Статья: Опыт энергетической оценки светового загрязнения (на примере природного заказника «Воробьёвы горы» г. Москвы) (2025)

А. И. Курбатовой и Х. Абу-Кдэйсом для эколого-экономического сообщества подготовлена новая монография «Биоэкономика 4.0: Инновационные подходы к валоризации органических отходов». В данной рецензии проанализированы основные идеи авторов и оценена их значимость. Авторы предлагают определение термина «биоэкономика» в контексте промышленной революции 4.0, связывая её с цифровизацией, автоматизацией и использованием больших данных для оптимизации процессов валоризации органических отходов; интегрируют концепции циркулярной экономики, устойчивого развития и промышленной экологии в рамках новой парадигмы. В монографии рассмотрены передовые технологии переработки органических отходов: анаэробное сбраживание, компостирование, пиролиз, газификация и производство биопластиков. Представлен обзор международного опыта в области валоризации органических отходов, включая примеры успешных проектов и стратегий, реализованных в различных странах. Сравнительный анализ позволил всесторонне оценить существующие подходы к валоризации органических отходов и выявить как общие тенденции, так и важнейшие особенности, характерные для различных экономических регионов. Авторами раскрыты ключевые аспекты биотехнологической переработки пищевых отходов (ферментация молочной кислоты, ацетоно-бутиловая ферментация, гетеротрофное производство водорослей, ферментация синтез-газа). Рассмотрена биотехнология с использованием мухи чёрная львинка (Hermetia illucens, или чёрный солдатик) из Центральной и Южной Америки: её личинки потребляют и разлагают ряд органических материалов, деградация которых доходит до 70%. Охарактеризованы современные технологические подходы (гидротермальное сжижение (HTL технология), гидротермальная газификация) и проанализированы их эколого-экономическое значение (отсутствие необходимости предварительной сушки сырья; возможность перерабатывать различные виды пищевых и других органических отходов с большой эффективностью выхода продукта (до 90%) в форме биогаза, следовательно, его можно легко сжать, удобно транспортировать и хранить, что снижает экономические издержки). Рассматриваемая работа вносит вклад в развитие междисциплинарного научного дискурса, объединяя знания из разных областей знания — экологии, экономики, биотехнологии и устойчивого управления. Синтез знаний из этих тематических направлений создаёт основу для моделирования биоэкономических процессов.

Цель. Выявить уровень продовольственной обеспеченности Арабских стран на базе системного экономико-географического анализа, определить основные факторы, порождающие проблемы обеспечения продовольствием населения выбранной группы государств.

Процедура и методы. В ходе исследования были применены различные географические методы: картографический, историко-географический, сравнительно-географический, экономико-статистический, а также элементы системного анализа. Дифференциация Арабских стран по состоянию продовольственной ситуации проводилась методом кластерного анализа. На базе большого массива статистических данных рассчитан индекс доступности продовольствия (Food Availability Index – FAI) для Арабских стран, показавший широкий диапазон продовольственной обеспеченности, а сравнительно-географический и факторный анализ позволили объяснить базовые причины дифференциации стран по уровню продовольственной обеспеченности. Для построения картографических материалов и диаграмм, отражающих основные результаты работы, использованы программы ArcGIS, Adobe Illustrator, QGIS-карты, Microsoft Excel.

Результаты. Показано, что большинство Арабских стран в первые два десятилетия xxI в. имели серьёзные проблемы с продовольственной обеспеченностью. Наиболее острые – в государствах, где не стихают военные конфликты, прежде всего в Йемене, Сирии, Судане. В силу объективных причин (нехватка пресной воды, дефицит плодородных земель, незрелость существующих производительных сил и производственных отношений) ключевым фактором для большинства стран группы является отставание производства продовольствия от потребительского спроса. В Арабском регионе отмечаются разнонаправленные процессы в обеспечении продовольствием: в охваченных конфликтами странах и странах с низким уровнем доходов растёт недоедание (Ирак, Мавритания, Марокко, Судан), в странах с высоким и средним уровнем доходов всё большую озабоченность вызывает проблема ожирения (Кувейт, ОАЭ, Саудовская Аравия). Международная торговля продовольствием, её объёмы, во многих случаях детерминирована политическими мотивами, а не экономическими и коммерческими факторами. В ходе анализа выявлены наиболее эффективные пути по преодолению проблем продовольственной обеспеченности Арабских стран.

Теоретическая и/или практическая значимость. Обобщён новый материал по исследуемой теме и сформулированы предложения по достижению продовольственной обеспеченности как основы экономической безопасности стран. Показано, что продовольственная безопасность и продовольственная обеспеченность стран региона мозаична в широком диапазоне и детерминируется большим спектром экономических, социальных и геополитических факторов. Помимо традиционных проблем недоедания и в экстремальных случаях – голода, всё большее значение приобретает проблема переедания и ожирения, что является относительно новым явлением в арабском мире. Проведённое исследование способствует лучшему пониманию экономического и геополитического взаимодействия России с Арабскими странами.

Цель. Повышение эффективности прогнозирования распространения аварийно химически опасных веществ (на примере выброса аммиака на предприятии I класса опасности, г. Воронеж) в различных метеорологических условиях и оценки опасности для населения путём интеграции программы расчёта токсических зон ALOHA и базы данных численности населения с учётом его плотности Maps. ie.

Процедура и методы. Алгоритмы ALOHA позволяют с высокой достоверностью прогнозировать распространение в воздухе токсикантов с учётом их физико-химических свойств; типа и масштаба аварии; подстилающей поверхности. Графическая интерпретация результатов моделирования наглядно показывает глубину и площадь распространения облака аварийно химически опасных веществ для 3 уровней токсической опасности. При использовании баз данных Maps. ie возможна точная оценка количества людей, нуждающихся в помощи и экстренной эвакуации при возникновении техногенной аварии.

Результаты. Проведена оценка потенциальных зон токсической опасности при возможной аварии на химически опасном объекте АО «Воронежсинтезкаучук». Рассмотрены различные сценарии аварии: утечка и гильотинный разрыв 10-тонной цистерны с аммиаком в зимний и летний периоды. Расчёты показали, что неблагоприятные условия развития чрезвычайной ситуации характерны при разрушении цистерны в жаркие сухие дни при слабой турбулентной атмосфере. В этих условиях радиус зоны потенциальной токсической опасности составляет 8,9 км, где проживает ~660 тыс. воронежцев, из них смертельной опасности подвергается ~4 тыс. человек на расстоянии 1,9 км от хранилища аммиака. Установлены наиболее неблагоприятные направления ветра, при которых подвергается опасности максимальное число людей. Так как апробация применяемых в работе алгоритмов на реальном объекте невозможна, было смоделировано распространение облака в результате уже свершившейся утечки аммиака. Модельные и известные из открытой печати сведения об аварии показали хорошую сходимость результатов.

Теоретическая и/или практическая значимость. Полученные закономерности распространения аварийно химически опасных веществ в воздухе с учётом особенностей подстилающей поверхности, метеорологических условий, характера, типа и масштаба аварии, а также применение алгоритмов для оценки численности уязвимого населения позволяют расширить теорию геоэкологического мониторинга потенциально химически опасных объектов. Представленная схема интеграции алгоритмов ALOHA и базы данных численности населения Maps. ie может быть использована в качестве готового электронного руководства для лиц, принимающих решения при профилактике и возникновении чрезвычайных ситуаций.

Цель. На общем фоне глобального потепления климата изучить региональные особенности этого процесса как фактора риска здоровью населения Калининградской области.

Процедура и методы. Исследование базируется на данных о среднемесячной и годовой температуре воздуха и количества осадков метеорологических станций Калининградской области за различные периоды 1949–2022 гг. Выполнена статистическая обработка временных рядов с выявлением трендов и аномалий на основе стандартных программ.

Результаты. Отмечены положительные эффекты изменения климата, в частности, увеличение длительности периода с температурой воздуха выше 10˚С до 160–180 дней в году. Средняя скорость потепления в последние десятилетия в самом западном регионе России достигает 0,49˚С/10 лет, в отдельные месяцы (февраль, март) превышает 0,6˚С/10 лет. Охарактеризована тенденция увеличения числа дней с аномально высокой температурой воздуха, превышающей 29,5˚С за последние 30 лет в 3 раза. Нарастающая экстремальность изменения климата, волны жары отнесены к ведущим факторам риска здоровью. Приведены примеры тепловых волн, влияющих на заболеваемость сердечно-сосудистой системы и смертность населения, распространение природно-очаговых инфекций, в частности, болезнь Лайм-боррелиоза. Установлено, что в Калининградской области вспышки заболеваемости, вызванные иксодовыми клещами, происходили в годы с экстремально высокой температурой воздуха в зимне-весенние периоды.

Теоретическая и/или практическая значимость. Сделаны выводы о необходимости расширения исследований в области влияния погодно-климатических факторов на здоровье человека в целях улучшения качества жизни населения Калининградской области.

Цель. Провести количественную оценку хозяйственно-питьевых и коммунально-бытовых видов водопотребления в населённых пунктах сельских поселений без учёта крупных промышленных и сельскохозяйственных водопотребителей, поскольку статистическая информация в формах государственной отчётности отсутствует, но при этом необходима в целях управления водными ресурсами регионов.

Процедура и методы. Выделение модельного населённого пункта произведено на основе анализа документов территориального планирования сельских поселений Алтайского края и Новосибирской области. Типичные водопотребители определены по данным муниципальной статистики и систематизации объектов социально-культурного назначения. Удельные величины потребления воды установлены по нормативным документам, санитарным правилам и другим источникам. Расчёт минимальной потребности в воде, по представленной методике, проведён для отдельного населённого пункта и для сельских муниципальных образований региона исследования.

Результаты. В среднестатистическом сельском населённом пункте типичными водопотребителями выступают население, имеющее личное подсобное хозяйство, и организации социально-культурного назначения. Согласно предложенным удельным нормам суточного водопотребления самым водоёмким является полив приусадебного участка, среди социально-культурных объектов – детские сады. Расчёт минимальной потребности в водных ресурсах сельского населения для отдельного населённого пункта и для муниципальных образований в целом показал, что в годовой структуре водопотребления более 80% приходится на личное подсобное хозяйство, 10–15% – на личные нужды населения и менее 5% – на объекты общественно-деловой зоны. Расчётное водопотребление превышает разведанные запасы подземных вод только в 9 районах бессточной области.

Теоретическая и/или практическая значимость. Предложена методика определения минимальной потребности в воде для жизнеобеспечения сельских населённых пунктов.

Цель. Оценка воздействия почвогрунтов из лигнинсодержащих коллоидных осадков ОАО «Байкальский ЦБК» на высшие сосудистые растения – редька масличная, овёс посевной, плодово-ягодные культуры (малина и клубника), а также оценка динамики рекультивационной сукцессии при её интенсификации вымороженными лигнинсодержащими осадками и полученными из них почвогрунтами.

Процедура и методы. Проведены исследования воздействия почвогрунтов из вымороженных лигнинсодержащих осадков ОАО «Байкальский ЦБК» на высшие сосудистые растения. Вымороженные лигнинсодержащие осадки образуются в ходе реализации природоподобной технологии их переработки посредством интенсификации естественных процессов вымораживания и осушения. В работе представлена оценка как острой, так и хронической фитотоксичности. Для оценки возможности использования полученного субстрата в выращивании сельскохозяйственной продукции было изучено содержание тяжёлых металлов – кадмия, ртути, меди, цинка и мышьяка в ягодах клубники и малины, выращенных на опытных делянах, сформированных на Солзанском полигоне ОАО «Байкальский ЦБК». Для оценки эффективности применения полученных субстратов из лигнинсодержащих осадков при рекультивации нарушенных земель проведена оценка динамики рекультивационной сукцессии. В период с 2019 по 2024 г. осуществлены исследования по изменению химического и агрохимического состава отвалов изучаемых лигнинсоержащих осадков, а также почвогрунтов на их основе.

Результаты. Проведённая оценка воздействия почвогрунтов из лигнинсодержащих осадков на высшие растения выявила отсутствие как острой, так и хронической токсичности. Было выявлено, что полученный субстрат интенсифицирует активный рост и развитие растений, вследствие наличия в своём составе питательных компонентов (калия, фосфора, азота). Элементный анализ ягод плодово-ягодных культур, выращенных на полученном почвогрунте, не выявил превышения нормативов по кадмию, ртути, меди, цинку и мышьяку.

Теоретическая и/или практическая значимость. Разработанная природоподобная технология получения почвогрунтов из лигнинсодержащих осадков целлюлозно-бумажной промышленности может быть успешно внедрена при ликвидации накопленного экологического вреда ОАО «Байкальский ЦБК».

Цель. На примере модельного участка в бассейне р. Надым провести дистанционную оценку пространственно-временного распространения сухоройных карьеров и динамику их естественного зарастания за последние 40 лет.

Процедура и методы. Объектами исследования являются сухоройные песчаные карьеры, образованные при строительстве железных и автомобильных дорог, а также магистральных газо- и нефтепроводов. В качестве исходных данных использовались разновременные космические снимки Corona (1968 и 1976 г.), Landsat-5/7/8 (1984–2023 гг.) и Sentinel-2 (2017– 2020 гг.). Расчёты ежегодного медианного значения NDVI по архиву данных Landsat за 1985–2021 гг. для каждого карьера выполнены с помощью платформы Google Earth Engine. Методически работа включала оцифровку и атрибутирование линейных объектов инфраструктуры, выявление и определение границ карьеров, определение степени затопления, типа фонового ландшафта и времени образования каждого карьера. Также выполнялись расчёты зональной статистики в ArcGIS Desktop и MS Excel.

Результаты. Выявлено 343 сухоройных песчаных карьера, приуроченных преимущественно к автодорогам и магистральным трубопроводам. Карьеры разделены на 4 поколения, отражающие этапы хозяйственного освоения территории. Пик нарушенности отмечен во время строительства автодороги «Надым–Приозёрный» во второй половине 1980-х гг. Установлено, что успешность зарастания карьеров напрямую зависит от их возраста и типа местоположения. В частности, максимальные значения NDVI (0,63) выявлены для карьеров I поколения, образованные более 70 лет назад в густых зеленомошных лесах; минимальные (0,36) – для молодых карьеров вдоль магистральных трубопроводов на участках лишайниковых редколесий. В карьерах, приуроченных к участкам густых зеленомошных лесов, фоновый уровень NDVI по состоянию на 2021 г. не достигнут, несмотря на наличие благоприятных лесорастительных условий. В то же время в карьерах на участках сухих сосново-лишайниковых редколесий в настоящее время отмечаются сопоставимые или превышающие фоновый уровень значения NDVI за счёт улучшения условий увлажнения.

Теоретическая и/или практическая значимость. В целом установлено, что в современных климатических условиях северной тайги Западной Сибири за последние 40 лет наблюдается устойчивый тренд естественного восстановления растительности в карьерах вне зависимости от эффективности проведения биологического этапа рекультивации. Полученные результаты могут использоваться для оптимизации и повышения эффективности методик восстановления почвенно-растительного покрова на нарушенных территориях в пределах рассматриваемой территории.

Цель. Оценка состояния полезащитных лесных полос сухостепной подзоны (в пределах Алтайского края) и выявление ключевых факторов, способствующих их деградации и сокращению площади.

Процедура и методы. В исследовании использовались методы дендрохронологии, позволяющие анализировать годичные кольца деревьев для оценки их возраста, скорости роста и реакции на климатические изменения. В рамках дендроклиматологии изучалась связь между динамикой роста древесных насаждений и климатическими параметрами (температурой и осадками). Таксация насаждений включала полевые измерения, направленные на определение состава пород, высоты, диаметра стволов, сомкнутости крон и жизнеспособности деревьев. Дополнительно применялся анализ данных дистанционного зондирования, который позволил оценить пространственное распределение, плотность и изменения состояния лесных полос за последние годы на основе спутниковых снимков. Комплексное использование этих методов обеспечило всестороннюю оценку современного состояния полезащитных лесных полос в условиях сухой степи Алтайского края и выявило ключевые факторы, влияющие на их устойчивость.

Результаты. Радиальный рост деревьев лесополос и их реакция на климатические факторы определяется их породным составом и географическим положением в пределах сухой степи. Дефицит осадков и повышение температуры воздуха чаще всего вызывают снижение величины прироста древесины. Возраст, морфометрические показатели деревьев и их санитарное состояние коррелятивно взаимосвязаны, что позволяет на их основе осуществлять прогноз состояния лесополос. Результаты обработки данных дистанционного зондирования (мультиспектральные снимки Landsat 5 и Landsat 8) свидетельствуют о значительном сокращении площади полезащитных лесных полос с 1990 по 2022 г. Анализ динамики NDVI с 2017 по 2022 гг., выполненный с использованием данных Sentinel-2, выявил снижение значений индекса, что, вероятно, связано со старением насаждений. Деградация полезащитных лесных полос в условиях сухой степи Алтайского края обусловлена комплексным воздействием природных и антропогенных факторов. Климатические изменения, проявляющиеся в увеличении аридности и учащении экстремальных засух, приводят к угнетению фитоценозов, снижению фотосинтетической активности и нарастанию водного дефицита. естественные процессы старения древостоев снижают их резистентность к стрессовым воздействиям, что способствует фрагментации и снижению плотности насаждений. Антропогенная нагрузка, включая нарушение целостности лесополос, усугубляет процессы деградации. Совокупное действие этих факторов приводит к снижению биопродуктивности, уменьшению площади лесополос и утрате их защитных функций.

Теоретическая и/или практическая значимость. Результаты исследования позволяют прогнозировать ухудшение состояния лесных полос через 5–7 лет и их частичное разрушение через 15 лет. Сформулированы предложения по обновлению лесополос с учётом их ориентации для повышения эффективности защиты от ветра и увеличения снегонакопления. Рекомендуется провести плановое лесовосстановление с использованием засухоустойчивых пород деревьев, адаптированных к местным условиям. Для поддержания устойчивости и продуктивности насаждений необходимо внедрить систему регулярных санитарных рубок, включая удаление сухостоя. Но самое важное – это разработка и внедрение региональной программы поддержки, направленной на восстановление и поддержание насаждений.