Сейчас понимаю, что волновалась зря. Потому что перспективный ученый, получивший грант от мэрии и занимающийся серьезной научной работой, оказалась миниатюрной и улыбчивой молодой женщиной, кроме научной деятельности успевающей воспитывать двух маленьких дочек и преподавать в НГУ. Особенно я благодарна своей собеседнице за терпеливые разъяснения сути научного проекта мне, человеку от науки далекому.
В самом начале беседы Анна рассказала, что закончила ГГФ НГУ, поступила в аспирантуру, а впоследствии защитила кандидатскую диссертацию по геоэкологии. Заниматься изучением экологического состояния города Новосибирска начала в 2006 году. В конкурсе мэрии удается выиграть уже в третий раз. Сначала – являясь соавтором проекта, а последние два раза, в том числе и в этом году, – автором.
— Из года в год мы продолжаем нашу деятельность. Мы изучали состав малых рек города Новосибирска, геохимический состав почв, а теперь геохимический состав снега. Предыдущий проект тоже был посвящен загрязнению снегового покрова. Только раньше мы изучали лишь точечные источники – ТЭЦ, Оловокомбинат. Сейчас мы рассмотрели также загрязнение от автотрасс (линейных источников загрязнения), от «городского факела», т.е. общее загрязнение от города Новосибирска, совокупность всех источников загрязнения (площадной источник).
— Кто участвует в работе над проектом?
— Я хочу подчеркнуть, что тружусь над этой темой не одна, этим занимается весь наш научный коллектив в сотрудничестве с Институтом органической химии, Институтом неорганической химии, Институтом вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, а также Западно-сибирским Центром мониторинга окружающей среды.
Математические модели, позволяющие рассчитать уровень загрязнения, созданы д.т.н. В.Ф. Рапутой. Разработкой программного обеспечения для численного расчета этих моделей занималась я.
— В чем заключается суть вашего исследования?
— Мы пытаемся освоить альтернативные системы мониторинга. В Новосибирске на данный момент существует 9 стационарных метеопостов, которые, помимо погодных характеристик, измеряют уровень загрязнения атмосферы. Они представляют собой небольшую «будочку», внутри которой находится специальное оборудование, прокачивающее атмосферный воздух через фильтры. А анализу подвергается то, что скапливается на фильтрах. Таким образом, вычисляют уровень загрязнения атмосферы. Мы же предлагаем альтернативный способ мониторинга: за счет измерения загрязнения снегового покрова.
Точки для отбора снеговых проб выбираются не совсем традиционным образом, в зависимости от источника загрязнения и с применением математических методов планирования эксперимента. Применения математических моделей позволяет минимизировать число точек опробования до 5-10. На разном расстоянии от источника загрязнения (автотрасса, ТЭЦ, Оловокомбинат), ориентируясь на направление ветра, берутся вручную пробы снега. Это осуществляется при помощи титановых труб разного диаметра, опускаемых на всю глубину снегового покрова. Сбор проб, пожалуй, самая веселая часть работы. Собственно, геологические полевые исследования всегда так проходят. Мы загружаемся все вместе в машину, едем к намеченной точке. Там достаем оборудование. В.Ф. Рапута иногда лыжи берет с собой, чтобы не лезть, проваливаясь, в сугроб. Вообще в «полях» у нас разделение труда: я обычно снимаю GPS координаты точек, кто-то «тыкет» в сугроб трубой с поршнем, другой подставляет пакеты, кто-то расправляет пакеты, вставляя в них номерки. Часто студентов с собой берем. А после сбора проб начинается уже лабораторно-вычислительная работа. Растаявший собранный снег подвергается анализу на полиароматические и нефтяные углеводороды (ПАУ и НУ), на ионный и микроэлементный состав.
Созданные В.Ф. Рапутой математические модели позволяют делать точные прогнозы относительно дальнейшего распределения загрязнений. Данные в контрольных точках подтверждают правильность модели. А программное обеспечение численно рассчитывает нам модель по измеренному загрязнению снега и визуализирует ее.
— К каким выводам Вы пришли на основе проделанных измерений и анализов?
— Академгородок все еще сохраняет статус экологически чистого места. Стационарный метеопост, который находится в Верхней зоне на остановке Гидродинамика, считается фоновым, то есть наиболее чистым местом, с которым сравнивают уже показатели других постов.
Не очень хорошая ситуация в плане загрязненности в Кировском и Ленинском районах. Там находятся ТЭЦ-2, ТЭЦ-З и много других промышленных предприятий. У ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 высота труб относительно небольшая (100-120 метров), поэтому загрязняющие примеси выбрасываются на небольшие расстояния, но в больших концентрациях. Например, уровень ПАУ в точках максимальных выпадений в районе ТЭЦ-3 в два раза выше, чем в районе ТЭЦ-5. ТЭЦ-5 – это крупнейшая тепловая электростанция на территории Сибири и Дальнего Востока, отвечающая современным требованиям. Высота ее трубы 260 метров. Благодаря этому максимальные выбросы ТЭЦ-5 оседают за пределами городской черты, лишь частично покрывая Октябрьский и Первомайский районы.
Для зимнего периода у нас характерным является ветер, дующий с юго-запада на северо-восток. Поэтому и снос загрязняющих выбросов происходит именно в этом направлении. В том числе и от автотрасс. Причем с переходом автомобилей на этилированный бензин уровень тяжелых металлов в воздухе понизился. Но увеличился уровень бензапирена. Это вещество образуется при неполном сгорании топлива и является канцерогеном, вызывает генные мутации, раковые заболевания. Причем образуется только в результате деятельности человека.
— В чем уникальность Вашего исследования?
— Помимо альтернативной системы мониторинга, мы провели уникальное сравнение длительного загрязнения атмосферы и снегового покрова в нашем городе на сети стационарных метеопостов. Ряд загрязнителей, определяемых в воздухе, например, таких как газы, в снеговом покрове измерить невозможно. Поэтому мы сравнили концентрацию сажи в атмосферном воздухе и бензапирена и полиароматических углеводородов в снеге, а также газы SO₂, NO₂, NO и анионы SO₃2-, NO₂⁻, NO⁻. Это позволило впервые выделить количественные и качественные закономерности распределения элементов в системе воздух-снег. Пока получены предварительные коэффициенты отношений.
— На что ушли 170 тысяч рублей, выделенные мэрией в качестве гранта?
— В рамках этого гранта мэрии я получила 170 тысяч рублей. Причем у всех участников величина гранта различается: для кого-то это 50 тысяч рублей, а для кого-то 450. Деньги нам перечислили в сентябре. А к середине декабря уже надо предоставить в мэрию полный финансовый отчет. Это достаточно короткий срок. Мы закупили компьютерную технику, GPS-навигатор, химическую посуду, холодильник для хранения проб, часть денег ушло на зарплату.
— А в каком направлении Вы хотели бы развивать эту тему в будущем?
— На сегодняшний день не разработаны критерии для оценки загрязнения снегового покрова. Наша работа может послужить основой для создания этих критериев.
Мы нашли качественные и количественные связи между концентрациями загрязнителей в снеговом покрове и атмосфере. Можно загрязнение воздуха наблюдать с помощью метеопостов, а можно определить: взять снеговую пробу, а потом данные по снегу пересчитать на атмосферу. В будущем хочется собрать больше статистических данных, чтобы вывести более точную количественную закономерность. И рассчитывать загрязнение в воздухе через загрязнение снегового покрова. Также, зная коэффициенты зависимости, можно вывести уравнение регрессии. Для тех компонентов, которые мы сравнивали, подобные уравнения пока не разработаны.
Используя выведенные в ходе исследований закономерности, возможным становится создание экономичной системы мониторинга и оценки загрязнения атмосферы. Сбор и анализ снеговых проб в опорных точках позволяет отслеживать уровень загрязнения атмосферы выбросами тяжелых металлов, ПАУ и других примесей. Минус только один – данная система работает лишь в зимнее время, пока лежит снег. Но зато пара выходов «в поля» за снеговыми пробами, и уже можно рассчитывать средний уровень загрязнения за весь зимний период – в снежном покрове и в атмосфере.
Фото предоставлено Анной Девятовой
Елена Ким
