Существующие методы мониторинга источников техногенного воздействия на окружающую среду и социум намывных и насыпных техногенных массивов, образующихся в результате деятельности предприятий горно-металлургического комплекса, не включают мониторинг эманаций радона и экспресс-методы мониторинга миграций в грунтах и почвах тяжёлых, цветных, редкоземельных металлов и их оксидов, особенно относящихся к токсичным тяжёлым металлам. Методы мониторинга также не учитывают деформационно-напряженное состояние измельченных горных пород хвостохранилищ, которое является определяющим фактором возникновения повышенных эманаций радона.

Несмотря на значительный вклад учёных в исследования такого параметра, как напряженно-деформируемое состояние тела хвостохранилища, укрытого рекультивационным слоем грунта, который защищает поверхность хвостохранилища от осадков и эолового воздействия горно-долинных ветров, данные исследования ранее проводились эпизодически и не носили систематический характер.

Ученые филиала Южного федерального университета в г. Геленджике работают над разработкой новых методов и технических средств для мониторинга техногенных загрязнений горных и предгорных территорий и их апробацией. Уже несколько лет исследовательская группа разрабатывает экспресс-методы мониторинга и оценки рисков для сопредельных сред в импактных зонах с аномальными уровнями загрязнения. Так, совсем недавно в ходе выполнения проекта Российского научного фонда (№23-77-00015 (РНФ/23-37-ГЛ)) завкафедрой естественных и гуманитарных наук Андрей Соколов, старший научный сотрудник кафедры Владимир Фоменко и ассистент кафедры Мария Аксенова разработали и успешно апробировали в ходе полевых испытаний «Переносной приямок для размещения измерителя содержания радона в грунте». 2 апреля 2024 года полезная модель на изобретение была зарегистрирована в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации.

Полезная модель предназначена для размещения измерителей эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) и объемной активности (ОА) радона в подпочвенном воздухе неустойчивых и сыпучих грунтов. Она особенно эффективна при геоэкологическом мониторинге и измерении эманаций радона на хвостохранилищах горно-обогатительных комбинатов, выведенных из эксплуатации и претерпевших процесс иссушения.

«Исследованиями геодинамических процессов я занимаюсь более двух десятков лет. В предыдущих исследованиях применялись методы измерения концентрации содержания радона, гелия и других газов и их гомологов в природных средах. Существующие методики измерения в геологической среде ЭРОА и ОА предполагают выполнение стандартных требований к аппаратуре и условиям измерений. Данное техническое решение позволяет измерять ЭРОА в сыпучих средах с большим временем экспозиции, что уменьшает погрешности, возникающие из-за влияния природно-климатических воздействий, особо проявляющих себя в условиях горных территорий с наличием постоянно меняющихся ветровых потоков. В связи с актуальностью рекреационного задействования горных территорий в настоящее время в филиале разрабатывается методика исследования переноса радона в ущельях с учетом горно-долинных ветров и уточнение ранее выдвинутой гипотезы о процессах формирования полей радона с учетом исследования аэрогазодинамических процессов переноса радона из горных массивов», – рассказал старший научный сотрудник кафедры естественных и гуманитарных наук филиала ЮФУ в г. Геленджике Владимир Фоменко.

Ученый отметил, что данное изобретение также может быть использовано для исследования пляжных песчаных и галечных территорий прибрежно-шельфовых зон на радоноопасность Азово-Черноморского побережья.

Данный прибор был испытан в ходе экспедиции на Унальское хвостохранилище в Республику Северная Осетия – Алания. Так, ученые провели измерения концентраций радона на поверхности хвостохранилища без приямка и с размещением разработанного ими прибора в заявляемом переносном приямке. Результаты исследования изложены в научном издании «Applied Chemical Engineering».

Примечательно, что для одной из участниц проекта, ассистента кафедры естественных и гуманитарных наук филиала ЮФУ в г. Геленджике Марии Аксеновой это первый опыт разработки научного прибора:

«Это мое первое изобретение, поэтому все впечатления от работы во время исследований позитивные, они не сравнимы даже с эффектом от вышедшей научной публикации. Надеюсь, в научном коллективе вносить свою лепту на пути открытий и в дальнейшем», – отметила ассистент кафедры естественных и гуманитарных наук филиала ЮФУ в г. Геленджике Мария Аксенова.

Мария также подчеркнула, что разработанная конструкция переносного приямка решает проблему установки и извлечения устройства в сыпучих и твердых грунтах, обеспечивает стабильность измерений прибора на длительных экспозициях (от одних суток и более) и сохраняет внутренние климатические условия. Кроме того, приямок защищает дорогостоящий измеритель ЭРОА и ОА от механических повреждений, вызванных осыпанием и обвалом стенок искусственно сооруженного приямка.

Заведующий кафедрой естественных и гуманитарных наук филиала ЮФУ в Геленджике Андрей Соколов рассказал о значимости работы и коллективных усилиях, направленных на достижение научных результатов. Он отметил высокие достижения научной группы за прошедший год и выразил уверенность в дальнейшем успехе команды:

«Сегодня можно констатировать факт, что у нас сформирован коллектив, позволяющий уверенно решать поставленные задачи для решения научных проблем. Итоги 2023 года показали, что почти на каждую ставку нашего профессорско-преподавательского состава приходится 1 публикация SCOPUS Q2 по импакт-фактору SJR по базе данных http://www.scimagojr.com. Выражаю надежду, что данное изобретение не только будет полезно в ходе выполнения научного проекта, но и послужит отправной точкой для последующих научных открытий».

Это изобретение не только демонстрирует высокий уровень научных исследований, проводимых в ЮФУ, но и открывает новые возможности для мониторинга и улучшения экологической безопасности в регионах с высокой техногенной нагрузкой, а также для достижения значительных успехов в области охраны окружающей среды и биобезопасности.

Текст: Юлия Сопрунова