ЭКООТКРЫТИЯ ПОСЛЕДНИХ ЛЕТ: КОРОТКО О РАБОТАХ УЧЁНЫХ, СПАСАЮЩИХ НАШУ ПЛАНЕТУ

В прошлом выпуске мы рассказывали о важной роли экологии в жизни каждого человека и почему важно стараться оберегать окружающую среду от вредных факторов, влияющих на организм. В продолжение этой темы сегодня мы хотим ещё немного рассказать о научных достижениях в сфере экологии, которых наука достигла за последние несколько лет.

Краска для очистки воздуха

Ученые ЮУрГУ (Южно-Уральский государственный университет) после года исследований создали «умную» краску, способную очищать городской воздух от пыли, свинца, мышьяка и других опасных для организма веществ. Идею подсказала сама природа ― в разработке состава использовался принцип действия растений, которые поглощают ультрамелкую пыль через устьица, расположенные на поверхности листьев. Исследования показали, что накопление металлов в листьях деревьев происходит именно за счет поглощения ультрамелкой пыли. Ее переносимые по воздуху частицы обычно называют РМ10 и РМ2,5. Подстрочный индекс характеризует диаметр: не более десяти микрометров и не более 2,5 микрометра. В частице пыли, застрявшей в устьице листа, ученые обнаружили кальций, углерод, кислород, кремний, алюминий и вызывающие куда большую тревогу мышьяк и свинец.

Вот почему так важно в промышленных городах вывозить листву с газонов вблизи предприятий, иначе в почве накапливаются опасные вещества, которые весной будут вновь распыляться в атмосферу.

Ранее ученые предложили новую технологию вертикального озеленения с помощью каркасных установок, в которых в зависимости от времени года предлагалось использовать панели из мха или специального сорбента для очистки воздуха от вредных газов, пыли и других загрязняющих веществ. В ходе исследований они решили пойти дальше и вовсе обойтись без растений, «скопировав» механизм, созданный природой и отработанный в ходе эволюции. Для этого нужно было создать покрытия, поры которых смогли бы поглощать микро- и наночастицы.

Основой для них послужили пористые сферические частицы оксида титана и жидкое стекло, объединив которые ученые получили пористый материал ― на его основе разработан состав первой фасадной краски с функцией очистки воздуха. Сейчас ее состав дорабатывается. Микробиологические исследования показали, что суспензии некоторых гранул фотокаталитического оксида титана эффективно уничтожает бактерии кишечной палочки и стафилококка. Механизм этого явления пока детально не изучен, но открывает перед учеными новые возможности по созданию материалов, убивающих опасные бактерии. В перспективе такая краска сможет очищать воздух не только от пыли, но и от органических загрязнений.

Искусственный интеллект и уборка мусора

Мы уже не раз рассказывали о достижениях ИИ в рамках медицины. А как насчёт экологии? В 2023 году учёные представили геоаналитическую платформу на основе технологий искусственного интеллекта — «Геометрия». Задача нейросети выполнять препроцессинг спутниковых снимков, размечает отдельные объекты (например, поле, лес, здание и другое) и определяет их свойства по различным параметрам. Представленная на платформе разметка дает возможность создавать прикладные ИИ-модели. При использовании такого подхода создание ИИ-модели происходит в четыре раза быстрее по сравнению с разработкой аналогичной с нуля.

Платформа может применяться для разных задач — от климатического мониторинга и прогнозирования урожая до проверки свободных мест на парковках, детекции изменений в городской застройке и помощи в выборе локаций для открытия новых проектов.

Наноспутник для отслеживания лесных пожаров

Для отслеживания лесных пожаров и других стихийных бедствий из космоса студенты из НИЯУ МИФИ (Национальный исследовательский ядерный университет Московского инженерно-физического института) разработали наноспутник «Святобор-1». Над проектом работал большой коллектив начинающих исследователей, причем бок о бок со студентами бакалавриата и магистратуры трудились старшеклассники. Спутник-­кубик с длиной ребра 10 см оснащен солнечными панелями и предусматривает различную масштабную компоновку. «Святобор‑1» — 3U. В двух кубиках находятся бортовой компьютер, энергетическая система, набор маховиков и гироскопов для ориентации платформы. В третьем — полезная нагрузка: два «глаза» — камеры инфракрасного и видимого диапазонов. Оптические характеристики наблюдательной системы таковы, что инфракрасная камера засечет очаг возгорания со 100‑метровым пятном в поперечнике. Это «грубый» сигнал, а чтобы проверить и окончательно идентифицировать его, в дело вступит оптическая камера с линейным разрешением около 17 м. Рослесхоз пока нетпроявил интереса к работе, а вот волонтерский проект «Битва за тайгу» отреагировал живо. О всех случаях сильного превышения температуры в лесах дежурные центра управления спутником будут сообщать им, чтобы волонтеры связывались с региональными подразделениями МЧС.

Лего-кирпич из отходов алмазодобычи

При добыче полезных ископаемых образуется больше отходов, чем в любой другой отрасли промышленности — 93%. Учёные Северного (Арктического) федерального университета им. М. В. Ломоносова придумали, как использовать эти отходы алмазодобычи. Исследователи изучили несколько групп горных пород (аргиллитов, алевролитов и песчаников), которые остаются при разработке месторождений алмазов открытым способом. И пришли к выводу, что кирпич из аргиллита выдерживает более 75 циклов заморозки и размораживания, устойчив к огню, химическим и механическим воздействиям, не меняет цвет под воздействием солнечных лучей и безопасен для здоровья. Это открытие может привести к строительству кирпичного завода на месторождении алмазов. А также повсеместному использованию ресурсов, которые сегодня являются отходами производства.

Бактерии, питающиеся нефтью

Загрязнение нефтью — глобальная проблема, которая негативно влияет на экосистемы, отравляет воду и почву, а также наносит вред здоровью людей.

Традиционные методы очистки от углеводородных загрязнений часто оказываются дорогостоящими и не всегда эффективными. Специалисты Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) обнаружили в Японском море 12 видов морозоустойчивых микроорганизмов, которые способны питаться нефтью. Они не только выживают в загрязнённой воде, но и очищают её. Эти бактерии выделяют специальные ферменты, которые расщепляют крупные молекулы углеводородов на более простые, что облегчает их переработку до воды и углекислого газа.

Для очистки используются различные типы бактерий, в зависимости от климатических условий, степени и глубины загрязнений. Аэробные бактерии-нефтедеструкторы, такие как Pseudomonas и Rhodococcus, требуют присутствия кислорода для своей работы. Они эффективно очищают поверхностные воды и почву. Анаэробные бактерии-нефтедеструкторы, например, штаммы рода Clostridium, способны функционировать без кислорода. Их применяют для очистки глубинных слоёв почвы. Бактерии вносят в загрязнённые водоёмы в различных формах: растворов, гелей или суспензий. Как только они оказываются в воде, они сразу же начинают свою работу, разлагая нефть на безопасные компоненты. Например, в 2020 году на реке Волга бактерии успешно очистили воду после разлива нефти. Это способствовало сохранению экосистемы реки и восстановлению возможности рыболовства. Для таких задач отлично подойдет наша серия биопрепаратов «Аквавицин», которые эффективно разлагают нефтепродукты и другие органические вещества в воде.

Конечно, это не все достижения на сегодняшний день, разработки активно ведутся, так как проблемы экологии всё ещё остаются актуальными, несмотря на все приложенные усилия. Однако самое главное — это не останавливаться на достигнутом, а продолжать двигаться в том же направлении и не терять энтузиазма.

Анастасия Поплавская, Валентина Паутова

Визуал: Руслана Ходаковская