ожирение. Эти вещества также повышают риск некоторых видов онкологических заболеваний, в том числе рака печени. Поэтому во многих странах обсуждают нормативно-правовые акты, которые запретят использовать ПФАС в тех или иных отраслях, а в некоторых, например в США, подобные ограничения для отдельных отраслей уже вступили в силу.

Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии и Оклахомского университета в США изучили более 45 тысяч проб поверхностных и подземных вод, взятых в разных точках Земли с 2004 года. Источником данных стал глобальный набор, который составили из 273 экологических исследований. Результаты оценки глобального загрязнения «вечными химикатами» опубликовал журнал Nature Geoscience.

Ученые обнаружили, что в большом количестве случаев уровень ПФАС превышает общемировые нормы. При этом в 31% проб уровень «вечных химикатов» перешагнул пороговое значение, которое установило Агентство по охране окружающей среды США. Если исходить из канадских норм, то превышения безопасных значений были в 69% образцов, а если из норм ЕС — в 6% проб грунтовых вод с неизвестными источниками загрязнения. По мнению авторов исследования, существующие методы мониторинга могут недооценивать, насколько сильно «вечные химикаты» загрязнили окружающую среду. Возможной причиной ученые назвали то, что, как правило, отслеживается уровень не всех ПФАС и фактическое загрязнение мировых водных ресурсов может быть сильнее, чем предполагалось.

Недооценивается, по словам исследователей, и нагрузка, связанная с охраной окружающей среды в ближайшем будущем. Они отметили, что необходимо разрабатывать аналитические методы, которые позволят точнее измерять количество ПФАС, проводить более систематический сбор проб из водных источников по всему миру и оценивать воздействие широкого спектра «вечных химикатов» на человека и окружающую его среду.
Источник – Naked Science

Экологи: Уровень загрязнения Сены перед Олимпиадой значительно выше нормы

Концентрация болезнетворных бактерий в реке Сена, где должны пройти соревнования по плаванию на Олимпийских играх в Париже, значительно превышает норму. Об этом сообщили эксперты некоммерческой организации по защите окружающей среды Surfrider Foundation.

Экологи с сентября прошлого года контролируют уровень бактериологического загрязнения Сены рядом с мостом Александра III. Из 14 образцов ни один не соответствовал “хорошим критериям” как европейской директивы по качеству воды для купания, так и спортивных федераций, сообщила организация в соцсетях.

Уровень концентрации кишечной палочки в среднем превысил 2000 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 100 миллилитров (норма 1000). Максимум в 7250 КОЕ зафиксирован у моста Альма, где пройдут соревнования. Там же содержание энтерококков составило 1190 КОЕ при норме 400.

Причинами низкого качества воды могут быть как дожди, так и неисправности в канализационной системе. Купание в такой воде грозит серьезными заболеваниями, от отита и конъюнктивита до стафилококка.

Экологи продолжат собирать пробы воды вплоть до начала Игр.

Ранее президент Франции Эмманюэль Макрон, мэр Парижа Анн Идальго, а также исполнительный директор Международного олимпийского комитета (МОК) Кристоф Дюби заявили о готовности поплавать в Сене, несмотря на опасения за качество воды.

Купание в главной водной артерии Парижа запретили в 1923 году из-за быстро ухудшающегося качества воды.

Французские власти хотят возобновить купание в Сене к Олимпийским играм. Там планируется провести соревнования по триатлону и плаванию в открытой воде.

Летние Олимпийские игры пройдут во Франции уже этим летом – с 26 июля по 11 августа.
Источник – ecoportal.su

Почему геотермальная энергия может заменить человечеству углеводородное топливо

Академик Сергей Алексеенко уверен, что за геотермальной энергетикой – будущее, потому что тепло из-под земли можно доставать где угодно.
О проекте развития геотермальной энергетики в России корреспонденту “РГ” рассказывает научный руководитель Института теплофизики имени С.С. Кутателадзе СО РАН академик Сергей Алексеенко.
-Сергей Владимирович, учеными вашего института разработан очень масштабный проект развития геотермальной энергетики в нашей стране, который должен кардинально изменить структуру ТЭК. Думаю, пока немногие представляют, что это вообще за вид энергии.
Сергей Алексеенко: Геотермальная энергия – это часть возобновляемой, под которой чаще всего понимают энергию ветра и солнца. Однако эти источники работают очень нестабильно и зависят от географии, времени суток и погоды. А еще они наносят заметный вред экологии – в лопастях ветряков гибнут тысячи перелетных птиц, а солнечные батареи закрывают от солнца тысячи гектаров земли. Я утверждаю, что единственный по-настоящему экологичный, безотходный и, самое главное, неисчерпаемый ресурс – это подземное тепло, на котором и базируется геотермальная энергетика.

-Ваш проект подразумевает распространение геотермальной энергетики на всю Россию. С чего он начинался?
Сергей Алексеенко: В 2016 году в России была утверждена Стратегия научно-технологического развития России. Впервые было заявлено о переходе на инновационное развитие. Основной механизм развития – выполнение комплексных научно-технических программ в рамках Стратегии – от научной идеи и до производства оборудования. Для выполнения задачи были созданы советы по приоритетным направлениям. Я являюсь членом Совета по приоритетному направлению “Энергетика” и отвечаю за возобновляемую энергетику, куда входит и геотермальная энергетика. Примерно в то же время наш институт теплофизики сделал заявку на геотермальный проект, он так и называется – “Технология геотермальной энергетики”. Мы собрали всех в России, кто уже занимался и хоть что-то сможет сделать по этому направлению. Это Дагестан, Чечня, Калуга, Новосибирск, Красноярск.

-Что включает в себя проект?
Сергей Алексеенко: Прежде всего, это разработка технологий строительства геотермальных бинарных станций и применения геотермальных тепловых насосов, с помощью которых извлекается тепло земли. Начнем с бинарных станций. Их назначение – получение электрической энергии от воды с не очень высокой температурой, даже менее 100 градусов, когда вода еще не кипит. Бинарный – это значит есть два контура. По первому контуру проходит геотермальная вода. А через теплообменник подключается второй контур, в котором циркулирует низкокипящий фреон, как в холодильнике. Фреон при такой температуре испаряется и вращает фреоновую турбину, которая и вырабатывает электрическую энергию. Термодинамический цикл, использующий неводный теплоноситель, называется органическим циклом Ренкина.
Впервые в мире Институт теплофизики построил бинарную станцию на Паратунке вблизи Петропавловска-Камчатского. Паратунская станция работала с 1967 по 1974 годы, а потом оказалось, что электричество там не нужно, а требуется тепло. Вследствие чего установку разобрали, фреоновую турбину перевезли в европейскую часть России и в итоге она там так и не нашла применения. Сейчас в России нет ни одной бинарной станции. В мире – около двух тысяч подобных установок, и все ссылаются на опыт России. Наш проект нацелен на то, чтобы восстановить бинарные станции, благодаря которым можно получать электрическую энергию от низкопотенциального тепла.
Отметим, что традиционная геотермальная энергетика базируется на использовании горячей подземной воды, запасов которой немного. А вот петротермальная энергетика основывается на извлечении энергии из глубинных сухих пород Земли. Для этого нужно пробурить две скважины на глубину от трех до десяти километров (технически достижимые глубины). Температура там достигает 350 градусов. Если мы закачаем туда через одну скважину холодную воду, то она там нагреется, и затем через другую скважину мы получаем горячую воду или пар, которые подаются на обычную тепловую станцию. В обозримом будущем петротермальная энергетика может заменить собой углеводородное топливо, и это не фантастика. Вполне обоснованно можно выдвинуть такой постулат: петротермальной энергии достаточно, чтобы навсегда обеспечить энергией все человечество. Но пока эти технологии находятся на стадии научных исследований и пилотных проектов.
-Бинарные станции – это электроэнергия, а чем займутся тепловые насосы?
Сергей Алексеенко: Это вторая часть проекта. Тепловой насос работает как термотрансформатор. Это тот же самый холодильник по принципу действия. Но назначение теплового насоса заключается в передаче тепла от низкотемпературного источника при помощи внешнего подвода энергии (обычно электрической) к потребителю с более высоким температурным уровнем, достаточным для теплоснабжения. Роль низкотемпературного (иначе, низкопотенциального) источника играет подземная вода с невысокой температурой. И главное здесь то, что достигается существенная экономия топлива – до 50 процентов.
И, наконец, третья задача проекта, это извлечение ценных веществ, которые содержатся в геотермальной воде. Оказывается, в некоторых водах, в частности в Дагестане, очень много дорогостоящего лития. Коллеги из Института проблем геотермии Дагестана под руководством профессора А.Б. Алхасова подсчитали, что одного Тарумовского месторождения возле Махачкалы хватит, чтобы покрыть все потребности России в литии. Представляете масштабы? Поэтому данная задача тоже включена в наш проект.
-Сколько лет идее использования глубинного тепла в России?
Сергей Алексеенко: Впервые ее выдвинул Константин Циолковский еще в 1897 году. Потом ее использовал академик Владимир Обручев и даже описал в своем знаменитом романе “Путешествие к недрам Земли”. Как всегда – мы первые предложили, но не мы первые реализовали.
В мире это направление очень активно развивается. К примеру, к 2050 году в США в пересчете на мощность планируют извлекать 60 ГВт в виде электрической энергии и 320 ГВт тепловой. Для сравнения: на сегодняшний день все теплоснабжение России составляет 175 ГВт. У нас почти никто в промышленности этим не интересовался, но в прошлом году сразу три нефтяные компании занялись геотермальной энергетикой. Они имеют опыт в бурении, на которое приходится примерно 60 процентов капитальных затрат. Это дорогостоящее удовольствие. Стоимость одной скважины глубиной 5 км может доходить до миллиарда рублей.
-То есть в США такие технологии более выгодны, чем у нас?
Сергей Алексеенко: Там совершенно другой климат, и поэтому они поставили амбиционную задачу, приняв государственную программу “Извлечение тепла из-под ног”. Сейчас у них уже два миллиона тепловых насосов, а к 2050 году увеличится до 28 миллионов. Им будет оснащено каждое домохозяйство. А это, как я уже сказал, экономия почти 50 процентов топлива.
У нас климат более холодный, поэтому эффективность тепловых насосов низкая. Они наиболее эффективны в европейской части России. А с Сибирью есть сложности. Тем не менее одна сибирская компания уже установила в коттеджи 300 тепловых насосов. Значит, выгодно и здесь. Проблема еще в том, что о них в России мало кто знает. И еще – нам нужно готовить специалистов. Сейчас мы этим тоже начали заниматься. В частности, Новосибирский государственный технический университет запланировал подготовку специалистов по тепловым насосам и насосной технике.

-Если мы хотим развивать это направление всерьез, то без государственного финансирования не обойтись?
Сергей Алексеенко: Конечно. Скажем, в Америке эта программа разработана и поддерживается министерством энергетики США. Вначале бюджетные деньги используются для научной проработки, потом подключаются инвесторы, создаются пилотные установки и только затем начинается массовое производство. За научные исследования никто, кроме государства, платить не будет. У нас же многие компании занимаются ими на свой страх и риск.
-Недавно вы комментировали для “РГ” статью об использовании тепловых насосов в двух школах Тюменской области, где экономия тепла составила 50 процентов…
Сергей Алексеенко: И это не единичный случай на социальных объектах. По инициативе органов власти также поставлен такой насос в одной из новосибирских школ. И он показал себя весьма эффективно. Но если рядом есть газ, то, конечно, он обойдется дешевле. Тепловые насосы необходимы прежде всего там, где нет газоснабжения. Тогда они рентабельны.

-Считается, что наибольший выход тепла Земли наблюдается в вулканических зонах по тектоническим разломам земной коры. А мы говорим о Тюмени, Новосибирске…
Сергей Алексеенко: Тепло из-под земли можно брать откуда угодно. Если других источников нет, тогда это незаменимый вариант. Вопрос в рентабельности. Решение зависит и от тарифов на электроэнергию. Если они невысокие, то проще поставить дизель-генератор и потреблять электроэнергию. Но если это отдаленное место, попробуйте туда завезти дизельное топливо. Скажем, на Север или Курильские острова. В этом случае тепловой насос в помощь. На территории домовладения бурятся несколько скважин и – пожалуйста, получай тепло, а при желании и электричество. К тому же сразу и экономика, и экология в плюсе. И еще это распределенная генерация, потому что в отдаленные места не потянешь электрическую сеть.

-Тепловые насосы наши или импортные?
Сергей Алексеенко: Мы сегодня можем делать для них почти все комплектующие, кроме компрессоров. Но уже есть варианты, чтобы наладить и их выпуск в России. А вот новые фреоны для бинарных циклов необходимо разрабатывать практически с нуля.

-Каков бюджет вашего проекта?
Сергей Алексеенко: Общая стоимость составляет 15 миллиардов рублей, из которых три – госфинансирование, а 12 – это привлеченные частные инвестиции от промышленных партнеров.

-На какой стадии сейчас находится проект?
Сергей Алексеенко: Наша заявка одобрена советом по энергетике РФ и находится на рассмотрении в комиссии при правительстве. Ждем ответа. В принципе до сих пор проект был поддержан на всех стадиях, у нас очень серьезные партнеры из нефтегазового комплекса, многие университеты и научно-исследовательские институты. Мы готовы выполнить все задачи, которые сформулировали.
текст: Андрей Полынский
Источник – Российская газета

Глобальное потепление лишит Антарктиду 76% упавших на нее метеоритов

Европейские климатологи и геологи пришли к выводу, что около 76% запасов метеоритов, упавших на Антарктиду за последние несколько миллионов лет, могут исчезнуть в ближайшее столетие в результате перемен в структуре ее ледников под действием глобального потепления. Выводы ученых опубликованы в научном журнале Nature Climate Change.
“Уже сейчас Антарктида ежегодно теряет около пяти тысяч фрагментов древних астероидов в результате перемен в структуре ее ледников. К середине столетия Антарктида потеряет около четверти своих запасов астероидов вне зависимости от того, как человечество будет бороться с глобальным потеплением, а к 2100 году уровень этих потерь может достичь 76% при максимально быстром росте выбросов”, – говорится в исследовании.
К такому выводу пришла группа европейских климатологов и геологов под руководством профессора Свободного университета Брюсселя Франка Пэттина при изучении того, как глобальное потепление повлияет на судьбу крупнейшего природного “склада” метеоритов, спрятанного во льдах Антарктиды. На ее территории геологи уже обнаружили более 80 тыс. метеоритов, около 60% от их общего числа, при этом ученые предполагают, что в ледниках может скрывать еще около 1 млн фрагментов древних астероидов.
В последние годы ученые начали опасаться, что многие из еще не обнаруженных антарктических метеоритов станут физически недоступными для человечества в результате потепления климата Антарктиды. Опасения ученых связаны с тем, что фрагменты астероидов начинают “тонуть” в толще ледников и опускаться в сторону их подножия в том случае, если ледовый массив прогревается до температуры в минус 5 градусов Цельсия или выше.
Руководствуясь подобными соображениями, ученые проанализировали то, как будет меняться состояние так называемых голубых льдов, самых холодных регионов ледового щита Антарктики, где скрываются крупнейшие залежи метеоритов. Для получения подобных сведений климатологи и геологи воспользовались помощью нейросети, которая помогла им составить карту залежей “голубых льдов” и оценить их метеоритные богатства.
Используя эту карту и компьютерные климатические модели, исследователи просчитали, как поменяются температуры в этих регионах южного заполярья к середине и к концу текущего столетия. Эти расчеты показали, что уже сейчас Антарктида ежегодно теряет порядка 5 тыс. метеоритов, при этом в ближайшие два десятилетия этот показатель резко вырастет вне зависимости от того, как человечество будет бороться с глобальным потеплением.
В результате около 24% текущих запасов антарктических метеоритов окажутся погребены на недоступной человечеству глубине к 2050 году. В зависимости от дальнейших действий человечества, к концу столетия подобная судьба будет ожидать около 35-55% метеоритов при потеплении климата на 3-4 градуса Цельсия, или 76% метеоритов при максимально быстром росте уровня выбросов парниковых газов.
Расчеты ученых показывают, что многие перспективные и популярные залежи “голубых льдов”, расположенные в горах Гров и в регионе Эндерби в Восточной Антарктике, потеряют больше половины метеоритов уже к 2050 году. Это следует учитывать при планировании будущих экспедиций и определении приоритетных регионов для поиска самых перспективных залежей антарктических метеоритов, подытожили исследователи.
Источник – ecoportal.su