Ученые ТИУ улучшили систему защиты мерзлого грунта от оттаивания
<div>
Из-за изменения климата южная граница вечной мерзлоты неумолимо смещается на север. Здания и нефтепромысловые объекты, построенные десятилетия назад, оказываются в зоне риска: грунт тает – сооружения начинают проседать. Доцент Тюменского индустриального университета <b>Алексей Ишков</b> и его коллеги исследовали и усовершенствовали систему температурной стабилизации грунтов на основе диоксида углерода, которая работает автономно, без подключения к электросети.<br>
<br>
<i>"Здание работает как сковородка, нагревая грунт под собой. Раньше там был лед, который служил цементом. Теперь лед тает, превращается в воду, вытесняется, и грунт теряет несущую способность. Начинаются просадки, которые угрожают целостности сооружений",</i> – объясняет суть проблемы доцент кафедры криологии Земли Алексей Ишков.<br>
<br>
Традиционно для охлаждения грунта под зданиями используют системы с аммиаком. Однако у этого хладагента есть ряд недостатков. Ученые ТИУ предложили альтернативу – диоксид углерода (CO2), который гораздо чувствительнее к малейшим перепадам температур. Система стабилизации вечномерзлых грунтов представляет собой замкнутую стальную установку. Под зданием проложен змеевик (испаритель), а на поверхности установлен конденсатор. Зимой, когда температура воздуха падает, жидкий CO2 в подземной трубке начинает забирать тепло из грунта. Происходит, на первый взгляд, парадокс: хладагент закипает даже при отрицательной температуре грунта (около -3°C) за счет давления насыщенных паров. Образовавшийся газ поднимается в надземный конденсатор, где отдает тепло в атмосферу, снова превращается в жидкость и стекает вниз. Цикл повторяется. <br>
<br>
<i>"Система работает сама по себе, без электричества, только за счет законов физики – фазовых переходов и гидравлического напора. За холодный период система формирует достаточный запас холода в основании, чтобы сохранить требуемый температурный режим в теплый период",</i> – рассказывает Алексей Ишков.<br>
<br>
<img src="https://news.tyuiu.ru/media/images/58867" id="d1Cch" style="height: 454.921px; width: 700px;"> <br>
Фото предоставлено Алексеем Ишковым<br>
<br>
Эксперименты с 300-метровой установкой, проведенные совместно с Институтом криосферы Земли СО РАН и "Губернской академией", принесли неожиданные научные открытия. Раньше считали, что система работает по принципу "включено/выключено" (1 или 0). Но точные датчики показали, что при слабых тепловых импульсах система начинает реагировать раньше, совершая пульсации расхода хладагента (флуктуации).<br>
<br>
<i>"Мы увидели, что система уже начинает отводить теплоту на ранних этапах, формируя скрытый запас прочности несущей способности. Раньше мы не учитывали этот эффект в математических моделях, а теперь учет пульсирующего режима потенциально позволит повысить точность прогнозов, сейчас для этого уточняется математическая модель",</i> – делится открытием ученый.<br>
<br>
Одна из конструктивных вариаций разработанной установки применима не только для новых объектов, но и для спасения уже построенных зданий и нефтедобывающих площадок – систему можно интегрировать под существующие фундаменты. По оценкам экспертов, использование таких систем температурной стабилизации позволяет вести строительство в условиях Крайнего Севера на 53% дешевле и почти вдвое быстрее относительно вентилируемого подполья со свайным полем.<br>
<br>
Сейчас команда Алексея Ишкова, в которую также входят специалисты кафедры криологии ТИУ под руководством <b>Елены Устиновой</b> и <b>Геннадий Аникин</b> из Института криосферы Земли СО РАН, занимается формализацией математической модели. Она может стать основой для оптимизации проектных решений и в будущем предлагать бизнесу готовые, экономически просчитанные решения для защиты инфраструктуры Арктики.<br>
<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://news.tyuiu.ru/xolodilnik-dlia-vecnoi-merzloty-ucenye-tiu-ulucsili-sistemu-zashhity-merzlogo-grunta-ot-ottaivaniia"><span style="color: #00aeef;">Тюменский индустриальный университет</span></a><br>
<br>
</div>
<br>
Ученые из России обнаружили микропластик во всех пробах снега Западной Сибири
<div>
Ученые Томского государственного университета завершили трехлетний мониторинг атмосферного микропластика в снеговом покрове Западной Сибири и опубликовали результаты в журнале Pollutants (Q1). Микропластик обнаружен во всех без исключения пробах — от предгорий Алтая до Заполярья. Среднее содержание частиц выросло с 711 единиц на квадратный метр в 2021 году до 1 112 — в 2023-м. Новые данные расширяют картину, полученную по итогам за 2021 год, и добавляют оценку экологических рисков.<br>
<br>
Исследование охватило территорию от предгорий Алтая до Полярного круга. Работу выполнил коллектив Центра исследования микропластика в окружающей среде ТГУ под руководством директора центра <b>Юлии Франк</b>. Пробы снега отбирали на 23 наблюдательных станциях в Томской, Новосибирской, Омской, Тюменской, Кемеровской областях, Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком автономных округах и Алтайском крае. Отбор вели в период максимального накопления снега с 2021 по 2023 год.<br>
<br>
Микропластик нашли во всех пробах. Его распределение по территории неравномерное, но четко прослеживается межгодовая динамика: среднее содержание частиц выросло с 711 единиц на квадратный метр в 2021 году до 1 112 — в 2023-м. По мнению ученых, это свидетельствует о тенденции к накоплению микропластика в снеговом покрове.<br>
<br>
Почти все частицы микропластика в снеговом покрове — это волокна, их больше 90%. Фрагменты встречаются реже, до 8%, а пленки и сферы вместе — не более 2%. По размеру преобладают частицы от 300 до 1000 микрометров.<br>
<br>
<i>"Что касается состава, в 2022–2023 годах больше всего было полиэтилентерефталата (ПЭТ) — свыше 40%, заметные доли приходились на полипропилен, полиэтилен и полистирол. Эти полимеры — основа синтетических тканей и упаковки: из них делают одежду, термобелье, домашний текстиль, пакеты, бутылки и контейнеры. Стирая синтетику и выбрасывая пластик, мы отправляем эти материалы в окружающую среду. А вот в 2021 году картина отличалась: в пробах заметно преобладала вискоза",</i> — рассказывает участник исследования, аспирант Биологического института ТГУ <b>Алексей Редникин</b>.<br>
<br>
Такой состав указывает на главный источник загрязнения — синтетический текстиль. Эти полимеры широко используются в производстве одежды, в том числе для суровых климатических условий Сибири и Арктики: синтетика прочнее натуральных тканей, лучше держит тепло и защищает от влаги.<br>
<br>
Анализ факторов дал неожиданный результат. Прямой связи между концентрацией микропластика и плотностью населения, валовым региональным продуктом или близостью автодорог не нашли. Зато обнаружилась умеренная корреляция с высотой снегового покрова: чем больше осадков, тем активнее частицы осаждаются из атмосферы.<br>
<br>
В статье, <a target="_blank" href="https://www.mdpi.com/2673-4672/6/3/49"><span style="color: #00aeef;">опубликованной</span></a> в журнале Pollutants (Q1), ученые описали оценку потенциального экологического риска по трем индексам. Средний индекс химической опасности полимеров вырос с 96,2 в 2021 году до 991 в 2023-м — это нижняя граница опасного уровня риска. Рост произошел за счет появления в структуре полимеров полиакрилонитрила и полиуретана, у которых высокий балл опасности. При этом индекс потенциального экологического риска остается на минимальном уровне (первая степень опасности), хотя и показывает тенденцию к ежегодному увеличению — с 1,92 до 19,7.<br>
<br>
<i>"Несмотря на то что в снеговом покрове встречаются полимеры с высоким индексом химической опасности, их концентрации пока сравнительно низкие",</i> — говорит Алексей Редникин. — <i>"Но тенденция к росту экологического риска есть, и это настораживает. Микропластик — относительно инертный материал, но добавки, которые производители используют для улучшения его свойств, могут быть токсичными и усиливать вредное воздействие на живые организмы".</i><br>
<br>
ТГУ — один из российских лидеров в изучении микропластика. В 2021 году университет инициировал создание консорциума "Микропластик в окружающей среде", который объединил исследователей из разных регионов. Исследование загрязнения окружающей среды микропластиком — значимая часть стратегического проекта ТГУ "Глобальные изменения Земли: климат, экология, качество жизни», реализуемого при поддержке федеральной программы "Приоритет 2030".<br>
<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://naked-science.ru/article/column/mikroplastik-v-probah-snega"><span style="color: #00aeef;">Naked Science</span></a><br>
<br>
</div>
Найдена скрытая причина таяния ледников
Скорость таяния ледников зависит не только от потепления климата, но также от их формы и размера. Без поправки на "геометрический" фактор климатические оценки, основанные на данных о температурных изменениях, рискуют быть неточными. К такому выводу пришли исследователи Арктического и антарктического научно-исследовательского института, изучающие ледники Альдегонда и Западный Гренфьорд на архипелаге Шпицберген.<br>
<br>
Баланс массы ледников является одним из важнейших показателей состояния климата, особенно в удаленных арктических районах, где регулярных метеонаблюдений мало или они вовсе отсутствуют. Перестройка пространственной конфигурации ледников формирует дополнительный сигнал в данных об их таянии, который необходимо учитывать, чтобы точнее оценивать климатические изменения.<br>
<br>
Данные получены на основе многолетнего гляциологического мониторинга двух горно-долинных ледников архипелага Шпицберген, расположенных у поселка Баренцбург, где наблюдения ведутся с 2002 года и считаются одними из самых длинных и подробных рядов измерений в этой части Арктики. По данным ученых, с 2013 по 2025 год ледники потеряли более 20 и около 18 метров водного эквивалента массы соответственно.<br>
<br>
<i>"Помимо чисто климатического сигнала – реакции ледника на температуру воздуха и осадки – в данных обнаружился и другой, “геометрический” эффект. Когда край ледника отступает, а его поверхность в целом опускается ниже, лед оказывается в зоне более теплого воздуха и тает еще быстрее, даже если климат за это время не изменился",</i> – рассказал старший научный сотрудник Арктического и антарктического научно-исследовательского института <b>Антон Терехов</b>.<br>
<br>
Ученые рассчитали баланс массы двумя способами – с учетом ежегодных изменений формы поверхности ледника и относительно зафиксированной на 2008 год геометрии. Было обнаружено, что из-за смещения ледников в более низкие, теплые высотные пояса они ежегодно теряют дополнительно 1–2% льда на Альдегонде и 0,5–1% на Западном Гренфьорде сверх того, что можно списать на климат.<br>
<br>
По оценкам ученых за последние два десятилетия, эта добавка еще невелика и не искажает общую климатическую оценку. То есть "истинно климатический" тренд статистически не отличим от наблюдаемого. Но чем длиннее ряд наблюдений и чем быстрее тает ледник, тем заметнее эта "накрутка", а темпы потери массы ледниками Шпицбергена в последние годы уже носят беспрецедентный характер.<br>
<br>
<i>"Ледник живой, постоянно меняющийся объект. Пока он тает, его поверхность опускается все ниже, а там, внизу, воздух теплее – и в результате лед начинает таять еще быстрее, даже если сама погода за окном не изменилась ни на градус. Сейчас этот эффект небольшой, но, если его не учитывать при анализе более длинных рядов наблюдений, мы рискуем принять часть собственной, “геометрической” истории ледника за климатический сигнал, которого на самом деле нет"</i>, – пояснил Антон Терехов.<br>
<br>
По мнению ученых, предложенный метод можно и нужно применять к другим ледникам мира. Благодаря спутниковым цифровым моделям рельефа ArcticDEM и REMA, покрывающим всю Арктику и Антарктику, повторить такие расчеты можно практически для любого центра оледенения. Это позволит точнее отделять реальные последствия глобального потепления от "внутренней бухгалтерии" самих ледников и, соответственно, точнее прогнозировать их дальнейшую судьбу.<br>
<br>
Исследование <a target="_blank" href="https://www.aaresearch.science/jour/article/view/857/357"><span style="color: #00aeef;">опубликовано</span></a> в журнале "Проблемы Арктики и Антарктики". <br>
<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://scientificrussia.ru/articles/najdena-skrytaa-pricina-taania-lednikov"><span style="color: #00aeef;">Научная Россия</span></a><br>
<br>