Статья: Брикетирование углей для обеспечения качественным топливом потребителей в Арктической зоне (2025)

При создании композиционных материалов одной из проблем является слабое адгезионное взаимодействие между матрицей и наполнителем, что резко снижает надежность и долговечность изделия. Для ее решения применяют химическую и физическую модификацию поверхности наполнителя, чтобы создать прочную связь на границе раздела фаз. В работе рассматривается взаимодействие модифицированных высокомодульных волокон и эластомерной матрицы. Исследовано влияние поверхностной обработки базальтовых (БТ) и углеродных (УТ) тканей на свойства эластомерных композитов на основе бутадиенового каучука. Изучалось два метода поверхностной обработки: раствором резиновой смеси в толуоле (РС) и адгезивом Хемосил 411. Микроструктурный анализ выявил, что необработанные образцы расслаиваются на границе контакта БТ с УТ из-за плохой адгезии между тканями, тогда как обработанные образцы характеризуются высокой адгезией между армирующими волокнами. Зарегистрировано формирование плотного контакта БТ и УТ с эластомерной матрицей за счет диффузии макромолекул каучука, происходящей в процессе вулканизации. Упругопрочностные испытания свидетельствуют о том, что комбинированное армирование БТ совместно с УТ повышает прочность композитов в 4,9 раза по сравнению с исходным эластомером в связи с распределением нагрузки на волокна. Нанесение на поверхность армирующих тканей РС обеспечивает наибольшую прочность, а обработка Хемосилом – высокую устойчивость в среде гидравлического масла. Адгезионные испытания подтвердили, что Хемосил сохраняет прочность сцепления между БТ и УТ после воздействия углеводородной среды благодаря защитному барьерному эффекту каркаса из адгезива. При длительном термическом воздействии происходит снижение адгезионной прочности всех образцов вследствие деструкции полимерной матрицы и клеевого слоя, а также увеличивается их твердость за счет образования дополнительных связей между макромолекулами каучука из-за довулканизации. Полученные результаты доказывают, что предварительная обработка базальтовых и углеродных волокон адгезивами эффективна при создании композитов на основе эластомерной матрицы и высокомодульных волокон.

Армированные полимерные композиционные материалы (ПКМ), содержащие различные виды волокон, широко применяются во многих отраслях промышленности. ПКМ имеют известные преимущества перед традиционными материалами, но практика показывает, что под длительным воздействием экстремальных климатических условий происходит их старение с ухудшением упругопрочностных характеристик. Одним из основных требований при конструировании изделий из ПКМ для условий холодного климата является низкий уровень влагопоглощения, что напрямую связано с пористостью материала. В данной работе исследовано формирование пористости при старении базальтопластиковых материалов (БП) плоской формы в экстремальных условиях Севера, оценены предельные значения пористости. Для выявления предельных значений пористости учитывается слоистая структура БП с плоскопараллельной симметрией. Формирование пористости при климатической деградации материалов происходит, начиная с внешней наружной поверхности БП. Для описания закономерностей порообразования разработана статистическая модель формирования открытой пористости БП плоской формы. Распределение пористости слоев рассматривается как двумерная кластерная структура на квадратной решетке, далее выявляются совпадающие элементы двумерных кластеров пористости нескольких (двух, трех и более) плоских слоев БП. Результаты проведенных оценочных и статистических расчетов сравнивались с экспериментальными данными, которые были получены в результате изучения открытой пористости многослойных панелей БП. Эти панели подвергались открытому экспонированию в природно-климатических условиях г. Якутск. Разработанная статистическая модель формирования пористости многослойных базальтопластиковых композиционных материалов может быть использована при конструировании ПКМ для эксплуатации в климатических условиях Арктики и Субарктики.

Представлена информация о единой централизованной биоресурсной коллекции (БРК) генетического материала диких видов современных млекопитающих из числа обитающих на территории Северо-Востока России. БРК сформирована на базе Института биологических проблем криолитозоны СО РАН методом объединения локальных коллекций в единое систематизированное хранилище первичного биологического материала, образцов ДНК и сопряженных с ними баз данных различных видов млекопитающих. Коллекционный фонд БРК составил порядка 5 тыс. единиц хранения и представлен 45 дикими видами млекопитающих из 70 обитающих в регионе, в коллекции также присутствуют образцы гибридов волка и собаки. Сформированная единая БРК представляет собой комплекс инструментов для выполнения молекулярно-генетических исследований, направленных на генетическую идентификацию, уточнение систематической принадлежности, а также построение эволюционных схем.

Приводятся данные первичной интродукции смородинно-крыжовникового гибрида йошты в Якутском ботаническом саду в 2019–2024 гг. Материалом для исследования служили саженцы, полученные из семян гибрида йошты, собранных с оригинальных кустов питомника «Сады Сибири» (Иркутск). Изучены морфологические, биологические и хозяйственно-ценные признаки йошты в условиях Северо-Востока России. Описаны морфологические особенности листа, цветков, плодов, габитус гибрида, полученного семенным способом. Сроки наступления основных фенофаз определены с учетом требуемых эффективных температур в условиях данного региона. Установлено, что фенологический ритм йошты близок к раннему феноритму якутских видов смородины. Начало вегетации отмечалось на месяц позже, чем у йошты, культивируемой в северо-западных районах России. Быстрое нарастание эффективных температур в Якутии привело к сокращению межфазовых периодов, созревание плодов в Центральной Якутии и Республике Коми протекало в одинаковые сроки, конец июля–середина августа, тогда как начальные фазы отставали на 20–30 дней. Верхушечная почка на однолетних побегах не успевает сформироваться к концу вегетации, часть побегов не вызревают, что ведет к обмерзанию и формирует габитус куста: в середине ветви прямостоячие, по краям куст распадается. Зимостойкость – 2 балла. Масса плодов была самым изменчивым признаком и варьировала от 0,69 г до 2,1 г, коэффициент вариации составил 12–30. Положительными качествами гибрида в условиях Центральной Якутии оказались высокая степень завязывания плодов (75–80 %), устойчивость к болезням и вредителям. Смородинно-крыжовниковые гибриды перспективны в любительском садоводстве, так как имеют потенциал увеличения урожайности, неприхотливы, достаточно зимостойки.

Ягодный кустарник черника Смолла (Vaccinium smallii) – вид, распространенный, кроме северной части Японии, на островах Сахалин, Кунашир и Итуруп и в Советско-Гаванском районе Хабаровского края. Впервые проводится исследование ценопопуляций V. smallii на о. Сахалин. Объектом исследования были произрастающие там растения черники Смолла, отборные формы с комплексом хозяйственно-ценных признаков, а также интродуцированные формы в условиях отдела Сахалинский ботанический сад Ботанического сада-института Дальневосточного отделения РАН. Исследования проводятся с 2019 г. в природных условиях о. Сахалин и на стационаре в Ботаническом саду. Сад расположен в зоне холодно-умеренного климата в области влияния восточноазиатских океанических муссонов. Исследована биология вида V. smallii. Помимо фенологических наблюдений и оценки реакции растений на лимитирующие факторы и характеристики биотопов, исследовали химический состав плодов, листьев и однолетних побегов, а также особенности семенного размножения. Предпочтение видом освещенных участков, позднее начало вегетации и цветения, нивелирующее поздние заморозки, нетребовательность к почвам, влагообеспеченности, устойчивость к болезням и вредителям, постепенная акклиматизация образцов на полностью освещенном экспериментальном участке, превосходство над рядом известных окультуренных видов по качеству плодов, а также широкий диапазон изменчивости некоторых характеристик плодов позволяют рассматривать этот вид как перспективный к введению в культуру и для селекционных исследований. Выявлена более чем 15-кратная разница между типичной и отборной формами по содержанию в плодах сахаров, а по витамину С – в 4,1 раза. Введение V. smallii в культуру следует рассматривать как актуальную задачу. Изучение выделенных отборных форм с комплексом хозяйственно-ценных признаков в природных условиях и культуре, параллельная селекция этого вида с созданием новых наиболее продуктивных сортов будут способствовать разработке агротехнологий возделывания V. smallii как новой нетрадиционной ягодной культуры.

Проблема техногенного загрязнения территории Норильского промышленного района и не снижающегося негативного воздействия на экосистему определяет необходимость проведения исследований по динамике поступления и аккумуляции различных химических веществ в живых организмах. Целью настоящей работы стал анализ накопления тяжелых металлов (Zn, Cu, Cd и Pb) в почках и печени полевок и бурозубок в районе Надеждинского металлургического и Медного заводов Норильского промышленного района. Исследуемыми видами являлись грызуны: сибирская красная полевка (Myodes rutilus (Pallas, 1779), полевка-экономка (Microtus oeconomus (Pallas, 1776) и полевка Миддендорфа (Microtus middendorffii (Poljakow, 1881), и бурозубки: средняя (Sorex caecutiens (Laxmann, 1788)) и тундровая (Sorex tundrensis (Merriam,1900)). Удаленность мест обитания животных от источников техногенного загрязнения составляла в среднем 9,2 км. Материалом для исследования являлись пробы почек и печени, отобранные от полевок и бурозубок. Концентрацию химических элементов определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии плазменной и электротермической атомизацией. Анализ накопления тяжелых металлов в почках и печени мелких млекопитающих показал более равномерное распределение цинка в органах полевок и бурозубок. Изменчивость концентрации Zn оказалась в 3,8 – 10,5 раза ниже по сравнению с другими элементами. Наиболее высокая изменчивость концентрации меди отмечалась в почках. Максимально высокий коэффициент вариации выявлен у концентрации токсичных элементов. Отмечаются различия распределения тяжелых металлов разных органах. Почки полевок и насекомоядных характеризовались более высоким уровнем содержания меди, кадмия и свинца (P<0,01 – <0,001), чем печень. Накопление тяжелых металлов зависит от вида органа и типа питания. У бурозубок выявлено повышенное содержание в органах меди, кадмия и свинца по сравнению с мышами-полевками. Полученные данные могут представлять интерес в разработке ориентировочных критериев для мелких млекопитающих, испытывающих антропогенное воздействие промышленных предприятий.

Процесс естественного восстановления древесной растительности на нарушенных лесных территориях во многом зависит от обеспеченности нарушенных площадей семенным материалом, выраженности частоты семеношения (плодоношения) и успешности распространения семян. В связи с этим весьма актуально изучение дальности разлета семян основных древесных пород как одного из важнейших факторов лесовозобновления. В статье приведены результаты изучения полета семян основных анемохорных деревьев Якутии – лиственницы, сосны и березы. Экспериментальные данные получены в лабораторных условиях запуском семян с высоты 3,6 м в идеальных безветренных условиях. Замерены скорости парашютирования семян, на основе чего выведены коэффициенты полетных качеств семян сосны обыкновенной Pinus sylvestris L., лиственниц Гмелина Larix gmelinii (Rupr.) Rupr и Каяндера L. cajanderi Mayr, березы повислой или плосколистной Betula pendula ssp. platyphylla Sukacz. (в дальнейшем применен синоним «береза плосколистная»), собранных в разное время в разных районах Центральной Якутии. Установлено, что формула, предложенная для анемохорных хвойных, справедлива для всех видов анемохорных пород деревьев, семена которых оснащены крылатками и являются летучими. В эксперименте наименее летучими у изученных пород оказались семена лиственницы, затем идут семена сосны и березы (коэффициенты полетных качеств 1,01±0,03 у лиственницы, 0,61±0,01 у сосны и 0,50±0,01 м/с у березы). Рассчитано процентное соотношение семян анемохорных хвойных, «отлетающих» на разное расстояние от семенного дерева при разной скорости ветра. На основе проведенных расчетов составлены таблицы распространения основной массы и максимальной дальности разлета семян основных древесных пород Якутии с различной высоты (от 10 до 30 м) и при ветре разной скорости. Разработанные таблицы позволяют практически для каждого лесного выдела объективно оценить дальность разлета семян, более точно определить ширину и направление лесосеки с учетом конкретных условий, грамотно подобрать лесохозяйственные мероприятия.

Высокоэффективные теплоизоляционные материалы широко используются при строительстве в криолитозоне для тепловой защиты льдотехнических сооружений (плотин, дамб, хранилищ, аэродромов, дорог и др.), а также в целях управления природными и техногенными криогенными процессами и явлениями (наледеобразованием, сезонным промерзанием-протаиванием и др.). Исследование этих процессов является важным и актуальным для регионов Арктики и Субарктики. Целью эксперимента в 1982–1986 гг. было создание противофильтрационной мерзлотной завесы в теле и основании грунтовой дамбы на территории Института мерзлотоведения СО АН СССР (РАН) (г. Якутск) с помощью совместного действия термосифонов (СОУ) и высокоэффективной теплоизоляции (ПХВ-1). В 2024 г. после 40 лет эксплуатации дамбы с ее поверхности были взяты образцы пенопласта для исследования его остаточных теплофизических свойств. Исследования были проведены расчетным способом, а также методами двухточечного анализа и стационарного теплового режима на установке Netzsh HFM 436 Lambda. Исследования показали, что материал достаточно хорошо сохранил теплоизоляционные свойства и целостность, что говорит о высокой надежности и долговечности пенопласта ПХВ-1 в качестве грунтового теплоизоляционного слоя в климатических условиях Якутии. Это позволило сделать вывод о том, что более современные теплоизоляционные материалы, применяемые для сохранения мерзлого состояния грунтовых оснований и создания мерзлотных завес, теоретически могут иметь длительный срок службы (более 50 лет).

До настоящего времени все еще остаются дискуссионными вопросы, связанные с источником нефтей в вендских терригенных отложениях, залегающих на кристаллическом фундаменте в пределах НепскоБотуобинской антеклизы. Целью работы является изучение зависимостей плотностей нефти в плане и по разрезу Непско-Ботуобинской антеклизы для решения проблемы источника нефтегазообразования и направлений миграции и генерации. Осуществлен обзор научных публикаций по закономерностям изменения плотности нефти с глубиной залегания, где отмечена общая устанавливаемая тенденция уменьшения плотности нефти в залежах вниз по разрезу. Материалами исследований послужили данные по плотностям нефтей месторождений Непско-Ботуобинской антеклизы и прилегающей части Предпатомского регионального прогиба, представленные в Государственном балансе запасов полезных ископаемых по Республике Саха (Якутия). На основе сопоставления 124 определений плотности нефти по 24 месторождениям по глубине зафиксирована тенденция уменьшения плотности нефти вверх по разрезу. Распределение данных по плотностям нефти по литолого-тектоническим элементам НепскоБотуобинской антеклизы позволило установить относительно сильную корреляционную связь между плотностью нефти и глубиной в пределах Непско-Пеледуйского свода и слабую – в Мирнинском выступе. Выявлено общее значительное ослабление корреляционной связи плотности нефти и глубины в карбонатных отложениях относительно терригенных. Исходя из полученных результатов, сделан вывод, что устойчивое снижение плотности нефти с уменьшением глубины в пределах Непско-Пеледуйского свода обусловлено фильтрационным эффектом в условиях литологического контроля залежей и влиянием криолитозоны при добыче. Сделано предположение, что слабая корреляционная связь плотности нефти с глубиной в пределах Мирнинского выступа может быть результатом неоднократного переформирования залежей в ходе тектонических процессов, это не исключает возможность наличия нефтей из различных генетических источников. Отмечена необходимость дополнительных исследований для уточнения генезиса нефтей Мирнинского выступа.

Проблемы определения металлогенической специализации магматических пород рудных районов всегда актуальны и дискуссионны. В решении этих задач ключевой момент – комплексное изучение отдельно взятых объектов с целью выявления особенностей петрографического и петро-геохимического составов магматических пород, а также геохронологические исследования во взаимосвязи с условиями образования и металлогенической оценкой последних, позволяющие получить объективную картину. Одним из таких образований является Эвотинский массив, пространственно входящий в одноименный рудно-россыпной район центральной части Алдано-Станового щита. При исследовании магматических образований главных фаз массива были использованы образцы пород, отобранные в ходе полевых работ 2018–2020 гг., с последующей обработкой и определением основных компонентов методами силикатного, многоэлементного анализов в отделе физикохимических методов анализа Института геологии алмаза и благородных металлов СО РАН и масс-спектрометрии в лаборатории ООО «ХАЦ Плазма», г. Томск. Геохронологические исследования U-Pb методом (SIMS, SHRIMP-II) по цирконам проводились в Центре изотопных исследований Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А. П. Карпинского. В результате изучения и интерпретации аналитического материала получены следующие результаты и выводы: Эвотинский массив имеет антидромное строение. Установлены две фазы внедрения: первая – амфиболовые кварцевые сиениты, вторая – амфибол-пироксеновые кварцевые монцониты. Породы принадлежат к высококалиевой известково-щелочной петрохимической серии и соответствуют производным шошонит-латитового ряда. Установлен вклад в формирование массива как мантийных, так и коровых источников. По петрогеохимическим параметрам, соотношению редких элементов Rb, Y, Yb, Ta породы массива близки составам вулканитов окраинно-континентальных и островных дуг. U-Pb возраст по циркону (SHRIMP II) амфиболовых кварцевых сиенитов – 119 ± 1 млн лет, амфибол-пироксеновых кварцевых монцонитов – 117 ± 1 млн лет (аптский век раннего мела). Один из основных выводов состоит в том, что образование Эвотинского массива происходило в условиях задугового растяжения на заключительных стадиях закрытия Монголо-Охотского океана, а также показан минерагенический потенциал Эвотинского массива на золотую минерализацию.

В Верхне-Тимптонском рудном районе, несмотря на наличие крупных россыпных месторождений и более чем вековую историю освоения, сопоставимых рудных месторождений не выявлено, а данные об их возможных типах весьма ограниченны. Целью работы является исследование минералогических особенностей и состава пирита проявления Утанах для реконструкции условий формирования и типизации золоторудной минерализации. С использованием рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) и массспектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией (ЛА-ИСП-МС) изучен состав пирита золоторудного проявления Утанах Верхне-Тимптонского рудного района. Золоторудное проявление Утанах расположено в диафторитах (биотит-мусковитовые и хлоритовые сланцы) Холодниканского зеленокаменного пояса. Минерализация представлена карбонат-кварцевыми жилами и линзами мощностью от 0,1 до 1,5 м и околорудными метасоматитами с вкрапленными сульфидами. Выделены две генерации пирита. Состав пирита-1 из метасоматитов эпидот-кварцевого состава близок к стехиометрическому. Пирит-1 встречается в виде мелких агрегатов кубической формы размером до 200 мкм. Пирит-1 обогащен Ni, Cu, As, Pb, Te и Zn при умеренных содержаниях Co и Se и демонстрирует выраженную секториальную зональность: ядра насыщены As и Ni, каймы обогащены Cu, Co и Pb. Пирит-2 наблюдается в виде аллотриоморфных зерен размером от 0,8 до 7,0 мм, в их дефектах кристаллизуются халькопирит, борнит в ассоциации с самородным золотом. Пирит-2 из карбонат-кварцевых жил отличается от пирита-1 аномально высокими содержаниями Co и Se, низкими концентрациями Ni, Cu и As и повышенными значениями отношения Co/Ni. Содержания золота в пирите обоих типов крайне низкие. Полученные результаты свидетельствуют о смене ранних As–Ni-обогащенных метаморфических источников поздними Co–Cu-обогащенными источниками магматического происхождения. Установленные геохимические индикаторы характерны для орогенного золоторудного оруденения, контролируемого зонами диафторитов в гранулитовых и амфиболитовых комплексах. Исследование химического состава пирита является эффективным инструментом типизации слабо изученных проявлений золота.

Рассматриваются особенности химического состава и структуры тесных срастаний минералов платиновой группы, золота, серебра, редких металлов и полуметаллов (Bi, Pb, Sn, Sb, Te, As) из россыпей бассейна р. Анабар на северо-востоке Сибирской платформы. На Сибирской платформе известны магматогенные золотоплатиноидные минерализации, связанные с сульфидными и окисно-рудными вкрапленно-шлировыми рудами дифференцированных мафит-ультрамафитовых интрузивов. Однако Au и элементы платиновой группы в сульфидных минералах обычно находятся в виде изоморфной примеси или в форме микроскопических и дисперсных включений, которые не могут формировать крупные россыпеобразующие минеральные зерна. В последние десятилетия в разных регионах выявлены комплексные магматогенные месторождения благородных и редких металлов, геохимическая специализация которых характерна как для гранитоидных, так и базитультрабазитовых магматитов. Длительная эволюция сложных рудно-магматических систем состоит из разных стадий: от ранней магматической через переходную флюидно-магматогенную до заключительной гидротермально-метасоматической. Редкие находки крупных полиминеральных срастаний благородных и редких металлов представляют большую ценность для установления физико-химических параметров формирования подобных парагенетических рудных ассоциаций и имеют практическое значение при поисках близлежащих коренных источников ценных металлов. Авторами показано сходство строения природных срастаний благородных металлов с микроструктурами искусственных и металлургических сплавов. В связи с этим на основе анализа изменения химических составов фаз, их структурных форм обсуждаются возможные тренды кристаллизации полиминеральных природных сплавов на примерах диаграмм состояния Pd–Au–Cu и Pd–Au–Te, что определяет научную новизну данной работы. Проведенные авторами исследования свидетельствуют о том, что источниками комплексной благородно-редкометалльной минерализации на северо-востоке Сибирской платформы в основном являются разновозрастные флюидно-магматические рудные системы, связанные с фанерозойскими платформенными дифференцированными мафит-ультрамафитовыми интрузивами. Также предполагается наличие магматогенно-флюидно-гидротермальных оруденений, генетически сопряженных с древними метаморфизованными гранитоидами и основными кристаллическими сланцами.

Кунгурский этап в развитии аммоноидей характеризуется угасанием и вымиранием ранее доминировавших родов, а также возникновением морфогенетических трендов, способствовавших становлению новых семейств и подсемейств. Западное Верхоянье относится к очень редким в мире регионам с широким вертикальным и латеральным распространением кунгурских аммоноидей. Многолетние исследования опорных разрезов показали, что биостратиграфическое взаимоотношение ранее выделенных орольского и такамкытского аммоноидных комплексов здесь не столь отчетливое, как представлялось ранее. Новые материалы потребовали переосмысления стратиграфической последовательности и таксономического состава кунгурских аммоноидей в регионе, направленного на достижение основной цели – построение новой биостратиграфической шкалы по аммоноидеям. Для этого были ревизованы таксономическая принадлежность и стратиграфическая приуроченность изученных цефалопод. В кунгурских отложениях Западного Верхоянья (13 основных местонахождений) определены 10 видов аммоноидей, относящихся к семи родам семейств Paragastrioceratidae, Spirolegoceratidae, Mongoloceratidae и Medlicottiidae. При этом доминирующими являются парагастриоцератиды, представленные четырьмя родами и семью видами. Основным элементом кунгурского сообщества является род Tumaroceras. На основе анализа вертикального распространения аммоноидей в Западном Верхоянье установлено пять последовательных комплексов, которые характеризуют самостоятельные биостратиграфические подразделения: слои с Paratumaroceras? sp. nov., слои с Tumaroceras yakutorum, слои с Tumaroceras kashirzevi, слои с Epijuresanites musalitini и слои с Baraioceras stepanovi. Первые три биостратона охватывают нижнетумаринский региональный подгоризонт, а два последних – верхнетумаринский. Приводится основной разрез кунгурского яруса в Западном Верхоянье, расположенный в верховьях р. Дулгалах. Изображены обломок раковины и лопастная линия голотипа вида-индекса слоев с Baraioceras stepanovi. Исследования направлены на модернизацию Региональной стратиграфической схемы пермских отложений Верхоянья.