Русский Английский Немецкий Итальянский Финский Испанский Французский Польский Японский Китайский (упрощенный)

Партнеры журнала:

Патенты и изобретения

Гомельские ученые готовы помочь Брянщине в борьбе с радиацией

Стихия не признает государственных и административных границ… Произошедшая 21 год назад катастрофа на Чернобыльской атомной электростанции разом изменила условия проживания и дальнейшего существования всего живого на территории Северной Украины, белорусского Полесья и Брянской области России. Экологи и политики до сих пор спорят о том, можно ли людям оставаться на загрязненных радионуклидами землях и вести там хозяйственную деятельность, а большая часть коренного населения как жила там, где «покапало», так и живет. И скотину пасут, и в огородах копаются, и в лес за грибами и ягодами да на зверя всякого ходят. У белорусов даже поговорка такая появилась: «Мы такая нацыя – по фiг радыяцыя!»

Белорусские ученые, накопившие в силу обстоятельств ценнейший – хоть, безусловно, и горький – опыт, убеждены, что проблема снижения негативного воздействия аварийных радиоактивных веществ на биологические объекты требует прежде всего экономически и экологически обоснованного вторжения человека в сложившиеся природные экосистемы. Получилось так, что используемые ежегодно на сельскохозяйственных землях агрохимические приемы по снижению накопления радионуклидов в растениеводческой продукции хотя и достаточно эффективны, но не защищают от избыточной радиоактивности почву, вернее, её самые верхние корнеобитаемые горизонты, где живет, постоянно облучаясь, все живое: и растение, и зверь, и человек. К тому же на лесных землях отсутствует систематический пахотный слой почвы, а многолетний период выращивания древесных растений при весьма значимой породной и возрастной вариабельности в потреблении радиоактивных веществ не дает основания механического переноса на лесные экосистемы приемов по снижению содержания радионуклидов в используемых в сельскохозяйственном производстве растениях.

В сравнении с сельскохозяйственными продуктами «дары леса» (грибы, ягоды, мясо диких животных) в десятки-сотни раз больше накапливают дозообразующие радионуклиды цезия-137 и стронция-90. Соответственно леса в настоящее время являются источником более 60 % случаев облучения населения на территории этих регионов.

Таковы нынешние реалии: помимо почвенного покрова активная роль в формировании дозообразования у сельского населения Белоруссии и прилегающих к её территории регионов России и Украины принадлежит сейчас и радиоактивно загрязненным лесным массивам, что требует не только пристального внимания науки и руководящих органов различного уровня, но и обоснования и проведения решительных реабилитационных мер уже в новой совместной концепции по проблемам чернобыльской катастрофы.

Недавно коллектив ученых Института леса Национальной академии наук Беларуси, который находится в Гомеле, в составе Виктора Ипатьева, Николая Булко, Николая Митина и Марины Шабалевой получил патент Евразийского патентного ведомства на изобретение «Способ создания биологической перегородки для снижения содержания радионуклидов в лесных фитоценозах». Это изобретение, как сказано в патенте, «…относится к лесному хозяйству и может быть использовано в области лесоводства и радиационной экологии при выращивании насаждений на загрязненных радионуклидами землях».

Отдельные приемы снижения содержания радионуклидов в почве были известны и раньше, в том числе механическое удаление верхнего, наиболее загрязненного слоя почвы. Однако выполнить этот прием в лесных насаждениях из-за особенностей их произрастания невозможно. Лесоводы знают также способ блокирования радионуклидов в лесных фитоценозах формированием «биологической перегородки»; этот способ основан на регулировании грунтовых вод и внесении большого количества калийного питания. Это хотя и выполнимо, но связано с достаточно существенными затратами. Использование же с целью снижения поступления радионуклидов азотных удобрений, широко применявшееся в 60−80 годах XX века для повышения продуктивности лесных насаждений, нежелательно, поскольку азот, как установлено, в конечном счете усиливает накопление в растениях цезия-137.

Таблица. Экономическая эффективность лесоводственно-
мелиоративных методов блокирования цезия-137 на 1000 га
лесной площади

Таблица. Экономическая эффективность лесоводственно-мелиоративных методов блокирования цезия-137 на 1000 га лесной площади

В изобретении же гомельчан поставленная цель достигается путем внесения в почву или на её поверхность в весенний период кормового преципитата в порошковой форме, представляющего собой кормовую добавку для крупного рогатого скота – монокальцийфосфат. Это специальной обработки костная мука, содержащая 20,5 % фосфора, практически без ядовитых примесей (например, мышьяка не более 0,01 %). Установлено, что внесение в почву или на её поверхность преципитата кормового обеспечивает получение минимально загрязненной биомассы древесных растений.

Эффективность метода видна на конкретном примере. В полевых условиях в междурядье однолетней сосны на территории со средней плотностью загрязнения почвы цезием-137 35,4 Кюри на 1 км был внесен преципитат кормовой в дозах от 50 до 400 кг/га. Через три года по окончании вегетационного сезона взяты на анализ образцы компонентов фитомассы деревьев сосны и установлены коэффициенты накопления и перехода. По результатам статистической обработки был сделан вывод: внесение монокальцийфосфата обеспечивает снижение поступления цезия-137 в компоненты фитомассы сосны, причем внесение мелиоранта в минимальной дозе 50 кг/га обеспечивает снижение поступления цезия-137 в растения сосны в 2,7−2,8 раза по сравнению с контролем. Таким образом, внесение преципитата кормового способствовало созданию биологической перегородки, обеспечивающей понижение содержания радиоактивного изотопа в древесных растениях.

Изобретение, как считает руководитель группы разработчиков метода академик Национальной академии наук Беларуси Виктор Ипатьев, ещё недавно возглавлявший Институт леса, может принести пользу не только Беларуси, но и соседней Брянщине, в рамках, например, федеральной целевой программы «Реабилитация лесов в зонах наибольшего радиоактивного загрязнения Брянской области на период 2006−2010 годов». По мнению академика, внедрение полученных результатов научных исследований и проведение совместных углубленных исследований на территории Брянской области Российской Федерации и Республики Беларусь наиболее целесообразно по следующим пяти позициям:

1. Реабилитация радиоактивно загрязненных лесных земель в Брянской области, экономическая и экологическая эффективность планируемых лесоводственно- мелиоративных методов.

Сегодня можно констатировать достаточно высокую эффективность разработанных методов воздействия на процессы снижения концентрации основного дозообразующего радионуклида чернобыльского выброса – цезия-137. Рентабельность этих методов колеблется от 270 до 510 % и получается за счет только лесоводственной и отчасти экологической составляющих (см. табл.).

При оценке экономической эффективности реабилитационных мероприятий учитывались в основном затраты на научно-исследовательские работы, а также: для фитомелиоративного и гидромелиоративного методов – затраты на подбор лесопокрытых участков; агрохимического – затраты на подготовку участка, стоимость мелиоранта и его внесения под полог леса. Прибыль же устанавливалась как разностная величина стоимости древесного ресурса на участке (или участках) и затрат на внедрение при общей лесной площади не менее 1000 га.

2. Автоматизация лесовосстановления и новые технологии и оборудование по подготовке к переработке лесосеменного сырья древесных растений для загрязненных радиацией территорий.

Планируется широкое использование высокоэффективного лесопосадочного автомата «ИЛАНА», разработанного в Институте леса Национальной академии наук Беларуси и серийно выпускаемого на ПО «Гомсельмаш», а также внедрение современных технологий и оборудования в создаваемом при институте селекционном центре. В этом центре обеспечивается не только производство высококачественных семян с улучшенными наследственными свойствами, но и их длительное хранение, в том числе и коллекционных образцов в генном банке. Создание таких коллекций особенно важно для популяций, подверженных хроническому облучению. Ежегодная экономия за счет снижения нормы высева в питомниках составит на 1 га – не менее 80−100 тыс. российских рублей. Общие затраты на закупку оборудования составят 1,5−2,0 млн российских рублей, которые, как уверен Виктор Ипатьев, окупятся за 1,5 года.

3. Предупреждение и борьба с лесными и торфяными пожарами.

Разработанные при участии Института леса высокоэффективные и относительно дешевые химические составы «Метафосил» и «Тофасил» обладают не только высокой огнетушащей способностью, но и сорбционной активностью к радионуклидам – цезию-137 и стронцию-90, нетоксичны, пожаро- и взрывобезопасны. Предприятие-изготовитель – Гомельский химический завод. Характеристики этих составов не имеют аналогов в мире.

4. Перепрофилирование населения Брянской области на промышленное производство импортозамещающих медикополезных пищевых продуктов леса и специальных фунгицидных и полимерных материалов.

Гомельские ученые предлагают создать плантационным путем ягодные растения голубики высокорослой, характеризующейся высокой ягодной производительностью (8−10 тонн на 1 га) и ранним вступлением в фазу плодоношения. Биологически активные вещества этой ягоды обладают антирезистентными, онкостатическими свойствами.

Площадь предполагаемой плантации – 5 га. Затраты по организации производства оцениваются примерно в 5 млн российских рублей.

Планируется также внедрить разработанные в гомельском Институте леса технологии промышленного культивирования съедобных и дикорастущих грибов в районах, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС, в том числе выращивание посевного мицелия и плодовых тел вешенки обыкновенной и шиитаке. Составлен ряд нормативно-технических документов: основные требования к проектированию опытно- промышленного производства, рекомендации, регламенты, методические пособия по выращиванию съедобных грибов для населения, республиканский стандарт на плодовые тела вешенки обыкновенной культивируемой, ТУ на плодовые тела шиитаке. Съедобные грибы производятся на растительных отходах в условиях регулируемого микроклимата. При этом используются измельченные субстраты, состоящие из соломы злаковых культур, опилок, веток, побегов, мелких сучьев, щепы и других отходов. Урожай вешенки и шиитаке в условиях интенсивной культуры составляет 100−300 кг на 1 тонну сырого субстрата. Субстраты же после плодоношения грибов могут быть использованы в качестве биологических добавок в животноводстве или как удобрения в сельском и лесном хозяйстве, а также для получения биогумуса.

Наличие в загрязненных районах пустующих производственных помещений, большого количества неиспользуемых растительных отходов (соломы, костры льна, шелухи гречки, опилок и т. д.), а также трудовых ресурсов, показывает целесообразность организации в районе крупной грибной индустрии с неплохой экспортной перспективой. Объем предполагаемого финансирования – 20 млн российских рублей.

Что касается фунгицидных препаратов, то, например, «Бревисин» предназначен для защиты посевного и посадочного материала сосны и ели в питомниках от инфекционных грибных болезней и некоторых грамположительных бактерий (защитный эффект – 73−99 %). К нему чувствительны высокоспециализированные возбудители грибных болезней из родов Fusarium, Bafritis, Alternaria, Sclerotinia и других, которые весьма фитопатогенны и вызывают загнивание семян и проростков, корней, полегание всходов, увядание сеянцев, отмирание хвои, побегов, стволиков. Кроме защитных функций, препарат увеличивает энергию прорастания и всхожесть семян на 8−30 %.

Аналогов по действующему веществу «Бревисин» не имеет. Препарат экологически безопасен. Его производство безотходное. Расход препарата при механической обработке зерна или семян составляет 250 мл на 1 тонну, при обработке посевов (посадок) – 1−1,5 л на 1 га площади.

Для организации производства препарата «Бревесин» необходимы подбор производственных площадей, закупка и установка лабораторного оборудования для работы с культурой Bacillus brevis, ламинара, бактерицидных ламп, автоклавов, термостатов или оборудования термостатируемых комнат, дозаторов для разлива готовой продукции. Ориентировочная стоимость всего этого – 1 млн российских рублей. Окупаемость проекта – 6−8 лет. Экономическая и экологическая эффективность его заключается также в замене нежелательных в районах с нарушенной экологией импортных химических фунгицидов на экологически безопасный биологический фунгицидный препарат отечественного производства. Кроме того, в результате реализации проекта будут созданы дополнительные рабочие места в зоне, пострадавшей от аварии на Чернобыльской АЭС.

Традиционные способы создания лесных культур на загрязненных радиацией сельскохозяйственных землях не всегда приемлемы из-за низкой приживаемости растений и значительного внешнего облучения сельскохозяйственных работников. И об этом подумали гомельские ученые, предложив использование разработанного ими композиционного полимерного состава «Корпансил» для защиты корневых систем растений от иссушения с применением репеллентов и новых способов посева семян автосевом и аэросевом.

Использование полимерных составов и кассет для хранения и транспортировки посадочного материала позволяет исключить из процесса создания лесных культур прикопку в питомнике и на лесокультурной площади, что позволяет значительно сократить трудозатраты при посадке. Срок окупаемости проекта – 3 года.

5. Подготовка в Брянской государственной инженерно-технической академии и Гомельском государственном университете 25 лесоводов с углубленным изучением генетико-селекционных и антинуклидных методов исследования в условиях глобального радиационного загрязнения. Ежегодные затраты на обучение составят 6 млн российских рублей.

В итоге, по расчетам академика Виктора Ипатьева и его коллег, предлагаемые для использования разработки Института леса Национальной академии наук Беларуси могут дать значительный экономический и экологический эффект, составляющий от 8 до 15 рублей на 1 рубль затрат в зависимости от зоны радиоактивного загрязнения и объектов внедрения.

Павел ВЛАДИМИРОВ, наш соб. корр.

НАША СПРАВКА

Институт леса Национальной академии наук Республики Беларусь функционирует как самостоятельное отраслевое научное подразделение с 1930 года. Это единственный специализированный научно-исследовательский институт по лесу в Беларуси. Институт решает весь комплекс задач по научному обеспечению лесного хозяйства. С учетом особенностей исследований лесных экосистем (длительность опытов, временная отдаленность результатов), большинство работ, выполняемых в институте, имеет фундаментальный характер. В течение 1960-80-х годов институтом или при его активном участии разработаны новые или существенно обновлены все нормативные материалы для ведения лесного хозяйства в СССР, разработки института положили начало широкой механизации лесокультурных работ. Учеными Института леса создан ряд новых научных направлений: микробиометод, радиационное лесоводство, ведутся работы по молекулярной генетике леса.

С 1986 года начаты исследования в лесах, подвергшихся радиоактивному загрязнению, которые позволили уже в 1988 году разработать совместно с научно-исследовательскими институтами России и Украины первые рекомендации по ведению лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения.

Разработаны и используются на практике методы реабилитации лесных земель, загрязненных радионуклидами, а также новые эффективные, надежные и дешевые химические составы для предотвращения и тушения лесных пожаров. Учеными института создана научная база для перевода лесного семеноводства на селекционную основу. Институт успешно осуществляет фундаментальные исследования, принимает участие в государственных и региональных научно-технических программах, осуществляет научное обеспечение отрасли «лесное хозяйство».