Исследования в области экологии являются одними из трех приоритетных направлений научной и образовательной деятельности Южно-Уральского государственного университета наряду с цифровой индустрией и материаловедением. Реализация экологических проектов вуза совместно с такими партнерами как Управление Росприроднадзора по Челябинской области, корпорация «Emerson» и ПАО «ММК», направлена на формирование благоприятной экосреды Челябинска и области.
Одним из важнейших направлений развития университета является экология. Актуальность этого направления обусловлена, прежде всего, потребностями региона. Челябинск – город с населением 1 млн. человек, в котором расположено более 10 крупных промышленных предприятий, в основном металлургического профиля. По данным Управления Росприроднадзора по Челябинской области, по массе выбросов загрязнений промышленными предприятиями и автотранспортом Челябинск занимает 12 место среди городов России. Совокупность экологических проблем остро поставило вопрос о необходимости создания на базе ЮУрГУ Центра передового опыта для решения проблем окружающей среды. Научные сотрудники и работники факультетов объединили свои усилия в ряде экологических проектов.
В июне 2017 года ЮУрГУ и Управлением Росприроднадзора по Челябинской области было подписано соглашение, предусматривающее сотрудничество по основным направлениям работы.
Объединение научного, экспертного потенциала Университета с выработанными на основе надзорной практики Росприроднадзора практическими и методическими подходами создало условия для появления инновационных технических решений, совершенствования методических и практических подходов контроля.
Так, например, исходя из сформулированных на основе практики Управлением Росприроднадзора по Челябинской области параметров, задач системы мониторинга промышленного предприятия, определен функционал новой инновационной программной модели расчета выбросов предприятия, которая позволит предотвращать загрязнение атмосферного воздуха, а не бороться с его последствиями. Данная совместная разработка позволит создать один из существенных механизмов обеспечения реализации национального проекта «Экология» в городах Челябинске и Магнитогрске.
Специалисты Университета принимали участие в подготовке ряда экспертных заключений о причиненном вреде, которые были использованы в надзорной деятельности Росприроднадзора.
В ходе заседания Международного научного совета, прошедшего 31 мая – 1 июня в ЮУрГУ президент компании Emerson Майкл Трейн высоко оценил стратегию развития, направленную на улучшение экологической обстановки:
«Такое направление, как экология, я думаю, очень актуально. Исследования, проводимые в ЮУрГУ, представляют собой интерес для всего мира сегодня. Учёные университета решают проблемы нехватки воды, загрязнения воздуха. За короткое время ЮУрГУ сделал значительный прогресс в исследованиях в данном направлении».
.jpg)
Президент корпорации Emerson Майкл Трейн подчеркнул, что экология – одно из ключевых направлений
На протяжении более 30 лет в Южно-Уральском государственном университете ведется подготовка специалистов в области экологии. Данные специалисты хорошо зарекомендовали себя в регионе и за его пределами. По проблемам экологии защищено более 20 диссертаций PhD, ежегодно публикуется более 10 научных статей в журналах уровня Топ-25, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science, выполняется 3-4 научных гранта и более 10 проектов по заказу предприятий. Таким образом у Университета имеется существенный образовательный и исследовательский задел в решении проблем экологии.
«Указом Президента РФ определен комплекс мероприятий по улучшению экологической ситуации и в конце 2018 года утвержден национальный проект «Экология». В связи с этим университет поставил цель: создать Российский федеральный центр наилучших доступных экологических технологий и компетенций. Решение поставленной цели предполагается по следующим блокам: «Чистый воздух», «Чистая вода», «Разработка технологий переработки твёрдых отходов», «Экологическое право» и «Гуманитарный экоинжиниринг». По каждому из направлений ведется активная работа и привлекаются различные кафедры университета», ‒ говорит Олег Большаков, научный сотрудник УНИД ЮУрГУ.
.jpg)
Олег Большаков в составе команды ведущих ученых ЮУрГУ работает над решением экологических проблем
Центр передового опыта в настоящее время работает над блоками проблем «Чистый воздух», «Чистая вода», «Разработка технологий переработки твёрдых отходов», «Переработка промышленных вод», «Гуманитарный экоинжиниринг», «Экологическое право», «Экологическая медицина».
Чем мы дышим?
Загрязнение атмосферы – одна из наиболее острых проблем человечества. По данным Всемирной организации здравоохранения, 9 из 10 человек в мире дышат загрязненным воздухом. При этом пока нет эффективного инструмента, который позволил бы в режиме реального времени оценить вклад каждого источника загрязняющих выбросов, будь то автотранспорт или промышленное предприятие, в экологическое состояние городской воздушной среды.
Проблему призван решить «Экомонитор» – междисциплинарный проект Института естественных и точных наук Южно-Уральского государственного университета. Конечный его продукт – компьютерная программа, которая реализует математическую модель, созданную на основе оригинальных разработок ученых с учетом современного мирового опыта.
«Необходимо знать, какова концентрация каждого вещества на той или иной территории, безопасно ли там находиться. А если в определенной части города расположено несколько промышленных предприятий, то необходимо учитывать вклад каждого в загрязнение воздуха. Поэтому мы разрабатываем математическую модель и программное обеспечение для системы экологического мониторинга», – говорит руководитель проекта доцент кафедры прикладной математики и программирования ЮУрГУ Дмитрий Дрозин.
Разработана пилотная версия программы, которая, основываясь на данных, полученных из этой сети, рассчитывает распространение загрязнений по территории и позволяет не только определять концентрации загрязнений в любой точке, но и рассчитывать изменение этих концентраций, в зависимости от погодных условий. В развитии, программа будет учитывать рельеф местности. Партнёрами по блоку являются: Управление Росприроднадзора по Челябинской области, Министерство экологии Челябинской области, ПАО «ММК».
.jpg)
Директор департамента Аналитического оборудования и экологических программ компании «Эмерсон» Александр Моев: Emerson и ЮУрГУ планируют вместе работать над улучшением экологии в регионе
Кроме того, в ближайшем будущем рассматривается формирование систем мониторинга воздуха с применением сенсоров производства компании «Эмерсон». Директор департамента Аналитического оборудования и экологических программ компании «Эмерсон» Александр Моев отметил, что сотрудничество ЮУрГУ и «Эмерсон» могут положительно повлиять на экологическую обстановку в области:
«Мы занимаемся моделированием экологической ситуации и наша роль – помощь в постановке задач и адаптировать научные решения для практического применения. В дальнейшем у нас есть идеи создания совместной лаборатории, которая будет разрабатывать новые применения для экологии».
.jpg)
Декан Химического факультета Института естественных и точных наук ЮУрГУ Вячеслав Авдин: ЮУрГУ удалось разработать новые фотокатализаторы для очистки воды
«Чистая вода»
Не менее интересным является еще один проект ученых Южно-Уральского государственного университета - интегрированная система экоочистки сточных вод агропромышленных предприятий, которые весьма ощутимо воздействуют на окружающую среду. Сельское хозяйство и предприятия пищевой промышленности создают значительное количество органических отходов, подвергающихся быстрому разложению с выделением токсичных соединений. Очистка сточных вод этих комплексов требует специальных подходов. Ученые Южно-Уральского госуниверситета предложили для этого создать гидроботанические площадки и использовать гибридные технологии на основе гидродинамической кавитации и фотокатализа.
«Разработанные нами фотокатализаторы имеют в 5 раз более высокую активность, чем коммерческие аналоги. Фотокатализаторы представляют собой смешанный металлоксид TiO2/SiO2, в котором фотокаталитически активные зёрна TiO2, имеющие размер около 5 нм, равномерно распределены в инертном силикагеле. Данные материалы эффективны в отношении стойких органических соединений, в том числе фенола, бенз(а)пирена, красителей, пестицидов, гербицидов и пр.», – раскрывает суть метода Вячеслав Авдин, декан химического факультета Института естественных и точных наук ЮУрГУ.
Одной из перспективных разработок является проект ученых ЮУрГУ «Сорбент», осуществляемый более 15 лет. Исследователями университета разработан не имеющий аналогов в мире сорбционный материал, обладающий способностью к необратимому поглощению и удерживанию в своей структуре катионов тяжёлых металлов, в том числе радионуклидов. Металлы-загрязнители включаются в структуру сорбента с последующей минерализацией (процесс аналогичен природному образованию рудных минералов). Возврат тяжёлых металлов в очищаемую среду невозможен без применения специальных технологий
«Разработанные сорбенты дешевы и легки в использовании. Отлично зарекомендовали себя в необратимой сорбции не только тяжелых металлов, но и радионуклидов. Проект получил высокую оценку Министерство экологии Челябинской области и Управления Росприроднадзора по Челябинской области», – подчёркивает руководитель проекта Доктор технических наук, профессор Геннадий Михайлов, заведующий кафедрой материаловедения и физико-химии материалов Политехнического института ЮУрГУ.
.jpg)
Росприроднадзор по Челябинской области высоко оценило сорбент, разработанный учеными ЮУрГУ
Совместно с ФГУП «НПО «Техномаш» разрабатывается мобильная система экспресс-анализа воды. Основными требованиями к системам анализа является чувствительность и избирательность. Разрабатываемая технология основана на применении флуоресцетных квантовых точек. Блок анализа весит не более2-х килограмм и в настоящее время тестируется в Москве.
В Южно-Уральском государственном университете создана международная коллаборация с Университетом Овьедо (Испания) и Университетом Гента (Бельгия) по данному направлению. Опубликовано более 20 статей в журналах Топ-25 (по б.д. Scopus и Web of Science), защищено 5 кандидатских и две докторских диссертации и 2 диссертация PhD.
Строить дома из отходов и формировать экологическое мировоззрение
Ученые ЮУрГУ также предлагают оригинальное решение проблемы утилизации промышленных отходов, применяя их в производстве строительных материалов, что решает сразу три задачи: экономии энергосырьевых ресурсов, утилизации отходов и улучшения экологической обстановки.
Также разработан гранулированный материал, который используется в нефтедобывающей промышленности для повышения эффективности отдачи скважин с применением технологии гидроразрыва пласта (ГРП). Материал получается по простой и эффективной технологии с использованием шлаков медеплавильного и доменного производств. Ранее упоминавшийся проект «Сорбент» с производством материалов для очистки природных поверхностных вод также использует отходы доменного производства, ферросплавного и сталелитейных производств.
Гуманитарный инжиниринг очень важен в развитии взглядов на будущее нашего места обитания, поэтому блок «Технологии гуманитарного экоинжиниринга» включает две компоненты: формирование и продвижение имиджа Челябинской области и развитие образовательных практик и технологий, направленных на формирование экологического мировоззрения молодежи;
Развитие нормативной базы под решение насущных экологических проблем является важнейшим этапом подготовки улучшения экологической ситуации в регионе, поэтому в блоке «Экологическое право» сотрудники Юридического Института ЮУрГУ работают над совершенствованием и развитием современной нормативно- правовой базы экологического регулирования; а также над эколого-юридическим сопровождением деятельности предприятий.
Уникальные проекты в области экологии, разработанные учеными ЮУрГУ, позволят эффективно бороться с загрязнением окружающей среды, что имеет огромное значение, учитывая промышленную специфику региона. Работа в этом приоритетном для одного из крупнейших российских вузов направлении будет продолжена. Успешный опыт ученых ЮУрГУ может быть использован и другими российскими регионами со сложной экологической обстановкой и во всем мире.
Справочно
5 июня российские экологи отмечают свой профессиональный праздник. Соответствующий Указ № 933 «О Дне эколога» 21 июля 2007 года подписал Президент РФ Владимир Путин.
Всемирный день окружающей среды, или День эколога, отмечается практически во всех европейских странах. Этот праздник был установлен 15 декабря 1972 года по инициативе Генеральной Ассамблеи ООН, чтобы «обратить внимание общественности на необходимость сохранять и улучшать окружающую среду».
Выбор даты тоже не случаен: 5 июня 1972 года впервые была проведена специальная конференция ООН по вопросам окружающей среды.