Серия: Естественные и гуманитарные науки» / 2025 год / Номер 3

Представлены результаты анализа расчётных значений интенсивностей пыления для двух интервалов крупности 0–10 (I интервал) и 10–20 мкм (II интервал) на дискретных пространственно-разнесённых двадцати пылящих участков. Использована трёхмерная модель площадки «хвостохранилище АНОФ-2 — город Апатиты», разработанная на базе неспециализированного кода COMSOL и дополненная учётом механизмов плавучести и фоновой стратификации. При выполнении численных экспериментов по отработанной методике использованы следующие значения варьируемых параметров модели: скорость ветра 5 и 11 м/с, параметр фоновой стратификации от –0,05 до +0,05 с шагом 0,01 °С/м. Продемонстрировано, что лишь при скорости ветра 11 м/с пыль обоих интервалов крупности участвует в процессе загрязнения атмосферы, при скорости ветра 5 м/с подъём пыли I интервала не прогнозируется. Увеличение скорости ветра с 5 до 11 м/с снижает максимальный разброс в значениях интенсивности пыления при вариации фоновой стратификации с ~10 до ~2 %. Дальнейшее усиление ветра минимизирует эффект вариации параметра стратификации на интенсивность пыления практически до нуля.

На основе короткого обзора российских и зарубежных исследований отмечена необходимость выполнения изысканий по разработке стратегий сокращения загрязнения атмосферы в горнодобывающих карьерах и населённых пунктах, расположенных в районах со сложной орографией (горные цирки, котловины). В данной работе, продолжающей серию исследований, на примере карьеров, как аналогов горных котловин, методом численного моделирования исследована конкретная задача естественного проветривания в зависимости от фоновой атмосферной стратификации. Компьютерные модели созданы в неспециализированном программном коде COMSOL. В численных экспериментах рассмотрены различные условия атмосферной стратификации: параметр фоновой стратификации проварьирован от 0,0 до +0,025 °С/м с шагом 0,005 °С/м. Показано, что результаты аэродинамических расчётов, выполненные на базе построенных компьютерных моделей для условий нейтральной стратификации, демонстрируют строгое соответствие схемам проветривания по классификации классиков аэрологии карьеров В. С. Никитина и Н. З. Битколова. Спрогнозирована существенная перестройка структуры воздушных потоков и перевод прямоточной и рециркуляционно-прямоточной схем проветривания в рециркуляционную при учёте механизмов плавучести и фоновой стратификации. Показано «растягивание» зоны рециркуляции и её простирание практически вдоль всей подошвы карьера при усилении инверсионного состояния. При больших значениях углов откоса карьера продемонстрированно послойное выстраивание потоков противоположного направления. Спрогнозирован рост времени естественного проветривания по сравнению с нейтральным состоянием атмосферы в 2–3 раза с усилением инверсионного состояния атмосферы.

Проведены лабораторные эксперименты по очистке промышленных сточных вод (исходная концентрация — 396 мг/л) и речной воды (исходная концентрация — 122 мг/л) от взвешенных веществ методом электрохимической коагуляции. При использовании стальных пластин в качестве электродов и силе токе 6 А эффективность очистки сточных вод от взвешенных веществ составила 98,2 %. Отмечена высокая эффективность очистки от фосфат- и фторид-ионов. Для эффективной работы при большом объёме сточных вод рекомендовано соблюдение условий установки и эксплуатации электродов: предварительное удаление грубодисперсных примесей, поддержание заданной силы тока и напряжения, соблюдение режима переполюсовки электродов, очистка межэлектродного пространства от пены. На примере загрязнённой воды из заполярной реки показана эффективность проведения процесса электрокоагуляции при пониженных температурах.

Цель исследования — оценить эффективность «конструкций плотной лесополосы» (КПЛ), сооружаемых на пылящей техногенной поверхности со стороны набегающего ветрового потока, на уровень загрязнения атмосферы вниз по потоку для трёх вариантов искусственного непроницаемого барьера (аналог КПЛ). Исследования выполнены на базе компьютерных моделей, созданных в программе COMSOL. Использована трёхстадийная последовательность расчётов: аэродинамические параметры на базе приближения несжимаемой жидкости с привлечением (k–ε)-модели турбулентности; оценка интенсивности пыления по зависимости Вестфаля [Westphal]; перенос пыли диаметром 35 мкм с учётом скорости оседания и пороговой скорости на базе решения конвективно-диффузионного уравнения. Выполнен прогноз относительного изменения уровня загрязнения атмосферы вниз по потоку для трёх вариантов искусственного непроницаемого барьера по сравнению с «эталонным» — отсутствие барьера. Показано, что усложнение КПЛ (количественное увеличение барьеров и их высоты) заметно снижает уровень загрязнения атмосферы: для вариантов двух- и трёхбарьерных конструкций расчётная эффективность КПЛ выше 90 %.

Описывается реализация нейросетевого подхода с использованием слоёв LSTM (Long Shot-Term Memory) к прогнозированию рядов индексов геомагнитной активности Dst и ap на основе данных о предыдущей активности и параметрах солнечного ветра. Модель тренирована на данных базы OMNI за 2000–2023 гг. По предыстории значений z-компоненты межпланетного магнитного поля (Bz ММП), скорости солнечного ветра (Vtot), плотности плазмы солнечного ветра (Np) и индекса Dst за 80 часов прогнозируются следующие за ними 12 часовых значений Dst и ap. Программы работают на сайте Полярного геофизического института1.

Медвежий является одним из наиболее крупных островов центральной части Порьей губы Белого моря. В XVIII–XIX вв. здесь велась промышленная разработка серебрянорудных месторождений, в результате чего ландшафты острова претерпели значительные изменения. На основании сопоставления литературных сведений и работы с архивными документами установлен ход исторических событий развития рудника, устранена путаница в хронологии разработки его объектов и в названиях шахт (копей). В ходе полевых исследований уточнено расположение и сроки разработки девяти шахт. Восстановлены исторические названия шахт: «Дай Бог счастья», «Двуглавый орёл», «Стрельникова», «Курт-шахта», «Боярыня», «Надежда», «Новая», «Станелловская копушка». Шахте, разработанной в 1773–1775 гг., мы дали название «Карамышева» — в честь заложившего её известного российского минералога А. М. Карамышева. Приведена характеристика современного состояния всех серебрянорудных шахт в сравнении с литературными данными: морфометрические параметры, состав отвалов (при наличии), ход процессов восстановления растительности. Проведённое обследование шахт показывает их постепенное разрушение. Вместе с тем, отмечено восстановление растительного покрова острова, особенно лесной растительности, и зафиксировано 14 охраняемых видов сосудистых растений. Показано, что в XVIII–XIX вв. остров Медвежий имел огромное значение для России как одно из первых месторождений серебра в стране. В настоящее время это уникальный заповедный природно-антропогенный комплекс, памятник истории русской горной промышленности и яркая историко-культурная достопримечательность Кольского Севера.

Рассматриваются проявления юрско-мелового базальтоидного магматизма, закартированные геофизическими и геологическими исследованиями, в смежных, но контрастно противоположных по генезису и строению тектонических элементах — глубочайшем Восточно-Баренцевском мегабассейне и на сводово-блоковом поднятии архипелага Земля Франца-Иосифа. По сейсмическим данным, в мегабассейне оконтурены ареалы преимущественного развития субгоризонтальных аномальных отражений, обусловленных пластовыми телами силлов. В северной части бассейна по комплексу геофизических данных установлены многочисленные вертикальные зоны потери корреляции отражающих горизонтов, связанные с дайками. На островной суше архипелага полевыми наблюдениями, помимо силлов и даек, зафиксированы магматические образования — покровы и штоки. Временные сейсмические разрезы, иллюстрирующие развитие интрузивного магматизма в осадочном чехле, проинтерпретированы с привлечением материалов по скважинам на архипелаге и на шельфе. Определение абсолютного возраста базальтоидных образований архипелага 40Ar/39Ar-методом показало активизацию магматизма востока Баренцевоморской континентальной окраины в течение трёх основных этапов (геттанген — плинсбах, оксфорд — кимеридж и аланжин — баррем — апт) с затуханием в альбе. Установленная многофазность с постоянством локализации проявлений свидетельствует об уникальности юрско-мелового магматизма, что, по мнению автора, позволяет охарактеризовать эти магматогенные события как результат деятельности мультиплюма. Совместный анализ полученных данных и структуры аномального магнитного поля позволил выделить в строении архипелага срединную зону, разделяющую его на два домена, и в этой связи обосновать новую схему его тектонического районирования.

Представлены данные многолетнего биогеохимического мониторинга (2015–2023 гг.) сосновых лесов на территории Лапландского государственного биосферного заповедника, находящего в зоне влияния атмосферных выбросов медно-никелевого производства. Установлено, что среднегодовая температура органогенного горизонта почвы варьирует от +2,7 до +4,1 °С, в тёплые годы подстилка прогревается до +17,5…+22,0 °С. Аэротехногенное загрязнение существенно повлияло на состав снеговых и дождевых вод, почвы, древесного опада. Превышение концентраций Cu и Ni в осадках и опаде по сравнению с фоном достигало 20 раз, в почве — 200 раз. Наблюдалось повышение содержания S и SO42– в осадках и опаде в 3 раза по сравнению с фоном, а также снижение содержания Ca и Mg в почве и древесном опаде.

Представлены результаты исследований структуры древостоев после сплошной вырубки сосновых лесов лишайниковой группы в 1958 г. на территории Лапландского государственного природного биосферного заповедника в период временного упразднения заповедного режима в 50-е годы минувшего столетия. Исследования выполнены в 2014 г. Выявлено успешное возобновление леса и формирование древесного яруса. Основной лесообразующей породой является сосна разного возраста, тип леса — сосновое кустарничково-лишайниковое редколесье. Подрост представлен сосной, берёзой и елью. Сосновый подрост варьирует от 2000 до 3175 шт/га. На лесовозобновление в сосняках лишайниковой группы значительное влияние оказывает покров из кустистых лишайников рода Cladonia. Деревья и подрост сосны и берёзы повреждены лосями (до 30%), сосновый подрост высотой до 1,0 м — патогенным грибом снежное шютте (до 70 %).

Проведён скрининг на устойчивость к меди 9 штаммов зелёных водорослей и цианобактерий, выделенных из наземных местообитаний. Показано, что штаммы, подвергшиеся воздействию высоких уровней меди (3 мг/л и выше), демонстрировали значительные изменения, включая уменьшение размера клеток и разрушение пигментов хлорофилла. Выявлен штамм Nostoc sp. LK-20-1, демонстрирующий устойчивость к меди на уровне 2 мг/л. Данный штамм перспективен для биоремедиации территорий, загрязнённых тяжёлыми металлами.

Впервые исследована эффективность действия органической суспензии на основе экстракта зоогумуса (зоокомпоста) личинок мухи чёрной львинки (Hermetia illucens) и биологического стимулятора из бактерий Arthobacter mysorens на рост, развитие и цветение однолетних растений — каллистефуса китайского (Callistephus chinensis) и календулы лекарственной (Calendula officinalis), используемых для озеленения в условиях Кольского Заполярья. Выявлено увеличение высоты и числа побегов, диаметра и числа соцветий растений под влиянием изученных стимуляторов. Подтверждён наибольший эффект комплексного применения исследованных стимуляторов на декоративные признаки сортовых культур — на величину цветка и обильность цветения. Изученные стимуляторы рекомендованы для корневой подкормки с целью повышения декоративных качеств однолетних цветочных культур, используемых в озеленении северных городов.

Результаты исследований интродукции первоцвета прелестного Primula amoena M. Bieb. в условиях Кольского Севера свидетельствуют о высоких адаптационных возможностях этого травянистого многолетника. Растения первой репродукции проходят полный цикл развития, характеризуются высокой семенной продуктивностью с коэффициентом 84,5 % и формируют полноценные семена (в среднем 260 шт. на одно растение) с хорошей лабораторной всхожестью (83 %). Проведённые исследования подтверждают перспективность выращивания высокодекоративного многолетника Primula amoena для широкого применения в ландшафтном фитодизайне северных городов.

Обоснованы предпосылки для создания на ботанико-географическом участке «Алтай» Полярно-альпийского ботанического сада КНЦ РАН экспозиции, представленной характерными ценотическими элементами темно-, светлохвойной и черневой тайги Горного Алтая. Подобные экспозиции в ботанических садах являются одной из форм сохранения биоразнообразия интродуцированных растений ex situ. Приведена характеристика видового состава, структуры и состояния создаваемых насаждений на данный период работы — завершения этапа создания древесного яруса. Подведены предварительные итоги интродукции основных древесных видов из лесов Горного Алтая (Abies sibirica Ledeb., Picea obovata Ledeb., Larix sibirica Ledeb., Pinus sibirica Du Tour, Pinus sylvestris L., Tilia amurensis var. sibirica (Fisch.) Y.C.Chu., Populus tremula L.). Состояние хвойных и лиственных пород характеризуется как нормальное: они проявляют устойчивость к климату и почвам Кольского Заполярья, сохраняют естественный ритм развития, проходят все этапы и фазы онтоморфогенеза. Сравнительный анализ ритмов сезонного развития наиболее контрастных экотипов травянистых видов Горного Алтая (предгорный и высокогорный) показал, что условиям северной тайги Хибинских гор в большей степени соответствуют растения высокогорных и горно-лесных местообитаний. Особенности их роста и развития ex situ свидетельствуют об успешной адаптации большинства алтайских видов к условиям Кольского Заполярья.

Территория центральной части Мурманской области считается хорошо исследованной с ботанической точки зрения. Комплексный подход, включающий полевые работы, анализ данных литературы и инвентаризацию исторических гербарных материалов, позволил существенно дополнить и уточнить картину распространения охраняемых видов сосудистых растений для района истоков реки Нивы и южного побережья озера Экостровская Имандра, а также разобраться в ошибках интерпретации мест произрастания на основе исторических указаний. На основании проведённого исследования в данном районе отмечено 17 охраняемых видов сосудистых растений, включённых во второе издание Красной книги Мурманской области, 15 видов рекомендованы к включению в третье издание Красной Книги Мурманской области, из которых 3 вида включены в Красную книгу Российской Федерации. Указания на произрастание венерина башмачка (Cypripedium calceolus) и вудсии гладковатой (Woodsia glabella) в районе Африканды признаны ошибочными. Выявлено место концентрации редких видов на горе Лысая, которое рекомендуется взять под охрану в качестве памятника природы регионального значения «Гора Лысая», чтобы предотвратить дальнейшую деградацию территории и потерю естественного биоразнообразия. В отношении планирования дальнейших полевых исследований рекомендуется проведение работ близ карьера в массиве Африканда, где размещалось перовскит-титаномагнетитовое месторождение, разработанное в 1950-е гг.

Рассмотрены изменения законодательных основ развития туризма на особо охраняемых природных территориях (ООПТ) в России за период с 2013 по 2024 гг. Отмечена либерализация законодательства об ООПТ, направленная на вовлечение заповедных территорий в туристско-рекреационное использование. Проведён анализ региональных практик нормативного правового регулирования процесса оценки предельно допустимой рекреационной ёмкости ООПТ регионального и местного значения. В настоящее время лишь в 33 регионах разработаны региональные порядки расчёта рекреационной ёмкости, причём 28 субъектов РФ опираются на рамочные документы, позволяющие руководствоваться субъективными представлениями сотрудников исполнительных органов власти или учреждений, управляющих ООПТ, при проведении критически важных оценок, на основании которых будут формироваться долгосрочные планы развития ООПТ и организация работы с туристами. Лишь в 5 регионах имеются нормативные правовые акты, позволяющие провести необходимую работу по проверяемой, воспроизводимой и относительно объективной оценке рекреационной ёмкости ООПТ.