DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10345

Опасные природные явления: влияние динамики гидросферы на климат степных и пустынных зон Калмыкии

Natural hazards: the influence of hydrosphere dynamics on the climate of the steppe and desert zones of Kalmykia

Сангаджиев Мерген Максимович, доцент, кандидат геолого-минералогических наук, кафедра «Строительство», инженерно-технологического факультета ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», 358000, Российская Федерация г.Элиста, ул. Пушкина, 11

Сангаджиева Римма Сергеевна, специалист УМР, инженерно-технологического факультета ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», 358000, Российская Федерация г.Элиста, ул. Пушкина, 11

Сангаджиева Ангелина Сергеевна, ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», 358000, Российская Федерация г.Элиста, ул. Пушкина, 11

Сангаджиева Эвелина Сергеевна, ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», 358000, Российская Федерация г.Элиста, ул. Пушкина, 11

Лиджиева Баин Андреевна, ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», 358000, Российская Федерация г.Элиста, ул. Пушкина, 11

Sangadzhiev Mergen Maksimovich, Associate Professor, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Department of Construction, Faculty of Engineering and Technology, B. B. Gorodovikov Kalmyk State University, 11 Pushkin Str., Elista, 358000, Russian Federation

Sangadzhieva Rimma Sergeevna, specialist of UMR, Faculty of Engineering and Technology of the Kalmyk State University named after B. B. Gorodovikov, 358000, Russian Federation, Elista, Pushkin str., 11

Sangadzhieva Angelina Sergeevna, Kalmyk State University named after B. B. Gorodovikov, 11 Pushkin Street, Elista, 358000, Russian Federation

Sangadzhieva Evelina Sergeevna, Kalmyk State University named after B. B. Gorodovikov, 11 Pushkin Street, Elista, 358000, Russian Federation

Lidzhieva Bain Andreevna, Kalmyk State University named after B. B. Gorodovikov, 11 Pushkin Street, Elista, 358000, Russian Federation

Аннотация. Современное состояние гидросферы Калмыкия представлена сетью малых рек, озерами и водохранилищами. В летний период они почти полностью пересыхают. Минерализации воды достигает 10-15 мг-экв/л. Для питьевого водоснабжения она не пригодна. Целью представленной работы выявление динамических процессов гидросферы на климат в регионе. В работе были использованы материалы, собранные в период прохождения экспедиции в районы республики Калмыкия. В частности был проведен отбор воды из рек расположенных на территории Калмыкии, грунта, измерены скорости течения в период половодья и в конце лета. Антропогенные нагрузки на почву, песок, суховей, пыльные бури способствуют ускорению испарения воды с поверхностных зеркал водоемов. Также исследованы основные факторы, влияющие на окружающую среду и воздушный бассейн Прикаспийского региона и в частности Калмыкии. Техногенные нагрузки на почву и растительность за последние десятилетия увеличились в разы. Это связано с интенсивным ведением сельского хозяйства. Увеличивается поголовье домашних животных. А также нагрузка количества животных на гектар земельных ресурсов. Другим фактором является использование большегрузной техники на просторах региона. Проезд такой техники оставляет глубокие следы, которые, в конечном счете, превращаются в овраги, пустынные зоны. Гипотезой для принятия решений является система равновесия в природной среде, ее энтропия упорядоченности. Полученные результаты позволят оценивать движение воздушной массы, гидросферы, изменения климата и окружающей среды.

Summary. The current state of the hydrosphere of Kalmykia is represented by a network of small rivers, lakes and reservoirs. In the summer, they almost completely dry up. Water mineralization reaches 10-15 mg-eq/l. It is not suitable for drinking water supply. The purpose of the presented work is to identify the dynamic processes of the hydrosphere on the climate in the region. The materials collected during the expedition to the regions of the Republic of Kalmykia were used in the work. In particular, water was taken from rivers located on the territory of Kalmykia, soil, flow rates were measured during high water and at the end of summer. Anthropogenic loads on the soil, sand, dry wind, dust storms contribute to accelerating the evaporation of water from the surface mirrors of reservoirs. The main factors affecting the environment and the air basin of the Caspian region and in particular Kalmykia are also studied. Technogenic loads on the soil and vegetation have increased significantly over the past decades. This is due to intensive farming. The number of domestic animals is increasing. As well as the load of the number of animals per hectare of land resources. Another factor is the use of heavy-duty equipment in the vast expanses of the region. The passage of such equipment leaves deep traces, which, eventually, turn into ravines, desert zones. The hypothesis for decision-making is the system of equilibrium in the natural environment, its entropy of order. The results obtained will allow us to evaluate the movement of the air mass, the hydrosphere, climate and environmental changes. 

Ключевые слова: гидросфера; парниковый эффект; опустынивание; пыльные бури; антропогенное воздействие; поверхностные воды; минерализация воды; сельское хозяйство.

Keywords: hydrosphere; greenhouse effect; desertification; dust storms; anthropogenic impact; surface waters; water mineralization; agriculture.

Введение. Постановка вопроса исследования. Основная часть пустынь в Республики Калмыкии (РК) расположены в юго-восточной части региона: Яшкульский, Черноземельский, Юстинский районы. Также малые территории по размеру менее 100 кв.м обнаружены во всех районах республики [8].

В работе использованы результаты, полученные калмыцкими учеными по климату региона [8]. Учтены работы Берга Л.С. [2], Гумилева Л.Н. [4]. В этих работах представлены данные, которые влияют на температуру воздуха, почвы. А пыльные бури, суховеи и пыль оставляет свои следы в атмосфере и на поверхности территория изучения. Пыль же с Азиатского континента также оставляет свой след. Примером может служить пыль с пустыни Гоби и малых пустынь, расположенных между Азией и Европой. Особенно в Республике Казахстан, и в восточной части Прикаспийской низменности.

Сотрудниками Калмыцкого государственного университета часть вопросов по тематики исследования были рассмотрены и изданы в разных источниках. Из них часть была выставлена на международных и федеральных научно-практических конференциях. Отдельно рассмотрены инженерно-геологические характеристики территории РК [12].

Республики Калмыкия, не обеспечена полностью водными ресурсами. Гидрографическая сеть представлена малыми реками, водохранилищами и озерами, большая часть из которых летом высыхает [1,8].

Ежегодно для нужд хозяйственно-бытового назначения в РК используется около 50 млн. м³ воды.

Учтена информация, расположенная в открытых источниках, Интернет ресурсы. Например, данные отчетов, ежегодно издаваемые местными органами управления [5].

Основная часть. В работе использованы материалы, теоретическая часть которых изданные в трудах сотрудников Уральского государственного горного университета [3,6].

В РК минерализация вод достигает более 10-15 мг/л. Маломощные водоносные горизонты подземных вод на территории РК вызывает определенные трудности в вопросах водоснабжения. Скважины в большинстве случаев через год два становятся солеными.

Сложные геолого-гидрогеологические и климатические условия, естественное засоление отложениями горных пород (щелочных), зоны аэрации и водовмещающих отложений, развитием соляной тектоники и др. приводит к загрязнению подземных вод на территории РК [9].

Объектами в РК, оказывающими негативное воздействие на состояние атмосферного воздуха, являются в основном предприятия газонефтедобычи, топливно-энергетического комплекса и автотранспорт.

Количество выбросов в массе загрязняющих веществ в атмосферу на территории РК в среднем за последние годы составило более 46 тыс. тонн. В том числе от стационарных источников — 3,856 тыс. тонн (8,3%), автотранспорта — 42,533 тыс. тонн (91,7%). Основная доля выбросов, как и в предыдущие годы, поступает от автотранспортных средств [5].

Из-за отсутствия больших производственных мощностей, проблема загрязнения окружающей среды также остается актуальной для РК. Например, не решается проблема загрязнения окружающей природной среды в районе размещения бытовых и промышленных отходов. Особенно в пригороде гг.Элиста и Лагань. Нефтепроводы, строительство и эксплуатация мини-предприятий по переработке нефти, строительной индустрии, увеличение количества автотранспорта увеличивают опасность загрязнения окружающей среды, негативного влияет на здоровье населения республики.

Республика длительное время испытывает влияние техногенной нагрузки от соседних к ней территорий: Волгоградская, Астраханская области и Ставропольский край, на которых расположены крупные предприятия и комплексы. Комплексный межтерриториальный государственный экологический мониторинг не проводится в связи с отсутствием финансовых средств. Каждый регион решает эти вопросы отдельно [7].

Другая проблема в Калмыкии это вопросы опустынивания [9,10,11]. В основном это происходит за счет хозяйственной деятельности человека [9]. Человек является самым главным источником антропогенного воздействия на природу, ее техногенную безопасность и экологическую ситуацию.

Интенсивная распашка почвы привело к активным проявлениям водной эрозии на Ергенях и Маныче.

Аридная зона в Калмыкии с коэффициентом 0,31-0,45, служит естественным фоном для усиления процессов деградации и опустынивания. Опустынивания в республике проявляется в форме деградации пастбищных угодий, снижения плодородия и ухудшения структуры почвенного покрова, деградации орошаемых пахотных земель, увеличения площади разбитых песков [10].

Изменения природно-ресурсного потенциала, связанные с опустыниванием земель, наблюдаются в регионе Черные земли (примером может, послужит знаменитые Кизлярские пастбища), площадь которых в границах республики равна 3,3 млн.гa. Здесь доля сбитых пастбищ превышает 80%, а емкость кормовых угодий снизилась на 40-50%. Доминирующим типом опустынивания является пастбищная дигрессия.

Эрозия является одним их наиболее опасных видов деградации в Республике Калмыкия, вызывающая разрушение почв и утрату их плодородия. Площадь эродированных земель составляет около 5,0 млн. га, из которых на долю водной эрозии подвержено 0,5 млн. га, в т.ч. 0,1 млн. га пашни. Наибольшее развитие ветровая эрозия получила в восточных районах республики, где дефляции способствует равнинная территория в условиях интенсивной ветровой деятельности, недостаточного и нерегулярного атмосферного увлажнения, слабой эрозионной устойчивости почв [7,9,10].

Водная эрозия в основном проявляется на склоновых землях Ставропольской и Ергенинской возвышенности (Центральная и Западная зона). Это связано с выпадением осадков (дождь, снег) она, вызывает механическое разрушение почв, смыв поверхностного слоя. Эти процессы являются главной причиной уменьшения мощности гумусовых горизонтов, ухудшения структуры плодородного слоя почв.

Широкий масштаб в республике (п.Яшкуль) приняло подтопление земель подземными водами, вызванное как деятельностью человека, так и природными процессами [8,12]. Подтопление земель связано, в основном, с последствием развития орошения в республике в условиях сложной почвенно-мелиоративной обстановки при минимальноv использования дренажа на территории.

Основная часть этих земель нарушена при строительстве, в том числе при строительстве канала Волга-Чограй, а также при разработке месторождений полезных ископаемых (нефть, газ, строительных материалов), проведением геологоразведочных работ.

Республика Калмыкия расположена на стыке двух зон растительности — степной и полупустынной.

На песчаных почвах, которые занимают большую часть Прикаспийской низменности, растет в основном полынь песчаная, овес и их разновидности. В балках на солончаковых почвах встречаются полынь солончаковатая, верблюжья колючка, тростник, лебеда бородавчатая.

На юге Прикаспийской низменности и Манычской впадины на озерах со слабозасоленной водой растает тростник.

Сложившийся на территории республики климат не обеспечивают восстановление насаждений естественным путем. Лесистость в республики, составляет 0,2%.

Основным источником питания малых рек являются талые воды, дождевое питание их незначительно. Практически весь поверхностный сток, формируемый в республике, остается на территории республики. Основная доля стока аккумулируется в прудах и водохранилищах, где теряется на испарение и фильтрацию. Вода рек и озер республики сильно минерализована.

Состояние воздуха. Как отметили выше, состав воздуха насыщен частицами пыли. Это мелкий кварц, который не растворяется в воде.

Заключение. Выводы. Техногенная обстановка на территории Калмыкии и всего Прикаспийской низменности находится с нарушением нормального состояния. Антропогенное воздействие на почвенный слой, нехватка водных ресурсов приводит к энтропии не уравновешения в природе.

Не достаток влаги, пыль, суховеи, процесс опустынивания заметно влияют на почвенный слой. Также влияет роль деятельности самого человека на экологию в регионе.

Человек должен беречь свое место обитание, кроме него об этом никто не позаботится. 

Литература

1. Бадмаева Н.В., Горяева Л.Х., Очирова П.В., Качаева М.С. К вопросам безопасности на береговых линиях поверхностных вод в Республики Калмыкия // В сборнике: Сборник статей XLVII Международной научно-практической конференции. Пенза, 2020. С. 229-233.
2. Берг Л. С. Климат и жизнь. Госиздат, М., 1922. 196 с.
3. Болтыров В.Б. Опасные природные процессы6 учебное пособие / В.Б. Болтыров; Урал. гос. горный ун-т. – Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2008. 224 с.
4. Гумилев Л. Н. Тысячелетие вокруг Каспия. Баку: «Азернешр». 1990. 312 с.
5. Доклад об экологическом и социальном положении Республики Калмыкия (январь — декабрь 2013 года). Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Республике Калмыкия, Элиста, 2014. 80 с.
6. Кейльман Г.А., Болтыров В.Б. Основы геологии: учебник / Г.А. Кейльман, В.Б. Болтыров. – М.: Недра, 1985. 264 с.
7. Сангаджиев М.М. Биоразнообразие и рациональное использование природных ресурсов. // Материалы докладов VIII Всероссийской научно-практической конференции, с международным участием. Махачкала, 21 мая 2021 года. — Махачкала: АЛЕФ, 2021 г. – 266 с. С. 182-185
8. Сангаджиев М.М. Особенности недропользования на территории Республики Калмыкия [текст] / М.М. Сангаджиев. – Элиста. Изд-во Калм.ун-та, 2015. 144 с.: ил.
9. Сангаджиев М.М., Дорджиев А.Г., Мушаева К.Б., Онкаев А.В. Водные ресурсы: индикаторы экономического и экологического благосостояния в зонах с резкоклиматическими характеристиками (на примере территории Республики Калмыкия) // В сборнике: International Forum on Contemporary Global Challenges of Interdisciplinary Academic Research and Innovation. Conference Proceedings. 2020. С. 22-29.
10. Сангаджиев М.М, Сургалиев С.С., Лиджиев Д.С., Манджиева И.Ф., Кукшов Д.Д. Современное состояние техногенной безопасности: воздушная среда и водные ресурсы Калмыкии // Московский экономический журнал 5/2021. С. 1-10
11. Ташнивова А.А. Анализ изменения основных климатических показателей в Республике Калмыкия за 2020 год. // Вестник Института комплексных исследований аридных территорий. Элиста № 2 (41). 2020. С. 25-30.
12. Харченко В.М., Дорджиев А.Г., Сангаджиев М.М., Дорджиев А.А. Инженерно-геологическое районирование территории Калмыкии [Текст] / В.М. Харченко, А.Г. Дорджиев, М.М. Сангаджиев, А.А. Дорджиев. – Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 2012. 211 с.

Literature

1. Badmaeva N. V., Goryaeva L. H., Ochirova P. V., Kachaeva M. S. On the issues of safety on the shorelines of surface waters in the Republic of Kalmykia // In the collection: A collection of articles of the XLVII International Scientific and Practical Conference. Penza, 2020. pp. 229-233.
2. Berg L. S. Climate and life. Gosizdat, M., 1922. 196 p.
3. Boltyrov V. B. Dangerous natural processes 6 textbook / V. B. Boltyrov; Ural State Mining University-T. — Yekaterinburg: Publishing house of USTU, 2008. 224 p.
4. Gumilev L. N. The Millennium around the Caspian Sea. Baku: Azerneshr. 1990. 312 p.
5. Report on the environmental and social situation of the Republic of Kalmykia (January-December 2013). Territorial body of the Federal State Statistics Service for the Republic of Kalmykia, Elista, 2014. 80 p.
6. Keilman G. A., Boltyrov V. B. Fundamentals of geology: textbook / G. A. Keilman, V. B. Boltyrov. — M.: Nedra, 1985. 264 p.
7. Sangadzhiev M. M. Biodiversity and rational use of natural resources. // Materials of the reports of the VIII All-Russian Scientific and Practical Conference, with international participation. Makhachkala, May 21, 2021. — Makhachkala: ALEF, 2021-266 p. P. 182-185
8. Sangadzhiev M. M. Features of subsurface use on the territory of the Republic of Kalmykia [text] / M. M. Sangadzhiev. — Elista. Kalm Publishing House.university, 2015. 144 p.: ill.
9. Sangadzhiev M. M., Dordjiev A. G., Mushaeva K. B., Onkaev A.V. Water resources: indicators of economic and environmental well-being in zones with harsh climatic characteristics (on the example of the territory of the Republic of Kalmykia) // In the collection: International Forum on Contemporary Global Challenges of Interdisciplinary Academic Research and Innovation. Conference Proceedings. 2020. P. 22-29.
10. Sangadzhiev M. M., Surgaliev S. S., Lidzhiev D. S., Mandzhieva I. F., Kukshov D. D. The current state of technogenic safety: the air environment and water resources of Kalmykia // Moscow Economic Journal 5/2021. 1-10
11. Tashnivova A. A. Analysis of changes in the main climatic indicators in the Republic of Kalmykia for 2020. / / Bulletin of the Institute for Complex Studies of Arid Territories. Elista No. 2 (41). 2020. P. 25-30.
12. Kharchenko V. M., Dordjiev A. G., Sangadzhiev M. M., Dordjiev A. A. Engineering-geological zoning of the territory of Kalmykia [Text] / V. M. Kharchenko, A. G. Dordjiev, M. M. Sangadzhiev, A. A. Dordjiev. — Elista: Publishing House of Kalm. un-ta, 2012. 211 p.

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10341

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПО ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ (BETULA PENDULA ROTH.) НА ТЕРРИТОРИИ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ АНТРОПОГЕННЫХ НАГРУЗОК

STUDY OF ENVIRONMENTAL POLLUTION BY FLUCTUATING ASYMMETRY OF THE HANGING BIRCH (BETULA PENDULA ROTH.) IN THE KALUGA REGION WITH DIFFERENT LEVELS OF ANTHROPOGENIC LOADS

Стрельцов Алексей Борисович, д.б.н, профессор кафедры ботаники, микробиологии и экологии КГУ им. К. Э. Циолковского. Россия, Калуга

Наумова Александра Александровна, аспирантка, 2-ой курс, институт естествознания КГУ им. К. Э. Циолковского

Наумова Татьяна Александровна, аспирантка, 2-ой курс, институт естествознания КГУ им. К. Э. Циолковского

Streltsov Alexey Borisovich, Doctor of Biological Sciences, Professor, Department of Botany, Microbiology and Ecology KSU named after K. E. Tsiolkovsky. Russia, Kaluga

Naumova Alexandra Alexandrovna, Graduate student 2st year, Institute of Natural Sciences KSU named after K. E. Tsiolkovsky

Naumova Tatiana Alexandrovna, Graduate student 2st year, Institute of Natural Sciences KSU named after K. E. Tsiolkovsky

Аннотация. Данная статья посвящена исследованию территорий с различным уровнем загрязнения по морфологическому признаку – флуктуирующей асимметрии березы повислой (Betula pendula Roth.) на примере территорий с высоким уровнем прохождения железнодорожного и автомобильного транспорта в районе железнодорожной станции Калуга-2.    Исследования изучаемых территорий показывают, что показатель флуктуирующей асимметрии березы повислой (Betula pendula Roth.) варьирует в зависимости:  от насыщенности транспортной нагрузки,  места расположения от источника загрязнения, а также от открытости и защищенности участка. Под воздействием различного техногенного влияния, наблюдается ухудшение качества окружающей среды, в результате  показатель ФА возрастает. Построена карта расположение точек в районе железнодорожной станции Калуга-2.    

Summary. This article is devoted to the study of territories with different levels of pollution on a morphological basis – the fluctuating asymmetry (Betula pendula Roth.) of the hanging birch on the example of territories with a high level of railway and road transport in the area of the railway station Kaluga-2. Studies of the studied territories show that the index of fluctuating asymmetry of the hanging birch (Betula pendula Roth.) varies depending on: from the saturation of the transport load, the location from the source of pollution, as well as from the openness and security of the site. Under the influence of various technogenic influences, there is a deterioration in the quality of the environment, as a result, the FA index increases. A map of the location of points in the area of the Kaluga-2 railway station is constructed.

Ключевые слова: биоиндикация, биоиндикатор, береза повислая (Betula pendula Roth.), флуктуирующая асимметрия, листовая пластинка, стрессовые воздействия, окружающая среда, антропогенная нагрузка, техногенные факторы. 

Key words: bioindication, bioindicator, hanging birch (Bétula pendula Roth.), fluctuating asymmetry, leaf blade, stress effects, environment.

 Человек и природа – едины. Вся окружающая нас  среда  находится в живой и неживой форме, но в разнообразных проявлениях она влияет на нашу жизнь.

Чистота атмосферы – это один из основных факторов сохранения экологической среды. В настоящий момент загрязнение атмосферного воздуха настолько велико, что представляет угрозу растительному и животному миру всей нашей планеты. Максимальная допустимая концентрация  вредных веществ утвержденных в законодательном порядке, применяемая в современной системе экологического контроля, не соответствует санитарно-гигиеническим  нормам.

Инструментальный контроль – достаточно непростой способ получения данных для анализа. Исходя из этого, все более актуальными становятся биоиндикационные методы, основным преимуществом которых является предоставление интегральной оценки качества окружающей среды [5]. Анализ научно-исследовательских работ показывает, что методы биологического контроля для исследования качества среды нашли широкое применение, как в России, так и за рубежом. В настоящее время биологические методы контроля широко  используют при проведении мониторинга качества среды, особенно в районах с промышленными предприятиями, а также вдоль автомобильных дорог и автомагистралей.

Новизна работы заключается в исследовании ранее изученных территорий с высокой техногенной нагрузкой методами биоиндикации и ГИС-технологий. Результаты и выводы, полученные в ходе практического исследования, помогут дать определенную характеристику изучаемых территорий и возможность для их дальнейшего исследования.

Биоиндикация – это выявление количественных и качественных параметров окружающей среды и ее компонентов на основе изменения морфологии, химического состава, жизненного распространения видов организмов. А сами организмы получили название биоиндикаторы [1].

Непосредственно на живые организмы, в том числе и на растительность, оказывают влияние как внешние, так и внутренние факторы, происходящие в биосфере. Такие влияния вызывают у растений «стресс».

Стресс – это ответная  реакция биологической системы на экстремальные факторы окружающей среды, которые в различной степени влияют на среду.

Стресс могут вызывать различные факторы среды. К ним относятся абиотические факторы, химические вещества, ионизирующее излучение и др.

Из-за стрессовых воздействий идет накопление негативных последствий и формирование кумулятивного эффекта, что способствует изменению количественному соотношению между видами и структуры фитоценоза [2].  

В основе  метода биоиндикации лежит использование различных видов  биоиндикаторов. Этот метод позволяет с определенной точностью установить качественные и количественные характеристики среды обитания с помощью биологических систем. К биоиндикаторам относятся растительные организмы, быстро реагирующие на внешние факторы окружающей среды, а также бактерии, грибы, водоросли, животные.

Первые анатомические нарушения в растительной клетке прослеживаются в строении хлоропластов. На ранних стадиях повреждений наблюдаются округление и разрушение оболочки хлоропластов, редукция гранов, раздувание тилакоидной системы. В дальнейшем развитии наблюдается разрушение цитоплазмы и сжимание растительной клетки в целом [7].

Для оценки стабильности развития растения можно использовать любые признаки по различным морфологическим структурам, для которых возможно нормальное значение и, соответственно, учесть степень отклонения от него. Предпочтительным в силу простоты и однозначности интерпретации является учёт асимметрии исследуемых структур, которые в норме являются симметричными. Подобные исследования по оценке загрязнения атмосферного воздуха в условиях Калужской области достаточно эффективны. [8; 11]

Широкое применение среди древесных растений в качестве биоиндикатора нашла береза повислая (Betula pendula Roth.). Применяя березу повислую, как биоиндикатор, нужно отметить, что она характеризует только комплекс  факторов наземной среды.

Исследования проводимые в Калужской области (Стрельцов и др, 2000) установили между экологическим состоянием рек и прилегающих к ним  наземных участков тесную взаимосвязь, поэтому при изучении данных объектов необходимо учитывать специфику обследования и при оценке водной среды использовать другие виды индикаторов.

Д. Е. Гавриков и C. Г. Баранов сравнивали разные методы оценки окружающей среды с помощью исследования морфологических показателей в своей работе «Сравнение методов оценки флуктуирующей асимметрии листовых пластин (Betula pendula Roth.) и пришли к выводу, что данный метод может быть использован для оценки качества здоровья среды, так как сходные тенденции в флуктуации листовых пластин березы повислой (Betula pendula Roth.) были выявлены разными методами [5, 8].

Несмотря на то, что береза повислая произрастает повсеместно, целый ряд вопросов применения березы как биоиндикатора остается неизученным. Недостаточно сведений о нарушении стабильности развития на экологической периферии ареала. Мало изучены закономерности пространственного площадного распределения коэффициента асимметрии этого вида.  В данном направлении работы в этом  крайне малочисленны.   

Известно, что все биологические системы на всех уровнях организации, относятся к динамическим структурам во времени, а применение биоиндикационных исследований дает возможность вести лишь рекогносцировочную оценку, которая отображает ситуацию в конкретный отрезок времени. Здесь важное теоретическое и практическое значение имеют периодические наблюдения за изменением качества природной среды (биомониторинговые наблюдения) с оценкой именно биологических параметров. [9]

Показатель ФА  быстро реагирует повышением на изменение фактора и стабилен при адаптации к данным условиям. Следовательно, при периодическом изучении уровня асимметрии, можно следить за изменением среды обитания организма.

Особенно хорошо это прослеживается на территориях с различным уровнем загрязнения. Нельзя не отметить опасность антропогенного загрязнения окружающей среды, которое приводит к уничтожению  природы, к необратимым изменениям различных экосистем и биосферы в целом. В совокупности  все виды загрязнения оказывают  вредное воздействие как,  на растения, животных, так и на людей, т.е. на все живые организмы.  На сильно загрязненных территориях с увеличением возраста древесных растений наблюдается  уменьшение  естественных защитных механизмов, в результате снижается их биологическая устойчивость.

В 2020 году нами было проведено исследование флуктуирующей асимметрии березы повислой (Betula pendula Roth.) в пяти точках с различным уровнем загрязнения в Калужской области в районе железнодорожной станции Калуга-2. Используя метод ГИС-технологий, исследуемые точки изобразили на карте. Данные точки располагаются в зонах с различным уровнем антропогенного воздействия.

Сбор материала проводился после остановки роста листьев, в  июне – августе. В каждой точке выборка составляла по 100 неповрежденных листьев.  Листовые пластинки отбирали средней величины. Сбор  материала для исследования  проводился с деревьев березы повислой  генеративного возраста, из нижней части кроны только с укороченных побегов.

Для определения величины флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой (Betula pendula Roth.) проводили измерения по следующим морфологическим признакам,  характеризующих стабильность формообразования листовой пластинки в онтогенезе: 1 – ширина левой и правой половинок листа (от границы центральной жилки до края листа);                2 – длина жилки второго порядка, второй от основания листа; 3 – расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка; 4 – расстояние между концами этих же жилок; 5 – угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка. [7]

Измерения проводили на гербаризированном материале. Для обработки собранного материала использовали пакет программ Bioindikation tool kit, разработанный Лабораторией биоиндикации.

В данных точках получены коэффициенты флуктуирующей асимметрии, которые представлены на графике.

Оценку качества среды проводили по пятибалльная шкала степени нарушения стабильности развития березы повислой (Betula pendula Roth.), разработанная В.М. Захаровым. (табл. 1). 

В ходе исследований проведено измерение по 10 параметрам 1000 экземпляров листовых пластинок березы повислой (Betula pendula Roth.). Согласно, вышеприведенной методике был рассчитан индекс флуктуирующей асимметрии для всех точек отбора образцов. Из исследуемых точек наибольшая величина ФА отмечена в точке 1 – 0,062±0,0064 находящаяся в лесополосе в 25 метрах от железнодорожного моста и автомагистрали. Такой коэффициент флуктуирующей асимметрии показывает высокий уровень загрязнения в точке 1 в районе Калуга-2. Это объясняется тем, что помимо прохождения железнодорожного транспорта рядом располагается автомагистраль с высоким уровнем прохождения автотранспорта. Наименьший уровень загрязнения наблюдается в точке 5 – 0,042±0,0029, т.к эта территория располагается вглубь лесополосы на расстоянии 600 м от железной дороги и автомагистрали.

Таким образом, при использовании показателей флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой для оценки качества окружающей среды нужно учитывать различные факторы, включающие как  антропогенные стрессоры, так и природные, а также их влияние на показатель стабильности развития. Следовательно, все отклонения в развитии органов и неспособность живых организмов поддерживать гомеостаз развития, вызваны внешними и внутренними факторами.    Соответственно результаты проведенных исследований показывают, что огромное влияние на показатель флуктуирующей асимметрии оказывает насыщенность транспортной нагрузки, расположение от источника загрязнения, а также  открытость и защищенность участка.

Список литературы

1. Булгаков Н.Г., Левич А.П., Максимов В.Н. Региональный экологический контроль на основе биотических и абиотических данных мониторинга // Экологический мониторинг. Методы биологического и физико-химического мониторинга: учебное пособие / под ред. Д.Б. Гелашвили.  Н. Новгород, 2003. С. 57 – 259
2. Вайнерт Э., Вальтер Р., Ветуель Т. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем. М., 1988. 350 с.
3. Гуртяк А. А., Углев В. В. Оценка состояния среды городской территории с использованием березы повислой в качестве биоиндикатора // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2010. — № 1. — С. 200–204.
4. Захаров В.М. Здоровье среды: методика оценки /Захаров В. М., [и др.] – М.: Центр экологической политики России. — 2000.- 68 с.
5. Мелехова О.П., Сарапульцева Е.И. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учебное пособие / под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Сарапульцевой. М., 2010. 288 с.
6. Середова Е. М. Изучение флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой (Betula pendula Roth.) для оценки качества среды // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2017. — № 47. — С 163–166.
7. Стрельцов А.Б., Наумова А.А. Методика оценки степени флуктуирующей асимметрии листовых пластинок на примере березы повислой (бородавчатой) (Betula pendula Roth.). // Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet» №3/2020. стр. 303-311.
8. Стрельцов А.Б., Константинов Е.Л. Захаров В.М. и др. Здоровье среды. Региональное учебно-методическое пособие. Калуга, издательство КГПУ. 2006. 40 с.
9. Стрельцов А.Б., Лыков И.Н., Константинов Е.Л., Логинов А.А. Развитие методики биоиндикационной оценки здоровья (качества) окружающей среды. // Вестник Калужского университета. – Калуга: Изд-во КГУ им. К.Э. Циолковского, 2016. – № 2. – С. 100-104
10. Стрельцов А.Б., Наумова А. А., Наумова Т.А. Флуктуирующая асимметрия листовой пластинки березы повислой (Betula pendula Roth.) как индикатора определения загрязняющей среды. Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral» №2/2021
11. Стрельцов А.Б. Региональная система биологического мониторинга качества (здоровья) окружающей среды в Калужской области // Проблемы региональной экологии №6, 2012. стр. 158-162.

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10324

АНАЛИЗ И МЕРЫ ЛИКВИДАЦИИ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ ПО РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ) ЗА 2021 ГОД

ANALYSIS AND MEASURES TO ELIMINATE FOREST FIRES IN THE REPUBLIC OF SAKHA (YAKUTIA) FOR 2021

Нектегяев Григорий Григорьевич, Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова

Андреев Дмитрий Васильевич, старший преподаватель Горного института, кафедра «Техносферная безопасность», Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова 

Nektegyaev G.G., gnektegyaev@mail.ru

Andreev D.V., verviL@List.ru

Аннотация. В статье рассмотрена тема «Анализ пожаров по Республике Саха (Якутия) за 2021 год». Проанализированы на основе справочных материалов причины возгорания в Сибири и на Дальнем Востоке, методы тушения пожаров, меры ликвидации лесных пожаров в Сибири и на Дальнем Востоке. Выявлено количество лесных пожаров на территории Республики Саха (Якутия).

Summary. The article considers the topic «Analysis of fires in the Republic of Sakha (Yakutia) for 2021.» The reasons for the fire of Siberia and the Far East, fire fighting methods, measures to eliminate forest fires in Siberia and the Far East have been analyzed on the basis of reference materials. The number of forest fires in the territory of the Republic of Sakha (Yakutia) has been detected.

Ключевые слова: население, площадь, территория, тушение, человек.

Keywords: population, area, territory, extinguishing, people.

Одним из глобальных проблем современного человечества является, проблема лесного пожара. Уничтожение лесного фонда, различные выбросы в окружающую среду способствуют изменению окружающей среды. Ущерб от лесного пожара учитывается по уничтожению площади лесного массива, но за этими цифрами стоит уничтожение биоразнообразия, а ущерб, нанесенный здоровью населения, в основном, конкретно не учитывается. Дымовые выбросы от лесного пожара способствуют изменению нижних слоев атмосферы, в первую очередь ее циркуляции.  Результат таких воздействий очевиден — это длительная задымленность, отсутствие дождя, что в будущем скажется на природе, создавая угрозы жизни, исчезновению многих видов флоры и фауны, и здоровью населения.

«Согласно данным МЧС России и Рослесхоза, с начала 2021 года в России зарегистрировано порядка 69 лесных лесных пожаров, то есть затронувших земли лесного фонда.

В среднем размер ущерба от лесных пожаров в год составляет порядка 20 млрд рублей, из них от 3 до 7 млрд — ущерб лесному хозяйству (потери древесины). Остальные потери — расходы на тушение и последующую расчистку горелых площадей, ущерб от гибели животных, от загрязнения продуктами горения, затраты на восстановление леса и т. д.»

В 2020 году зарегистрировано 439 100 пожаров, что на 6,9% меньше, чем в 2019 году. В них погибли 8 262 человека, что на 3,5% меньше, чем в прошлом году. Среди погибших 355 несовершеннолетних — на 12,6% меньше, чем в 2019 году. По данным фактам установлено, что проблема лесных пожаров является актуальнейшей проблемой XXI века и всего человечества в целом.

Общая площадь земель лесного фонда на территории Республики Саха (Якутия), по данным 2020 года составляет — 255631 тыс. га, в том числе лесных земель — 193365 тыс. га, из них покрытых лесной растительностью — 143818 тыс. га. В Якутии таежная зона занимает 725 тыс. га от территории Якутии. Преобладающими древесными породами являются хвойные леса. Причина возгорания лесов на территории республики различны, зависят от толщины мерзлотного слоя, от рельефа, от температуры окружающей среды, а также от осадков, которые становятся одним из важных факторов пожароопасной ситуации на территории республики.

За 2020 год в России насчитывается около 2,3 мил га леса. Самые масштабные пожары зафиксированы в Сибири. Насчитывается 1 млн 603 тыс. га, зафиксировано 232 очага. Иркутская и Краснодарская область является «лидерами». Ориентировочный ущерб от пожаров за год составил 19,4 млрд рублей.

За 2020 год в Якутии уничтожено 1 214 549,00 га леса.

За летний период 2020 года к тушению пожаров привлечено всего 929 человек, в том числе задействовано 82 единиц техники.

На труднодоступных и удаленных землях лесного фонда на территории республики под постоянным наблюдением находятся 13 зарегистрированных термоточек.

Основные причины лесного пожара

В МЧС РФ считают, что основная причина природных пожаров в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке:

•  бездождевой период;
• сокращение лесничих хозяйств;
• не осторожное обращение с огнем при посещении леса туристами, населением.

На территории России действуют 71 пожаров, из них в Якутии действуют 20.

Идет увеличение площади лесных пожаров.

Методы тушения лесных пожаров:

1. Минерализованная полоса — это очищенная полоса от горючих материалов (деревья, ветки, мох и т. д) используется при низком и среднем степени лесного пожара;
2. Тушение водой — производиться при помощи воздушных судов (Ми-8, Бе-200);
3. Тушение химическим веществами — тушение производится при помощи фосфорной кислоты, хлорида кальция, хлорида магния, сульфата аммония;
4. Тушение грунтом.

Меры по ликвидации лесных пожаров в Республике Саха (Якутия) за 2020 год

Для локализации лесного пожара в 2020 году были предприняты следящие меры:

• авиация (Ил-76, Ми-8, Бе-200);
• наземная специальная техника;
• усиление группировок ведомств из других город;
• добровольцы по тушению лесных пожаров.

Природные пожары в Республике Саха (Якутия) за 2020 год

С начала пожароопасного сезона в Якутии потушено свыше 29 лесных пожаров на площади более 9 тысяч 629 гектаров.

Влияние лесных пожаров на организм человека

Поскольку пожары, особенно длительные, значительно изменяют состав воздушной среды, существует опасность об их вреде для здоровья людей, а именно: возможен вред для органов дыхания и для системы кровообращения.

Американская ассоциация кардиологов (American Heart Association) в 2010г. опубликовала научное заявление о том, что существует связь между загрязнением воздуха мелкими частицами, в основном имеющие размер 2,5 микрона и меньше.

Последствия лесных пожаров на организм человека:

1. Преждевременное смерть;
2. Развитие ишемической болезни сердца;
3. Паралич сердца и ишемический инсульт;
4. Заболевание сосудов, сердечная аритмия и остановка сердца;

Литература

1. Лесные пожары в России. Статистика и антирекорды [Электронный ресурс] — URL: https://tass.ru/info/6712527
2. Новости Якутии и Якутска [Электронный ресурс] — URL: https://news.ykt.ru
3. Лесные пожары в Сибири [Электронный ресурс] — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Лесные_пожары_в_Сибири_(2019) 
4. Данилова Сайаана Саввична, Николаева Вера Максимовна, Обнаружение лесных пожаров. Методы тушения лесных пожаров //
   Сельское и лесное хозяйство / Лесное хозяйство. – 2018. № 10 (26). – С. 380-383.
5. Дикарев Виктор Иванович, Казаков Николай Петрович, Бардулин Евгений Николаевич, Бардулина Оксана Евгеньевна, Безумова Юлия Николаевна, Галданов Артем Дмитриевич, Способ мониторинга лесных пожаров и комплексная система раннего обнаружения лесных пожаров // Экономика. Экономические науки / Наука управления экономикой. – 2019. № 2019102472.

Первая официальная премьера двух новых агромашин Ростсельмаш – зерноуборочного комбайна 6-го класса Т500 и самоходной универсальной косилки KSU 2 состоялась на межрегиональном агропромышленном форуме «День сибирского поля-2021». Также компания представила гостям масштабного мероприятия обновленную модель комбайна RSM F 1300 и презентовала сибирским аграриям инновационные разработки в области автоматизации сельского хозяйства.

Межрегиональный агропромышленный форум «День сибирского поля – 2021» проходит в Алтайском крае. На площадке, где традиционно презентуют все достижения российского сельхозмашиностроения, наиболее широко представлена линейка техники производства Ростсельмаш. С новинками компании и уже известными, хорошо зарекомендовавшими себя машинами в числе первых познакомился губернатор Алтайского края, Председатель Правительства Алтайского края Виктор  Томенко.

Коммерческий директор Ростсельмаш Алексей Швейцов отметил, что  Сибирь давно входит в число житниц страны. Вполне закономерно, что и по применению современных технологий Сибирский регион находится в числе лидеров России, что обусловлено в том числе модернизацией села: «Например, в прошлом году хозяйства в 1,5 раза нарастили закупки комбайнов, на треть — кормоуборочных машин и тракторов Ростсельмаш. И в первом квартале текущего года эта динамика сохраняется. Считаю что такое увеличение спроса – лучшая оценка нашей техники, ведь работая над созданием новых машин, инженеры компании учитывают запросы своих потребителей. Именно поэтому вся техника, которую мы поставляем сюда, спроектирована и  изготовлена с учетом ваших агроклиматических условий. Сегодня на этом важном для АПК форуме мы рады представить вам свои главные новинки 21-го года, которые буквально на днях начали сходить с конвейера. Уверен, что их эффективная работа принесет реальную пользу фермерским хозяйствам региона».

К сибирским аграриям Ростсельмаш вышел с целым рядом премьер. Специалисты презентовали гостям форума зерноуборочный комбайн 6-го класса Т500. Новинка предназначена для уборки всех основных культур. Благодаря системе обмолота с двумя барабанами эта модель успешно справится с уборкой на сложных агрофонах: высокосоломистых, влажных, засоренных. Кроме того, Т500 станет незаменимым помощником и в хозяйствах с высоким требованием к качеству соломы.

С большим интересом аграрии познакомились с еще одной новинкой компании – самоходной универсальной косилкой KSU 2. Она способна с высокой скоростью скашивать и укладывать в валок зерновые колосовые, зернобобовые и крупяные культуры, скашивать, плющить кормовые травы. Мощная, маневренная и многофункциональная машина идеально подойдет хозяйствам, активно использующим раздельный способ уборки урожая и занимающимся животноводством.

Специалисты компании рассказали гостям форума о технических особенностях и работе обновленной модели комбайна RSM F 1300. Измельчающий аппарат этой агромашины обеспечивает высокую (до 85%) равномерность длин резки. Благодаря самому короткому тракту в классе значительно повышена энергоэффективность комбайна.

Для аграриев Сибири компания также презентовала инновационные разработки в области автоматизации сельского хозяйства. Использование умных технологий становится сегодня важным фактором повышения эффективности для АПК. Электронные системы Ростсельмаш увеличивают продуктивность и повышают безопасность сельхозработ, являются значимым элементом ведения агробизнеса. Ядро систем — платформа агроменеджмента Агротроник. В режиме реального времени позволяет удаленно контролировать все параметры техники, передавать задачи машинам, а также помогать соблюдать правила эксплуатации, увеличивая их ресурс.

Впервые в истории агрофорума Ростсельмаш представил в действии первый комбайн высокой степени автоматизации TORUM 785, в котором установлен ряд электронных систем собственной разработки. Без механизатора в кабине только при помощи системы РСМ Агротроник Пилот 2.0 зерноуборочный TORUM 785 двигался по заданной траектории, останавливался перед препятствием, поднимал и опускал жатку.

В целом агропромышленный форум «День сибирского поля – 2021» стал для Ростсельмаш действительно знаковым событием. Впервые на одной площадке компания презентовала ряд премьер, и новые модели техники уже получили высокую оценку аграриев Сибири.

УДК 620.17.537.806

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10489

Современное состояние технологии получения и исследований свойств композита корунд-графен

The current state of technology for obtaining and researching the properties of the corundum-graphene composite

Жолнин А.Г., Хафизов Р.С.

ФГБОУ ВО «Государственный Университет по Землеустройству», 105064, Россия, г.Москва, ул. Казакова, д.15, Телелефон: 8-917-519-81-41, E-mail: azholnin@list.ru

Zholnin A.G., Khafizov R.S.

Аннотация. Работа посвящена обзору публикаций авторов по композиту корунд-графен. Показано, что этот композит является перспективным материалом как с точки зрения снижения износа при трении, так и с точки зрения получения проводящей керамики, имеющей независимое от температуры электросопротивление. Рассмотрены возможные механизмы аномального снижения коэффициента трения и электрического сопротивления композита.

Summary. The work is devoted to a review of the authors’ publications on the corundum-graphene composite. It is shown that this composite is a promising material both from the point of view of reducing wear during friction, and from the point of view of obtaining conductive ceramics having temperature-independent electrical resistance. Possible mechanisms of anomalous reduction of the coefficient of friction and electrical resistance of the composite are considered.

Ключевые слова: композиты, плазменное спекание, корунд, графен, коэффициент трения, электросопротивление.

Keywords: composites, plasma sintering, corundum, graphene, coefficient of friction, electrical resistance.

Целью данной работы является обзор публикаций по узкому кругу композитов, а именно, корунд-графен, по которому проведено достаточно много исследований для обобщений и выявления закономерностей. 

Графен, являющийся двумерной алотропной модификацией графита, был получен Новоселовым и Геймом в 2005 году [1]. Он обладает рядом уникальных электрофизических, механических, тепловых свойств. На рис. 1 показан порошок графена, получаемый в промышленных масштабах методом ультразвуковой эксфолиации микрокристаллических кристаллов графита.

Композит корунд-графен получают путем ультразвукового перемешивания в жидкости порошка графена и нанопорошка оксида алюминия с последующим их спарк-плазменным спеканием СПС). В процессе спекания частицы графена оказываются вмурованы в зерна корунда или располагаются на их границах, оказывая армирующее воздействие. Присутствие графена в спеченном композите проявляется как в незначительном снижении плотности компакта, так и в увеличении его микротвердости [2]. Приведены также результаты испытаний на истирание композита при круговом движении сапфирового шарика по его поверхности при комнатной температуре. На рис. 2 представлены профилограмма дорожки износа и ее внешний вид для чистого корунда. Видны вырванные зерна и наноразмерные частицы (результат истирания зерен). При содержании графена 1 и 2 % дорожка износа почти отсутствует. Величина износа в обоих случаях ниже, чем у чистого корунда на 2 порядка. Коэффициент трения при этом снижается на 40 % у композита с 1% графена и на 20% у композита с 2% графена [3] Вид поверхности дорожек износа приведен на рис. 3.

При 1% графена видно проявление армирующего эффекта графена: зерна почти не выбиваются с трущейся поверхности. При 2% графена поверхность износа почти полностью покрыта вязкой массой, работающей в качестве прослойки между трущимися поверхностями. Предполагается, что вязкая масса состоит из наночастиц корунда с ювенильными поверхностями, образующимися на начальной стадии износа и частицами графена, вымывающимися из композита при трении.

Если чешуйки графена равномерно распределены в объеме композита, при достаточном их количестве они могут выстраиваться в цепочки или сетки с образованием электрических контактов между чешуйками. При свойственной графену высокой электропроводности и непроводящем наполнителе композит становится проводящим [4-6], причем, при разных способах получения самого графена. Так в работе [4] применяли окисленный графен. Смесь порошков получали коллоидным способом. В работах [5, 6] графен получали из порошка графита, измельчая его в смеси с оксидом алюминия в шаровой мельнице по способу, предложенному в [7].

Большинство измерений проводимости композита корунд-графен проводили при комнатной температуре и ниже. Однако в серии работ [3, 8-11] электросопротивление измеряли при равномерном нагреве до температуры 1600^оС. Показано, что при получении композита методом СПС при давлении 40 МПа, сопротивление уменьшалось с температурой на 4 порядка по экспонененте, что характерно для чистого оксида алюминия, у которого ионная проводимость после 450^оС переходит в электронную. Присутствие графена вплоть до его концентрации в композите до 2 вес.% практически не сказывалось на электросопротивлении [3]. Важной особенностью температурной зависимости удельного электросопротивления в этом случае является его обратимость при охлаждении.

Если спекание смеси порошков с содержанием графена 2 вес.% проводили без приложения давления к пуансонам (на порошок воздействовал только вес токоподводящего плунжера установки), электросопротивление полученной таблетки после остывания до комнатной температуры было на 6 порядков ниже, чем обычно. Последующих нагреве-охлаждении с одновременным измерением электросопротивления сопротивление практически не изменялось и составляло 0,25 Ом*м.

Еще более низкие значения электросопротивления получены при спекании смеси оксида алюминия с 2 вес% графена в установке горячего прессования при радиационном нагреве [8]. В процессе нагрева и часовой выдержке при 1600^оС сопротивление приблизилось к значениям, характерным для композитов, спеченных в СПС без приложения давления, но при последующем охлаждении до комнатной температуре оно упало еще на 3 порядка и составило 0,09 Ом*м, т.е. стало на 7 порядков меньше, чем у корунда и композитов, спеченных в СПС при приложении давления 40 МПа. Фотография скола такого композита, сделанная на РЭМ без нанесения проводящего покрытия, показана на рис. 4. Электропроводные участки имеют более темный цвет. Видно, что они образуют сетку, пронизывающую объем композита и обеспечивающую электропроводность всего образца. Темные участки при большем увеличении имеют столбчатую структуру, что не характерно для корунда.

В работе [9] установлено, что в процессе выдержки при температуре 1600^оС в композите происходит химическое взаимодействие между углеродом графена и оксидом алюминия с образованием карбида алюминия и окиси углерода. Результатом такой реакции является образование пористой крупнозернистой структуры из зерен корунда и хлопьев карбида алюминия. Указанную температуру можно рассматривать как температурный предел устойчивости композита корунд-графен.

Проведенный обзор показал, что композит корунд-графен является перспективным материалом как с точки зрения снижения износа при трении, так и с точки зрения получения проводящей керамики, имеющей независимое от температуры электросопротивление.

Литература

1. Stankovich S., DiKin D.A., Dommet G.H. et al. Graphene-based composite materials// Nature -2006. V.442. — P.282-286.
2. Жолнин А.Г., Кляцкина Е.А., Григорьев Е.Г. и др.,      Спарк-плазменное спекание нанокомпозита Al2O3–графен // Физика и химия обработки материалов. -2017. № 4. — С.47-54.
3. Stolyarov V.V., Zholnin A.G., Klyatskina E.A., Structure and properties of nanocomposite Al₂O₃ + G processed by SPS //. Monograph. Perspective materials and technologies, Vitebsk, Belarussia, -2017, V.1. –P.92-107.
4. Centeno A., Rocha V.G., Alonso B. et al. Graphene for tough and electroconductive alumina ceramics // Journal of the European Ceramic Society. -2013. V33. –P.3201–3210/
5. Wan Jiang, Yuchi Fan and Akira Kawasaki. Highly Conductive Few-Layer Graphene/Al2O3 Nanocomposites with Tunable Charge Carrier Type //Adv. Funct. Mater. -2012. –P.1-7. DOI: 10.1002/adfm.201200632
6. Yuchi Fan , Lianjun Wang , Jianlin Li et al. Preparation and electrical properties of graphene nanosheet/Al2O3 composites //Carbon -2010. V.48. P.1743-1749.
7. Ting He1;2, Jianlin Li3, Lianjun Wang. Preparation and Consolidation of Alumina/Graphene Composite Powders // Materials Transactions.-2009. V.50, № 4 -P.749-751.
8. Жолнин А.Г.Тенишев А.В., Столяров В.В. Влияние термомеханических условий компактирования на электросопротивление композита Al2O3/графен // Деформация и разрушение материалов. -2019. №2. -С.20-27.
9. Жолнин А.Г., Столяров В.В., Савельев М.Д., Шорников Д.П. Термостойкость композита корунд-графен // Сборник докладов 11-го Международного симпозиума (Минск, 10-12 апреля 2019 г.) Порошковая металлургия: Инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы. Сварка. Минск.-2019. -С.460-469.
10. A. S. Bolinches, E. Klyatskina, E. F. S. López, A. et al. Eelectroconductivity of Al2O3/ graphene nanocomposite processed by sps technique // Синтез и консолидация порошковых материалов: Сборник тезисов Международной конференции (23–26 октября 2018 г., Черноголовка) /Под редакцией М.И. Алымова, О.А. Голосовой. — М.: ТОРУС ПРЕСС. -2018. С.21.
11. Столяров В.В., Фролова А.В., Жолнин А.Г., Суджанская И.В. Электросопротивление нанокомпозитной керамики Al2O3/графен // «Перспективные материалы и технологии». Сборник материалов международного симпозиума. Под общей редакцией В.В. Рубаника. Витебск. -2019. С.259-261.

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10282

Техносферная безопасность: влияние геолого-географических факторов на строительный процесс в Калмыкии

Technosphere safety: the impact of geological and geographical factors on the construction process in Kalmykia

Сангаджиев Мерген Максимович, доцент, кандидат геолого-минералогических наук, кафедра строительства инженерно-технологического факультета, ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», РФ, Республика Калмыкия, г. Элиста

Гаряева Лидия Хаджиевна, старший преподаватель, инженерно-технологического факультета, ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», РФ, Республика Калмыкия, г. Элиста

Мукарамов Фирдавс Бакоходжаевич, кафедра строительства инженерно-технологического, факультета ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», РФ, Республика Калмыкия, г. Элиста

Патдыева Акджагул Базаровна, инженерно-технологического, факультета ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», РФ, Республика Калмыкия, г. Элиста

Язлыева Говхер Ашырмырадовна, инженерно-технологического, факультета ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», РФ, Республика Калмыкия, г. Элиста

Sangadzhiev Mergen Maksimovich, Associate Professor, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Department of Construction, Faculty of Engineering and Technology, B. B. Gorodovikov Kalmyk State University, Russian Federation, Republic of Kalmykia, Elista

Garyaeva Lydia Hadzhievna, senior Lecturer, Faculty of Engineering and Technology, B. B. Gorodovikov Kalmyk State University, Russian Federation, Republic of Kalmykia, Elista

Mukaramov Firdavs Bakokhodzhayevich, Department of Construction Engineering and Technology, Faculty of the Kalmyk State University named after B. B. Gorodovikov, Russian Federation, Republic of Kalmykia, Elista

Patdieva Akdzhagul Bazarovna, Faculty of Engineering and Technology, Kalmyk State University named after B. B. Gorodovikov, Russian Federation, Republic of Kalmykia, Elista

Yazlyeva Govher Ashyrmyradovna, Faculty of Engineering and Technology, Kalmyk State University named after B. B. Gorodovikov, Russian Federation, Republic of Kalmykia, Elista

Аннотация. Двадцать первый век, это век техносферных воздействий на природную среду, ее экологию и безопасность. В представленной работе рассматриваются вопросы безопасности, зависящие от влияния геолого-географических факторов на строительную отрасль Калмыкии. В последние годы рост строительной индустрии, особенно частного строительства требует новых подходов к техногенной безопасности, как в целом, так и в частичном варианте. Нехватка водных запасов, сильная минерализация, пески и суховеи также оставляют свой след в экономики, экологии региона. Для решения поставленной цели были изучены результаты экспедиционных, натурных и камеральных работ проведенные за последние годы. Использованы результаты работ студентов полученные в период прохождения практических и лабораторных занятий. На основания проведенных отбора проб грунтов, воды было проанализировано физико-химические характеристики. Учтены издания распространенные в открытых источниках, Интернет ресурсах. Гипотезой принятой для исследования принята система энтропийного равновесия природной среды. Полученные результаты позволят их использовать в учебной и научной отрасли, для принятия и рекомендации в управленческой политики региона.

Summary. The twenty-first century is the age of technospheric impacts on the natural environment, its ecology and safety. The paper deals with safety issues that depend on the influence of geological and geographical factors on the construction industry of Kalmykia. In recent years, the growth of the construction industry, especially private construction, requires new approaches to man-made safety, both in general and in part. The lack of water resources, strong mineralization, sand and dry winds also leave their mark on the economy and ecology of the region. To achieve this goal, the results of the expedition, field and desk work carried out in recent years were studied. The results of the students ‘ work obtained during the practical and laboratory classes were used. On the basis of the conducted soil and water sampling, the physical and chemical characteristics were analyzed. Publications distributed in open sources and Internet resources are taken into account. The hypothesis adopted for the study is the system of entropy equilibrium of the natural environment. The results obtained will allow them to be used in the educational and scientific industry, for adoption and recommendations in the management policy of the region.

Ключевые слова: Калмыкия; техносферная безопасность; природа; строительный процесс; геология; география; факторы.

Keywords: Kalmykia; technosphere; safety; nature; construction process; geology; geography; factors.

Введение. Постановка вопроса исследования. Понятие техносферная безопасность возникла в конце прошлого века. Это связано с тем, что бурный рост технических средства которыми пользуется человек, ежегодно увеличиваются.

Влияние некоторых технических средств на здоровье человека, состояние флоры и фауну почти не изучены. Примером может увеличения, например шума в крупных мегаполисах, на кольцевых дорогах и т.д. Как они влияют на здоровье человека. Или другой пример: влияние на окружающую среду интегральных и других схем, современные сотовые телефоны. Как все это отразится, например через три-пять лет на здоровье нового поколения людей. В Японии есть жители, которые попадали под атомные взрывы. Примеров много.

Строительная отрасль является одной из экономических потенциалов любой страны. Ежегодно строится тысячи разных зданий и сооружений. Это и гражданские, военные или временные, например связанные с чрезвычайными положениями. Например, затопления или другие стихийные бедствия, когда нужно строить временное жилье или другое сооружение.

В Калмыкии строительная отрасль в основном занимается гражданским строительством. Строят частное жилье, многоэтажные дома и сопутствующую инфраструктуру к ним.

Анализ литературных и Интернет ресурсов. Авторами и сотрудниками Калмыцкого государственного университета, ранее были рассмотрены некоторые аспекты по представленной тематике статьи.

Это вопросы географии, геологии и экологии Калмыкии и Прикаспийского региона. Для понятия этого надо регионы рассматривать совместно. Геология, география, экология не имеет государственных границ [6,7,9,10]. Проблемы воды в целом, водоснабжения по территории Калмыкии были рассмотрены в работах сотрудников и студентов университета [11,12].

Антропогенное воздействие человека, на природу приводящее к экологическому дисбалансу на исследуемой территории, пыль, суховеи и сложные климатические параметры оказывает влияние на строительство [13,14,15].

Отдельно использованы результаты инженерно-геологических исследований проведенные ранее в Калмыкии [17,18].

Взаимосвязь и влияния технологии строительных процессов в природной среде описаны в ранее изданных работах [1,2].

Также в работе использованы труды таких ученых как Берг Л.С. и других рассматривающие вопросы природы в Прикаспии и в целом [3,4,5,16].

Геологические, стратиграфические изменения, и другие процессы возникают, не сразу. Нужно время, а это млн. лет и более. Всегда надо знать историю региона [8].

Теоретическая часть. Влияние геологических, географических и экологических факторов на строительную индустрию с каждым годом становится актуальными. Наибольший размах получило частное строительство. Это дачи, коттеджи и просто дома с разными пристройками.

Изменения рельефа, тектонические воздействия приводят в катастрофическим последствиям. Примером, может, служит водная эрозия или эрозия берегов. Также на эрозию влияют подземные воды, система дренажа и сточные воды. В частности в Калмыкии районный поселок Яшкуль частично подтоплен.

Соль, другие щелочные соединения, находящие в воде оставляют свой след на фасадных и наружных стенах, подвалах.

За счет водной эрозии образуются наносы песка и глинистых материалов. Они образуют своеобразные слои. Чем выше слой, тем время становится современной. В Калмыкии осадочный слой достигает на юго-западе до 2 км и более.

Северо-западная часть республики сложена Ергененской возвышенностью со средней высотой над уровнем моря 100 м. По геологическим параметрам, он сложен суглинкам, глинами и прослоями песка. Это мы можем на склонах балок, яров. Толщина слоя песка тут достигает несколько десятком метров. По территории г.Элиста можно отметить наличие чехлов сложенных осадочным слоем.

Для выявления инженерно-геологических параметров застройки нужно провести камеральные работы с выездом на место строительства с взятием проб грунта, воды. А также пробурить сеть мелких скважин. Глубина скважин может достигать 10-20 метров. Относительно полученных результатов выбирается тип основания, высотность здания, ее массивность или вес.

Практическая часть. Полученные материалы позволят выбрать тип основания в зависимости от геологических и инженерных характеристик грунта.

Одной из главных параметров, которые надо учитывать это вопросы подтопления. Процесс подтопления наблюдается в г. Элиста и п. Яшкуль. В других же населенных пунктах она незначительна. Например, в п. Яшкуль жители более 20 домов были расселены из-за процесса подтопления.

Сила ветра, которая достигает максимума в конце лета, начало осени неблагоприятно влияет на здания и сооружения. В последнее время часто стали строить сборные дома и конструкции. Ветра, достигающие скорость до 30 м/с или 100 км/час на высоте 2 и более метров, сносит легкие постройки. Особенно это временные постройки, типа сараев, мест хранения инвентаря и т.д. Крыши сделанные из металлапластика легкие. Они не выдерживают сильного напора ветра. Также они не выдерживают крупные градинки дождя. В республике эти процессы редки. В основном западных и северо-западных районах республики.

Другой проблемой является пыль. Мелкие частицы пыли проникают в жилые помещения и наносят санитарный вред. Частицы пыли во находятся в взвешенном состояние. Они находятся в окружающей атмосфере. Особенно в закрытых помещениях, они влияют на дыхательные органы. Пыльные бури наблюдается с конца июня и до сентября месяца. Это зависит от температуры воздуха. Часть пыли приносится с пустыни Средней Азии, пустыня Гоби. Также территория между Каспийским морем и пустыне Гоби во многих местах имеют свои локальные пустынные территории.

В республике более 250 дней в году солнечных. Осадки не многочисленные. Есть территории, где годовые осадки чуть более 100 мл в год. До 70% водной поверхности акватории рек, каналов, водохранилищ и озер высыхают в летний период. Наибольшая часть осадков, более 1000 мл в год выпадает на Ергененской возвышенности или прилегающих территориях. Снежный покров не значителен. [7].

Антропогенные нагрузки, выпас скота, воздействия тяжелой техники на почву приводит к разрушению верхнего литосферного участка. В частности в Яшкульском и Черноземельском районе наблюдаются «залысины», т.е. места на которых образуются островки пустыни, фото 1, все фотографии — автор Сангаджиев М.М.

Тектонические процессы на территории Прикаспия и Калмыкии незначительны. Землетрясения происходит в горах Кавказа. Это более 300 км от границы республики. Сейсмически волны не более 3-4 балов, эти процесс происходят раз в 40-50 лет. Они не приносят ни кого вреда для экономики региона.

В процессе проектирование зданий и сооружений принимается значения 5-6 баллов. Это приводит к удорожанию проектов и самих строительно-монтажных работ 10-20%.

Этот аспект также надо учитывать возведение зданий и сооружений, особенно при сильном ветре. Монтажные и другие работы, производимые вне зданий — приостанавливаются. Строители переходят к внутренним работам. Такая же картина происходит при пыльных бурях и суховеях. По технике безопасности все рабочие должны иметь спецодежду.

Заключения, выводы. Климат в разных районах республики разнообразен. Восточные и южные районы наиболее не благоприятны в летний период (Яшкульский, Черноземельский и Юстинский). В зимний период – северные и восточные районы (Малодербетовский, Яшалтинский, Городовиковский). Остальные районы более благоприятны.

Сложные климатические характеристики района исследования, особенно в летний период требует неукоснительного соблюдения правил безопасности.

Работа, молодежи, студентов, особенно в период прохождение практик должна приостанавливаться.

Руководство должно следить за погодным состоянием. В случае чрезвычайных ситуациях – предупреждать.

В городском строительстве, надо учитывать геологическую историю района заложения зданий и сооружений. Большая часть городов строится на балках, оврагах, которые были засыпаны строительным мусором и т.д. Не знание этого параметра приводит к осадкам сооружений. Надо знать геоморфологию места заложения объектов.

Литература

1. Бадрудинова А.Н., Басангов А.Ю., Кара-Оол А.А., Нусхаев А.В. Влияние технологических строительных процессов на окружающую среду в Калмыкии // В сборнике: науку и образование в современном обществе: актуальные вопросы и инновационные исследования. Сборник статей II Международной научно-практической конференции. Пенза, Издательство: Наука и Просвещение (Пенза). 2021. — С. 28-30.
2. Бадрудинова А.Н., Манцаев Д.Н., Басангов А.Ю., Кара-Оол А.А.
   Использование возобновляемых источников энергии для повышения организационно-технической надежности строительства // В сборнике: Сборник статей L Международной научно-практической конференции. Пенза, Издательство: Наука и Просвещение (Пенза). 2021. — С. 78-80.
3. Берг Л. С. Климат и жизнь. Госиздат, М., 1922. — 196 с.
4. Виноградов Б.В. Современная динамика и экологическое прогнозирование природных условий Калмыкии // Проблемы освоения пустынь. 1993. № 1. — С. 29-37.
5. Заиканов В.Г., Минакова Т.Б. Геоэкологическая оценка территорий – М: Наука, 2005. – 319 с.
6. Очиров В.А., Араев Н.Г., Бадмаев Д.Е., Лиджиев Э.З. Природные, экологические и экономические проблемы при строительстве жилых и промышленных зданий в Калмыкии // В сборнике: Достижения вузовской науки 2020. Сборник статей XVI Международного научно-исследовательского конкурса. Издательство: Наука и Просвещение (Пенза). Пенза, 2020. — С. 325-327.
7. Сангаджиев М.М. Особенности недропользования на территории Республики Калмыкия. / М.М. Сангаджиев. — Элиста. Изд-во Калм.ун-та, 2015. 144 с.: ил. — ISBN 978-5-91458-157-9.
8. Сангаджиев М.М. Песок Калмыкии. // Антропогенная трансформация геопространства: история и современность [текст] материалы Всероссийской научно-практической конференции г. Волгоград, 28-29 апреля 2014 года / редкол.: С.Н. Конищев (отв.ред.) [и др.]; Федер. гос. авт. образоват. учреждение высш. проф. образования «Волгоград. Гос. Ун-т». — Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2014. 504 с. С. 142-146.
9. Сангаджиев М.М., Арашаев А.В., Очиров В.А., Араев Н.Г., Бадмаев Д.Е. Влияние природно-климатических факторов на строительную индустрию Калмыкии // Инновации и инвестиции. 2020. № 11. — С. 246-248.
10. Сангаджиев М.М., Дорджиев А.Г., Мушаева К.Б., Онкаев А.В. Водные ресурсы: индикаторы экономического и экологического благосостояния в зонах с резкоклиматическими характеристиками (на примере территории Республики Калмыкия) // В сборнике: International Forum on Contemporary Global Challenges of Interdisciplinary Academic Research and Innovation. Conference Proceedings. Издательство: Научная общественная организация «Профессиональная наука» 2020. — С. 22-29.
11. Сангаджиев, М.М., Манджиева, Т.В., Битяева Г.Е., Цатхлангова, Э.А. Результаты экспедиционных маршрутов, проведенных в южных районах Республики Калмыкии: проблемы водоснабжения и опустынивания. // Экология России: на пути к инновациям: межвузовский сборник научных трудов / сост. Т. В. Дымова. – Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2020. – Вып. 19. – 124 с. — С 68-76.
12. Сангаджиев, М.М., Онкаев, В.А. Экологические проблемы водоснабжения Республики Калмыкия. // Охрана окружающей среды и природопользование. Издательство: Центр обеспечения экологического контроля (Санкт-Петербург) 2013. № 4. — С. 48-52.
13. Сангаджиев, М.М., Хохлова, Л.И., Сератирова, В.В., Онкаев, В.А. Край миражей: очаги опустынивания в Яшкульском районе Республика Калмыкия. // Глобальный научный потенциал. Научно-практический журнал № 6 (39) 2014. — С. 67-72.
14. Сангаджиев, М.М., Цатхлангова, Э.А., Сангаджиева, С.А., Нураева, В.Е., Сангаджиева, А.А. Современное антропогенное воздействие на процесс опустынивания в Республике Калмыкия: экономический фактор // Научно-аналитический журнал «Инновации и инвестиции» №2, 2018. — С.144-148.
15. Сангаджиев М.М., Эрдниева Г.Е., Эрдниев О.В., Лиджиева Н.С., Манджиева А.И. Анализ климатических особенностей в Республике Калмыкия, Россия. // Open science0: collection of scientific articles. Vol.3. Raleigh, North Carolina, USA: Open Science Publishing, 2017. — pp. P. 98-106.
16. Сергеев Е.М., Трофимов В.Т. Влияние человека на литосферу в процессе инженерно-хозяйственной деятельности // Теоретические основы инж. Геол. Социально-экономические аспекты / Под ред. акад. Е.М. Сергеева. – М.: Недра, 1985. — С. 14-27.
17. Харченко В.М., Дорджиев А.Г., Сангаджиев М.М., Дорджиев А.А. Инженерно-геологическое районирование территории Калмыкии [Текст] / В.М. Харченко, А.Г. Дорджиев, М.М. Сангаджиев, А.А. Дорджиев. – Элиста: Изда-во Калм. ун-та, 2012. – 211 с.
18. Dordzhiev A. A., Dordzhiev A. G., Sangadzhiev M. M., Rubeko L. M., Onkaev V. A. Salt Composition of Clay Soils and Its Variation with Long-term Water Filtration. // Journal of Environmental Management and Tourism // Quarterly Volume IX Issue 1(25) Spring 2018 ISSN 2068 – 7729 Journal DOI http://dx.doi.org/10.14505/jemt — C. 130-135
19. Петелько А.И., Зеленяк А.К. К вопросу внедрения лиственницы в защитное лесоразведение // Наука. Мысль: электронный периодический журнал. 2017. Т. 7. № 8. С. 12-21.
20. Панов В.И. Эрозионно-опасные сочетания агрофонов на склоновых катенах и пути снижения рисков проявления разрушительной эрозии // Наука. Мысль: электронный периодический журнал. 2017. Т. 7. № 7. С. 40-50.

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10281

Ретроспективный анализ и прогноз хода роста кедровых древостоев как компонент экономического устойчивого развития Восточного Саяна

Retrospective analysis and forecast of the growth of cedar stands as a component of the economic sustainable development of the Eastern Sayan

Брюханов Игорь Иванович, Аспирант Институт леса им. В.Н. Сукачёва ФИЦ КНЦ СО РАН

Bryukhanov Igor Ivanovich, Post-graduate student, V. N. Sukachev Institute of Forest, FIC KSC SB RAS

Аннотация. В статье представлены результаты исследования анализа хода роста кедровых древостоев Восточного Саяна, происходящего как под влиянием почвенно-климатических условий, так и сукцессии иных хвойных пород характерных для данной местности. Установлено, что кедр частично занимает в 19 раз больше площади, чем та, где он преобладает в породном составе. По сравнению с 2010 годом площадь, занимаемая кедровым лесом, значительно увеличилась. Дальнейшее расширение площадей, где преобладает кедр, будет зависеть от увеличения количества осадков, поскольку именно они ограничивают его распространение. Продолжается сокращение площадей, занятых лиственницей, практическое отсутствие подроста предопределяет его вытеснение другими породами – сосной и пихтой. В настоящее время он больше всего участвует в качестве примеси в составе других древостоев (на площади в 10 раз большей, чем та, на которой он преобладает в составе). В ближайшие 80-100 лет в древостоях лиственницы будут доминировать другие породы. Получен положительный прогноз роста кедровых древостоев и расширениях ареала их распространения на территории Восточного Саяна.

Summary. The article presents the results of the study of the analysis of the growth of cedar stands of the Eastern Sayan, which occurs both under the influence of soil and climatic conditions, and the succession of other coniferous species characteristic of this area. It was found that the cedar partially occupies 19 times more area than the one where it predominates in the rock composition. Compared to 2010, the area occupied by the cedar forest has increased significantly. Further expansion of the areas dominated by cedar will depend on the increase in precipitation, as they limit its distribution. The area occupied by larch continues to decrease, the practical absence of undergrowth determines its displacement by other species – pine and fir. Currently, it is most involved as an impurity in the composition of other stands (in an area 10 times larger than the one on which it predominates in the composition). In the next 80-100 years, larch stands will be dominated by other species. A positive forecast of the growth of cedar stands and the expansion of their distribution area in the territory of the Eastern Sayan was obtained.

Ключевые слова: кедровый древостой, Восточный Саян, кедр сибирский, ареал распространения, хвойные породы, сукцессия.

Keywords: cedar stand, Eastern Sayan, Siberian cedar, distribution area, coniferous species, succession.

Учитывая то, что кедр в нашей стране считается одним из самых ценных видов деревьев, а лиственница доминирует в районе лесного фонда, возникает большой интерес к изучению их динамики и перспектив дальнейшего распространения.

Кедр считался исчезающим видом в недавнем прошлом, так как до недавнего времени не было кедров в возрасте до 100 лет. Однако последующие исследования показали, что его обновление происходит под сенью лиственных пород, и только через сто лет он начинает приобретать преобладание в древостоях.

Эти смешанные сообщества, где молодое поколение кедров способно обеспечить образование продуктивных насаждений в будущем, но всегда находится в подчиненном положении, называются потенциальными кедровыми лесами [3]. Площадь Восточно-Саянского кедра переживает различные изменения, когда в одних районах его площадь уменьшается, а в других-увеличивается.

Кедровые леса Восточного Саяна можно разделить на смешанные и сложные заселения хвойно-темных кедров и чистые кедровые леса. В стендах первой группы кедр периодически теряет свое доминирование, а преобладание в составе переходит к пихте и ели. В то же время на них влияет процесс экономического развития Восточно-Саянской тайги, в результате чего южная граница распространения кедров отошла на 30-50 км к северу [5].

Площадь чистых кедровых лесов сокращается из-за пожаров и незаконной вырубки леса. При этом происходит расширение площадей с преобладанием кедра за счет потенциальных кедровых лесов.

В некоторых районах Восточного Саяна исследователи отмечают сокращение зоны распространения, только в некоторых местах она населяет новые районы. Проблему устойчивости образования лиственниц в Алтайских горах исследовал В.В. Заварзин. По его данным, сибирская лиственница вытесняется темными хвойными видами, преимущественно кедровыми, из оптимальных лесных условий роста [6].

В разных частях Восточного Саяна процессы роста кедровой гаммы идут на разных стадиях. Если на Северо-Восточных склонах этот процесс почти завершен, а на Западе темные хвойные деревья занимают большую часть лесного пояса, центральные кедровые насаждения в меньшинстве, то сибирская лиственница доминирует в лесной степной зоне и на осветленных склонах лесного пояса, участвует в формировании насаждений на самом неустойчивом Кедровом насаждении лежит к югу от Восточного Саяна, где суровый климат снижает конкурентоспособность темных видов хвойных, но не препятствует повсеместной заселенности леса.

Анализ областей кедровых и темных хвойных видов показывает, что кедр значительно вытеснил лиственницу, ель и пихту из их старых мест обитания, что особенно увеличилось за последние 300-500 лет, что хорошо согласуется с выводами об изменении климата в направлении его потепления и изменения климата.

В свою очередь, высокие требования к условиям освещения не позволяют ему конкурировать с другими породами в южных регионах, где у них приемлемые климатические и почвенные условия. Очевидно, что на южной границе распространения вида кедровые стенды больше всего страдают от глобального потепления климата. Поэтому при изменении климата Кедр в какой – то части своего ареала можно заменить еловым и пихтовым, а в некоторых случаях – и сосновым [4].

Для экотона лесных степей на юге Восточного Саяна наблюдается уменьшение доли кедра в лесном фонде из-за ослабления естественной регенерации. Происходит это в результате ухудшения посевных качеств семян кедра [4].

Ряд авторов отмечают сокращение площади лиственничных лесов с распадом площади на отдельные массивы и истончением естественных насаждений.

Сужение экологической локализации вида происходит потому, что сибирская лиственница является слабым лесообразующим агентом и прочно занимает лишь те экологические ниши, которые не отвечают требованиям темных видов хвойных [10].

В этой статье анализируется распределение кедровых насаждений на территории Восточного Саяна. Это одна из старейших в стране. Специфика его связана с отсутствием ярко выраженного пояса кедровых лесов, занимающего на высотах от 700 до 1500 м над уровнем моря в Восточном Саяне, и широким представлением пояса субтайги – сосново-лиственничного леса – степи, распространенного на более низких высотах [8].

Целями работы был анализ роста кедровых насаждений в пространстве (по элементам рельефа) и во времени (направление преемственности).

Методология исследования

Анализ ландшафтного календаря плантаций основан на материалах лесного кадастра и цифровой модели местности (DEM). Основой для трехмерного анализа была DEM, представляющая матрицу значений высот с разрешением 3 секунды в широте и долготе.

Ранее план лесной инвентаризации 2010 года был доведен до векторной формы. В пакете программного обеспечения ARCGIS плоскости были географически связаны с одной проекцией системы координат. Карта была связана с квартальной сетью, руслами рек и географически значимыми объектами по DEM.

Основой послужили векторные планы последнего кадастра лесонасаждений (2020 год). Географическая ссылка была сделана методом сращивания. По всему резерву было отобрано около 500 контрольных точек, которые необходимы для связи планов с DEM.

Для всей территории Восточного Саяна были получены основные характеристики местности (экспозиция, уклон и высота над уровнем моря). Экспозиция была рассчитана с шагом 450:

• север (3380-230);
• северо-восток (230-680);
• восток (680-1130);
• юго-восток (1130-1580);
• юг (1580-2930);
• северо-запад (2930-3380) [2].

Шаг ступеней на склонах склонов было 20 (от 00 до 400). Данные для высоты над уровнем моря были рассчитаны с шагом 50 м.

В связи с неравномерным распределением вышеупомянутых категорий элементов рельефа (то есть территорий с определенной экспозицией, уклоном и высотой) в анализе использовалась процедура стандартизации данных. Стандартизация состояла в соотнесении областей выделения для данной категории (интервалы наклона, высоты или экспозиции) со значением всей площади этой категории на территории [2].

С использованием плана лесных насаждений и таксовых описаний 2020 года была составлена схема курса роста кедровых насаждений с участием кедра в составе и с присутствием кедра в лесу.

Результаты исследования

Анализ полученной картографической схемы показал, что кедр как преобладающая порода занимает около 3 тысяч гектаров и ограничивается окраиной территории Восточного Саяна.

На обширной территории заповедника (около 29 тысяч гектаров) кедр участвует в составе насаждений, но слабо представлен в районе максимальных высот, южных и юго-западных склонов горного хребта заповедника. Кедр в лесу лес встречается только на территории, прилегающей к западной равнине, то есть там, где наблюдается нарушение растительного покрова. Сравнение материалов различных лет инвентаризации (2010-2020) показало, что сокращение площади кедровых насаждений произошло только в Центральной и периферийной частях заповедника [11].

В то же время смешанный состав кедровых насаждений не позволяет проследить динамику отдельных жилых массивов с преобладанием конкретных пород (в некоторые годы границы жилых массивов существенно различаются по конфигурации).

Распределение кедра с различным представлением в составе насаждений и молодых деревьев показано на рисунке 1.

Кедр в различных формах встречается на 68% общей территории заповедника. Слабое присутствие кедра в лесу свидетельствует о снижении вероятности его восстановления на территории Восточного Саяна. Но при этом сохраняется значительная часть территории с Кедром в составе древостоев.

Сравнивая полученные данные с результатами анализа лесного кадастра в 2010 году, происходит уменьшение общей площади с Кедром в качестве преобладающей породы, что, скорее всего, связано с разрушением древних кедровых древостоев.

Следует отметить, что средний возраст древостоев с преобладанием кедра составляет 60 лет, а 86% их площади занимают лесные насаждения в возрасте от 40 до 60 лет.

В 2010 году общая площадь насаждений с кедром в составе насаждений и насаждений составляла 28% от общей площади леса заповедника. Согласно кадастру 2020 года, кедр в различных формах встречается на 53% общей территории заповедника.

Преобладание кедра в составе насаждений отмечается только на площади 0,7 тысячи гектаров, при этом он участвует в составе на площади еще 11,1 тысячи гектаров, и только подлесок встречается на 13,2 тысячи гектаров [1].

Обсуждение результатов

Таким образом, потенциальные кедровые леса представлены в заповеднике на значительной площади. Половина сосновых лесов на месте древних кедровых насаждений насчитывала до 150 лет, из чего можно сделать вывод, что на этих насаждениях наблюдался более интенсивный рост сосновых насаждений, что привело к изменению преобладания горных пород.

Около трети пихт в районах с преобладанием лиственниц в 2010 году было менее 120 лет в 2020 году. Вероятно, из-за более интенсивного роста еловых насаждений на этих аллеях происходила и смена горных пород.

Границы распределения стендов с участием кедра более или менее совпадают с горизонтальными 600 м над уровнем моря, занимающими центральную часть Восточного Саяна.

Это область водосборных высот и источник нескольких речных систем. С этих центральных высот кедр спускается к нижнему поясу только по долинам некоторых рек, главным образом в северном и северо-восточном направлениях, а также ограничен отдельными горными хребтами на высоте 600 м и над уровнем моря. В составе 1-го уровня кедр участвует в смеси до 30% состава, а в кедровых лесах он представлен от 40 до 70% [7].

Общая площадь кедровых насаждений в 2010 году составляла 0,8 тысячи гектаров. В 2020 году основную площадь этих поселений занимали пихта (58%), 8,5% сосны и ели, только 23% сохранились кедровые рощи.

Изоляты с преобладанием кедра в Восточном Саяне встречаются от 400 м н. э. и приурочены к руслам некоторых рек. Большинство кедровых плантаций произрастают в диапазоне высот от 550 до 700 м н. у.м. Они предпочитают мягкие затененные склоны (0-100) (Северная, северо-восточная и восточная экспозиции).

Лиственницы больше представлены на тенистых склонах среднего склона (10-200) и меньше растут на склонах светлых экспозиций (в диапазоне высот от 300 до 700 м н.у. м.).

В зоне максимальной высоты заповедника (более 700 м) лиственница встречается во всех экспозициях, здесь на пологих склонах преобладают лиственничные выделения.

Выводы

Изучение эволюции роста кедровых древостоев на территории Восточного Саяна показало, что он участвует в составе древостоев на площади в 16 раз большей, чем та, на которой он преобладает в составе древостоя.

Кедр частично занимает в 19 раз больше площади, чем та, на которой он преобладает. По сравнению с 2010 годом площадь, занимаемая кедровым лесом, значительно увеличилась.

Дальнейшее расширение площадей, где преобладает кедр, будет зависеть от увеличения количества осадков, поскольку именно они ограничивают его распространение.

Продолжается сокращение площадей, занятых лиственницей, практическое отсутствие подроста предопределяет его вытеснение другими породами – сосной и пихтой.

В настоящее время он больше всего участвует в качестве примеси в составе других древостоев (на площади в 10 раз большей, чем та, на которой он преобладает в составе). В ближайшие 80-100 лет в древостоях лиственницы будут доминировать другие породы.

Кедры растут в диапазоне высот от 550 до 700 м н. у.м., спускаясь до 400 м вдоль русел некоторых рек. Они предпочитают затененные пологие склоны (0-100) (Северная, северо-восточная и восточная экспозиции). Наиболее представлены на снимках склоны среднего уклона (10-200) в диапазоне высот от 300 до 700 м н. у. м. В районе максимальных высот заповедника (более 700 м н. у.м.) лиственница присутствует на всех экспонатах, здесь преобладают пологие склоны.

Литература

1. Бендер, О.Г. Фотосинтез хвои кедра сибирского на северной границе произрастания / О.Г. Бендер // Двенадцатое Сибирское совещание и школа молодых ученых по климато-экологическому мониторингу. – 2017. – С. 116-117.
2. Васильева, Г.В. Структура гибридной зоны кедра сибирского и кедрового стланика / Г.В. Васильева // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. – 2020. – № 19-2. – С. 184-187.
3. Вилисевич, С.Н. Широтная изменчивость качества урожая кедра сибирского / С.Н. Виличевич // Тринадцатое Сибирское совещание и школа молодых ученых по климато-экологическому мониторингу. – 2019. – С. 158-159.
4. Горошкевич, С.Н. Метеорологическая обусловленность семеношения кедра сибирского (pinus sibirica du tour) / С.Н. Горошкевич // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2021. – № 2 (380). – С. 56-69.
5. Заварзин, В.В. Особенности почвенных условий произрастания кедра сибирского / В.В. Заварзин, А.В. Гемонов, А.В. Лебедев // Природообустройство. – 2019. – № 5. – С. 124-130.
6. Заварзин, В.В. Ход роста, товарная структура и продуктивность древостоев кедра сибирского (pinus sibirica): моногр. / В.В. Заварзин. – М.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2020. – 160 с.
7. Ившина, В.О. Селекция кедра сибирского как орехоплодной породы / В.О. Ившина // Вавиловские чтения «Наследие Н.И. Вавилова в современной науке». – 2019. – С. 32-35.
8. Матвеева, Р.Н. Влияние возраста подвоя сосны обыкновенной на показатели роста привоя кедра сибирского / Р.Н. Матвеева, О.Ф. Буторова, Ю.Е. Щерба // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений. – 2019. – Т. 22. – С. 116-119.
9. Танцырев, Н.В. Анализ размещения кедровкой кладовок семян кедра сибирского по следам их зимнего использования / Н.В. Танцырев // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. – 2020. – № 3 (60). – С. 117-125.
10. Танцырев, Н.В. Основные факторы развития подроста кедра сибирского под пологом производного сосняка / Н.В. Танцырев, Г.В. Андреев // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. – 2020. – № 4 (48). – С. 22-30.
11. Щерба, Ю.Е. Особенности роста сортов-клонов кедра сибирского / Ю.Е. Щерба, Р.Н. Матвеева // Леса России: политика, промышленность, наука, образование. – 2017. – С. 178-180.
12. Кружилин С.Н., Баранова Т.Ю. Принципы современных подходов к лесорастительному районированию, типам леса и условиям произрастания // Наука. Мысль: электронный периодический журнал. 2017. Т. 7. № 7. С. 29-34.
13. Зеленяк А.К., Сапронова Д.В. Расширение биоразнообразия вечнозеленых низкорослых кустарников в защитном лесоразведении и озеленении методами интродукции // Наука. Мысль: электронный периодический журнал. 2017. Т. 7. № 7. С. 3-11.

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10279

Современное состояние техногенной безопасности: воздушная среда и водные ресурсы Калмыкии

Current state of technogenic safety: air environment and water resources of Kalmykia

Сангаджиев Мерген Максимович, доцент, кандидат геолого-минералогических наук, кафедра «Строительство», инженерно-технологического факультета ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», 358000, Российская Федерация г.Элиста, ул. Пушкина, 11 

Сургалиев Санал Сергеевич, направление техносферная безопасность инженерно-технологический факультет ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова» 

Лиджиев Дамир Станиславович, направление техносферная безопасность инженерно-технологический факультет ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова» 

Манджиева Иляна Федоровна, направление техносферная безопасность инженерно-технологический факультет ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова» 

Кукшов Данзан Дмитриевич, кафедра агроинженерия инженерно-технологический факультет ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова»

Sangadzhiev Mergen Maksimovich, Associate Professor, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Department of Construction, Faculty of Engineering and Technology, B. B. Gorodovikov Kalmyk State University, 11 Pushkina str., Elista, 358000, Russian Federation

Surgaliev Sanal Sergeyevich, Technosphere Safety direction, Faculty of Engineering and Technology, B. B. Gorodovikov Kalmyk State University»

Lidzhiev Damir Stanislavovich, direction Technosphere Safety, Faculty of Engineering and Technology, Kalmyk State University named after B. B. Gorodovikov»

Mandzhieva Ilyana Fedorovna, Technosphere Safety, Faculty of Engineering and Technology, B. B. Gorodovikov Kalmyk State University»

Kukshov Danzan D., Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering and Technology, B. B. Gorodovikov Kalmyk State University»

Аннотация. Современное состояние воздушной среды и водных ресурсов на территории Республики Калмыкии и сопредельных территориях зависит от антропогенных нагрузок на верхний литосферный слой. Цель работы – выявление основных факторов влияющие на окружающую среду и воздушный бассейн Прикаспийского региона и в частности Калмыкии. Техногенные нагрузки на почву и растительность за последние десятилетия увеличились в разы. Это связано с интенсивным ведением сельского хозяйства. Увеличивается поголовье домашних животных. А также нагрузка количества животных на гектар земельных ресурсов. Другим фактором является использование большегрузной техники на просторах региона. Проезд такой техники оставляет глубокие следы, которые, в конечном счете, превращаются в овраги, пустынные зоны. В работе использованы, результаты, полученные в период проведения экспедиций в районы республики. Гипотезой для принятия решений является система равновесия в природной среде, ее энтропия упорядоченности. Полученные результаты позволят оценивать движение воздушной массы, изменения климата и окружающей среды.

Summary. The current state of the air environment and water resources on the territory of the Republic of Kalmykia and adjacent territories depends on anthropogenic loads on the upper lithospheric layer. The purpose of the work is to identify the main factors affecting the environment and the air basin of the Caspian region and in particular Kalmykia. Man-made loads on the soil and vegetation have increased significantly over the past decades. This is due to intensive farming. The number of domestic animals is increasing. As well as the load of the number of animals per hectare of land resources. Another factor is the use of heavy-duty vehicles in the vast region. The passage of such equipment leaves deep traces, which, eventually, turn into ravines, desert zones. The work uses the results obtained during the expeditions to the regions of the republic. The hypothesis for decision-making is the system of equilibrium in the natural environment, its entropy of order. The results obtained will allow us to assess the movement of the air mass, climate change and the environment.

Ключевые слова: атмосфера; парниковый эффект; опустынивание; пыльные бури; антропогенное воздействие; поверхностные воды; сельское хозяйство.

Keywords: atmosphere; greenhouse effect; desertification; dust storms; anthropogenic impact; surface water; agriculture.

Введение. Постановка вопроса исследования. Пустыни в Калмыкии расположены в юго-восточной части региона, которые влияют на температуру воздуха, почвы. А пыльные бури, суховеи и пыль оставляет свои следы в атмосфере и на поверхности территория изучения. Пыль же с Азиатского континента также оставляет свой след. Примером может служить пыль с пустыни Гоби и малых пустынь, расположенных между Азией и Европой. Особенно в Республике Казахстан, и в восточной части Прикаспийской низменности.

Еще в начале прошлого века академик Берг Л.С. в своей работе «Климат и жизнь» дал понятие о взаимосвязи климатических параметров в природе с жизнедеятельностью живых организмов [1]. Гумилев Л.Н. в своих работах по эндогенезу кочевых народов, данных по Каспию, описывал, что кочевые народы, когда скакали по степным просторам Прикаспийской низменности уже в 12 веке и ранее подымали столбы пыли, которая была видна издалека. Это свидетельствует, что в те времена антропогенные нагрузки на степь привела к началу опустынивания [2]. Климатические характеристики территории Калмыкии рассмотрены в работе «Анализ климатических особенностей в Республике Калмыкия, Россия» [11]. Также в работе по недропользованию представлены данные по климату, водным ресурсам в Республике [7].

Сотрудниками Калмыцкого государственного университета часть вопросов по тематики были рассмотрены и изданы. Из них часть была выставлена на международных и федеральных научно-практических конференциях. Данные по водным ресурсам Республики Калмыкия (РК) изданы в 2012, 2017 годах [5,14]. Общие характеристики по природопользованию и недрам изданы в 2015 году [7]. Отдельно рассмотрены инженерно-геологические характеристики территории РК [12,13].

Республики Калмыкия, не обеспечена полностью водными ресурсами. Гидрографическая сеть представлена малыми реками, водохранилищами и озерами, большая часть из которых летом высыхает [7].

Вода в малые реки поступает за счет таяние снегов и питания от подземных источников. Они являются основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и животных. Ежегодно для этих нужд в РК используется около 50 млн. м³ воды.

В РК основной водохозяйственный комплекс это Чограйское водохранилища и канала Волго — Чограй.

Основная часть. В Республике минерализация вод достигает более 10-15 мг/л. Это связано со смывом грунта с береговой полосы в водоем в период таяния и дождей. В республике нет программы по очистке и борьбе с цветением, зарастанием каналов, водохранилищ.

Маломощные водоносные горизонты подземных вод на территории РК вызывает определенные трудности в вопросах водоснабжения. Скважины в большинстве случаев через год два становятся солеными.

Сложные геолого-гидрогеологические и климатические условия, естественное засоление отложениями горных пород (щелочных), зоны аэрации и водовмещающих отложений, развитием соляной тектоники и др. приводит к загрязнению подземных вод на территории РК.

Объектами в РК, оказывающими негативное воздействие на состояние атмосферного воздуха, являются в основном предприятия газонефтедобычи, топливно-энергетического комплекса и автотранспорт.

Количество выбросов в массе загрязняющих веществ в атмосферу на территории РК в среднем за последние годы составило более 46 тыс. тонн. В том числе от стационарных источников — 3,856 тыс. тонн (8,3%), автотранспорта — 42,533 тыс. тонн (91,7%). Основная доля выбросов, как и в предыдущие годы, поступает от автотранспортных средств [3,4].

Из-за отсутствия больших производственных мощностей, проблема загрязнения окружающей среды также остается актуальной для РК. Например, не решается проблема загрязнения окружающей природной среды в районе размещения бытовых и промышленных отходов. Особенно в пригороде гг.Элиста и Лагань. Нефтепроводы, строительство и эксплуатация мини-предприятий по переработке нефти, строительной индустрии, увеличение количества автотранспорта увеличивают опасность загрязнения окружающей среды, негативного влияет на здоровье населения республики.

Республика длительное время испытывает влияние техногенной нагрузки от соседних к ней территорий: Волгоградская, Астраханская области и Ставропольский край, на которых расположены крупные предприятия и комплексы. Комплексный межтерриториальный государственный экологический мониторинг не проводится в связи с отсутствием финансовых средств. Каждый регион решает эти вопросы отдельно.

Другая проблема в Калмыкии это вопросы опустынивания [8,9,10]. В основном это происходит за счет хозяйственной деятельности человека [6]. Человек является самым главным источником антропогенного воздействия на природу, ее техногенную безопасность и экологическую ситуацию.

Интенсивная распашка почвы привело к активным проявлениям водной эрозии на Ергенях и Маныче.

Аридная зона в Калмыкии с коэффициентом 0,31-0,45, служит естественным фоном для усиления процессов деградации и опустынивания. Опустынивания в республике проявляется в форме деградации пастбищных угодий, снижения плодородия и ухудшения структуры почвенного покрова, деградации орошаемых пахотных земель, увеличения площади разбитых песков [10].

Изменения природно-ресурсного потенциала, связанные с опустыниванием земель, наблюдаются в регионе Черные земли (примером может, послужит знаменитые Кизлярские пастбища), площадь которых в границах республики равна 3,3 млн.гa. Здесь доля сбитых пастбищ превышает 80%, а емкость кормовых угодий снизилась на 40-50%. Доминирующим типом опустынивания является пастбищная дигрессия.

Эрозия является одним их наиболее опасных видов деградации в Республике Калмыкия, вызывающая разрушение почв и утрату их плодородия. Площадь эродированных земель составляет около 5,0 млн. га, из которых на долю водной эрозии подвержено 0,5 млн. га, в т.ч. 0,1 млн. га пашни. Наибольшее развитие ветровая эрозия получила в восточных районах республики, где дефляции способствует равнинная территория в условиях интенсивной ветровой деятельности, недостаточного и нерегулярного атмосферного увлажнения, слабой эрозионной устойчивости почв [7,9,10].

Водная эрозия в основном проявляется на склоновых землях Ставропольской и Ергенинской возвышенности (Центральная и Западная зона). Это связано с выпадением осадков (дождь) которая, вызывает механическое разрушение почв, смыв поверхностного слоя. Эти процессы являются главной причиной уменьшения мощности гумусовых горизонтов, ухудшения структуры плодородного слоя почв.

Широкий масштаб в республике (п.Яшкуль) приняло подтопление земель подземными водами, вызванное как деятельностью человека, так и природными процессами [13]. Подтопление земель связано, в основном, с последствием развития орошения в республике в условиях сложной почвенно-мелиоративной обстановки при минимальноv использования дренажа на территории [13].

Основная часть этих земель нарушена при строительстве, в том числе при строительстве канала Волга-Чограй, а также при разработке месторождений полезных ископаемых (нефть, газ, строительных материалов), проведением геологоразведочных работ.

Республика Калмыкия расположена на стыке двух зон растительности — степной и полупустынной.

На песчаных почвах, которые занимают большую часть Прикаспийской низменности, растет в основном полынь песчаная, овес и их разновидности. В балках на солончаковых почвах встречаются полынь солончаковатая, верблюжья колючка, тростник, лебеда бородавчатая.

На юге Прикаспийской низменности и Манычской впадины на озерах со слабозасоленной водой растает тростник.

Сложившийся на территории республики климат не обеспечивают восстановление насаждений естественным путем. Лесистость в республики, составляет 0,2%.

Основным источником питания малых рек являются талые воды, дождевое питание их незначительно. Практически весь поверхностный сток, формируемый в республике, остается на территории республики. Основная доля стока аккумулируется в прудах и водохранилищах, где теряется на испарение и фильтрацию. Вода рек и озер республики сильно минерализована.

Состояние воздуха. Как отметили выше, состав воздуха насыщен частицами пыли. Это мелкий кварц, который не растворяется в воде.

Заключение. Выводы. Техногенная обстановка на территории Калмыкии и всего Прикаспийской низменности находится с нарушением нормального состояния. Антропогенное воздействие на почвенный слой, нехватка водных ресурсов приводит к энтропии не уравновешения в природе.

Не достаток влаги, пыль, суховеи, процесс опустынивания заметно влияют на почвенный слой. Также влияет роль деятельности самого человека на экологию в регионе.

Человек должен беречь сове место обитание, кроме него об этом никто не позаботится.

Литература

1. Берг Л. С. Климат и жизнь. Госиздат, М., 1922. 196 с.
2. Гумилев Л. Н. Тысячелетие вокруг Каспия. Баку: «Азернешр». 1990. 312 с.
3. Доклад об экологическом и социальном положении Республики Калмыкия (январь — декабрь 2013 года). Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Республике Калмыкия, Элиста, 2014. 80 с.
4. Калмыкия в цифрах, 2013: Краткий статистический сборник. Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Республике Калмыкия. Элиста, 2013. 156 с.
5. Онкаев В.А., Гермашева Ю.С., Сангаджиев М.М. Современное состояние поверхностных и подземных вод Калмыкии. // Вестник учебно-методического объединения по образованию в области природообустройства и водопользования: журнал. – М.: ФГБОУ ВПО МГУП, 2012. — № 4. C. 247-258.
6. Сангаджиев М.М. Геоэкологические последствия хозяйственной деятельности человека (на примере Республика Калмыкия). // Zbior raportow naukowych. “Wspjlczecna nauka. Nove perspektywy”. (30.01.2014-31.01.2014) — Warszava: Wydawca: Sp.z o.o “Diamond trading tour”, 2014. 120 str. Str 61-67.
7. Сангаджиев М.М. Особенности недропользования на территории Республики Калмыкия [текст] / М.М. Сангаджиев. – Элиста. Изд-во Калм.ун-та, 2015. 144 с.: ил.
8. Сангаджиев М.М. Песок Калмыкии. // Антропогенная трансформация геопространства: история и современность [текст] материалы Всероссийской научно-практической конференции г. Волгоград, 28-29 апреля 2014 года / редкол.: С.Н. Конищев (отв.ред.) [и др.]; Федер.гос.авт.образоват.учреждение высш.проф.образования «Волгоград. Гос. Ун-т». – Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2014. С.142-146.
9. Сангаджиев М.М. Пески, суховеи, их влияние на экологическую ситуацию регионов Прикаспия и Северного Кавказа. // Материалы Всероссийского форума с международным участием. «Эколого-экономический потенциал экосистем Северо-Кавказского Федерального округа, причины современного состояния и вероятные пути устойчивого развития социоприродного комплекса», посвященного 75-летию со дня рождения Первого Президента Республики Дагестан Муху Гимбатовича Алиева. 24-27 сентября 2015 г. — Махачкала: Типография ИПЭ РД «Экопресс» 2015. С. 175-179.
10. Сангаджиев М.М., Хохлова Л.И., Сератирова В.В., Онкаев В.А. Край миражей: очаги опустынивания в Яшкульском районе Республика Калмыкия. // Глобальный научный потенциал. Научно-практический журнал № 6 (39) 2014. С. 67-72.
11. Сангаджиев М.М., Эрдниева Г.Е., Эрдниев О.В., Лиджиева Н.С., Манджиева А.И. Анализ климатических особенностей в Республике Калмыкия, Россия. // Open science0: collection of scientific articles. Vol.3. Raleigh, North Carolina, USA: Open Science Publishing, 2017. pp. 98-106.
12. Харченко В.М., Дорджиев А.Г., Сангаджиев М.М., Дорджиев А.А. Инженерно-геологическое районирование территории Калмыкии [Текст] / В.М. Харченко, А.Г. Дорджиев, М.М. Сангаджиев, А.А. Дорджиев. – Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 2012. 211 с.
13. Dordzhiev A. A., Dordzhiev A. G., Sangadzhiev M. M., Rubeko L. M., Onkaev V. A. Salt Composition of Clay Soils and Its Variation with Long-term Water Filtration. // Journal of Environmental Management and Tourism // Quarterly Volume IX Issue 1(25) Spring 2018 ISSN 2068 – 7729 Journal DOI http://dx.doi.org/10.14505/jemt. pp. 130-135
14. Sangadzhiev M. M., Onkaev V. A., Badrudinova A. N., Gerrnasheva Y. S., Onkaev A. V. Water Resources of Kalmykia: the Contemporary Aspect. // Journal of Environmental Management and Tourism, Volume VIII, Issue 5 (21) Fall 2017, edited by ASERS Publishing. pp. 1024-1033.
15. Ганиев Б.Ш. Структурно-сорбционные характеристики глинистых сорбентов, полученных комбинированной активацией // Наука. Мысль: электронный периодический журнал. 2017. Т. 7. № 2. С. 153-156.

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10247

ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ БИОМАТЕРИАЛОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

EFFECTIVE USE OF BIOMATERIAL COMPOUNDS IN CONSTRUCTION

Арханова Наталья Николаевна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Гузей Даниил Николаевич, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Ковалева Алена Владимировна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Кондрашева Юлия Александровна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Чупрова Екатерина Евгеньевна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Arkhanova Natalia Nikolaevna, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Guzei Daniil Nikolaevich, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Kovaleva Alena, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Kondrasheva Yulia Alexandrovna, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Chuprova Ekaterina Evgenievna, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Аннотация. В статье исследуются химические свойства биоматериалов и их интеграция с современными технологиями. В последние несколько лет патогенная природа некоторых оомицетов побудила к скрупулезной характеристике особенностей их стенок как возможных мишеней для борьбы с болезнями. Эти исследования также пролили свет на характеристики природных структур из хитина и целлюлозы. Эти знания имеют прямое применение при разработке материалов, созданных с использованием биологических материалов. Теперь мы знаем, что оомицеты — это не гомогенная популяция, а комбинация членов, по крайней мере, с тремя отличительными типами клеточной стенки.

Summary. The article examines the chemical properties of biomaterials and their integration with modern technologies. In the past few years, the pathogenic nature of some oomycetes has prompted a scrupulous characterization of the features of their walls as possible targets for disease control. These studies have also shed light on the characteristics of natural structures from chitin and cellulose. This knowledge has direct application in the development of materials created using biological materials. We now know that oomycetes are not a homogeneous population, but a combination of members with at least three distinctive cell wall types.

Ключевые слова: химия и материалы, органические технологии, строительство, экспертиза и недвижимость, инженерные исследования.

Keywords: сhemistry and materials, organic technologies, construction, expertise and real estate, engineering research.

Введение

 Эволюция технологий и сдерживание из-за COVID-19 позволяют нам утверждать, что мы находимся на поворотном этапе, когда аддитивное производство готово стать жизнеспособной альтернативой традиционным производственным процессам во многих аспектах.

Целлюлоза — это наиболее распространенное и широко распространенное органическое соединение, и промышленный побочный продукт на Земле. Однако, несмотря на десятилетия обширных исследований, восходящее использование целлюлозы для изготовления 3D-объектов по-прежнему сопряжено с проблемами, ограничивающими его практическое применение: производные с огромными эффектами загрязнения, использование в сочетании с пластмассами, отсутствие масштабируемости и высокая стоимость производства. Здесь демонстрируется общее использование целлюлозы для изготовления больших трехмерных объектов. Аддитивное производство, является одним из наиболее перспективных технологий производства, слияние в Четвертой промышленной революции также называется промышленностью 4.0

Методы исследования: сравнительный, аналитический.

Результаты. Данный подход отличается от общепринятой ассоциации целлюлозы с зелеными растениями, и он основан на стенке грибовидных оомицетов, которая воспроизводится путем введения небольшого количества хитина между волокнами целлюлозы. Полученные грибковые клеевые материалы (ФЛАМ) являются прочными, легкими и недорогими, и могут быть отформованы или обработаны с использованием технологий деревообработки. Мы считаем, что это первое крупномасштабное аддитивное производство с повсеместно распространенными биологическими полимерами станет катализатором перехода к экологически безвредным и замкнутым моделям производства.[1-2]

Одна из главных проблем, связанных с принятием аддитивных технологий, как и в любой новой технологии, является отсутствие знаний о воздействии этой технологии на пересмотр цепочки конфигурациями и принятия (создания новой) модели бизнеса, ориентированные, все больше и больше, на (почти обязательные для конкурентоспособности давления) экологичные цели. В контексте Индустрии 4.0 аддитивные технологии производства становятся одной из ключевых технологических концепций следующего десятилетия.

Целью исследования является применение принципов клеточной стенки грибов и оомицетов для создания общей производственной системы, основанной на трех предпосылках: (i) полученный биоинспирированный композит должен состоять из его природных компонентов; (ii) Компоненты должны быть доступны и в изобилии в каждой среде обитания на Земле; (iii) Стоимость, воздействие на окружающую среду и масштабируемость должны обеспечивать универсальное использование.

Несмотря на то, что многие последствия этой технологии потенциально позитивны, другие будут иметь неблагоприятные последствия для различных отраслей промышленности с потерей рабочих мест, особенно в неквалифицированной рабочей силе. Схема продемонстрирована на рис.1.

Таким образом, преодолевая ограничения аддитивного процесса производства, такие как интероперабельность систем и подсистем, скорость производства, материальная безопасность и производство крупных деталей, промышленность будущего будет опираться на эту технологию для большей эффективности, экономичности и качества при одновременном повышении потенциала индивидуализации.

Исследования сосредоточены на воспроизведении синергии между молекулами в биологических композитах, и мы подходим к этому, искусственно связывая структурные биомолекулы в их организации в живых системах. Это отличается от двух преобладающих подходов к биоинспирированным материалам, основанных на воспроизведении природных композитов с синтетическими материалами известной технологичности, и на преобразовании природных компонентов для соответствия уже существующим технологиям производства.

В отличие от химической стабильности целлюлозы, хитин с низкой степенью ацетилирования (например, хитозан) содержит достаточно протонируемых групп, чтобы обеспечить его диспергирование в низких концентрациях. [3-4]

Дополнительно исследована возможность производства хитин-целлюлозного грибоподобного материала, оценивая влияние концентрации хитина на способность композита достигать пластичного состояния и сохранять форму. Хитозан вводится в композит в виде водного раствора. В результате композиты с большим количеством хитозана (> 12%) требуют удаления части этой воды до тех пор, пока материал не достигнет состояния, способного соответствовать и сохранять трехмерную форму.

Аддитивное производство не только влияет на создание и стоимостное предложение компаний, но и влияет на коммуникацию, распределение и захват стоимости в большей степени, чем предполагает литература. Путем категоризации видов бизнеса по пяти сегментам (производители конечнойпродукции, производители 3D принтеров, компании, использующие 3D для внутреннего прототипирования, поставщики 3D услуг и разработчики) было проверено, что во всех из них происходит изменение ценностного предложения, ценностей коммуникации и создание новых.

В настоящее время, поскольку процессы аддитивного производства более выгодны для небольших производств, становится нецелесообразным производить адгезию оборудования для каждого вида производства. Одним из способов решения этой проблемы является подход облачного производства, поскольку он позволяет совместно использовать ресурсы между клиентами и участниками платформы.

Интересно, что недавние исследования стенки оомицетов сделали аналогичные выводы для соотношений хитин / целлюлоза, а также сообщили об аномальном поглощении воды клеточной стенкой, когда продукция хитина нарушена. Механические характеристики FLAM находятся в пределах диапазона натуральных целлюлозных композитов, таких как древесина средней и низкой плотности и пены высокой плотности, обычно используемые при проектировании продукции, строительстве, авиационной и автомобильной промышленности. Тем не менее, они значительно отличаются от любого натурального материала. FLAM является воспроизведением природного материала, синтезированного в микромасштабе (то есть стенки оомицета), поэтому, вероятно, его характеристики аналогичны не охарактеризованным материалам, существующим только в этом масштабе.

Хотя большинство целлюлозных и хитиновых природных структур также включают другие органические и неорганические компоненты, оказалось, что взаимодействия между целлюлозой и хитозаном достаточно для образования твердых композитов. Эти взаимодействия достаточно сильны даже в присутствии деструктивных компонентов, таких как лигнин или гемицеллюлоза, что позволяет формировать композиты на основе древесной муки. Механические характеристики этих композитов на древесной основе значительно ниже, чем у FLAM на основе чистой целлюлозы, но они позволяют распространить технологию на многие другие источники необработанных побочных продуктов. Например, в США 14% городских отходов составляет древесина, в то время как в таких отраслях, как сельское хозяйство, пищевая, текстильная и бумажная промышленность, образуется большое количество отходов с высоким содержанием целлюлозы.

В настоящее время Китай является третьей страной в мире с наибольшим количеством промышленных систем 3D печати, и второе место по общему количеству публикаций и патентных заявок в этой отрасли. Исследование, проведенное в китайском контексте, показало необходимость улучшения связей между каждой подсистемой, особенно между технологической и бизнес-экосистемами. Это важно для развивающихся технологических отраслей, где компании открыто используют местные исследовательские ресурсы для инноваций.[5]

 Несмотря на обширные прошлые и текущие исследования по адаптации целлюлозы для 3D-печати, прогресс по-прежнему сталкивается с препятствиями, такими как использование опасных растворителей, лиофилизация небольших целлюлозных каркасов и загрязнение в результате смешивания полимера с товарными пластиками. Никогда не сообщалось ни о какой технологии, обладающей уникальными характеристиками FLAM. Кроме того, насколько нам известно, не существует другого биотического материала, который можно было бы отливать, формовать, шлифовать, распиливать и печатать на 3D-принтере.

Система 3D-печати состоит из коммерческого шестиосевого шарнирно-сочлененного промышленного робота с максимальным горизонтальным вылетом 1,65 м и полезной нагрузкой 20 кг на фланце, установленного на специальной конструкции, и встроенной мобильной платформы с гидравлическим ножничным подъемником для увеличения рабочей зоны.

Для передачи сигналов и обмена данными между контроллером робота и системой экструзии используется специальное программное и аппаратное обеспечение с программируемой логикой управления. Различные электрические и механические интерфейсы между роботом и экструзионной системой, такие как монтажные плиты, сопла и муфты, были изготовлены в SUTD FabLab.

Программное обеспечение параметрического проектирования было разработано для проектирования прототипов и артефактов лопастей, а также для преобразования геометрии конструкции в машинные инструкции для автономного программирования роботов. Уплотнение материала по вертикали и расширение по горизонтали были закодированы для создания предварительно заданной модели из геометрии конструкции. Впоследствии были созданы алгоритмы траектории машины для внутренней структуры ядра, которые учитывают непрерывность траектории каждого слоя, чтобы уменьшить запуск / остановку дозатора и устранить артефакты, такие как хвосты, подача материала и калибровка скорости, для максимального увеличения времени производства без деформации валика за счет перетаскивания, скорости вылета для уменьшения провисания, поперечное перекрытие валиков для улучшения горизонтального плавления, увеличение площади внутренней полости для ускорения твердения при испарении.

Несколько пробелов, выявленных между исследованиями и формированием рыночной стоимости, демонстрируют важность создания бизнес-моделей, ориентированных на развивающуюся область аддитивного производства.Рост целенаправленных исследований, технологий и рынка AM не сопровождался практикой разработки бизнес-моделей, ориентированных на эту технологию. В настоящее время литература по-прежнему отсутствует иимеет пробелы в создании бизнес-моделей, а также анализе влияния с глобальными перспектива миаддитивного производства, но в последние годы можно наблюдать, что количество научных работ и дискуссий на эту тему все усиливается. Однако почти ни одна из них не затрагивает аспект устойчивости этих моделей, и уж точно не в контексте того, что может принести революция Индустрии 4.0.

Индустрия 4.0 обещает значительные улучшения в текущих производственных процессах, и очень важно, чтобы аддитивное производство стало неотъемлемой частью Индустрии 4.0. Многие области с высоким потенциалом, такие как большие данные, могут оказать огромное влияние на формирование новых бизнес-моделей, но только несколько исследований адресуют его. Например, Джек Фрэнсис и Линкан Бьян предлогают модель, использующую облачную вычислительную систему, связанную, производственную среду Индустрии 4.0, мудро используя большие данные для получения повышенной геометрической точности деталей, изготовленных с использованием лазерного аддитивного производства. Объединяя дизайн продукта и аддитивное производство, производственные затраты могут быть рассчитаны путем оценки большего количества функций модели продукта с большими данными.

С точки зрения устойчивого развития компании изо всех сил пытаются признать и понять полный потенциал технологий аддитивного производства. Руководители индустрии 4.0 должны быть знакомы с этими бизнес-моделями, а также с методами анализа больших объемов данных, уметь руководить новыми цифровыми работниками и, прежде всего, выдвигать на первый план устойчивое развитие.

Они должны знать о самых разрушительных пагубных технологиях, знать их воздействие на структуру затрат и ощущать влияние на компанию сейчас и в будущем, а также понимать правовые риски и угрозы связанные с применением современных цифровых технологий [6-15].

Вывод. Исследования показывают, что эта технология может способствовать устойчивости производственных систем, основываясь наее потенциале оптимизации расхода материалов, создания новых форм, настройки дизайна и сокращения сроков производства, что в совокупности значительно трансформирует некоторые из существующих бизнес-моделей. Хотя для полного внедрения этой технологии в промышленную среду требуется достижение определенного уровня зрелости дизайна, аддитивное производство потенциально может благоприятно повлиять на окружающую среду. Заметный рост интеллектуальных инфраструктур, обусловленный Индустрией 4.0, может нанести серьезное бремя окружающей среде, типичная практика оценки жизненного цикла которая в основном неспособна на адекватную количественную оценку таким видам воздействия. Поэтому был выявлен разрыв между областью экологической оценки и ощутимыми достижениями в области производства. Часто приходится идти на компромисс между эффективным использованием ресурсов и возможными выгодами от передовых технологий в сокращении материалов и других нежелательных эффектов, таких как увеличение потребления энергии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Байер, В. Архитектурное материаловедение: Учебник / В. Байер. — М.: Архитектура-С, 2012. — 264 c.
2. Трачук А.В., Линдер Н.В. (2017а) Распространение инструментов электронного бизнеса в России: результаты эмпирического исследования // Российский журнал менеджмента. 2017. Т 15. № 1. С. 27-50.
3. Капустин, В.И. Материаловедение и технологии электроники: Учебное пособие / В.И. Капустин, А.С. Сигов. — М.: Инфра-М, 2018. — 224 c.
4. European Parliament, Policy department A: Economic and scientific policy / Industry 4.0
5. Чумаченко, Ю.Т. Материаловедение и слесарное дело (спо) / Ю.Т. Чумаченко, Г.В. Чумаченко. — М.: КноРус, 2018. — 352 c
6. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Criminal legal ensuring of security of critical information infrastructure of the Russian Federation // Revista Gênero e Direito. – 2019. – Vol. 8. – No 6. – P. 283-292.
7. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Information Infrastructure of Safe Computer Attack // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5639-5642.
8. Bokovnya A.Yu., Khisamova Z.I., Begishev I.R. Study of Russian and the UK Legislations in Combating Digital Crimes // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5458-5461.
9. Бегишев И.Р. Ответственность за нарушение правил эксплуатации средств хранения, обработки или передачи компьютерной информации и информационно-телекоммуникационных сетей // Вестник УрФО. Безопасность в информационной сфере. – 2012. – № 1(3). – С. 15-18.
10. Бегишев И.Р. Уголовная ответственность за приобретение или сбыт цифровой и документированной информации, заведомо добытой преступным путем // Актуальные проблемы экономики и права. – 2010. – № 1. – С. 123-126.
11. Бегишев И.Р. Проблемы уголовной ответственности за обращение со специальными техническими средствами, предназначенными для негласного получения информации // Следователь. – 2010. – № 5. – С. 2-4.
12. Бегишев И.Р. Изготовление, сбыт или приобретение специальных технических средств, предназначенных для нарушения систем защиты цифровой информации: правовой аспект // Информация и безопасность. – 2010. – Т. 13. – № 2. – С. 255-258.
13. Бегишев И.Р. Правовые аспекты безопасности информационного общества // Информационное общество. – 2011. – № 4. – С. 54-59.
14. Бегишев И.Р. Проблемы ответственности за незаконные действия с информацией, заведомо добытой преступным путем // Безопасность информационных технологий. – 2010. – Т. 17. – № 1. – С. 43-44.
15. Бегишев И.Р. Создание, использование и распространение вредоносных компьютерных программ // Проблемы права. – 2012. – № 3(34). – С. 218-221.

LIST OF REFERENCES

1. Bayer, V. Architectural materials science: Textbook / V. Bayer. — M.: Architecture-S, 2012. — 264 p.
2. Trachuk A.V., Linder N. V. (2017a) Distribution of e-business tools in Russia: results of an empirical study // Russian Journal of Management. 2017. T 15. No. 1. pp. 27-50.
3. Kapustin, V. I. Material Science and electronics technologies: Textbook / V. I. Kapustin, A. S. Sigov. — M.: Infra-M, 2018. — 224 p.
4. European Parliament, Policy department A: Economic and scientific policy / Industry 4.0
5. Chumachenko, Yu. T. Material Science and plumbing (spo) / Yu. T. Chumachenko, G. V. Chumachenko. — M.: KnoRus, 2018. — 352 p.
6. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Criminal legal ensuring of security of critical information infrastructure of the Russian Federation // Revista Gênero e Direito. – 2019. – Vol. 8. – No 6. – P. 283-292.
7. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Information Infrastructure of Safe Computer Attack // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5639-5642.
8. Bokovnya A.Yu., Khisamova Z.I., Begishev I.R. Study of Russian and the UK Legislations in Combating Digital Crimes // Helix. — 2019. — Vol. 9. — No 5. — P. 5458-5461.
9. Begishev I. R. Responsibility for violation of the rules of operation of means of storage, processing or transmission of computer information and information and telecommunications networks // Bulletin of the Ural Federal District. Security in the information sphere. – 2012. – № 1(3). – Pp. 15-18.
10. Begishev I. R. Criminal liability for the acquisition or sale of digital and documented information, knowingly obtained by criminal means / / Actual problems of economics and law. – 2010. – No. 1. — p. 123-126.
11. Begishev I. R. Problems of criminal liability for handling special technical means intended for tacit receipt of information / / Investigator. — 2010. — No. 5. — p. 2-4.
12. Begishev I. R. Production, sale or purchase of special technical means intended for violation of digital information protection systems: a legal aspect / / Information and security. – 2010. Vol 13. – No. 2. – P. 255-258.
13. The Begishev I. R. Legal aspects of security information society Information society. – 2011. – No. 4. – P. 54-59.
14. The Begishev I. R. Problems of responsibility for illegal actions, information, knowingly obtained by criminal means // Safety of information technology. — 2010. — Vol. 17. — No. 1. — p. 43-44.
15. Begishev I. R. Creation, use and distribution of malicious computer programs / / Problems of law. – 2012. – № 3(34). – Pp. 218-221.

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10246

ЭМПИРИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ИХ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

EMPERIAL QUALITIES OF CRYSTALLINE MATERIALS, THEIR ECONOMIC ASSESSMENT

Арханова Наталья Николаевна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Гузей Даниил Николаевич, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Ковалева Алена Владимировна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Кондрашева Юлия Александровна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Чупрова Екатерина Евгеньевна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Arkhanova Natalia Nikolaevna, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Guzei Daniil Nikolaevich, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Kovaleva Alena, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Kondrasheva Yulia Alexandrovna, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Chuprova Ekaterina Evgenievna, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Аннотация. В статье рассматриваются различные свойства кристаллических материалов, их экономическая оценка. Контроль дефектов в кристаллических материалах лежит в основе материаловедения. Действительно, само определение материаловедения можно сформулировать следующим образом: синтез полезных инженерных материалов и контроль их свойств с помощью контроля состава и микроструктуры. Для кристаллических материалов контроль микроструктуры включает в себя контроль несовершенства кристаллов-тионс. Гипотетические свойства идеальных кристаллов без дефектов в основном не интересны. Важные свойства материалов, такие как легирование и диффузия, прочность и пластичность, магнитная проницаемость ферромагнитных кристаллов, электронные свойства сложных полупроводников и цвет керамических кристаллов, все это критически зависит от наличия и поведения дефектов кристаллов.

Summary. The article discusses various properties of crystalline materials, their economic assessment. Defect control in crystalline materials is at the heart of materials science. Indeed, the very definition of materials science can be formulated as follows: the synthesis of useful engineering materials and control of their properties by controlling the composition and microstructure. For crystalline materials, microstructure control includes control of crystal imperfections-thions. The hypothetical properties of perfect crystals without defects are mostly uninteresting. Important material properties, such as alloying and diffusion, strength and plasticity, magnetic permeability of ferromagnetic crystals, electronic properties of complex semiconductors, and the color of ceramic crystals, all critically depend on the presence and behavior of crystal defects.

Ключевые слова: химия и материалы, органические технологии, строительство, экспертиза и недвижимость, инженерные исследования.

Keywords: сhemistry and materials, organic technologies, construction, expertise and real estate, engineering research.

Введение

 В зависимости от восприятия материалы могут показаться твердыми или мягкими. Например, металлы часто воспринимаются как твердые, даже если их физические свойства говорят об обратном. Алюминий — мягкий металл, но его часто считают твердым. Это связано с личным пристрастием или ассоциациями с определенными материалами. Эти эмоциональные связи не следует недооценивать.

Конечно, эмпирические качества материалов и внутреннего дизайна здания взаимозависимы. Деньги, сэкономленные за счет повсеместного использования гипсокартона, можно направить на приобретение механически обработанных анкерных шпилек и скоб.

Часто новые современные материалы увеличивают затраты на рабочую силу из-за незнакомых процессов установки. Все материалы имеют свою стоимость, и если у вас есть много места, посвященного одному материалу, например, нашим черепичным стенам, вы должны быть осторожны, чтобы не указать дорогостоящий материал, чтобы уложиться в бюджет проекта. Опоясывающий лишай долгое время использовался на побережье штата Мэн, потому что он прочный, устойчивый к гниению, легко доступен и относительно недорогой. Несмотря на то, что материал экономичен, трудозатраты могут быстро увеличиться, поскольку они устанавливаются по одному.

Обсуждение. Затраты и выбор материалов — одни из самых простых вещей, которые нужно взвесить в процессе проектирования. Это одна из причин, по которой они являются целью постоянных усилий по экономии средств. Но, как правило, самой большой движущей силой затрат является общая площадь проекта, а не материальные затраты. Тем не менее, важно быть осторожными, чтобы ограничить использование более роскошных материалов, таких как мыльный камень, в определенных областях. И это области, с которыми будут взаимодействовать ежедневно, например, кухонные столешницы.[1]

Между выбором материала и точностью, простотой обработки и окончательной отделкой существует важная взаимосвязь, которую часто упускают из виду. Эти факторы могут существенно повлиять на качество и стоимость рассматриваемого компонента. Использование неэффективного метода обработки небольших компонентов может вызвать проблемы с некоторыми материалами, особенно если это экзотические или труднообрабатываемые металлы. Эти проблемы включают загрязненную рабочую среду, преждевременный отказ компонентов и эффекты окисления, а иногда являются результатом неправильной обработки и выбора материала. На рис. 1. Продемонстрирована структура кристаллической решетки.

Главный фактор при принятии решения о выборе материалов обычно включает первоначальную стоимость материала, простоту обработки и ремонта, а также доступность материала. Стоимость влияет на баланс между материалами и обработкой в случае сортов материала. Например, если инженер выбирает Inconel в качестве материала для продукта, сорт влияет на стоимость обработки. Поскольку Inconel 600 намного проще обрабатывать, чем Inconel 718, время и стоимость обработки могут значительно измениться в зависимости от того, какой сплав выбран.[2]

В большинстве приложений CPI выбор подходящего материала обычно может предотвратить негативные эффекты, связанные с операционной средой, но некоторые приложения имеют более строгие ограничения. Из-за строгих протоколов рабочей среды проектирование деталей для определенных приложений, таких как ядерная обработка, может быть ограничивающим фактором при выборе материала. Зоны, подверженные риску возгорания или взрыва, такие как нефтегазоперерабатывающие предприятия, также являются ограничительными при рассмотрении материалов оборудования.

Выбор строительных материалов зависит от типа здания. Например, если конструкция является несущей, выбирайте для строительства кирпичи лучшего качества, потому что кирпичи являются основным несущим элементом в несущей конструкции, тогда как для каркасной конструкции кирпичи высокой прочности не нужны, потому что бетонные элементы являются основными несущими элементами.

Климат играет важную роль в определенных областях. Например, в таких местах, как европейские страны, где доступно очень мало солнечного света, мы можем использовать стекло в качестве основного строительного материала, чтобы привлечь больше солнечного света в здание. Но, к сожалению, люди в Индии пытаются копировать запад, используют стеклянную облицовку и вводят больше тепла в свое здание. Таким образом, климат является одним из решающих факторов, влияющих на выбор конкретного строительного материала в определенных местах.

И, наконец, одна вещь, которой мы, люди, до сих пор пренебрегали, но начинаем осознавать важность в последние десятилетия, — это экологические проблемы, связанные с использованием строительных материалов, такими как энергосодержание, использование сырья, истощение природных ресурсов, выбросы и т. д.,

Материалы, подходящие для технического цикла, не могут потребляться или иным образом обрабатываться биологической системой. Металлы и пластмассы являются примерами технических материалов. Их можно разобрать и использовать повторно, либо физически или химически преобразовать после фазы использования.[3]

Материалы, подходящие для биологического цикла, предназначены для возврата в окружающую среду вовремя или после фазы использования. Дерево, хлопковое волокно и бумага являются примерами биологических материалов. Начните с присвоения каждому универсальному материалу соответствующего цикла. Это поможет позже в методе, когда вы подумаете об оптимизации продукта для округлости.

Вывод. Выбор материалов является ключевой частью процесса разработки нового продукта. Однако для того, чтобы продукты были успешными, необходимо выбирать материалы не только для достижения технических характеристик, но и для удовлетворения ориентированных на пользователя потребностей. Это требует полного учета разнообразных требований как технических, так и промышленных образцов, что является сложной задачей. В идеале эти точки зрения должны рассматриваться одновременно, а не изолированно, чтобы гарантировать, что все соответствующие атрибуты материала будут учтены и уменьшена необходимость делать предположения, основанные на неполной и приблизительной информации.[4]

Трудность усугубляется тем фактом, что несколько систематических методов выбора материалов и компьютерных инструментов, а также многочисленные базы данных свойств материалов существуют для технического проектирования, но, к сожалению, не для промышленного дизайна. Это во многом объясняется специальным характером информации о промышленных образцах и зависимостью от интуиции и опыта, что затрудняет классификацию и выбор существенной информации. В промышленном дизайне есть возможности для принятия методов выбора материалов, используемых в техническом дизайне, путем количественной оценки характеристик материалов. Хотя все еще в значительной степени основанный на субъективности,

Несмотря на сокращение количества рассматриваемых материалов, выбор материалов на более поздних этапах процесса проектирования затруднен, поскольку информация становится более точной и подробной. Это делает еще более требовательными адаптировать или комбинировать существующие методы выбора материалов для технического проектирования для использования в промышленном дизайне.[5]

Кристаллические материалы имеют свои атомы, расположенные в периодическом упорядоченном трехмерном массиве. Обычно все металлы, многие керамические материалы и некоторые полимеры являются кристаллическими. В некристаллических материалах атомы не имеют периодического расположения, т. Е. Имеют случайный порядок. Некристаллический материал может образоваться, когда у вас сложная структура или вы быстро охлаждаетесь из жидкого состояния в твердое состояние. Итак, для металлов упорядоченные структуры имеют тенденцию быть ближе к минимуму энергии и более стабильны. Кроме того, поскольку металлические связи ненаправленные, атомам металла гораздо проще плотно упаковываться, чем керамике и полимерам.

Необходимо сказать, что экономическая оценка качества материалов сильно связана с возможностями цифровых технологий, которые в свою очередь опосредованы системой правовых актов и предписаний [7-16].

Выводы. В то время как идеальная кристаллическая структура отражает дальнодействующий порядок, существующий в кристаллах, было бы ошибкой думать о реальном кристалле как о наборе атомов, расположенных точно в соответствии с идеальной кристаллической структурой. Отклонения от идеальной структуры, то есть несовершенства, жизненно важны для физических, химических и электронных свойств кристалла. Чтобы подчеркнуть несовершенство реальных кристаллов, Дж. Френкель в первой главе своей классической книги «Кинетическая теория жидкостей» утверждает, что кристаллические твердые тела на самом деле имеют много общего с жидкостями [6]/

В целом, эти препятствия можно отнести к категории технических , например доступность процедур испытаний и данных о свойствах, технологии обработки и производства, а также чувствительность к дефектам в материалах и процессах; нормативно-правовые , такие как политика государственных закупок, права интеллектуальной собственности, охрана окружающей среды, здоровье и безопасность; и экономические, такие как затраты на НИОКР, размер рынка, процентные ставки, стоимость основных средств и цели по прибыли.

Межмолекулярные силы и тепловая энергия — два фактора, от которых зависят физические состояния вещества. В то время как межмолекулярные силы притяжения стремятся удерживать частицы ближе; тепловая энергия удерживает частицы друг от друга, заставляя их двигаться быстрее.

Когда суммарный результат этих двух противодействующих сил, то есть межмолекулярных сил и тепловой энергии, заставляет частицы слипаться и заставляет их занимать фиксированные положения, материя существует в твердом состоянии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Новиков И.И., Розин К.М. Кристаллография и дефекты кристаллическойрешетки. – М.: Металлургия, 2019. 553 с.
2. Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах. – М.: Мир,1974. 496 с.
3. Орлов А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах. – М.: Высшаяшкола, 1983. 144 с.
4. Шаскольская М.П. Кристаллография. − М.: Высшая школа, 2014. 392 с.
5. Шаскольская М.П. Очерки о свойствах кристаллов. – М.: Наука, 2017. 216с.
6. Грачев С.В., Бараз В.Р., Богатов А.А., Швейкин В.П. Физическое металловедение. − Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2001. 534 с.
7. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Criminal legal ensuring of security of critical information infrastructure of the Russian Federation // Revista Gênero e Direito. – 2019. – Vol. 8. – No 6. – P. 283-292.
8. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Information Infrastructure of Safe Computer Attack // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5639-5642.
9. Bokovnya A.Yu., Khisamova Z.I., Begishev I.R. Study of Russian and the UK Legislations in Combating Digital Crimes // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5458-5461.
10. Бегишев И.Р. Ответственность за нарушение правил эксплуатации средств хранения, обработки или передачи компьютерной информации и информационно-телекоммуникационных сетей // Вестник УрФО. Безопасность в информационной сфере. – 2012. – № 1(3). – С. 15-18.
11. Бегишев И.Р. Уголовная ответственность за приобретение или сбыт цифровой и документированной информации, заведомо добытой преступным путем // Актуальные проблемы экономики и права. – 2010. – № 1. – С. 123-126.
12. Бегишев И.Р. Проблемы уголовной ответственности за обращение со специальными техническими средствами, предназначенными для негласного получения информации // Следователь. – 2010. – № 5. – С. 2-4.
13. Бегишев И.Р. Изготовление, сбыт или приобретение специальных технических средств, предназначенных для нарушения систем защиты цифровой информации: правовой аспект // Информация и безопасность. – 2010. – Т. 13. – № 2. – С. 255-258.
14. Бегишев И.Р. Правовые аспекты безопасности информационного общества // Информационное общество. – 2011. – № 4. – С. 54-59.
15. Бегишев И.Р. Проблемы ответственности за незаконные действия с информацией, заведомо добытой преступным путем // Безопасность информационных технологий. – 2010. – Т. 17. – № 1. – С. 43-44.
16. Бегишев И.Р. Создание, использование и распространение вредоносных компьютерных программ // Проблемы права. – 2012. – № 3(34). – С. 218-221.

LIST OF REFERENCES

1. Novikov I. I., Rozin K. M. Crystallography and defects of the crystal lattice. — M.: Metallurgy, 2019. 553 p.
2. Kelly A., Groves G. Crystallography and defects in crystals. — M.: Mir,1974. 496 p.
3. Orlov A. N. Introduction to the theory of defects in crystals. — M.: Higher School, 1983. 144 p.
4. Shaskolskaya M. P. Kristallografiya. − M.: Vysshaya shkola, 2014. 392 p.
5. Shaskolskaya M. P. Essays on the properties of crystals. — M.: Nauka, 2017. 216s.
6. Grachev S. V., Baraz V. R., Bogatov A. A., Shveykin V. P. Physical metallology. — Yekaterinburg: Publishing house of USTU-UPI, 2001. 534 p.
7. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Criminal legal ensuring of security of critical information infrastructure of the Russian Federation // Revista Gênero e Direito. – 2019. – Vol. 8. – No 6. – P. 283-292.
8. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Information Infrastructure of Safe Computer Attack // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5639-5642.
9. Bokovnya A.Yu., Khisamova Z.I., Begishev I.R. Study of Russian and the UK Legislations in Combating Digital Crimes // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5458-5461.
10. Begishev I. R. Responsibility for violation of the rules of operation of means of storage, processing or transmission of computer information and information and telecommunications networks // Bulletin of the Ural Federal District. Security in the information sphere. – 2012. – № 1(3). – P. 15-18.
11. Begishev I. R. Criminal liability for the acquisition or sale of digital and documented information, knowingly obtained by criminal means / / Actual problems of economics and law. — 2010. — No. 1. — p. 123-126.
12. Begishev I. R. Problems of criminal liability for handling special technical means intended for secret receipt of information / / Investigator. – 2010. – No. 5. — p. 2-4.
13. Begishev I. R. Production, sale or purchase of special technical means intended for violation of digital information protection systems: a legal aspect / / Information and security. — 2010. — Vol. 13. — no. 2. — p. 255-258.
14. Begishev I. R. Legal aspects of the security of the information society / / Information Society. — 2011. — no. 4. — P. 54-59.
15. Begishev I. R. Problems of responsibility for illegal actions with information deliberately obtained by criminal means / / Security of information technologies. — 2010. — Vol. 17. — No. 1. — p. 43-44.
16. Begishev I. R. Creation, use and distribution of malicious computer programs / / Problems of Law. – 2012. – № 3(34). – Pp. 218-221.