Роль центров коллективного пользования научным

Роль центров коллективного пользования научным оборудованием в
развитии фундаментальных и прикладных исследований в
Арктическом регионе России
Бровко О.С., Институт экологических проблем Севера УрО РАН,
Косяков Д.С., Северный (Арктический) федеральный университет,
г. Архангельск
В рамках договора о сотрудничестве между Северным
(Арктическим) федеральным университетом (САФУ) и Институтом
экологических проблем Севера УрО РАН (ИЭПС УрО РАН)
предусматривается взаимодействие центров коллективного пользования
научным оборудованием (ЦКП), созданных в университете и
подразделении УрО РАН. В САФУ в 2010 году создан ЦКП НО
«Арктика», на базе ИЭПС и Института физиологии природных адаптаций
(ИФПА) УрО РАН также в 2010 году создан ЦКП «Критические
технологии РФ в области экологической безопасности Арктики» (ЦКП КТ
РФ Арктика).
Направления научных исследований ЦКП НО «Арктика»:
- проведение фундаментальных исследований в области физической
химии, химии природных соединений, аналитической химии объектов
окружающей среды, органической химии, физики дисперсных систем,
химии и физики материалов и наноматериалов; нанотехнологий;
- разработка научных основ инновационных экологически безопасных
технологий глубокой переработки растительного сырья для получения
широкого круга продуктов с заданными потребительскими свойствами;
- разработка методов и средств экологического контроля и мониторинга
арктических и приарктических территорий РФ:
- оценка уровня техногенного воздействия на окружающую среду Севера
России в зоне влияния потенциально опасных объектов и производств
(космодром «Плесецк», Центр ядерного судостроения в г. Северодвинск,
целлюлозно-бумажные предприятия, добыча и транспортировка полезных
ископаемых и др.), прогнозирование антропогенных изменений природных
экосистем;
Поставленные задачи успешно решаются в лабораториях центра,
оснащенных высококлассным аналитическим оборудованием. В ЦКП
работают лаборатории:
- атомной спектроскопии;
- колебательной спектроскопии;
- УФ-спектроскопии;
- рентгеновской спектроскопии;
- термического анализа и калориметрии;
- электронной микроскопии;
- жидкостной хроматографии;
- газовой хроматографии;
- сверхкритических флюидных технологий;
- элементного анализа;
- спектроскопии ядерного магнитного резонанса.
-
Приоритетными исследованиями ЦКП КТ РФ Арктика являются:
- комплексная оценка экологических проблем Европейского Севера России
и прилегающих арктических территорий;
- научные основы освоения и рационального использования минеральных
ресурсов и биологически возобновляемых природных ресурсов;
- геодинамика и минерагения северных территорий;
- медико-биологическая оценка состояния регуляторных систем организма
человека и животных и влияние на них климатоэкологических факторов
окружающей среды Европейского Севера России.
Для реализации научных задач созданы приборно – лабораторные
комплексы:
количественного химического анализа,
гидролого-, гидрохимического анализа;
микроскопии;
молекулярно-генетических исследований;
георадиолокационного зондирования;
радиологического анализа;
сейсмического мониторинга;
магнитовариационного и метеорологического мониторинга;
изучения регуляторных механизмов иммунитета;
изучения физиологии иммунокомпетентных клеток;
нейрофизиологических исследований;
исследования эндокринных функций,
а также вычислительный блок (кластер суперкомпьютер).
Взаимодополняющие лабораторные комплексы университетского и
академического ЦКП позволяют выполнять междисциплинарные
многопрофильные исследования, решая поставленные задачи с
привлечением специалистов различных направлений.
Для решения актуальных задач комплексной оценки экологического
состояния Северной России и прилегающих арктических территорий в
рамках Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники
в РФ и в соответствии с Перечнем критических технологий РФ проводятся
исследования,
осуществляемые
при
тесном
сотрудничестве
университетского и академического ЦКП.
Проводятся совместные экспедиции, семинары, стажировки,
выполняются гранты и проекты. Для участия в семинарах приглашаются
ученые из ведущих научных школ, а также специалисты крупнейших фирм
производителей аналитического оборудования. На оборудовании ЦКП
проводятся стажировки и обучение новым методам физико-химического
анализа, а также исследования аспирантов, магистрантов и студентов с
последующим выполнением выпускных квалификационных работ.
Исследования, проводимые в Арктическом регионе, часто требуют
проведения экспедиционных работ в труднодоступные местности,
доставка в которые возможна только морским транспортом ледового
класса, либо вертолетом. Организация и проведение таких экспедиций
значительно облегчаются при сотрудничестве нескольких организаций.
Исследования, выполненные как непосредственно в зоне экспедиционных
работ с применением мобильного оборудования, так и последующая
камеральная обработка собранного материала приобретают комплексный
характер, если проведены учеными различных специальностей.
В экспедиции Арктический плавучий университет на т/х «Профессор
Молчанов», организованной САФУ, принимали участие и сотрудники
академического ЦКП. В ходе экспедиции проведены океанографические,
гидрохимические, географические, гляциологические, метеорологические,
сейсмологические,
радиологические,
биологические
и
другие
исследовательские работы на акватории Белого и Баренцева морей
Северного Ледовитого океана. Отработано 130 станций на 14
гидрологических разрезах. Всего отобрано и проанализировано 8300 проб.
С применением уникального оборудования ЦКП КТ РФ Арктика
выполнена радиологическая оценка состояния арктических и
субарктических территорий в западном секторе Российской Арктики.
В ИЭПС УрО РАН под руководством члена-корр. РАН Юдахина
Ф.Н. создана Архангельская сейсмическая сеть, которая является самой
северной сейсмической сетью и имеет 11 пунктов наблюдений (рис.1)
[1,2]. Самый северный пункт - Земля Франца-Иосифа (ZFI). Установка в
2012 г. дополнительной третьей сейсмической станции значительно
повысила чувствительность сейсмологического пункта ZFI, что позволило
точнее определять эпицентры локальных землетрясений из Арктического
региона. По результатам
непрерывных наблюдений выявлена
сейсмичность на границе континентального склона земной коры в
российском секторе Арктики (рис.2). Помимо расширения представлений о
современных геодинамических процессах в Арктическом регионе,
маркировка границы континентального шельфа существенна для
определения границ России в Арктике. Архангельская сейсмическая сеть
оснащена оборудованием мирового уровня, но для успешной реализации
государственных задач по изучению Арктики необходимо повысить
чувствительность сети с созданием аппертурных групп в уже действующих
сейсмологических пунктах.
С применением сейсмического оборудования ЦКП КТ РФ «Арктика»
решаются также следующие задачи:
- изучение строения верхней части земной коры методом
микросейсмического зондирования [3];
- изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии [4];
- разработка инженерно-сейсмометрических методик по
состояния ответственных сооружений и грунтов оснований [5].
Рис.1 Архангельская сейсмическая сеть
оценке
Рис.2 Карта эпицентров сейсмических
событий, зарегистрированных сейсмологическим пунктом ZFI за 2011-2012 гг.
При совместном участии университетского и академического ЦКП
выполняются работы по проекту «Разработка основ эколого-химического
мониторинга
ракетно-космической
деятельности».
Результаты
проведенных исследований являются основой для оценки экологического
и
экономического
ущерба,
наносимого
ракетно-космической
деятельностью региону.
Выполняются совместные комплексные эколого-аналитические
исследования по оценке состояния объектов окружающей среды и
деятельности предприятий химико-лесного комплекса. Проводятся
исследования по совершенствованию принципов экологического
нормирования и контроля деятельности предприятий целлюлознобумажной промышленности путем обоснования и внедрения перечня
приоритетных показателей эколого-аналитического контроля качества
сточных вод
В лаборатории экоаналитических исследований ИЭПС УрО РАН
проводятся
эколого-аналитический
контроль
и
мониторинг
хлорорганических соединений в технологических средах на крупных
целлюлозно-бумажных предприятиях Европейского Севера в ходе
модернизации технологий, направленных на обеспечение экологической
безопасности на уровне международных стандартов и
повышения
конкурентноспособности производства беленой целлюлозы [6]. Также
выполняется
эколого-аналитический
мониторинг
липофильных
хлорорганических соединений для оценки экологического состояния
природных экосистем в условиях северных территорий под влиянием
приоритетного фактора антропогенной нагрузки.
Приборный парк оборудования ЦКП постоянно обновляется. На базе
отдела экологии ИЭПС УрО РАН в конце 2012 года создан
экспериментальный комплекс, включенный в состав ЦКП КТ РФ Арктика,
для проведения молекулярно-генетических исследований. В лаборатории
выполняются работы по выделению ДНК и постановке ПЦР для
идентификации видов и выявления филогеографических закономерностей.
Таким образом, для проведения сложных комплексных исследований
эффективно использование высококвалифицированного научного и
аппаратурного потенциала центров коллективного пользования,
оснащенных уникальным исследовательским и специализированным
оборудованием различного назначения.
Список литературы
1.
Юдахин Ф.Н., Морозов А.Н., Конечная Я.В. Возможности
Архангельской сейсмической сети для мониторинга Арктического региона
// Геофизические исследования. М: ИФЗ РАН, 2012. 13(3). С.74-84.
2.
Antonovskaya G.N., Konechnaya Y.V. The Arkhangelsk seismic network
// Book of abstracts 33rd GA ESC, 2012, Р.19-24
3.
Данилов К.Б. Применение метода микросейсмического зондирования
для изучения трубки взрыва им. М.В. Ломоносова (Архангельская
алмазоносная провинция) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле, 2011. № 1.
Вып. 17. С. 231-237.
4.
Французова В.И., Ваганова Н.В., Юдахин Ф.Н., Винник Л.П.,
Косарев Г.Л., Орешин С.И. Строение литосферы по данным обменных
волн под сейсмостанцией Климовская // Вестник Воронежского
государственного университета. Серия геология. 2011, № 1. С. 176 – 183.
5.
Капустян Н.К., Антоновская Г.Н., Басакина И.М., Глотов В.С.
Комплекс инженерно-сейсмометрических методик для оценки состояния
зданий и сооружений // Наука и безопасность. № 5. 2012. Магнитогорск.
ISSN 2225-0360. С. 40-61.
6.
Троянская А.Ф., Рубцова Н.А., Белоглазов В.В., Соболева Т.В.,
Кузнецов А.В., Цыганов С.П. Реализация модели технологического
нормирования для обеспечения экологической безопасности производства
сульфатной целлюлозы на предприятиях севера России // PAP-FOR-2006:
Пленарные
доклады
IX
Международной
научно-технической
конференции. С.-Петербург: АО ВНИИБ, 2006. С. 43-48.