Московский экономический журнал 3/2020

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10196

КАЗАХСТАНСКИЙ ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ ЭКО–ИННОВАЦИЙ

KAZAKHSTAN EXPERIENCE OF
INTRODUCING ECO-INNOVATIONS

Назарова Улжан Ивановна,докторант PhD 2 курса, Казахский Национальный университет им. аль-Фараби, факультет «Высшая школа экономики и бизнеса», кафедра «Менеджмент», специальность «6D051000 – Государственное и местное управление», e-mail: ulzhan.nazarova@gmail.com

Научный руководитель Кулумбетова Ляззат Балтабаевна, д.э.н., профессор, Казахский Национальный университет им. аль-Фараби, факультет «Высшая школа экономики и бизнеса», кафедра «Менеджмент», e-mail: kulumbetova9@mail.ru

Отешова
Алмагул Кайыргалиевна, DBA,
доцент кафедры «Бизнес
управление
и сфера обслуживания», Казахско-Русский Международный университет, e-mail: alma_081@mail.ru

Ниязбаева Айгуль Амангельдыевна, Ph.D, Старший
преподаватель кафедры «Государственное управление, финансы и маркетинг»,
Актюбинский региональный государственный университет им. К. Жубанова, e-mail:ponka2003@mail.ru

Мингазова Олеся Николаевна, старший преподаватель, Альметьевский филиал «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ», e-mail: kmolesia@yandex.ru

Нусратуллин Ильмир Вилович, к.э.н., доцент, Башкирский государственный университет, e-mail: nusratullin.iv@gmail.co

Nazarova Ulzhan Ivanovna, 2 course PhD student, Al-Farabi Kazakh National University, Faculty «Higher School of Economics and Business», Department of Management, Specialty «6D051000 – State and local management», e-mail: ulzhan.nazarova@gmail.com

Local scientific supervisor Kulumbetova Lyazzat Baltabaevna, d.e.s, professor, Al-Farabi Kazakh National University, Faculty «Higher School of Economics and Business», Department of Management, e-mail: kulumbetova9@mail.ru

Oteshova
Almagul Kairgalievna, DBA,
associate Professor of the Department of
Business management and service sector,Kazakh-Russian International University, e-mail: alma_081@mail.ru

Niyazbaeva
Aigul Amangeldyevna, Ph.D,senior
lecturer of the Department of State management, finance and marketing, K. Zhubanov Aktobe Regional State University, e-mail:ponka2003@mail.ru

Mingazova Olesia Nikolaevna, senior lecturer, Almetyevsk branch Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev–KAI, e-mail: kmolesia@yandex.ru

Nusratullin Ilmir Vilovich, c.e.s, associate Professor, Bashkir State University, e-mail: nusratullin.iv@gmail.com

Аннотация. В
статье рассмотрено понятие эко-инноваций. Помимо этого, изучены основные
тенденции развития эко-инноваций в энергетике Казахстана. Автор представил
данные статистики альтернативных источников энергии и их доли в производство
электроэнергии в Казахстане. Представлены основные тенденции и будущие
перспективы внедрения и использования возобновляемых источников энергии.
Проведен анализ слабых и сильных сторон энергетической отрасли в Казахстане.
Также выявлены перспективы будущего развития эко-инноваций в энергетической
сфере Казахстана, в частности, с помощью внедрения в производство
электроэнергии ветровых и солнечных установок выработки электроэнергии. Целью
статьи является изучение использования эко-инноваций в Казахстане. Научная и
практическая значимость работы заключается в том, что определены основные
перспективы развития альтернативных источников энергии в Казахстане.

Summary. The
article studies the concept of eco-innovation. Apart from that, the major
trends of the of eco-innovation development in the energy sector of Kazakhstan
were studied. The author presented statistics data on alternative energy
sources and their share within the electricity production in Kazakhstan. The
basic trends and future outlook of introduction and harnessing of renewable
resources are presented. The analysis of the weaknesses and strengths of the
energy industry in Kazakhstan was conducted. The prospects for the future
development of eco-innovations in the energy sector of Kazakhstan, in
particular, through introduction of windpower and solar power plants of
electric generation into the electricity production were also identified. The
purpose of the article is studying the use of eco-innovation in Kazakhstan. The
scientific and practical significance of the work resides in the fact that the
major prospects for the development of alternative energy sources in Kazakhstan
were determined.

Ключевые слова: эко-инновации,
зеленая экономика, инновации, альтернативные источники энергии, возобновляемые
источники энергии.

Key words: eco-innovations,
green economy, innovation, alternative energy sources, renewable energy.

Введение. Альтернативная
энергетика является ярким примером эко-инноваций в энергетике, а также
совокупностью перспективных способов получения энергии, которые не достаточно
широко распространены, как традиционные, но интересны из-за выгодности их
применения при низком уровне риска причинения вреда экологии района. Ввиду
этого возрастает актуальность исследования эко-инноваций в энергетике
Казахстана.

Объект
исследования – энергетическая отрасль Казахстана.

Предмет
исследования – совокупность процессов развития эко-инноваций в области
энергетики Казахстана.

Цель
исследования: изучить состояние и будущее развитие эко-инноваций в области
энергетики Казахстана.

Задачи
исследования:

проанализировать использование альтернативных источников энергии в Казахстане;
определить перспективы использования альтернативных источников энергии в Казахстане.

Методы
исследования: сравнение, сопоставление, систематизация, статистический анализ.

Обзор литературы. Эко-инновации – это разработка
продуктов и процессов, способствующих устойчивому развитию, применение
коммерческого применения знаний для получения прямых или косвенных
экологических улучшений. Это включает в себя целый ряд взаимосвязанных идей – от экологически чистых технологических
достижений до социально приемлемых инновационных путей достижения устойчивого
развития. Область исследований, которая стремится объяснить, как, почему и с
какой скоростью распространяются новые «экологические» идеи и технологии,
называется «эко-инноваций». Наиболее часто термин «эко-инновация» используется для
обозначения инновационных продуктов и процессов, снижающих воздействие на
окружающую среду. Это часто используется в сочетании с эко-эффективностью и
эко-дизайном. Лидеры многих отраслей промышленности разрабатывают инновационные
технологии для достижения устойчивого развития. Однако они не всегда являются
практическими или осуществляются в соответствии с политикой и
законодательством. Другая позиция заключается в том, что это определение должно
быть дополнено: эко-инновации также должны приносить более широкое социальное и
культурное признание. С этой точки зрения, этот термин необходим, поскольку он
определяет обучение и эффективность эко-инноваций.

Такой
подход придает эко-инновациям социальный компонент, статус, который является
чем-то большим, чем новый вид товара или новый сектор, даже если экологические
технологии и эко-инновации связаны с появлением новых видов экономической
деятельности или даже отраслей (например, обработка отходов, переработка
отходов и т. д.). Этот подход рассматривает эко-инновации с точки зрения
использования, а не только с точки зрения продукта. Социальная составляющая,
связанная с эко-инновациями, включает в себя компонент управления, который
делает эко-инновации более интегрированным инструментом устойчивого развития
(Fussler, 1996: 364).

Возобновляемые
источники энергии – это источники энергии, которые постоянно пополняются за
счет природных процессов. Эти ресурсы часто также называют альтернативной или
возобновляемой энергией, главным образом потому, что они являются топливным
вариантом, который может заменить обычные невозобновляемые ископаемые виды
топлива. Ископаемые виды топлива, такие как нефть и уголь, производят энергию,
когда они сжигаются, но их запас ограничен, потому что они естественным образом
не пополняются в достаточно короткие сроки для использования людьми (Steffen
Lehmann, 2018).

Возобновляемые
источники энергии полезны тем, что они оказывают очень ограниченное негативное
воздействие на окружающую среду по сравнению с ископаемыми видами топлива. В
прошлом они были слишком дорогими, чтобы их можно было широко использовать.
Однако это меняется – многие возобновляемые источники энергии являются
экономически эффективными, а некоторые даже могут быть разумным финансовым
решением для домовладельцев, предприятий и правительств. В частности, солнечная
энергия является отличным вариантом для владельцев недвижимости, которые хотят
уменьшить свой экологический след, экономя при этом деньги (Schofield, 2012).

Существует
пять основных технологий, которые считаются «возобновляемыми источниками
энергии». Одним из самых популярных видов возобновляемой энергии является
солнечная энергия. Солнечная энергия исходит от солнца, которое снабжает всю
планету энергией, необходимой для выживания. Используя солнечные батареи, можно
собирать энергию непосредственно из солнечного света и преобразовывать ее в
электричество, которое питает наши дома и предприятия. Солнечная энергия также
может быть использована для производства горячей воды или зарядки
аккумуляторных систем (Gírio, 2019).

Еще
один вид возобновляемой энергии, – это ветер. Можно улавливать энергию ветра с
помощью массивных турбин, которые генерируют электричество, когда они
вращаются. Хотя ветроэнергетика не всегда является практичным вариантом для
отдельного домовладельца, она становится все более популярной для применения в
коммунальном масштабе. Огромные ветряные электростанции, охватывающие многие
квадратные мили, можно увидеть по всему миру (Hannah, 2015).

Можно
производить возобновляемую энергию из движущейся воды точно так же, как из
движущегося воздуха. Энергия генерируется, когда движущаяся вода проходит через
турбину, вращая ее, чтобы произвести электричество. Это часто происходит на
больших плотинах или водопадах, где вода значительно падает в высоту.
Гидроэнергетика также является экологически чистым источником энергии,
поскольку в ней отсутствуют выбросы, производимые гидроэлектростанциями. Однако
гидроэнергетика оказывает большее воздействие на окружающую среду, чем
некоторые другие возобновляемые источники энергии, поскольку они могут изменять
уровень воды, течения и пути миграции рыб и других пресноводных организмов
(Hannah, 2011).

Земля
имеет огромный источник энергии, заключенный в ней. Тепло, захваченное при
формировании планеты, в сочетании с теплом, полученным в результате
радиоактивного распада в горных породах глубоко под земной корой, приводит к
огромному количеству геотермальной тепловой энергии. Иногда этот жар вырывается
в больших количествах сразу, что мы видим как вулканические извержения на
поверхности. Можно также улавливать и использовать геотермальную энергию,
используя пар от нагретой воды для вращения турбины. Кроме того, геотермальное
тепло может быть использовано непосредственно для обеспечения отопления или
охлаждения зданий. С помощью этой технологии, известной как наземный тепловой
насос, жидкость закачивается под поверхность земли для нагрева или охлаждения,
где температура является постоянной круглый год на уровне около 50 градусов
(Ghiani, 2018).

Одним
из последних примеров использования возобновляемых источников энергии является
биомасса. Энергия биомассы относится к любой энергии, произведенной из недавно
живого органического вещества, такого как растения или животные. Биомасса
является возобновляемым ресурсом, потому что растения могут быть выращены
относительно быстро, и они растут, используя возобновляемую энергию солнца.
Такие виды топлива, как этанол и биодизель (оба используются для легковых и
грузовых автомобилей), также получают из биомассы (Lalit R. Kumar, 2019).

Результаты и обсуждение. Энергетическая
трансформация в мире ускоряется. Это связано
с комбинацией технического
прогресса, приоритетов развития и растущих экологических проблем. Прошлый опыт
показывает, что энергетические преобразования были обусловлены в первую очередь
экономическими возможностями и технологическим развитием, а не нехваткой
топливных ресурсов. Продолжающийся процесс трансформация развивается в том же ключе,
и инновации являются одним из ее столпов.

По
оценкам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA),
к 2050 году ускоренное внедрение возобновляемых источников энергии и
энергоэффективность могут обеспечить 90% сокращения выбросов, необходимых для
достижения целей Парижского соглашения в области климата. Однако, это важное начинание,
требующее значительного ускорения внедрения существующих решений и
дополнительных инновационных усилий. Учитывая быстрые темпы изменений,
необходим постоянный обзор для сосредоточения усилий на приоритетных областях и
политических рамках, необходимых для достижения преобразования энергии (Ратнер, 2014: 25).

Среди
достоинств альтернативных источников энергии необходимо отметить факторы,
представленные повсеместной распространенностью большинства видов,
экологичностью и возобновляемостью, а также низкими эксплуатационными
затратами.

Для
законодательной регламентации возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в
Казахстане был принят Закон Республики Казахстан от 4 июля 2009 года № 165-IV
«О поддержке использования возобновляемых источников энергии». В соответствии с
которым, государственное регулирование в сфере поддержки применения ВИЭ
реализуется с целью формирования благоприятных условий для производства
электрической и тепловой энергии с применением ВИЭ для понижения уровня
энергоемкости экономики и влияния сектора производства электрической и тепловой
энергии на окружающую среду и повышения доли применения ВИЭ в ходе производства
электрической и (или) тепловой энергии. Энергопередающие предприятия, к сетям
которых подключены объекты по применению ВИЭ, обязаны каждый месяц представлять
расчетно-финансовому центру конкретную на основании показателей приборов
коммерческого учета электрической энергии информацию по объемам электрической
энергии, которая поставлена объектами по использованию ВИЭ в их сети. Все
энергопроизводящие организации, которые используют ВИЭ, включая
энергопроизводящие организации, которые входят в состав квалифицированного
условного потребителя, должны обладать автоматизированной системой
коммерческого учета на своем объекте по применению ВИЭ. Автоматизированная
система коммерческого учета должна обладать возможностью дистанционной передачи
информации в региональные диспетчерские центры (Закон Республики Казахстан от 4 июля 2009 года № 165-IV «О поддержке
использования возобновляемых источников энергии»).

По
данным Системного оператора (АО «KEGOC»)
производство электроэнергии в Казахстане в 2018 году составило 106 797,1 млн.
кВт*ч, что на 4,3% больше, чем в 2017 году. Основной рост производства пришёлся
на Северную и Западную энергозоны (5% и 8%, соответственно), в то время как производство электроэнергии
в Южной энергозоне упало на 4.7% в
структуре электроэнергии.

В структуре производства Казахстане доминирует угольная генерация, на долю которой приходится 70,4% от общего производства электроэнергии в стране. Газовые электростанции производят 19,4% электроэнергии, 9,7%, а на гидроэлектростанции ветровые и солнечные электростанции приходится 0,4% и 0,1% производства электроэнергии в стране, соответственно (рисунок 1).

Производство
электроэнергии на объектах по использованию возобновляемых источников энергии
(СЭС, ВЭС, небольшие гидроэлектростанции мощностью до 35 МВт) за 3 месяца 2018
года составило 229,9 млн кВт-ч, что на 15% больше, чем в 2017 году (Таблица 1).

Поскольку
ветровую энергию можно считать доступной повсюду, ее не необходимо добывать и
транспортировать. Ветер самостоятельно поступает к ветродвигателю, который
установлен на его пути. Для того, чтобы производить с его помощью большое
количество энергии, необходимо огромное пространство земли. Отметим, что
деятельность в области строительства ветряных электростанций ведется в большом
количестве стран, которые представлены Россией, Казахстаном, Австралией,
Великобританией, Канадой, Китаем, Нидерландами, Швецией и другими (KEGOC, 2018).

Но
процессы освоения энергии ветра связаны с некоторыми трудностями.
Ветроустановки являются работоспособными только
в определенном интервале скоростей воздушного потока, они являются непродуктивными
в штиль и могут повреждаться при скорости ветра больше 20 м/с. Поэтому
формируются проблемы в области утилизации излишков энергии, которая
вырабатывается в случае высоких скоростей воздушных масс, и, напротив,
компенсации нехватки энергии, которая возникает в случае низких.

И
тут присутствует совокупность предложений. В частности, когда наблюдается
сильный ветер возможно накопление энергии, при выработке на избыточной мощности
водорода с помощью электролиза воды. А при штиле применять генератор, который
работает на водородном топливе.

Метеорологическими
исследованиями показано присутствие хорошего ветрового климата при
строительстве ветростанций в Джунгарских воротах и Шелекском коридоре. При этом
Джунгарские ворота признаются одним из наиболее подходящих мест в мире для
процедур выработки электроэнергии с помощью ветра.

Энергетический
потенциал ветра в Казахстане оценивают на уровне приблизительно составляющим
1,8 трлн кВт/ч в год, тогда как выработка электроэнергии, в частности, в 2016
году в стране составила 68 млрд кВт/ч. Лишь в Джунгарских воротах и Шелекском
коридоре, где средние годовые скорости ветра равны 7,9 и 5 – 9 м/с
соответственно, возможно выработать электроэнергии в соответствии с прогнозами
миллиард кВт/ч в год.

Можно
прийти к выводу, что в случае разумного использования энергии ветра
теоретически возможно не только обеспечивать потребности Казахстана в
электроэнергии, но и экспортировать ее в зарубежные страны. Однако, как
достаточно часто бывает, то, что хорошо выглядит на бумаге, не так уж очевидно
на практике.

В
Казахстане также присутствуют существенные гидроресурсы, теоретически мощность
всех гидроресурсов государства составляет 170 млрд кВт/ч в год, то есть лишь
незначительную часть гидроэнергоресурсов используют в настоящее время.

Основными
реками являются: Иртыш, Или и Сырдарья. Экономически эффективные гидроресурсы
сосредотачиваются в основном на востоке государстве (в горном Алтае) и на юге
Казахстана. Крупнейшими ГЭС являются следующие: На р. Иртыш присутствует
Бухтарминская ГЭС – 0,7 млн кВт, Усть-Каменогорская ГЭС – 0,3 млн кВт и
Шульбинская ГЭС – 0,7 млн кВт., на р. Или построили Капчагайскую ГЭС – 0,4 млн
кВт., которыми обеспечивается 10 % потребностей Казахстана (KEGOC, 2018).

В
Казахстане планируют увеличить применение гидроресурсов в среднесрочном
периоде. Завершили строительство Мойнакской ГЭС (300 МВт), проектируют
Булакскую ГЭС (78 МВт), Кербулакскую ГЭС (50 МВт) и ряд малых ГЭС.

В
ряде поселков Казахстана, местными мастерами созданы установки для получения
биогаза. Практический опыт демонстрирует, что биогазовая установка, имея
производительность 10 тонн навоза в месяц, может дать 15 м3 биогаза в сутки и
обеспечить отопление помещения в 60 м2, и приготовление пищи на семью из 4-5
человек. Расчет демонстрирует, что переработка годового объема отходов
сельского хозяйства в Казахстане на биогаз, может дать объем энергии, который
эквивалентен 10,32 млн. тонн мазута.

Непрерывно
функционирующие биогазовые установки постоянным образом подгружаются сырьем, и
одновременно переработанная биомасса отгружается. Таким образом, работа
установки является не прерывной.

В
Казахстане имеются примеры внедрения биогазовых установок. Так, в
Карагандинской области действует пять биогазовых установок (одна из них
снабжает газом детский приют). Экологически чистый проект является и
экономически выгодным. Отходы от трех коров (или шести свиней или 25 кур) могут
полностью обеспечить семью в потребности бытового газа.

Изучив
основные тенденции применения ВИЭ в Казахстане, мы пришли к следующим выводам:

Присутствует необходимость повышения создания собственного производства солнечных коллекторов для подогрева воды, так как импортные коллекторы очень дорогостоящи;
В нашей стране присутствуют все условия для развития солнечной энергетики как основного типа альтернативной энергетики, так как запасы кварцевого сырья составляют 267 млн. тонн и уже в течение более чем 20 лет развиваются фототехнологии.
Развитие ветроэнергетики может способствовать формированию в Казахстане эффективного рынка электроэнергии и ускорять процессы модернизации энергетической отрасли государства. Ускоренное развитие энергетики, которая использует силу ветра, может помочь решить некоторые проблемы, которые накопились в электроэнергетической отрасли Казахстана.

В Казахстане наиболее значимыми являются определенные факторы, влияющие на развитие солнечной энергетики: сокращение ресурсов; сокращение водных ресурсов; технологическое отставание; увеличение городского населения, снижение числа сельского населения; консолидация и укрепление менеджмента; воздействие цен на энергоносители на мировую экономику; угроза экологической катастрофы. Казахстан является страной с сырьевой экономикой, которая находится в сильной зависимости от экспорта природных ресурсов, в том числе энергоносителей. Приватизация большей части месторождений формирует агрессивную их эксплуатацию и снижение рентабельности. Экономика государства является энергоемкой и малоэффективная. В соответствии с общими прогнозами нефть может закончиться через 40-50 лет, уран – 100 лет, уголь 200-300 лет. Увеличение уровня цен на энергоносители может привести к повышению стоимости их производных, и в особенности на услуги транспорта и энергетики. Так как данные элементы присутствуют в любом товаре, то себестоимость отечественных товаров и услуг повышается, что негативно воздействует на социальную обстановку в Казахстане.

В
соответствии с данными таблицы, в сравнении с другими энергетическими зонами, в
Казахстане преобладает доля ветроэнергетических установок, расположенных в
южной зоне (в западной зоне не было введено ветроэнергетических установок).
Выработка электроэнергии на объектах АО «Самрук
Энерго» за 2018г. Составляла
76,6 млн кВт-ч, или 33% от общего объема производства объектов возобновляемых
источников энергии, в сравнении с тем же периодом 2017 года ниже 13% за
трехмесячный период 2017г., производство возобновляемых источников энергии
компании составило 88,3 млн кВт-ч, их доля – 44%). Это связано с увеличением
производства электроэнергии другими ветроэнергетическими установками в связи с
введением в республике новых ветроэнергетических мощностей. В январе-марте 2018
года в сравнении с аналогичным периодом 2017 года присутствует понижение
выработки электроэнергии крупными и малыми ГЭС, в то время как производство
электроэнергии на объектах ВЭС и СЭС увеличилось (KEGOC, 2018)

Далее в таблице 2 представлен SWOT анализ энергетической отрасли Казахстана.

Результаты
проведенного SWOT анализа
показали, что для электроэнергетической отрасли Казахстана характерен баланс
сильных и слабых
сторон, а также возможностей и угроз.
Казахстану необходимо развитие эко-инноваций в энергетической сфере, в
частности в области ВИЭ.

Видно,
что в Казахстане предпринимаются шаги в развитии энергетической отрасли посредством
использования альтернативных источников энергии. Стоит отметить, что в условиях
экономического кризиса энергосбережение должно стать приоритетом, так как
позволяет использовать относительно простые меры и регулирование, существенно
понизить нагрузку на бюджеты всех уровней, контролировать увеличение
энерготарифов, увеличить уровень конкурентоспособности экономики, повысить
число предложений на рынке труда.

Например, Италия активно участвует в процессе перехода к чистой энергетике на основе внедрения безопасной, устойчивой и доступной энергетической системы. На протяжении многих лет были развернуты различные схемы продвижения/стимулирования: зеленые сертификаты, приоритет диспетчеризации, льготные тарифы, премиум тарифы, аукционы. В 2018 году электростанции на возобновляемых источниках энергии выработали 115 ТВтч, что составляет 34% от общего потребления электроэнергии. Политика продвижения ВИЭ внесла важный вклад в эти результаты: 67 ТВтч (около 58%). В 2018 году доля возобновляемых источников энергии в валовом конечном потреблении энергии составила около 18%, что выше, чем в соответствии с итальянским обязательством 2020 года, установленным директивой 2009/28 / EC(17%) (Michele Panella, 2019). Приведем анализ оценки ключевых факторов развития солнечной энергии в Казахстане приведен в таблице 3.

Таким образом, ключевыми факторами развития солнечной энергетики для Казахстана являются:

Рост населения и экономики страны требует увеличения выработки энергии.
Энергоэффективность и внедрение солнечной энергетики. Экономика весьма энергоемкая, поэтому товары и услуги имеют высокую себестоимость, что отражается на конкурентоспособности.
Истощение ресурсов. По прогнозам нефти хватит на 30-40, урана – 100-200, угля – 200-300 лет.
Подготовка кадров по использованию солнечной энергетики.
Внедрение новых технологий в области солнечной энергетики с улучшенными техническими характеристиками и адоптированные к условиям Казахстана.

Отметим,
что в мире в последние три года ежегодные темпы роста производства оборудования
для солнечной энергетики составляют более 30%, тогда как мировая экономика в
целом растет на 3-4% в год. Заметными темпами растет производство «солнечного»
электричества в Японии, США, Германии и Китае, а также в ЮАР. Прогресс в
использовании солнечной энергии в этих странах достигнут организацией
финансовой поддержки и льгот в области налогообложения, а также и
административного контроля
(http://windpower.ucoz.ru/).

Приоритеты
использования солнечной энергии актуальны для всех стран мира в силу различных
обстоятельств. Например, для Казахстана – это наиболее быстрый путь к улучшению
социально-бытовых условий населения, сохранения окружающей среды и природных
ресурсов, обеспечения устойчивого социально-экономического развития страны.

Заключение. Для
массового применения солнечной энергии необходимо обеспечивать достаточно
эффективное ее применение и существенно улучшить экономические характеристики
солнечных элементов. Перспективный подход к решению проблемы производства
дешевых преобразователей солнечной энергии – это развитие технологии
тонкопленочных солнечных элементов на основе гидрогенизированного и
микрокристаллического аморфного кремния. В общем, основной материал для
производства солнечных элементов в настоящее время – это кристаллический
кремний, ведь он является основным материалом всей полупроводниковой
электроники и его производство отлажено.

Существенным
обстоятельством можно считать возможность обеспечения электроэнергией
населенных пунктов, которые расположены в солнечных районах, но не имеют
доступа к централизованному снабжению. В этих регионах мира проживает более
двух миллиардов человек. Солнечная энергия может быть основным
децентрализованным источником энергии для большинства отдаленных районов
Казахстана. Очевидно, что для Казахстана достаточно построить завод с детальным
техническим проектированием, включая решение проблем инфраструктуры и
энергоснабжения.

Изучив
основные направления развития ВИЭ и солнечной энергетики в Казахстане, мы
определили преимущества строительства солнечных электростанций: увеличение экспортной
мощности ископаемого топлива в стране; удовлетворение растущего спроса на
электроэнергию в Казахстане в условиях бурного развития экономики; покрытие
пиковых электрических зарядов в течение дня, создание рабочих мест
(строительство и эксплуатация солнечных электростанций); создание новых
солнечных производственных мощностей оборудования; эффективное применение земли
и огромного солнечного потенциала, сохранение природных богатств; существенное
сокращение выбросов CO2.

Список литературы

Fussler,
C. & P. James, 1996; Driving Eco-Innovation: A Breakthrough Discipline for
Innovation and Sustainability, Pitman Publishing: London, 364 p.
Steffen
Lehmann, in Urban Energy Transition (Second Edition), 2018.
N.
Schofield, in Comprehensive Renewable Energy, 2012.
Francisco
Gírio, in The Role of Bioenergy in the Bioeconomy, 2019.
Lee
Hannah, in Climate Change Biology (Second Edition), 2015.
Lee
Hannah, in Climate Change Biology, 2011.
Emilio
Ghiani, Giuditta Pisano, in Operation of Distributed Energy Resources in Smart
Distribution Networks, 2018.
Lalit
R. Kumar, … Rajeshwar Dayal Tyagi, in Biofuels: Alternative Feedstocks and
Conversion Processes for the Production of Liquid and Gaseous Biofuels (Second
Edition), 2019.
Ратнер
С.В., Иосифов В.В. Исследование закономерностей развития новых
высокотехнологичных отраслей экономики в энергетической сфере // Экономический
анализ: теория и практика. 2014. № 28 (379). С. 25—32.
Закон Республики
Казахстан от 4 июля 2009 года № 165-IV «О поддержке использования возобновляемых
источников энергии» (с изменениями и дополнениями по состоянию на 28.12.2018
г.) // https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30445263
Национальный
энергетический доклад 2019 // https://www.kazenergy.com/upload/document/energy-report/NationalReport19_ru.pdf
Рост потребления
электроэнергии в Казахстане замедлился. KEGOC не знает причины снижения //
https://informburo.kz/novosti/rost-potrebleniya-elektroenergii-v-kazahstane-zamedlilsya-i-kegoc-ne-znaet-pochemu.html
Годовой отчет АО
«KEGOC» 2018 год // file:///C:/Users/sudop/AppData/Local/Packages/Microsoft.MicrosoftEdge_8wekyb3d8bbwe/TempState/Downloads/godovoy_otchet_ao_kegoc_za_2018%20(1).pdf.
Michele
Panella. Role of renewables in the energy systems of tomorrow Kazakhstan energy
week // Nur-Sultan, 2019.
У Казахстана есть все необходимое для развития солнечной
энергетики //
http://windpower.ucoz.ru/publ/quotu_kazakhstana_est_vse_neobkhodimoe_dlja_razvitija_solnechnoj_ehnergetikiquot/1-1-0-9

Московский экономический журнал 3/2020

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10194

Оценка
экономической и экологической эффективности перевода подвижного состава УФПС Ханты-Мансийского
Автономного округа – Югры на альтернативные виды топлива

Evaluation of the economic and
environmental efficiency of the transfer of rolling stock of the UFPS of the
Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug – Ugra to alternative fuels

Шамин Матвей Владимирович, Югорский
государственный университет, РФ, г. Ханты-Мансийск, Начальник отдела управления
транспортом УФПС ХМАО-Югры, РФ, г. Ханты-Мансийск

Shamin
Matvey Vladimirovich, Yugra
state university, Russia, Khanty-Mansiysk, Head of Transport Management UFPS
KHMAO-Ugry, Russia, Khanty-Mansiysk

Аннотация. При
работе над статьей были изучены коллективные труды и отдельные исследования
российских авторов, посвященные оценке эффективности перевода транспорта на
альтернативное топливо.

Вопрос
теоретического аспекта перевода транспорта на альтернативное топливо нашел свое
отражение в трудах Алексанкова А.М., Пшеничных Ю.А., Налесной Я.А., Грязнова
М.Б.

Практическая
значимость, данной проблемы была рассмотрена в работах Хамантуровой
Е.Н.,Чурсиной Ю.А., Хакимова Ф.Ж., Минхайдарова А.Р., Партум С.Э., Голикова
Р.О., Лозовского Н.Т.

Summary. The article was based on
the collective works and individual studies of Russian authors on the
assessment of the efficiency of switching transport to alternative fuels.

The question of the
theoretical aspect of the translation of transport on alternative fuel are
reflected in the writings of Aleksankov A. M., Wheat Yu. a., Nalesny J. A.,
Gryaznova, M. B.

The practical significance
of this problem was considered in the works of Khamanturova E. N., Chursina Yu.
a., Khakimov F. Zh., Minkhaydarov A. R., Partum S. E., Golikov R. O., Lozovsky
N. T.

Ключевые слова: альтернативное топливо, экологическая безопасность, экономическая эффективность.

Keywords: alternative fuel, environmental safety, economic efficiency.

Введение
(актуальность) и проблема, на решение которой направлена статья

На современном этапе рыночных отношений возникает потребность ускоренного развития производственной инфраструктуры, в том числе транспорта, обеспечивающей надежное обращение материальных ресурсов. При этом повышаются требования потребителей к качеству оказываемых услуг. Это, в первую очередь, относится к логистическим услугам, так как улучшения их качества позволяет увеличить эффективность работы организаций и повышает доходность предприятий, пользующихся услугами транспорта. Поэтому, вопрос использования топлива весьма актуален. Перевод транспорта с “привычных” бензина и дизеля на “альтернативный” газ позволяет решить многие проблемы. В первую очередь — это, безусловно, проблема экологии. При использовании компримированного природного газа и сжиженного углеводородного газа содержание вредных веществ в отработавших газах существенно сокращается. На рисунке 1 представлена сравнительная характеристика экологической безопасности различных видов автомобильных топлив.

При
анализе 1 рисунка, можно сделать вывод, что транспортные средства, работающие
на альтернативных видах топлива, на самом деле выделяют наименьшее количество
вредных веществ в атмосферу, нежели транспортные средства работающие на
традиционных видах топлива.

Нефть – очень ценное сырье, как сказал Д.И. Менделеев: “Использовать нефть в качестве топлива – это все равно, что топить печь ассигнациями”. И более подходящей альтернативы использования бензина и дизеля в условиях крайнего севера, на сегодняшний день, является именно альтернативное топливо, а точнее – природный газ. Не стоит забывать и про явную материальную выгоду использования альтернативного топлива. Она заключается как в более низких расценках на само топливо (КПГ – 23 руб. /м³, ДТ – 54 руб./л, АИ-92 – 44,3 руб./л, АИ-95 – 47 руб./л.), так и в увеличении межремонтных пробегов автомобилей. Для того, чтобы более полно отразить эффект экономии от перехода на альтернативное топливо, необходимо посчитать расход л/м³на 100 км.

Подвижной
состав управления федеральной почтовой связи Ханты-Мансийского автономного
округа – Югры в основном представлен марками отечественных автомобилей (ГАЗ,
УАЗ, Лада, ВАЗ, ИЖ а также ЗИЛ и КАМАЗ) и насчитывает 144 автомобиля.

Для расчета были выбраны следующие марки автомобилей – ГАЗ 2705, УАЗ 31512, Лада Ларгус и HINO 500. Первые 3 – являются безоговорочными лидерами в количественном соотношении автомобилей работающих на бензине. Так как количество автомобилей, работающих на дизельном топливе на почте составляет 24 единицы, их переоборудование более проблематично, нами было принято решение не рассматривать переоборудование транспортных средств, работающих на дизельном топливе.

Анализ данной таблицы позволяет сделать вывод, что с каждой пройденной сотни километров мы экономим в среднем около 300 рублей. Исходя из этого, можно сделать вывод, что использование КПГ в виде основного вида топлива – позволит существенно экономить бюджет предприятия.

Многие страны уже осознали эту выгоду и стремятся развивать инфраструктуру автомобилей, работающих на газе, в том числе, – и при поддержке государства. Россия пока что находится в числе отстающих стран, однако с учетом существующих и вновь принятых государственных программ и уделяемому вниманию данной теме, можно предположить, что в скором времени в РФ число автомобилей с газобалонным оборудованием и соответственно автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (далее – АГНКС) значительно возрастет.

Иран
является лидером, из приведенных на рисунке 3 стран, по количеству транспортных
средств, работающих на природном газе. Парк автомобилей, работающих на
природном газе составляет порядка 4,5 млн. единиц (в России около 110 тыс.),
что составляет около 32% от общего количества транспортных средств в стране. В
Иране развита сеть газовых заправочных станций – 2,4 тыс.единиц (в 7 раз
больше, чем в России).

Полномасштабная
газификация транспортных средств в Иране началась в начале 2000-х, в условиях
большой зависимости от импорта бензина, действующих санкций, а также ухудшению
экологической ситуации в крупных городах. Правительство Ирана приняло
госпрограмму стимулирования транспортна на природном газе, фундаментом для
которой стала внушительная ресурсная база (по данным British Petroleum за
2018 г., Иран обладает 2-ми по величине в мире доказанными запасами газа).

Основные
направления, предложенные в госпрограмме:

Стимулирование производства автомобилей на
КПГ Иранскими предприятиями;
Субсидирование перевода общественного
транспорта и такси на метан;
Финансирование строительства инфраструктуры.

На внутреннем рынке моторного топлива в
России преимущественно представлены традиционные нефтепродукты – автомобильный
бензин и дизельное топливо. Доля альтернативных видов топлива является очень
незначительной, при этом на компримированный природный газ (далее – КПГ)
приходится не более 1%.

В настоящее время основными способами
стимулирования потребления КПГ в России как на федеральном, так и на
региональном уровне являются:

субсидии из федерального бюджета
производителям газомоторной техники;
отсутствие акциза на КПГ;
снижение импортных пошлин на компоненты
ГБО;
компенсация части затрат на
переоборудование транспортных средств на КПГ (поддержка в рамках региональных
программ, например, возмещение 20-30% стоимости установки ГБО в Республике Татарстан);
льготы по транспортному налогу для
автомобилей на природном газе (более чем в 20 субъектах РФ);

Кроме
того, многие российские автомобильные заводы сегодня имеют опытные образцы
автомобилей, автобусов и даже спецтехники работающей на компримированном
природном газе, а некоторые из них, даже запустили подобные автомобили в
серийное производство, например автомобиль Lada Vesta CNG, который был представлен в рамках
Международного газового форума в 2016 году. Это делает еще более
привлекательным использование автомобилей на газомоторном топливе, т.к. есть
возможность приобрести автомобиль с газобалонным оборудованием установленном на
заводе изготовителе, что обеспечивает качественную работу топливной системы и
устраняет необходимость дополнительных затрат времени и средств на установку
такого оборудования. Также серийное производство, в скором времени, позволит
снизить стоимость подобных автомобилей и сделать их еще экономичнее для
потребителя.

Предпосылки перевода
транспорта на альтернативные виды топлива можно разделить на 4 группы: экономические,
технологические, экологические и политические.

Экономические:

низкая стоимость использования КПГ в виде основного вида топлива, по сравнению с бензином и дизельным топливом, цена которых в 2-3 раза выше, чем цена на КПГ;
лояльная политика налоговых органов к организациям, которые используют газ в качестве основного топлива на основании п.7 ст.4 Закона Ханты-Мансийского автономного округа – Югры от 14.11.2002 № 62-ОЗ “О транспортном налоге в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре” (в ред. от 21.11.2019);

Политические:

транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года, ставящая задачи стимулирования перевода транспортных средств, выполняющих грузопассажирские перевозки на альтернативные виды топлива.
повышение интереса региональных властей, связанного с увеличением количества газовых заправок в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре;

Экологические:

снижение уровня вредных выбросов в атмосферу на территории Ханты-Мансийского автономного округа – Югра;

Технологические:

уменьшение износа силовых агрегатов транспортных средств;

Согласно
данным аналитического агентства “АВТОСТАТ”, обеспеченность легковыми
автомобилями в среднем по России составляет 293 единицы на 1000 жителей. По данным Росстата за 2019 год – население
Москвы и Московской области составляет 20,317 млн. человек, Санкт-Петербург и
Ленинградская область – 7,268 млн. человек, Краснодарский край – 5,224 млн.
человек и ХМАО – 1,674 млн. человек. Исходя из вышеизложенного – можно сделать
вывод о том, что количество АГНКС напрямую зависит от численности населения и транспортных
средств, а также климатических условий

2. Цель или задача статьи. [Гипотеза]

Обоснование методологического подхода к оценке экономической эффективности перевода транспорта на альтернативное топливо.

Разработана
методика построения стратегии перевода подвижного состава на альтернативное
топливо (рисунок 6). Важно заметить, что под переводом на альтернативное
топливо понимается установка дополнительного газобалонного оборудования.
Информационную базу исследования составили данные 144 транспортных средств УФПС
ХМАО-Югры.

Эффективность использования КПГ в качестве моторного топлива зависит от величины экономии затрат на топливо по сравнению с затратами на бензин и дизтопливо. Её расчет на плановый период осуществлялся в соответствии с нормами расхода ГСМ и ценами нефтяного и газового топлива.

На рисунке 7 представлена динамика цен автомобильного топлива в ХМАО-Югре.

Согласно
полученным результатам, по всем видам автомобильного топлива наблюдается рост
цен. Темп роста на КПГ составил 7,96%, а
темп роста на автомобильный бензин (АИ-92, АИ-95) составил в среднем 1,5%, но
даже не смотря на более высокий темп роста со стороны КПГ, его использование
все равно выглядит целесообразным.

КПГ
– общепризнанный экологически чистый вид топлива. Темп роста цены на КПГ
обусловлен тем, что данный вид топлива вызывает все больший интерес со стороны
потребителей, а также повышение оптовой стоимости КПГ, что в свою очередь,
подтолкнуло рост цен для розничной продажи газа.

3. Объект исследования и его обоснование

Управление
федеральной почтовой связи Ханты-Мансийского Автономного округа – Югры

4. Источники информации, способы получения, оценка ее качества и достоверность

Годовая
и квартальная отчетность отдела управления транспортом и внутренние документы
УФПС.

5. Выводы (Научная и практическая значимость. Авторский вклад в развитие конкретной области науки)

В
рамках исследования проведена оценка экологической безопасности различных видов
автомобильных топлив, что позволило сделать вывод о том, что при использовании
альтернативных видов топлива, выделяется существенно меньше вредных веществ в
атмосферу.

На
современном этапе развития мировой автомобильной промышленности правительства
большинства стран вкладывают денежные активы в развитие инфраструктуры
автомобилей, работающих на альтернативных видах топлива.

Россия, которая находится в числе отстающих, в свою очередь, чтобы догнать стран-лидеров, принимает государственные программы позволяющие активно развивать данное направление на территории страны, а также отечественные автомобильные заводы выпускают образцы транспортных средств, работающих на КПГ. В статье разработана методика перевода подвижного состава на альтернативное топливо, использование данной методики позволит построить оптимальную стратегию модернизации топливного оборудования.

Среднегодовой
пробег транспортных средств УФПС Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
составляет 33 376 тыс.км. Исходя из данных, представленных на рисунке 8, можно
сделать вывод о том, что срок окупаемости перевода транспортных на КПГ займет в
районе от 1 до 1,5 лет.

Использование
КПГ в качестве моторного топлива позволит филиалу повысить конкурентоспособность
за счет снижения себестоимости оказываемых услуг, а также увеличить
межремонтный пробег транспортных средств.

Список литературы

Хаматнурова Е. Н. и др. Экономическое
обоснование перевода парка автомобилей на газовое топливо //Интернет-журнал
Науковедение. – 2014. – №. 6
(25).
Партум С. Э. Разработка концепции
повышения экономической и экологической эффективности транспорта газодобывающих
предприятий Ямала //Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2009. – Т. 3. – №. 1.
Дрючин Д. А., Фаттахова А. Ф.
Технико-экономический анализ применения газового топлива на автомобилях с
дизельными двигателями //Вестник Оренбургского государственного университета. –
2014. – №. 10 (171).
Раменская А. В. Оценка экономической
эффективности модернизации оборудования автотранспортных средств //Вестник
Оренбургского государственного университета. – 2014. – №. 4 (165).
Ковалевский В. П., Раменская А. В.
Моделирование оптимальной стратегии перевода автотранспортного предприятия на
альтернативный вид топлива //Вестник Оренбургского государственного
университета. – 2011. – №. 10 (129).
Токарев А. Н. Когда же будем”
газовать”? Социально-экономические аспекты использования газомоторного
топлива //Всероссийский экономический журнал ЭКО. – 2008. – №. 10 (412).
Храмцова Н. А. Экономическая
целесообразность внедрения транспортной инновации в области газомоторного
топлива //Стратегии бизнеса. – 2017. – №. 11.
Ишков А. Г. и др. Экологические аспекты
использования природного газа в качестве моторного топлива на основе оценки
полного жизненного цикла //Транспорт на альтернативном топливе. – 2018. – №. 6
(66).
Фаттахова А. Ф., Дрючин Д. А., Янучков М.
Р. Обоснование области применения газового топлива на автомобилях с бензиновыми
двигателями //Вестник Оренбургского государственного университета. – 2015. – №.
4. – С. 119-125.
КЛЕМЕНТЬЕВ А. С., ФИЛЬКИН Н. М.
Экономическая эффективность автомобилей при конвертации их двигателей внутреннего
сгорания на компримированный природный газ //Технология колесных и гусеничных
машин. – 2014. – №. 4. – С. 11-16.
Мазурова О. В. Оценка
конкурентоспособности автомобильных топлив с учетом региональных особенностей и
неопределенности исходных данных //Региональная экономика: теория и практика. –
2016. – №. 1 (424).
Куксанов В. Ф., Филиппов А. А., Дудченко
О. В. Совершенствование эколого-экономических инструментов стимулирования
внедрения газового моторного топлива на маршрутном транспорте (на примере г. Оренбурга)
//Вестник Оренбургского государственного университета. – 2014. – №. 10 (171).
Щербатюк А. П. Топливная экономичность и
экологическая эффективность перевода автомобилей на газовое топливо //Журнал
автомобильных инженеров. – 2015. – №. 6. – С. 22-24.
Мишарин А. С., Евсеев О. В. Актуализация
Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года //Транспорт
Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. – 2013. – №. 2 (45).
Линниченко П. С. Оценка экономического
эффекта от перевода автомобильного транспорта предприятия на компримированный
природный газ //Вестник Самарского государственного экономического
университета. – 2014. – №. 11. – С. 72-76.
Миров Б. К. Экологическая эффективность
применения сжиженного углеводородного газа на автомобильном транспорте в
качестве моторного топлива //Актуальные вопросы технических наук. – 2019. – С.
45-48.
Цена на бензин и карта АЗС России. [Электронный
ресурс.] URL:
https://www.benzin-price.ru (дата обращения 07.03.2020)
Официальный сайт British Petroleum [Электронный ресурс.] URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2019-full-report.pdf (дата обращения 10.03.2020)
Официальный сайт Газпром газомоторное
топливо [Электронный ресурс.] URL:
http://gazprom-gmt.ru/partners/zavodskie_avtomobili_na_GMT (дата обращения 15.03.2020).
Официальный сайт компании Ernst & Young Global Limited [Электронный ресурс.] URL: https://assets.ey.com/content/dam/ey-sites/ey-com/ru_ru/topics/oil-and-gas/ey-cng-market-world-development-experience-and-lessons-for-russia.pdf (дата обращения 19.03.2020)

Московский экономический журнал 1/2020

УДК 546.711:556.55(282.247.211)

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10063

ПОСТУПЛЕНИЕ, ТРАНСФОРМАЦИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАРГАНЦА В ОНЕЖСКОМ ОЗЕРЕ

INTRODUCTION,
TRANSFORMATION AND DISTRIBUTION OF MANGANESE IN LAKE ONEGO

Кулик Наталья Владимировна, младший научный сотрудник, преподаватель, Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск, ORCID: 0000-0001-9260-2436, nadiet11@rambler.ru

Белкина Наталья Александровна, кандидат географических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9928-022X, bel110863@mail.ru

Ефременко Наталья Анатольевна, ведущий химик, Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск, ORCID: 0000-0002-2584-8708, efremna@mail.ru

Kulik Natalia Vladimirovna, Junior Researcher, Lecturer, Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre of Russian Academy of Sciences, Petrozavodsk, Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, ORCID: 0000-0001-9260-2436, nadiet11@rambler.ru

Belkina Natalia Aleksandrovna, Ph.D., Associate Professor, Senior Researcher, Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre of Russian Academy of Sciences, Petrozavodsk, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9928-022X, bel110863@mail.ru

Efremenko Natalya Anatolevna, Chief Chemist, Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre of Russian Academy of Sciences, Petrozavodsk, ORCID: 0000-0002-2584-8708, efremna@mail.ru

Аннотация. Представлена оценка распределения марганца в речных и озерных водах, и донных отложениях Онежского озера. Показано, что основным источником поступления элемента в водоем является речной сток. Изучены основные формы миграции марганца на примере притоков Онежского озера с различным типом питания и площадью водосбора и объемом стока. На основе химического баланса озера и кинетической модели проведена оценка удерживающей способности озера по отношению к Mn, которая составила около 80%. Показано, что в настоящее время в поверхностном слое донных отложениях в зоне редокс-барьера во всех лимнических районах Онежского озера происходит процесс накопления марганца.

Summary. The estimation of manganese distribution in river and lake waters and bottom sediments of lake Onego is presented. It is shown that the main source of the element in the reservoir is the river flow. The main forms of manganese migration are studied on the example of tributaries of lake Onego with different types of nutrition and catchment area and flow volume. Based on the chemical balance of the lake and the kinetic model, the retention capacity of the lake with respect to Mn was estimated at about 80%. It is shown that at present the process of manganese accumulation occurs in the surface layer of bottom sediments in the zone of the redox barrier in all clinical areas of lake Onego.

Ключевые слова: Онежское озеро,марганец, формы миграции, донные отложения.

Key words: Onego Lake,manganese, forms of migration, sediments.

Введение

Онежское озеро – второе по величине
озеро в Европе, и не только уникальная водная экосистема, но и объект
социального и стратегического значения. Оценка его состояния является сложной
задачей, включающей в себя целый комплекс исследований, одним из направлений
которого является изучение формирования химического состава воды.

Тяжелые
металлы – загрязняющие вещества с токсическим эффектом. Наиболее важной их
особенностью является то, что после попадания в окружающую среду, их
потенциальная токсичность в большей степени определяется физико-химической
формой элемента [1]. Марганец важнейший биоэлемент, постоянно присутствующий в живом
веществе. Он входит в состав ферментов, обеспечивающих
окислительно-восстановительные процессы [2]. Его биофильность обусловлена
способностью образовывать комплексы с органическими лигандами, тем самым
обеспечивая концентрационную функцию биоты. Большинство комплексов марганца с
органическими лигандами растворимо в воде, определяя транспортную функцию
органического вещества, как переносчика марганца в растворимых гуматных и
фульватных комплексах [3].

Процессы миграции марганца в
ландшафтах Карелии изучены недостаточно полно [4,5,6,7]. В поверхностных водах
региона его концентрации изменяются от 0 до 500 мкг/л [7,8,9,10,11]. Согласно
нормативным документам [12], предельно допустимая концентрация общего марганца
в водах питьевого назначения составляет 0,1 мг/л. Относительно высокие его
концентрации в поверхностных водах, биологическая активность элемента и его
токсические свойства определяют необходимость постоянного контроля содержания
этого элемента в водоемах.

Цель данного исследования – оценить
поступление и распределение марганца в Онежском озере.

Материалы и методы

Оценка распределения марганца в озерных водах и донных отложениях проводилась на основе данных лаборатории гидрохимии и гидрогеологии ИВПС КарНЦ РАН, полученных в 2001-2015гг на 45 станциях. Схема станций наблюдения представлена на рис. 1.

Для оценки поступления
веществ с речными водами в озеро было обследовано 27 притоков Онежского озера,
из них три самые крупные реки Водла, Шуя, Суна составляют 58% водного стока в
озеро.

Формы миграции Mn в
речных водах изучались в 2014-2015 гг. на примере трех рек, впадающих в
Петрозаводскую губу: реки Шуя, являющейся вторым по величине притоком с
площадью водосбора (S=10256 км²), р. Лососинки, вытекающей из оз.
Лососиное (S=318 км²) и малой р. Неглинки, отражающей черты
локального заболоченного водосбора (S=41 км²). Реки Неглинка и
Лососинка в своем нижнем течении дренируют территорию г. Петрозаводска.

Содержание Mn определялось методом
атомной абсорбции [13]. Валовое содержание (Mn_общ) определялось из
нефильтрованных проб, консервированных при отборе 4М раствором H₂SO₄.Для
изучения форм миграции Mn в речных водах пробы фильтровались через мембранный
фильтр (ø 0,45 мкм). В фильтрате определяли общее содержание марганца
растворенного (Mn_раст). Содержание марганца взвешенного (Mn_взв)
рассчитывалось как разность Mn_общ и Mn_раст. Считали что
Mn_раст в воде находится в двух формах: марганец, связанный с
органическими комплексами (Mn_гум), и марганец в составе
неорганических соединений (Mn_неорг). Чтобы разделить эти две формы
проводили адсорбцию Mn связанного с гумусными кислотами на ДЭАЭ-целлюлозе. В
растворе после адсорбции определяли содержание марганца в составе
неорганических соединений (Mn_неорг). Содержание марганца связанного
с органическими веществами (Mn_гум) рассчитывалось по разнице Mn_раств
и Mn_неорг. Определение Mn в донных отложениях проводили в
фильтрованных экстрактах после кипячения 1 мл донных отложений естественной
влажности в 1N H₂SO₄ в течение 30 минут.

В целом исходная база данных по
содержанию марганца в речных и озерных водах насчитывала свыше 2000
элемент-определений, в донных отложениях – 150 элемент-определений. Для
балансовых расчетов были использованы литературные данные по подземным водам [14,15,16,17]
и атмосферным осадкам [18].

Результаты и обсуждение

Распределение Mn дано с учетом районирования водоема, основанного на физико-географической, геоморфологической и гидрохимической характеристиках Онежского озера [19] (табл. 1). Средневзвешенная концентрация марганца в воде озера составляет 10 мкг/л и соответствует медианной концентрации марганца в открытых районах озера. Повышенное содержание Mn наблюдается в Петрозаводской и Уницкой губах и Кижских шхерах (медианное значение 30 мкг/л).

Основным источником поступления марганца в Онежское озеро является речной сток (94,9%). Речной приток в озеро составляет 17,4 км³/год (или 73% от общего притока). Наблюдения на реках были проведены в различные сезоны. С учетом сезонного распределения стока рек были получены средневзвешенные по стоку концентрации веществ в каждой реке. Далее на основании данных по водному стоку каждой реки вычислялась средневзвешенная по стоку концентрация элементов в речных водах, поступающих в озеро. Для рек характерна высокая вариабельность содержания Mn, что вероятно связано с геологическими особенностями и разнообразием почвенного покрова водосборов. Концентрации Mn в реках выше, чем в озере, и его содержание периодически превышает ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения. Максимальные концентрации обычно наблюдаются в летний период, например р. Водла 104 мкг/л. В целом ежегодное поступление Mn в Онежское озеро с речным стоком составляет около 1000 т, а средневзвешенная концентрация в притоках равна 60 мкг/л (табл. 2).

Оценка поступления Mn с атмосферными
осадками проведена по периоду максимального осадконакопления (зимний период).
Концентрация Mn в талой снеговой воде на акватории основной части озера изменяется в пределах от 3 до 6 мкг/л,
медианное значение 3 мкг/л. С учетом количества атмосферных осадков, выпадающих
на поверхность озера, 632 мм/год [20], суммарное годовое поступление Mn из
атмосферы на акваторию водоема оценивается в пределах 19 т.

Высокое содержание Mn (до 230 мкг/л)
наблюдаемое в снеговых пробах, отобранных на территории г. Петрозаводска
учитывалось в химическом балансе озера как ливневый сток, объем которого
составляет около 0,01 км³/год, при средней концентрации марганца 320
мкг/л. Суммарное поступление этого элемента с ливневым стоком оценивается в 3
т.

Среднерегиональная концентрация Mn в подземных водах составляет 24,4
мкг/л. [12,15,16] Поступление Mn с подземными водами оценивается в 3 т. Объем хозяйственно-бытовых и
промышленных сточных вод крупных городов Карелии составляет около 0,1 км³
[21]. При средней концентрации Mn в сточных водах 200
мкг/л суммарное поступление этого элемента со сточными водами оценивается в 13
т в год.

Объем ливневого стока с городской
территории составляет около 0,01 км³/год, при средней концентрации
марганца 320 мкг/л, суммарное поступление этого элемента с ливневым стоком
оценивается в 3 т.

Вынос Mn из водоема с единственной вытекающей
из озера рекой Свирь оценивается в 263 т в год. Таким образом, около 824 т
марганца ежегодно остается в водоеме, что составляет около 76% от общего его
поступления.

Для оценки удерживающую способности озера по отношению к Mn была также использована кинетическая модель Лозовика П.А. [22]. Расчет по формулам

– средневзвешенные концентрации марганца в приточных и озерных водах,

– периода водообмена озера (t = 16 лет, по стоку), показал близкую к балансовой оценке удерживающую способность озера (83%, R= 0,83).

Значение константы скорости (k=0,24 год^-1) и период полупревращения
марганца в Онежском озере (2,9 года) указывают на высокую скорость
трансформации элемента в водоеме. По мнению авторов, высокая удерживающая
способность озера по отношению к Mn объясняется тем, что в силу различия
гидродинамических и физико-химических условий в озерных и речных водах, при их
смешении происходит изменение форм миграции элемента и осаждение нерастворимых
соединений марганца в донные отложения. Часть марганца, связанная с гумусовыми
соединениями в процессе их бактериальной трансформации в озере может осаждаться
с нерастворимыми гуматами. Часть марганца может сорбироваться и осаждаться
вместе с гидроксо-соединениями железа. Результатом этого сложного
биогеохимического процесса должно быть накопление марганца в донных отложениях.
Для проверки высказанной гипотезы было проведено исследование форм миграции
элемента в поверхностных водах и его накопление в донных отложениях.

Выявили, что основной формой миграции марганца
в исследованных речных водах является Mn растворенный (рис.2).

В реках с небольшим по площади
заболоченным водосбором, таких как р. Неглинка, доминирует Mn связанный с
органическими веществами (до 76% от Mn_общ). В реках со смешанным
типом питания с большой площадью водосбора соотношение органической и
неорганической форм растворенного Mn близко к единице. Сезонных закономерностей
распределения растворенных форм элемента в исследованных водотоках не было
выявлено. И в р. Шуе, и в р. Лососинка в основном преобладала неорганическая
форма. Но, например, в апреле в р. Шуя доминировал марганец в составе
органического вещества (60% от общего), а в р. Лососинке максимум концентрации
Mn, связанного с гуминовыми кислотами наблюдали в октябре (80% от общего).
Необходимо отметить, что относительно высокое содержание органической формы Mn
в водах гумидной зоны является закономерным следствием подзоло-образовательного
почвенного процесса, протекающего в ландшафтах северо- и среднетаежной подзон
европейской части России, в результате
которого после распада минеральных частиц горных пород микроэлементы удаляются
из почвы в виде органо-минеральных коллоидов атмосферными водами [23].

Доля взвешенной формы Mn изменялась в
пределах от 1% до 27% от Mn_общ. Минимальное содержание Mn_взв
наблюдали в половодье, максимум концентрации – в летний период. Оценка сезонного распределения речного стока Mn в Петрозаводскую губу показала, что
основная масса Mn поступила в залив весной во время паводка(50%), причем для
рек Шуи и Неглинки это марганец, связанный с гумусовыми веществами. Невысокая
доля Mn_взв (20% от его годового поступления в озеро) объясняется по- видимому
залесенностью речных бассейнов, что затрудняет терригенный снос твердых частиц
в процессе выветривания.

Термодинамические расчеты форм миграции неорганического марганца в программе PHREEQC для этих рек в зимний период, показали, что в водотоках доминирует форма Mn⁺² (Табл.3).

Воды всех водотоков насыщены по
отношению к небольшой группе минералов, в первую очередь – к окислам и
гидроокислам железа, близки к насыщению
кварцем и не насыщены относительно преобладающего числа остальных минералов.
Основной неорганической формой миграции Mn является ионная (Mn⁺²).

Анализ данных содержания Mn в поверхностном слое донных отложений (0-5 см) Онежского озера показал, что средняя концентрация марганца (8,5 г/кг) превышает его кларковое значение в 8 раз, что, безусловно, говорит о его накоплении в донных отложениях. Самые низкие концентрации Mn зафиксированы в осадках Заонежского и Повенецкого заливов (табл. 4). Наиболее высокие концентрации обнаружены в Петрозаводской губе и Уницкой губе, что может быть связано как с влиянием речного стока, так и с влиянием субаквальной разгрузки подземных вод в этих заливах [14,15] В Петрозаводской губе нельзя не учитывать дополнительное влияние сточных и ливневых вод г. Петрозаводска. Так, сравнительный анализ данных содержания Mn в донных отложениях этого залива, показал неравномерное его распределение по площади дна. Максимум концентрации (23 г/кг) определен в осадках, залегающих на глубине 25 м, в районе сброса городских сточных вод. Высокие концентрации Mn и значительные их колебания (например, в осадках центральной глубоководной станции залива наблюдали изменение содержания Mn в слое 0-5 см от 12 г/кг в августе 2001 г. до 2 г/кг в июне 2002 г.) указывают на возможность поступления Mn из донных отложений в воду вследствие его восстановления в период дефицита кислорода в придонном горизонте в зимний период.

Марганец, поступающий на дно во взвешенном веществе, может находиться в изоморфной и органической формах, свойственных материнским породам водосборной территории, а также гидроксидной, легкорастворимой карбонатной, легкорастворимой органической и сорбированной формах [3]. Окислительный режим поверхностных вод способствует тому, что элемент в составе взвесей, поступающих в донные отложения, находится преимущественно в форме оксидов, которые в результате захоронения и изменения окислительно-восстановительных условий подвергается диагенетическим преобразованиям. Этот процесс сопровождается перераспределением Mn по вертикали осадка, в результате чего концентрационный профиль Mn в донных отложениях приобретает немонотонный характер. Изменение концентрации марганца по глубине в поверхностном слое иловых донных отложений, залегающих в разных районах озера представлено на рис. 4.

Накопление Mn на геохимическом барьере и
образование тонких рудных прослоек в поверхностном слое является характерной
особенностью донных отложений Онежского озера [24,25,26].

Заключение

Результаты исследования
показали, что основным источником поступления Mn в Онежское озеро является
речной сток. Средневзвешенная концентрация Mn в реках – 60 мкг/л. Основной
формой миграции марганца в речных водах является Mn растворенный. В малых реках
с небольшим заболоченным водосбором в течение всего года доминирует Mn,
связанный с органическими веществами. Для крупных рек форма миграции
растворенного марганца зависит от сезона.

В приходной части баланса
94,9% от поступления марганца составляет речной сток, 2,6 % подземные воды,
1,8% атмосферные осадки, 0,5% ливневые стоки и 0,3% сточные воды.

Средневзвешенное
содержание марганца в воде Онежского озера составляет 10 мкг/л. Повышенное
содержание Mn наблюдается в Петрозаводской и Уницкой губах и Кижских шхерах
(медианное значение 30 мкг/л).

Анализ распределения
марганца в донных отложениях Онежского озера показал, что в водоеме в илах
аккумуляционных зон происходит процесс накопления марганца. Наиболее высокие
концентрации элемента обнаружены в Петрозаводской и Уницкой губах. Среднее
содержание марганца в донных отложениях Онежского озера превышает кларковое
значение в восемь раз. Процесс седиментации и накопления марганца в донных
отложениях является естественным механизмом самоочищения водоема,
поддерживающим стабильно-низкую концентрацию марганца в воде Онежского
озера. Колебания концентрации марганца в
поверхностном слое донных отложений заливов, подверженных влиянию промышленных
и хозяйственно-бытовых сточных вод, позволяют предположить наличие
внутриводоемного источника поступления марганца из донных отложений в воду в
результате его восстановления в процессе разложения органического вещества.

Исследование
выполнено в рамках государственного задания ИВПС КарНЦ РАН
при поддержке гранта РФФИ 18−45−100002_р.

Список литературы

Моисеенко, Т. И. Антропогенные модификации
экосистемы озера Имандра / Т. И. Моисеенко, В. А. Даувальтер, А. А. Лукин, Л.
П. Кудрявцева, Б. П. Ильящук, Л. И. Ильящук, С. С. Сандимиров, Л. Я. Каган, О.
И. Вандыш, А. Н. Шаров, Ю. Н. Шарова, И. Н. Королева. – М. : Наука, 2002. –
403с.
Авцын, А. П. Микроэлементозы человека: этиология,
классификация, органопатология / А. П. Авцын. – М. : Медицина, 1991. – 496с.
Юдович, Я. Э. Геохимия марганца / Я. Э.
Юдович, М. П. Кертис. –Сыктывкар: ИГ
Коми НЦ УрО РАН, 2014. – 540 с.
Онегина, Л. К. Микроэлементы
в природных водах и донных отложениях озер Карелии [Текст] / Л. К. Онегина, М. А.
Тойкка // Микроэлементы в биосфере
Карелии и сопредельных районов : сб. – Петрозаводск, 1976. – с. 86-154.
Современное
состояние водных объектов Республики Карелия: по результатам мониторинга
1992-1997 гг. / Н.Н. Филатов, П.А.
Лозовик, Т.П. Куликова, Б.Б. Зубкович ; Отв. ред. Филатов Н.Н. и др.; –
Петрозаводск : ИВПС КарНЦ РАН, 1998. – 188 с.
Vlasova,
L. I. Hydrographic, meteorological,
hydrochemical and hydrobiological characterization and assessment of the territory
/ L. I. Vlasova, S. F. Komulainen, V. I. Kucharev, A. V. Litvinenko, P.
A. Lozovik, A. V. Ryabinkin, Y. A. Salo, A. V. Freindling, T. A. Chekryzheva // Inventory of
natural complexes and ecological feasibility study of Kalevala National Park /
Ed. A. N. Gromtsev : Preprint of the paper. – Petrozavodsk: KRC RAS, 1998. – Pp.
9-14.
Sabilina, A.V. The cycle of the substances in the Lake
Onego and its water ecosystem / A. V. Sabilina, T. M.Timakova // Ladoga And Onego –
Great European Lakes: Modelling and Experiment : book / Eds. L. Rukhovets, N. Filatov.
– London: Springer-Praxis, 2010. – Pp. 47-60.
Современное
состояние водных объектов Республики Карелия. По результатам мониторинга
1998-2006 гг. / Под ред. Н. Н. Филатов, Т. П. Куликова, П. А. Лозовик. – Петрозаводск,
2007. – 202 с.
Лозовик,
П. А. Поверхностные воды Заонежского полуострова химический состав воды [Текст]
/ П. А. Лозовик, М. И. Басов, М. Б. Зобков // Экологические проблемы освоения
месторождения Северная Падма : научное издание / Отв. ред. Е. П. Иешко [и др.].
– Петрозаводск, Карельский научный центр РАН, 2005. – С. 35-46.
Тимакова, Т. М. Современное состояние экосистемы
Онежского озера и тенденции ее изменения за последние десятилетия / Т. М. Тимакова, А. В. Сабылина, Т. Н. Полякова, М. Т.
Сярки, Е. В. Теканова, Т. А. Чекрыжева
// Труды КарНЦ РАН. Водные проблемы Севера и пути их решения. – 2011. – №
4. – C. 42-49.
Сабылина, А.В. Химический
состав воды Онежского озера и его притоков как индикатор экологического
состояния / А. В. Сабылина, П. А. Лозовик, М. Б. Зобков // Водные ресурсы. – 2010.
– Т. 37. – № 6. – С. 717-772.
Санитарно – эпидемиологические правила и нормативы.
Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения.
Санитарная охрана источников [Текст]: СанПиН 2.1.4.1175-02 : утв. Гл.
санитарным врачом РФ – Первым зам. Министра здравоохранения РФ 17.11.2002 : ввод
в действие 1.03.2003 : зарег. в Министерстве юстиции РФ 20.12.2002.
Регистрационный №4059. – М.: Миндздрав России, 2003. – 122 с.
ПНД
Ф 14.1:2:4.139-98. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения
измерений массовых концентраций железа, кобальта, марганца, меди, никеля,
серебра, хрома и цинка в пробах питьевых, природных и сточных вод методом
атомно-абсорбционной спектрометрии : утв. Госкомэкологией России 25.06.1998. –
М., 1998; 2010. –22 с.
Бородулина,
Г. С. Качество подземных вод [Текст] / Г.С. Бородулина // Водные ресурсы
Республики Карелия и пути их использования для питьевого водоснабжения. Опыт
карельско-финляндского сотрудничества : книга / Ред. Н. Филатов, А. Литвиненко,
А. Сяркиоя, Р. Порттикиви, Т. Регеранд. – Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2006.
– С. 127-144.
Поленов,
И. К. Подземный сток и естественные ресурсы подземных вод [Текст] / И.К.
Поленов // Ресурсы и геохимия подземных вод Карелии : монография / А.В. Иешина,
И. К. Поленов, М. А. Богачев, В. С. Теруков, Л. Ф. Логинова, Е. А. Перская, Г.
С. Бородулина; отв. ред. В. С. Самарина. – Петрозаводск: Карельский филиал АН
ССР, 1987. – С.43-54.
Бородулина, Г. С. Геохимическая
характеристика подземных вод Карелии [Текст] / Г.С. Бородулина // Рациональное
природопользование и экологическая безопасность: опыт и инновации : материалы
международного конгресса. – Петрозаводск, 2009. – C. 14–20.
Бородулина, Г. С. Оценка подземного стока в Онежское озеро [Текст] / Г.С. Бородулина //
Ресурсы подземных вод: Современные проблемы изучения и использования: материалы
международной научной конференции (Москва, 13-14 мая 2010 г). – М.: МАКС Пресс,
2010. – C. 270-276.
Потапова,
И. Ю. Характеристика химического состава атмосферных осадков и химических
выпадений на территории Карелии [Текст] / И. Ю. Потапова, П. А. Лозовик // Современное
состояние водных объектов Республики Карелия. По результатам мониторинга
1998-2006 гг. / Под ред. Н. Н. Филатов, Т. П. Куликова, П. А. Лозовик. –
Петрозаводск, 2007. – С. 174-187.
Крупнейшие
озера – водохранилища Северо-Запада европейской территории России: современное
состояние и изменения экосистем при климатических и антропогенных воздействиях
: монография / Отв. ред. Н. Н. Филатов; Редкол. Н. М. Калинкина, Т. П.
Куликова, А. В. Литвиненко, П. А. Лозовик. – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2015. – 375с.
Государственный
доклад о состоянии окружающей среды Республика Карелия в 2013г. / Мин-во по
природопользованию и экологии Республики Карелия; редкол.: А.Н. Громцев (гл.
ред.) и др. – Петрозаводск, 2014. – 300с.
Лозовик,
П. А. Биогенная нагрузка на Онежское озеро по данным натурных наблюдений / П.
А. Лозовик, Г. С. Бородулина, Ю. В. Карпечко, С. А. Кондратьев, А. В.
Литвиненко, И. А. Литвинова // Труды КарНЦ РАН. –2016. – №5. – С.35-52.
Лозовик,
П. А. Процессы трансформации, круговорота и образования веществ в природных
водах / П. А. Лозовик, А. В. Рыжаков, А.
В. Сабылина // Труды КарНЦ РАН. – 2011. – № 4. – С. 21-29.
Тяжелые
металлы в почвах Карелии : монография / Н. Г. Федорец, О. Н. Бахмет, М. В.
Медведева, Г. В. Ахметова, С. Г. Новиков, Ю. Н. Ткаченко, А. Н. Солодовников;
Отв. ред. Г. В. Ахметова. – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2015. – 222 с.
Белкина,
Н. А. Загрязнение нефтепродуктами донных отложений Петрозаводской губы
Онежского озера / Н. А. Белкина //
Водные ресурсы. – 2006. – Т. 33. – № 2. – С.181-187.
Белкина,
Н. А. Донные отложения [Текст] / Н. А. Белкина [и др.] // Онежское озеро: атлас
/ Ответств. ред. Н. Н. Филатов. – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2010. –151с.
Мартынова,
М. В. Обмен соединениями Mn между донными отложениями и водой 1.
Поток Mn из воды на дно / М.В. Мартынова // Водные ресурсы. –2013. – Т. 40. – № 6.
– С. 593-602.

References

Moiseenko, T. I. Anthropogenic
modifications of the ecosystem of Lake Imandra [Antropogennye modifikatsii
ehkosistemy ozera Imandra] / T. I. Moiseenko, V. A. Dauval’ter, A. A. Lukin, L.
P. Kudryavtseva, B. P. Il’yashchuk, L. I. Il’yashchuk, S. S. Sandimirov, L. Ya.
Kagan, O. I. Vandysh, A. N. Sharov, Yu. N. Sharova, I. N. Koroleva. – M. :
Nauka, 2002. – 403 p.
Avtsyn, A. P. Human microelementoses:
etiology, classification, organopathology [Mikroehlementozy cheloveka:
ehtiologiya, klassifikatsiya, organopatologiya] / A. P. Avtsyn. – M. :
Meditsina, 1991. – 496 p.
Yudovich, Ya. Eh. Geochemistry of
Manganese [Geokhimiya margantsa] / Ya. Eh. Yudovich, M. P. Kertis. –Syktyvkar: IG Komi NTs URO RAN,
2014. – 540 p.
Onegina, L. K. Trace elements in
natural waters and bottom sediments of Karelian lakes [Mikroehlementy v
prirodnykh vodakh i donnykh otlozheniyakh ozer Karelii] [Text] / L. K. Onegina,
M. A. Toikka // Trace elements in the biosphere of Karelia and neighboring
regions [Mikroehlementy v biosfere Karelii i sopredel’nykh raionov] :
compilation. – Petrozavodsk, 1976. – Pp. 86-154.
Current state of water objects in the Republic of Karelia:
based on the results of monitoring in 1992-1997. [Sovremennoe sostoyanie
vodnykh ob”ektov Respubliki Kareliya: po rezul’tatam monitoringa 1992-1997
gg.] / N. N. Filatov, P. A. Lozovik, T. P. Kulikova, B. B. Zubkovich ; Ed.
Filatov N.N. et. al. – Petrozavodsk : NWPI KRC
RAS, 1998. –188 p.
Vlasova,
L. I. Hydrographic, meteorological,
hydrochemical and hydrobiological characterization and assessment of the
territory [Text] / L. I. Vlasova, S. F. Komulainen, V. I. Kucharev, A.
V. Litvinenko, P. A. Lozovik, A. V. Ryabinkin, Y. A. Salo, A. V. Freindling, T.
A. Chekryzheva // Inventory
of natural complexes and ecological feasibility study of Kalevala National Park
/ Ed. A. N. Gromtsev : Preprint of the paper. – Petrozavodsk: KRC RAS, 1998. –
Pp. 9-14.
Sabilina, A.V. The cycle of the substances in the Lake
Onego and its water ecosystem [Text] / A. V. Sabilina, T. M.
Timakova //
Ladoga And Onego – Great European Lakes: Modelling and Experiment : book / Eds.
L. Rukhovets, N. Filatov. – London: Springer-Praxis, 2010. – Pp. 47-69.
Current state of water objects in the Republic of Karelia:
based on the results of monitoring in 1998-2006. [Sovremennoe sostoyanie
vodnykh ob”ektov Respubliki Kareliya: po rezul’tatam monitoringa 1998-2006
gg.] / Eds. N. N. Filatov, T. P. Kulikova, P. A. Lozovik. – Petrozavodsk, 2007.
– 202 p.
Lozovik, P. A. Surface waters of the
Zaonezhsky Peninsula chemical composition of water [Poverkhnostnye vody
Zaonezhskogo poluostrova khimicheskii sostav vody] [Text] / P. A. Lozovik, M.
I. Basov, M. B. Zobkov // Ecological
problems of development of the Severnaya Padma Deposit [Ehkologicheskie
problemy osvoeniya mestorozhdeniya Severnaya Padma] : scientific publication /
Eds. E. P. Ieshko [et. al.]. – Petrozavodsk, KRC RAS, 2005. – Pp. 35-46.
Timakova, T. M. Modern state of the
Onego lake ecosystem and trends of its change during the past decades
[Sovremennoe sostoyanie ehkosistemy Onezhskogo ozera i tendentsii ee izmeneniya
za poslednie desyatiletiya] / T. M. Timakova, A. V. Sabylina, T. N. Polyakova, M.
T. Syarki, E. V. Tekanova, T. A. Chekryzheva // Trans. of KarRC RAS [Trudy
KaRNTs RAN]. Water problems of the North and ways to solve them [Vodnye
problemy Severa i puti ikh resheniya]. – 2011. – № 4. – Pp. 42-49.
Sabylina, A.V. Water chemistry in Onega
Lake and its tributaries / A. V. Sabylina, P. A.
Lozovik, M. B. Zobkov // Water resources [Vodnye resursy]. – 2010. – Vol. 37. –
№ 6. – Pp. 842-853.
Sanitary and epidemiological rules
and regulations. Hygienic requirements for water quality of non-centralized
water supply. Sanitary protection of sources [Sanitarno – ehpidemiologicheskie
pravila i normativy. Gigienicheskie trebovaniya k kachestvu vody
netsentralizovannogo vodosnabzheniya. Sanitarnaya okhrana istochnikov] [Text]: SanPiN
2.1.4.1175-02 : approved by the chief sanitary doctor of the Russian Federation
– the First Deputy Minister of health of the Russian Federation 17.11.2002 :
commissioning 1.03.2003: registered in the Ministry of justice of the Russian
Federation 20.12.2002. Registration number 4059. – Moscow: Ministry of health
of Russia [Mindzdrav Rossii], 2003. – 122 p.
PND F 14.1:2:4.139-98. Quantitative
chemical analysis of water. Methods for measuring mass concentrations of iron,
cobalt, manganese, copper, Nickel, silver, chromium, and zinc in drinking
water, natural water, and wastewater samples using atomic absorption
spectrometry [Kolichestvennyi khimicheskii analiz vod. Metodika vypolneniya
izmerenii massovykh kontsentratsii zheleza, kobal’ta, margantsa, medi, nikelya,
serebra, khroma i tsinka v probakh pit’evykh, prirodnykh i stochnykh vod
metodom atomno-absorbtsionnoi spektrometrii] : approved by the State Committee
of ecology of Russia [Goskomehkologiei Rossii] 25.06.1998. – Moscow, 1998;
2010. – 22 p.:
Borodulina, G. S. Groundwater quality
[Kachestvo podzemnykh vod] [Text] / G. S. Borodulina // Water resources of
Republic of Karelia and their use for drinking water supply. Experience of
Karelian—Finnish cooperation [Vodnye resursy Respubliki Kareliya i puti ikh
ispol’zovaniya dlya pit’evogo vodosnabzheniya. Opyt Karel’sko-Finlyandskogo
sotrudnichestva] : book / Eds. N. Filatov, A. Litvinenko, A. Syarkioya, R.
Porttikivi, T. Regerand. – Petrozavodsk: KRC RAS, 2006. – Pp. 127-144.
Polenov, I. K. Underground runoff and
natural resources of underground waters [Podzemnyi stok i estestvennye resursy
podzemnykh vod] [Text] / I. K. Polenov // Resources and Geochemistry of
underground waters of Karelia [Resursy i geokhimiya podzemnykh vod Karelii] :
monograph / A.V. Ieshina, I. K. Polenov, M. A. Bogachev, V. S. Terukov, L. F.
Loginova, E. A. Perskaya, G. S. Borodulina; Ed. V. S. Samarina. – Petrozavodsk:
Karelian branch of the USSR Academy of Sciences, 1987. – Pp.43-54.
Borodulina, G. S. Geochemical
characteristics of underground waters of Karelia [Geokhimicheskaya
kharakteristika podzemnykh vod Karelii] [Text] / G.S. Borodulina // Rational
nature management and environmental safety: experience and innovations
[Ratsional’noe prirodopol’zovanie i ehkologicheskaya bezopasnost’: opyt i innovatsii]
: materials of the international Congress. – Petrozavodsk, 2009. – Pp. 14–20.
Borodulina, G. S. Assessment of the
underground flow into Lake Onego [Otsenka podzemnogo stoka v Onezhskoe ozero]
[Text] / G. S. Borodulina // Groundwater resources: Modern problems of study
and use: materials of an international scientific conference. (Moscow, May
13-14, 2010)] [Resursy podzemnykh vod: Sovremennye problemy izucheniya i
ispol’zovaniya: materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii. (Moskva, 13-14
may 2010 g)]. – Moskow: MAKS Press, 2010. – Pp. 270-276.
Potapova, I. Yu. Characteristics of
the chemical composition of atmospheric precipitation and chemical
precipitation on the territory of Karelia [Kharakteristika khimicheskogo
sostava atmosfernykh osadkov i khimicheskikh vypadenii na territorii Karelii]
[Text] / I. Yu. Potapova, P. A. Lozovik // Current state of water objects in the Republic of Karelia:
based on the results of monitoring in 1998-2006. [Sovremennoe sostoyanie
vodnykh ob”ektov Respubliki Kareliya: po rezul’tatam monitoringa 1998-2006
gg.] / Eds. N. N. Filatov, T. P. Kulikova, P. A. Lozovik. – Petrozavodsk,
2007. – Pp. 174-187.
The largest lakes-reservoirs of the
North-West European part of Russia: current state and changes of ecosystems under
climate variability and antropogenic impact [Krupneishie ozera –
vodokhranilishcha Severo-Zapada evropeiskoi territorii Rossii: sovremennoe
sostoyanie i izmeneniya ehkosistem pri klimaticheskikh i antropogennykh
vozdeistviyakh] : monograph / Eds.. N. N. Filatov, N. M. Kalinkina, T. P.
Kulikova, A. V. Litvinenko, P. A. Lozovik. – Petrozavodsk: KRC RAS, 2015. – 375 p.
State report on the state of the
environment of the Republic of Karelia in 2013 [Gosudarstvennyi doklad o
sostoyanii okruzhayushchei sredy Respublika Kareliya v 2013g] / Ministry of
nature management and ecology of the Republic of Karelia [Min-vo po
prirodopol’zovaniyu i ehkologii Respubliki Kareliya]; Eds. A.N. Gromtsev [et.
al.]. – Petrozavodsk, 2014. – 300p.
Lozovik, P. A. Nutrient load on lake
Onego according to field data [Biogennaya nagruzka na Onezhskoe ozero po dannym
naturnykh nablyudenii] / P. A. Lozovik, G. S. Borodulina, Yu. V. Karpechko, S.
A. Kondrat’ev, A. V. Litvinenko, I. A. Litvinova // Trans. of KarRC RAS [Trudy
KaRNTs RAN]. – 2016. – № 5. – Pp.35-52.
Lozovik, P. A. Processes of matter
transformation, cycles and formation in natural waters [Protsessy
transformatsii, krugovorota i obrazovaniya veshchestv v prirodnykh vodakh]
/ P. A. Lozovik, A. V. Ryzhakov, A. V. Sabylina
// Trans. of KarRC RAS [Trudy KaRNTs
RAN]. – 2011. – № 4. – Pp. 21-29.
Heavy metals in soils of Karelia [Tyazhelye
metally v pochvakh Karelii] : monograph / N. G. Fedorets, O. N. Bakhmet, M. V.
Medvedeva, G. V. Akhmetova, S. G. Novikov, Yu. N. Tkachenko, A. N.
Solodovnikov; Ed. G. V. Akhmetova. – Petrozavodsk: KRC RAS, 2015. – 222 s.
Belkina, N. A. Pollution of bottom
sediments in Petrozavodsk Bay of Lake Onega with oil products [Zagryaznenie
nefteproduktami donnykh otlozhenii Petrozavodskoi guby Onezhskogo ozera] / N.
A. Belkina // Water Resources [Vodnye
resursy]. – 2006. – Vol. 33. – № 2. – Pp.163-169.
Belkina, N. A. Bottom sediments
[Donnye otlozheniya ][Text] / N. A. Belkina [et. al.] // Onego lake [Onezhskoe
ozero]: atlas / Ed. N. N. Filatov. – Petrozavodsk: KRC RAS, 2010. –151p.
Martynova, M. V. Exchange of Mn compounds between bottom sediments and
water: 1. Mn flux from water to the bed [Obmen soedineniyami Mn mezhdu donnymi
otlozheniyami i vodoi 1. Potok Mn iz vody na dno] / M.V. Martynova // Water
Resources [Vodnye resursy]. – 2013. – Vol. 40. – № 6. – Pp. 640-648.

Московский экономический журнал 1/2020

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10048

ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ЭКОЛОГИЧНОСТИ БЕТОНОВ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ В ИХ СОСТАВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН

INCREASING THE STRENGTH AND ENVIRONMENTAL FRIENDLINESS OF CONCRETE DUE TO THE USE OF MINERAL FIBERS IN THEIR COMPOSITION

Портнов Федор Александрович, к.т.н., доцент кафедры “Комплексная безопасность в строительстве, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Portnov Fyodor Alexandrovich

Аннотация. В статье рассмотрены подходы различных авторов, а также позиция автора на проблему повышения прочности бетона за счет применения в их составе минеральных волокон. Актуальность темы определена тем, что в современных условиях прочность зданий и сооружений является залогом безопасности, поэтому повышение прочности бетонов, идущих на сооружение таких зданий – это проблема, которая стоит в центре внимания ряда авторов.

В процессе развития строительного
материаловедения происходит разработка и внедрение модифицированных
дисперсно-армированных бетонов, имеющих улучшенные характеристики. Опыт
применения фибробетонов в зарубежной и отечественной практике показывает, что в
качестве рациональных областей использования подобных бетонов следует считать широкую номенклатуру
монолитных и сборных бетонных конструкций.

Одним из эффективных вариантов
дисперсного армирования бетонов является применение базальтовых и стеклянных
волокон. Они способны значительно упрочить дисперсно-армированный бетон относительно
исходного бетона-матрицы и значительно
повысить трещиностойкость. Перед стеклянным волокном базальтовое имеет ряд
преимуществ, так как получают его из природных минералов, расплавляя их и
преобразуя в волокно, не используя химические добавки.

Высокие показатели качества и доступная сырьевая база для изготовления базальтового волокна выступают залогом высоких перспектив применения данного материала.

Summary. The article considers the approaches of various
authors, as well as the author’s position on the problem of increasing the
strength of concrete due to the use of mineral fibers in their composition. The
relevance of the topic is determined by the fact that in modern conditions, the
strength of buildings and structures is a guarantee of safety, so increasing
the strength of concrete used for the construction of such buildings is a
problem that is the focus of attention of a number of authors.

In the process of development of construction
materials science, the development and implementation of modified
dispersed-reinforced concrete with improved characteristics takes place. The
experience of using fiber concrete in foreign and domestic practice shows that a
wide range of monolithic and precast concrete structures should be considered
as rational areas of use of such concretes.

One of the most effective options for dispersed
concrete reinforcement is the use of basalt and glass fibers. They are able to
significantly strengthen the dispersed-reinforced concrete relative to the
original concrete matrix and significantly increase the crack resistance.
Basalt fiber has a number of advantages over glass fiber, since it is obtained
from natural minerals by melting them and converting them into fiber without
using chemical additives.

High quality indicators and available raw materials
for the manufacture of basalt fiber are the key to high prospects for the use
of this material.

Ключевые слова: минеральные волокна, прочность бетона, состав бетона.

Keywords: mineral fibers, concrete strength, concrete
composition.

Введение

Использование
в процессе строительства высокопрочных бетонов предполагает, что такие бетоны являются высоко
чувствительными к трещинообразованию. Средством,
позволяющим избежать трещин, является дисперсное армирование
бетона. С этой целью возможно использование    различных
видов   металлических и неметаллических волокон, имеющих минеральное или органическое происхождение[1].

Отличие
базальтовых волокон от других минеральных волокон производится не только за
счет их высоких физико-механических свойств, но и за счет повышенной химической стойкости,
температуро-, свето- и атмосферостойкости.
Также в расчет берется простота
технологии производства, невысокая стоимость
и экологическая безопасность. Если применят данные
волокна как армирующие
компоненты для изготовления дисперсно-армированных композиционных материалов, то исчезнут проблемы, связанные, например,
с коррозией стальных фибр в таких
же условиях применения.

Но
авторы установили, что минеральным
волокнам, независимо от химического состава, свойственно вступать в химическое
взаимодействие с растворами, посредством которых имитируется среда
твердеющего бетона и портландцемента [3]. За счет состава и свойств среды твердения
неорганических вяжущих веществ (жидкая фаза)
происходит повышение прочности цементного камня и композиций на его основе.

Материалы и методы

Исследований в области повышения прочности бетона
достаточно много, но большинство
вопросов достаточно спорные. Процесс растворимости щелочных фаз
портландцементного клинкера в воде исследовали
многие ученые. По полученным
результатам можно заключить, что щелочные фазы проходят быструю гидратацию. Процесс
растворения многих фаз, содержащих Na2O,
очевидно, происходит быстрее,
соответственно, в большинстве цементов вся Na2Oпереходит в раствор раньше, чем K2O.

Исследование включало анализ специальной литературы по
вопросам, касающимся исследования условий, определяющих прочность бетонов.

Результаты

В
процессе развития строительного материаловедения происходит разработка и
внедрение модифицированных дисперсно-армированных бетонов, имеющих улучшенные
характеристики. Опыт применения фибробетонов в зарубежной и отечественной
практике показывает, что в качестве рациональных областей использования подобных
бетонов следует считать широкую
номенклатуру монолитных и сборных бетонных конструкций [2].

В
качестве перспективного в процессе производства фибробетона считается применение минеральных волокон, к
которым относится тонкое штапельное волокно и базальтовый ровинг, способ их
получения – центробежно-фильерный, а характеризует их стабильность свойств,
однородность по диаметру и низкое содержание «корольков». Ряд авторов проводили
исследования, получая минеральные волокна посредством электротермического метода
плавления исходного сырья.

Используя
минеральные волокна, родственные с минералами портландцемента (ПЦ), необходимо
учесть, что они могут вступить во взаимодействие, способное разрушить минеральные
волокна и снизить армирующий эффект.

Данную
проблему модно решить разными способами:

использовать бесцементные и малоцементные вяжущие в фибробетоне;
модифицировать поверхности минеральных волокон;
модифицировать структуру минеральных волокон;
ввести добавки, снижающие щелочность среды фибробетона [4].

Также,
чтобы повысить деформационные и усадочные характеристики бетона применяется
дисперсное армирование бетона. Минеральными волокнами здесь выступают базальтовый ровинг и
тонкое штапельное волокно, которым свойственны стабильные и однородные
характеристики.

В
качестве одного из путей решения задач в рамках совершенствования
эксплуатационных характеристик мелкозернистого бетона выступает его армирование
различными видами металлических и неметаллических фибр, имеющих минеральное или органическое происхождение.

Перспективность
использования в бетонах неметаллических волокон в качестве дисперсного
армирования подтверждено исследованиями, выполненными различными зарубежными и
отечественными учеными

Также
для повышения прочности бетона используют армирование бетона посредством
волокон. На сегодняшний день дисперсное армирование бетонов осуществляют высоко- и низкомодульными волокнами:
металлическими (стальными), минеральными (стеклянными, базальтовыми, корундовыми),
полимерными – (акрило-нетрильными, полиамидными, полипропиленовыми и др.),
стеклянными и высоко- и низкомодульными волокнами различной длины и поперечного
сечения [3].

Также эффективен в использовании армирующий материал хризотил. Если данный компонент вводится в бетонные изделия, то возрастает трещиностойкость бетона и повышаются его деформативные характеристики, это дает возможность устранить возможные дефекты, возникающие в результате усадки.

Обсуждение

Современные
здания и сооружения возводятся с применением бетонов, которым свойственны высокие
эксплуатационные свойства. Сюда относят прочность на сжатие и растяжение,
трещиностойкость, ударную вязкость, износостойкость, коррозионную стойкость,
морозостойкость и пр.

Переход
на новые виды бетонов произошел за счет достижения в области пластифицирования
бетонных и растворных смесей, также появились новые, наиболее активные минеральные добавки.
Разработанные и выпускаемые в промышленном масштабе модификаторы бетона типа МБ
способствовали получению мелкозернистых бетонов классов по прочности до В9,
имеющих низкую проницаемость и коррозионную стойкость. При этом, таким бетонам
свойственна недостаточная прочность на растяжении при изгибе, а также высокие
температурные и усадочные деформации по причине повышенного расхода цемента [2].

В
последний период постоянно растет объем и динамика производства бетона. Причина
этому – увеличение монолитного строительства, позволяющего строить здания, имеющие любую
этажность и форму, в кратчайшие сроки. Е:сли
производится строительство многоэтажных зданий, то растут требования к
бетону, причем не только к таким показателям, как прочность, морозостойкость,
водонепроницаемость и т.д., но и к его трещиностойкости. Если используются высокие
марки бетона, данный показатель снижается.

Применение
базальтового волокна для армирования различных видов цементных систем определяется:

степенью агрессивности щелочной среды;
толщиной применяемого волокна;
объемами изготовляемой смеси.

Необходимо также рассмотреть проблему защиты
базальтового волокна от выщелачивания. Так, в данном направлении:

разрабатываются эффективные защитные покрытия (аппреты) для базальтового волокна;
проводится обработка базальтоцементных конструкций различными составами и способами;
создаются новые виды малощелочных вяжущих, неагрессивных по отношению к базальтовому волокну, или модифицирование известных вяжущих с помощью различных добавок для снижения агрессивного воздействия на волокна [3].

Вводя
армирующие добавки, имеющие высокую армирующую способность, которыми и являются
базальтовые волокна, можно решить
основную проблему производства ряда строительных работ
(гидроизоляционных, отделочных) – устранение низкого сцепления строительных
растворов с основанием и их растрескивание при высыхании и твердении. За счет армирования
сухих строительных смесей посредством базальтовыми
волокнами есть возможность значительного снижения возможности пластического
образования усадочных трещин, также будут минимизированы эффекты от
термического растрескивания [2].

Через
трещины на поверхности бетона внутрь его проникают вода и химикаты. Многие
формы химического и физического разрушений могут начать свое наступление через
поверхностные трещины, что отразится на износоустойчивости и сроке службы
бетона. Также, эстетически данные трещины не привлекательны. Выбирая тип армирующих волокон, нужно учесть
показатели размера волокон, степень их
совместимости с минеральной матрицей, процент армирования, а также условия
эксплуатации. В основном волокна используются, чтобы осуществить дисперсное и
линейное армирование композитов.

Наиболее приемлемое сырье для получения нового
класса волокон – это базальты. Их
химический и минералогический состав позволяет их отнести к экструзивным
магматическим горным породам, запасы которых в мире практически неограничены и
составляют от 25 до 38% площади, занимаемой на Земле всеми магматическими
породами.

Если
рассматривать преимущества базальтовых волокон
перед стеклянными, то можно отметить, что их получают из
однокомпонентного дешевого сырья (базальта) при одностадийном технологическом
процессе, это предопределяет их более низкую себестоимость (на 1520%) в
сравнении со стекловолокном, так как данные волокна, по сути, выступают как результат химических технологий.

Во-вторых,
сами установки, на которых производятся базальтовые волокна,– экологически чистые, компактные и в процессе
работы не выделяют никаких промышленных отходов, в атмосферу направляются лишь продукты
полного сгорания природного газа после похождения ими предварительного
охлаждения в рекуператорах и очистку в фильтрах [1].

Базальтовым
волокнам свойственны повышенные физико-механические и химические свойства:
стойкость к вибрациям, долговечность, стабильность свойств при длительной
эксплуатации в различных условиях, экологичность, работоспособность в широком
диапазоне температур от 260 до +700°С, повышенная химическая стойкость к
агрессивным средам.

За
счет небольшой добавки базальтового волокна значительно возрастает сопротивление цементного камня
изгибающим нагрузкам. Также происходит повышение долговечности материала, снижение
усадочной деформации, значительный рост трещиностойкости, ударной вязкости. Все
это позволяет использовать дисперсно-армированные
материалы в новых областях применения, а также служит значительному уменьшению общего
веса строительных конструкций, так как уменьшается сечение при неизменных
прочностных показателях.

Вывод

Таким
образом, одним из эффективных вариантов дисперсного армирования бетонов
является применение базальтовых и стеклянных волокон. Они способны значительно
упрочить дисперсно-армированный бетон относительно исходного бетона-матрицы и значительно повысить трещиностойкость. Перед
стеклянным волокном базальтовое имеет ряд преимуществ, так как получают его из
природных минералов, расплавляя их и преобразуя в волокно, не используя химические
добавки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Деревянко В.Н. Стойкость базальтового волокна в
различных средах [Текст]/ В. Деревянко
// Вестник ПДБА. – 2010. – № 3. – С.
19-22
Розина В.Е., Буянтуев С.Л. Мелкозернистый
базальтобетон с нанокремнеземом [Текст]
/ В.Е.
Розина, С.Л. Буянтуев // Строительные материалы.
– 2015. – № 6.
– С. 45-48.
Бабаев В.Б., Строкова В.В., Нелюбова
В.В.Бабальтовое волокно как компонент для микроармирования цементных композитов [Текст] /
В.Б. Бабаев, В.В. Строкова, В.В. Нелюбова //Вестник Белгородского
государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.
-2012.- № 4.
– С. 58-61.
Лебедев М.П., Матвеева И.Г. Влияние диоксида кремния на свойства
композиционных материалов на основе базальта [Текст] / М.П. Лебедев, И.Г.
Матвеева //
В книге: V Международная
конференция-школа по химической технологии сборник
тезисов докладов сателлитной конференции ХХ Менделеевского съезда по общей и
прикладной химии. 2016. С. 476.

LIST OF REFERENCES

Derevyanko V. N. Stability of basalt fiber in various media [Text] / V. Derevyanko / / Vestnik PBA. – 2010. – No. 3. – Pp. 19-22
Rozina V. E., Buyantuev S. L. fine-Grained asphalt concrete with nanosilicon [Text] / V. E. Rozina, S. L. Buyantuev / / Building materials. – 2015. – No. 6. – Pp. 45-48.
Babaev V. B., Strokova V. V., Nelyubova V. V. Babalt fiber as a component for micro-reinforcement of cement composites [Text] / V. B. Babaev, V. V. Strokova, V. V. Nelyubova / / Bulletin of the Belgorod state technological University. V. G. Shukhov. -2012.- No. 4. – Pp. 58-61.
Lebedev M. P., Matveeva I. G. Influence of silicon dioxide on the properties of composite materials based on basalt [Text] / M. p. Lebedev, I. G. Matveeva //
In the book: V international conference-school of chemical technology collection of abstracts of the satellite conference of the XX Mendeleev Congress on General and applied chemistry. 2016. Pp. 476.

Московский экономический журнал 1/2020

УДК 628.477(571.12-2)

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10038

ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ В СВЯЗИ С РЕАЛИЗАЦИЕЙ МУСОРНОЙ РЕФОРМЫ В ГОРОДСКОМ ОКРУГЕ ГОРОД ТЮМЕНЬ

PROBLEMS OF DISPOSAL OF SOLID MUNICIPAL WASTE IN
CONNECTION WITH THE IMPLEMENTATION OF GARBAGE REFORM IN THE CITY DISTRICT OF
TYUMEN

Черезова Наталья Викторовна, доцент кафедры
геодезии и кадастровой деятельности, канд.с/х наук, Тюменский индустриальный
университет, г. Тюмень

Cherezova N.V., cherezovanv@tyuiu.ru

Аннотация. В настоящее время
проблемы использования и утилизации отходов жизни и деятельности человека,
стоят очень остро не только в нашей стране, но и во всем мире. Многие страны
занимаются решением этих вопросов не одно десятилетие. Появившаяся в 2019 году
в РФ «мусорная реформа» подняла ряд проблем, которые требуют обоснованного
решения. А также реформа показала неподготовленность многих регионов к ее
реализации.

Summary. At present, the problems of the use and disposal of
waste from life and human activity are very acute not only in our country, but
throughout the world. Many countries have been addressing these issues for
decades. The “garbage reform” that appeared in Russia in 2019 raised a number
of problems that require a justified solution. And also the reform showed the
unpreparedness of many regions for its implementation.

Ключевые слова: отходы, мусорная реформа, сортировка мусора, экологические факторы, мусоросжигающий завод, мусорная площадка.

Keywords: waste, garbage reform, waste sorting, environmental factors, incinerator, garbage site.

В последнее время проблема утилизации
бытовых отходов (ТБО) становится всё более актуальной. Еще пару десятилетий
назад основным упаковочным материалом была простая оберточная бумага, которая
расползалась на глазах, и, истлевая, не оставляла после себя следа. Современные
же материалы, из которых изготавливается упаковка продовольственных и
непродовольственных товаров, могут годами лежать в земле, не разлагаясь[8].

Пластик, полиэтилен и прочие синтетические
материалы не перерабатываются бактериями, а, следовательно, их накопление в
окружающей среде происходит стремительными темпами. На полигонах,
предназначенных для утилизации отходов, уже не хватает места. Открытое сжигание
отходов также не является оптимальным вариантом утилизации, так как в процессе
горения, синтетические материалы выделяют массу вредных веществ, что еще больше
ухудшает и без того неблагоприятную экологическую ситуацию. Именно поэтому,
вопрос об уничтожении твердых бытовых отходов сегодня стал актуален как никогда[4].

Мусорная реформа в России-2019 началась с
января 2019 года (п.2 ст. 10 ФЗ «О внесении изменений…» от 31.12.2017
№503-ФЗ)[1].

Первое
изменение коснулось определения твердых бытовых отходов (ТБО). Основная часть
мусора любого современного города – это и есть ТБО, то есть, тот мусор, который
образуется ежедневно в любой квартире.Такие отходы состоят из различных
биологических (пищевые и растительные остатки, кости) и синтетических (пластик,
стекло, целлюлоза, металлы, текстиль и т.п.) компонентов, непригодных для
дальнейшего использования. Исходя из состава, их можно разделить на два вида:

1 биологические (которые еще именуют отбросами).

2 не биологические (обычный бытовой мусор).

Само
понятие твердых коммунальных отходов впервые было установлено Федеральным
законом от 29.12.2014 г. № 458-ФЗ. Исходя из этого документа, ТКО – это
собственно тот мусор, который формируется и накапливается в жилых помещениях в
ходе деятельности человека, а также потребительские товары, потерявшие со
временем свои полезные свойства[2].

К тем же (коммунальным) отходам
законодатели отнесли и отходы юридических лиц и индивидуальных
предпринимателей, схожие по компонентному составу с обычным бытовым мусором.
ТКО классифицируются на:

отходы биологического происхождения (кости, остатки еды);
отходы синтетического происхождения (бумага, целлюлозная продукция, древесина);
нефтепродукты (синтетическая кожа, пластмасса);
стекло;
металлы.

Проблема их утилизации стоит остро и
решается разными способами. Существует 5 распространенных способов утилизации
ТКО.

1.Вторичная
переработка

Одним
из самых популярных, эффективных и распространенных является способ переработки
ТКО во вторичное сырье. Отходы должны из мусора превратиться вновь во что-то
полезное.

2.Утилизация
ТКО путем сжигания.

Сжигание
мусора – самый дешевый вариант утилизации твердо-комунальных отходов. Для
абсолютного уничтожения ТКО необходима температура +850 – 900 °С для
нейтрализаций выделяющегося яда.

3.Утилизация
ТКО путем захоронения

Для
реализации этого метода необходимо выделение отдельной территории, которая
должна быть расположена примерно в 300 метрах от жилой местности, от
сельхозугодий, в 500 метрах от лесного массива. Главным преимуществом является
очевидная дешевизна, но это и самый неэффективный способ избавления от мусора.

4.Брикеты
из мусора

Одним
из новых методов утилизирования ТКО является брикетирование. Мусор заключается
в брикеты определенного размера. Их транспортируют в определенное место.

5.
компостирование.

Одним
из эффективных методов утиля ТКО признано компостирование. Данный метод
применим не для всех видов ТКО. Например, пластиковый, металлический и
стеклянный мусор требует иного вида утилизирования [5].

В связи с этим, целесообразно обратить
внимание на опыт некоторых европейских государств, где проблема утилизации
более или менее решена. Основной принцип утилизации заключается в раздельном
хранении отходов в зависимости от материала, из которого они изготовлены. В
большинстве европейских городов давно уже существуют раздельные контейнеры для
пластика, стекла, бумаги, и.т.д. [6]. При таком разделении, многие отходы можно
запустить во вторичное производство, а те материалы, которые не подлежат
переработке, как правило, легко разлагаются в природных условиях или сжигаются.
Например, большинство стройматериалов (песок, щебень, кирпич, грунт), а также
продовольственные отходы хорошо принимаются природой и без проблем разлагаются [7].

Мусорная реформа с 1 января 2019 года
стартовала в подавляющем большинстве регионов России. Кратко суть мусорной
реформы можно обозначить таким образом [10] (рисунок-1).

Среди проблем реализации данной реформы
главной является техническая и законодательная неподготовленность большинства
регионов к новеллам закона № 89-ФЗ[3]. В целом можно сказать, что мусорная
реформа в регионах реализуется неодинаковыми темпами. Одна из причин задержки в
реализации данной реформы является неподготовленность мусорных площадок к
приему раздельного мусора, отсутствие транспорта по его вывозу.

Согласно статье 13.4. 503-ФЗ к местам накопления отходов предъявляют определенные требования:

1 накопление отходов допускается только в местах (на площадках) накопления отходов, соответствующих требованиям законодательства в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения и иного законодательства Российской Федерации;

2
накопление отходов может осуществляться путем их раздельного складирования по
видам отходов, группам отходов, группам однородных отходов (раздельное
накопление);

3
места (площадки) накопления твердых коммунальных отходов должны соответствовать
требованиям законодательства Российской Федерации, указанным в пункте 1
настоящей статьи, а также правилам благоустройства муниципальных образований;

4
органы местного самоуправления определяют схему размещения мест (площадок)
накопления твердых коммунальных отходов и осуществляют ведение реестра мест
(площадок) накопления твердых коммунальных отходов в соответствии с правилами,
утвержденными Правительством Российской Федерации. Правила обустройства мест
(площадок) накопления твердых коммунальных отходов и правила ведения их реестра
включают в себя порядок создания мест (площадок) накопления твердых
коммунальных отходов, правила формирования и ведения реестра мест (площадок)
накопления твердых коммунальных отходов, требования к содержанию реестра мест
(площадок) накопления твердых коммунальных отходов;

5
реестр мест (площадок) накопления твердых коммунальных отходов должен включать
в себя:

данные о нахождении мест (площадок) накопления твердых коммунальных отходов;
данные о технических характеристиках мест (площадок) накопления твердых коммунальных отходов;
данные о собственниках мест (площадок) накопления твердых коммунальных отходов;
данные об источниках образования твердых коммунальных отходов, которые складируются в местах (на площадках) накопления твердых коммунальных отходов;

6
накопление твердых коммунальных отходов осуществляется в соответствии с
правилами обращения с твердыми коммунальными отходами, утвержденными
Правительством Российской Федерации, и порядком накопления (в том числе
раздельного накопления) твердых коммунальных отходов, утвержденным органом
исполнительной власти субъекта Российской Федерации.

Роспотребнадзор Управление федеральной службы по надзору в сфере
защиты прав потребителей и благополучия человека, после анализа сложившейся
ситуации во многих населенных пунктах, сделал сенсационное заявление – не
выгодно в нашей стране сортировать мусор. Здесь можно отметить проблемы какэкологического
так и экономического порядка.

В городах и сельских местностях
отсутствуют площадки для складирования мусора, которые соответствовали бы
стандартам складирования мусора; во многих населенных пунктах отсутствуют схемы
размещения таких площадок; нет контейнеров для складирования раздельного
мусора; отсутствуют или ведутся не должным образом реестры мест накопления ТКО. Кроме того, для вывоза
сортированного мусора необходимо иметь
специализированный парк автотранспорта и разработанный порядок вывоза
раздельного мусора. Это значит больше машин, больше бензина, больше выхлоп!

Есть еще одна, достаточно веская проблема,
это мусор из многоквартирных домов. Если
учесть, что каждый житель производит в среднем до 500 кг мусора в год, встает
вопрос: где хранить отсортированный
мусор в квартирах до момента его выноса из жилья? А также возникает проблема
очередей к мусорным контейнерам и их пополняемость.

На сегодняшний день в городском округе город Тюмень на фоне динамичного развития
возрастает проблема вывоза и утилизации отходов. По данным СМИ Тюмень и
Тюменская область «опускается все ниже в экологическом рейтинге России» (в 2017
году – на 60 месте). В документах территориального планирования Тюменской
области предполагаются территории для размещения объектов утилизации
отходов. На начало 2018 года по данным
Кадастра отходов в Тюменской области находилось 627 объектов размещения твердых
бытовых отходов, из них 23 – полигоны ТБО (один выведен из эксплуатации до 2013
года), 604 – свалки (в том числе участки компостирования и несанкционированные
свалки). Согласно данным отчета по форме 2-ТП (отходы) по Тюменской области за
2018 год образовалось 1 152 402,17 тонн отходов производства и потребления [9,10,11].

Тюменский Мусоросортировочный завод был построен и запущен еще 17 августа 2018 года. Но на сегодняшний день, завод не работает в полном объеме. Задействовано только около 40 % его возможности (рисунок 2). Проблемой деятельности завод является отсутствие установленных границ у земельного участка и отсутствие проектной документации по использованию этого участка и установленных границ охранной зоны.

Проблема утилизации и переработки отходов
до сих пор стоит очень остро. Для решения этого вопроса необходимо дальнейшее
строительство мусороперерабатывающего или мусоросжигающего завода. Либо
реконструкция мусоросортировочного завода с присоединением к нему
мусоропереработки.

На сегодняшний день, все таки, лучшим
решением будет строительство мусоросжигающего завода. Рассматривая опыт
Московской области, где работает 2 таких завода, можно сказать, что это
наиболее дешевый и экологически безопасный способ утилизации мусора. Новейшие технологии мусоросжигания не наносят
ущерба окружающей среде. Вырабатываемая тепловая энергия позволит переработать
ее для выработки электроэнергии, которую можно использовать для нужд города и
прилегающих населенных пунктов. Сортировка перед сжиганием позволит
использовать на вторичную переработку до 14 % мусора. Если объединить два
завода по мусоросортировке и мусоросжиганию, то можно увеличить выход
вторичного использования мусора до 40% [12,13].

Для реализации этого проекта, вполне можно
использовать территорию Тюменского мусоросортировочного завода, проведя
реконструкцию здания. А также необходимо установить границы земельного участка,
разработать в соответствии с действующим законодательством проектную
документацию и установить границы охранной зоны объекта.

Литература

1.Федеральный закон “О внесении
изменений в Федеральный закон “Об отходах производства и потребления”
и отдельные законодательные акты Российской Федерации” от 31.12.2017 N
503-ФЗ (последняя редакция) 31 декабря 2017 года N
503-ФЗhttp://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_286766/

2. Федеральный закон “О внесении
изменений в Федеральный закон “Об отходах производства и
потребления”, отдельные законодательные акты Российской Федерации и
признании утратившими силу отдельных законодательных актов (положений
законодательных актов) Российской Федерации” от 29.12.2014 N 458-ФЗ
(последняя редакция) http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_172948/

3.Федеральный закон “Об отходах
производства и потребления” от 24.06.1998 N 89-ФЗ (последняя редакция)
http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_19109/

4. Авилова Т.В., Ознобихина Л.А.,
Кряхтунов А.В. Анализ современного использования и состояния земель на примере
Тюменской области // Московский экономический журнал. 2019.№10.С.10

5. Алёшина Станимира Способы решения
проблемы утилизации твердых бытовых
отходовhttps://moydom.media/gkh/utilizacii-tbo-2623

6. Ермакова А.М. Рынок труда сельских
территорий промышленно-аграрного региона: факторы и тенденции развития (на
примере Тюменской области) / диссертация на соискание ученой степени кандидата
экономических наук / Уральский государственный экономический университет.
Тюмень, 2008

7. Ермакова А.М., Зубарева Ю.В., Ермаков
Д.В. Государственная поддержка промышленных предприятий Тюменской области /
Агропродовольственная политика России. 2013. №4 (16). С. 15-16.

8. Ознобихина А.О., Ознобихина Л.А.
Проблемы качества трансграничных водных ресурсов //Московский экономический
журнал.2019.№1.С.8.

9.Информация по отчетности № 2-ТП (отходы)
https://tumen.bezformata.com/listnews/informatciya-po-otchetnosti-2-tp-othodi/63886698/

10.Мусорная реформа с 1 января 2019 года:
что нужно знать https://rusjurist.ru/ekologicheskaya_bezopasnost/musornaya-reforma-s-1-yanvarya-chto-nuzhno-znat/

11. Воронин, А.В., Кравченко, Е.Г. Алгоритм
разработки стратегии развития малоэтажного жилищного строительства (на примере
Тюменской области). Управление экономическими системами:
электронный научный журнал. 2012. № 3 (39). С. 9.

12. Структурно-логическая модель
формирования стратегии развития малоэтажного жилищного строительства (на
примере Тюм. области)./Кряхтунов А. В., Кравченко Е. Г., Пелымская О. В.//Управление экономическими системами:
электронный научный журнал, 2013, № 2 (50). -С. 34.

13. Galchenko S, Varlamov A and Bogdanova O 2018 Theoretical and methodological foundations for formation of
sustainable land management system IOP Conf. ser. Materials Science and
Engineering 012141

Московский экономический журнал 1/2020

УДК 711. 14 (571.12-2)

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10036

УЧЕТ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПРИ УСТАНОВЛЕНИИ ЦЕНЫ НА ЗЕМЛЮ В ГОРОДЕ ТЮМЕНИ

CONSIDERATION
OF ENVIRONMENTAL FACTORS WHEN SETTING THE PRICE OF LAND IN THE CITY OF TYUMEN

Ермакова Анна Михайловна, доцент кафедры геодезии и кадастровой деятельности,
канд.экон.наук, Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень

Нуруллина Татьяна Сергеевна, магистрант кафедры геодезии и кадастровой деятельности,
ведущий специалист департамента научно-исследовательской деятельности, Тюменский
индустриальный университет, г. Тюмень

Ermakova A.M., ermakovaa82@mail.ru

Nurullina T.S., nurullinats@tyuiu.ru

Аннотация. В современных жизненных условиях сложившаяся
экологическая ситуация в городской среде, требует выработки долговременной
стратегии и практических мер по обеспечению комфортной и безопасной среды для
проживания населения. Учет экологических факторов на цену земли, становится все
более актуальным, поскольку цена должна соответствовать требованию покупателя,
учитывать возможное экологическое влияние, которое может оказать на земельный
участок и близлежащие территории деятельность ее пользователя.

Summary. In modern living conditions, the current
environmental situation in the urban environment requires the development of a
long-term strategy and practical measures to ensure a comfortable and safe
environment for the population. Consideration of environmental factors on the
price of land is becoming more and more relevant, since the price must meet the
requirements of the buyer, to take into account the possible environmental
impact that may have on the land plot and surrounding areas of its user’s
activity.

Ключевые
слова: экологические факторы,
рыночная стоимость земли, индекс загрязнения окружающей среды, загрязненность атмосферного воздуха, предельно
допустимые концентрации.

Keywords: environmental factors, market value of land, environmental pollution
index, air pollution.

Под экологическими факторами подразумевается различные
количественные и качественные показатели, вытекающие из экологической ситуации
в городе и влияющие на условия жизни людей, такие как загрязнение воздуха и
водных ресурсов, загрязнения почв и иных параметров [1]. В то же время ряд серьезных экологических
проблем, стоящих перед городами, как сокращение численности зеленых насаждений
и их деградация, загрязнение атмосферного воздуха, поверхностных водоемов и
подземных вод, активизация оползневых процессов не оставляет иного выбора, как начать
активно уделять внимание экологии в земельной политике города [2,3].

Для анализа влияния экологических факторов на стоимость земельного участка в городе Тюмени рассмотрим три участка – аналога в разных районах города.

При рассмотрении и анализе характеристик исследуемых
земельных участков, становится очевидным, что земельные участки являются
практически абсолютными аналогами. Однако стоимость участков значительно
разнится. Таким образом, можно предположить, что стоимость земельных участков
зависит от района их расположения. Исходя из этого, делаем вывод, что участок №
3, является самым дорогостоящим, а, следовательно, он расположен в самом
благоприятном районе.

Далее, рассмотрим положительные и отрицательные
экологические факторы трех представленных выше земельных участков.

В научно-технической литературе для показателей
качества окружающей среды используют термин «индекс качества среды» (лучшему
качеству соответствует больший индекс) и термин «индекс загрязнения среды»
(большему загрязнению соответствует больший индекс) [4]. Можно считать, что
индекс качества = 1/индекс загрязнения.

Для оценки загрязнения окружающей среды используются
следующие нормативы:

нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов – нормативы, которые установлены в соответствии с показателями предельно допустимого содержания химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов в окружающей среде и несоблюдение которых может привести к загрязнению окружающей среды, деградации естественных экологических систем;
нормативы допустимых физических воздействий – нормативы, которые установлены в соответствии с уровнями допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды.

Критериями качества окружающей среды в настоящее время
служат предельно допустимые концентрации (ПДК), являющиеся гигиеническими
нормами.

Для большинства загрязняющих веществ устанавливают два
значения ПДК: максимально разовая и среднесуточная [7,8]. Максимально разовая
ПДК связана, в основном, с возможным рефлекторным действием вещества на
организм. Это – ПДК примеси в воздухе, регистрируемая с 20-минутным
осреднением; предельно допустимая частота появления концентрации, превышающей
максимально разовую ПДК, не должна превышать 2% общего числа измерений [6].

Среднесуточная ПДК направлена на предупреждение хронического резорбтивного действия вещества при длительном вдыхании. Это – ПДК примеси в воздухе, усредненная за длительный интервал времени (до 1 года). Значения ПДК для некоторых загрязняющих веществ атмосферного воздуха приведены в таблице 2.

Индексы
загрязнения окружающей среды определяются посредством выполнения двух основных
операций [5].

1.
Количественное сравнение концентрации каждого загрязняющего вещества с его
стандартом (ПДК):

А_i = С_i / ПДК_i, (1)

где: А_i– нормируемая величина концентраций i–го загрязняющего вещества по его ПДК;

С_i– измеренная концентрация i–го загрязняющего вещества в окружающей среде;

ПДК_i – предельно допустимая концентрация i–го загрязняющего вещества.

2. Агрегация полученных величин в суммарный (скалярный) показатель (I_з.в.):

I_з.в. = А_i I_з.в. = А_i (2)

где: I_з.в.– индекс загрязнения окружающей среды;

i – 1,…, n – количество
видов загрязняющих веществ.

Рассмотрим расчет индекса загрязнения среды I_з.у. и стоимости экологического фактора.

В таблице 3 представлены данные о загрязнении атмосферного воздуха по трем муниципальным территориям города Тюмени.

По формулам (1) и (2) рассчитываем I_з.у. по рассматриваемым округам:

I_з.у.¹ = 0,01/0,05 + 0,04/0,05 + 0,02/0,04 + 0,01/0,04 +
0,06/3 = 1,77

I_з.у.² = 0,04/0,05 + 0,06/0,05 + 0,04/0,04 + 4/3 = 2,62

I_з.у.³ = 0,01/0,05 + 0,03/0,05 + 0,01/0,04 +
0,01/0,04 + 0,3/3 = 1,15.

Как видно из таблицы, индекс загрязнения атмосферного
воздуха для территории Копытово в четыре раза превышает аналогичный индекс для
территорий Метелево и Березняки. Отсюда можно определить соответствующий вклад
влияния рассматриваемого негативного экологического фактора на рыночную
стоимость объекта недвижимости для рассматриваемых территорий.

Для выявления этого влияния (загрязненность атмосферного воздуха) на рыночную стоимость земельного участка, определим разность цен продаж идентичных земельных участков, расположенных на территории Метелево – 2223 руб./ м² и на территории Березняки – 2778 руб./ м². Разность в ценах продаж 555 рублей на 1 м², есть не что иное как вклад (позитивный или негативный) в рыночную стоимость земельных участков экологического фактора (качественное состояние атмосферного воздуха) по двум рассматриваемым территориям города. Тогда, если предположить, что необходимо определить рыночную стоимость 1 м² , аналогичного земельного участка на территории Копытово с индексом загрязнения атмосферного воздуха I_з.у.= 2,62_, величина «экологической» корректировки рыночной стоимости 1 м² земельного участка составит:

Следовательно, рыночная стоимость 1 м² земельного
участка на территории Копытово с учетом влияния экологического фактора составит: 858 руб./м².

При проведении оценки
экологического состояния природной среды, для выявления экологических проблем и
ситуаций часто используется метод балльных оценок.

На первом этапе
подобных исследований ставится задача отбора комплекса факторов, формирующих
экологическую ситуацию. Как правило, наиболее значимыми считаются химическое
загрязнение (атмосферного воздуха, почвы, питьевой воды, поверхностных вод) и
физическое (чаще всего шумовое и радиационное).

Оценка степени остроты
экологических проблем проводится на основе утвержденных нормативов. Например,
уровень загрязнения атмосферного воздуха может быть определен на основе
фактических данных – интенсивности пылевой нагрузки и величины суммарного
показателя загрязнения пылевых выпадений.

Для
того, чтобы использовать в исследовании метод балльной оценки, составляется
оценочная шкала негативного влияния экологических факторов (шкала балльной
оценки составляет от 1-5).

Итоговая
средняя балльная оценка по каждому земельному участку рассчитывается как
среднее арифметическое балльных оценок каждого фактора, округленное до целого
числа по правилам математического округления.

Результатом такого анализа может быть сводная таблица 4, отражающая экологическую оценку.

Анализируя данные
таблицы, делаем вывод, что земельный участок № 3 – Березняки подвергается
низкому уровню негативного воздействия экологических факторов (5 баллов);
земельный участок № 1 – Метелево – уровень негативного воздействия
экологических факторов ниже среднего (4 балла); земельный участок № 2 – Копытово
– уровень негативного воздействия экологических факторов выше среднего (2
балла).

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что наиболее экологически благоприятным участком из трех представленных является земельный участок № 3 – Березняки. Самым неблагоприятным, с точки зрения экологии, является земельный участок № 2 – Копытово.

Таким
образом, с уверенностью можно говорить о том, что влияние экологических
факторов на стоимость земли весьма существенно, а инвестиции в улучшение
экологии жилых зон могут приносить ощутимый доход.

Литература

Авилова Т.В., Ознобихина Л.А., Кряхтунов А.В. Анализ
современного использования и состояния земель на примере Тюменской области //
Московский экономический журнал. 2019. №10. С. 10.
Ознобихина Л.А., Кряхтунов А.В.Развитие транспортного
каркаса на примере города Заводоуковска Тюменской области / Московский
экономический журнал. 2019. №10. С. 9.
Ознобихина А.О., Ознобихина Л.А. Проблемы качества
трансграничных водных ресурсов // Московский экономический журнал. 2019. №1. С.
8.
Кирилова О.В., Чуба А.Ю. Эффект использования
спутниковых навигационных систем и ГИС-технологий в сельском хозяйстве //
Сельский механизатор. 2018. № 12. С. 2-3.
Решетникова М.А., Черезова Н.В. Анализ изменений
законодательства в области садоводства и огородничества / в сборнике:
Современные проблемы земельно-кадастровой деятельности материалы всероссийской
научно-практической конференции. 2018. С. 82-89.
Черезова Н.В., Гузева И.В. Особенности использования
территории охотничьих угодий // Московский экономический журнал. 2019. №1. С.
7.
Воронин, А.В., Кравченко, Е.Г. Алгоритм
разработки стратегии развития малоэтажного жилищного строительства (на примере
Тюменской области). Управление экономическими системами: электронный научный журнал. 2012. № 3 (39). С. 9.
Структурно-логическая модель формирования стратегии
развития малоэтажного жилищного строительства (на примере Тюм. области)./Кряхтунов А. В., Кравченко Е. Г., Пелымская О. В.//Управление экономическими системами: электронный научный журнал, 2013, № 2 (50). -С. 34.

Московский экономический журнал 1/2020

УДК 504.3.054

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10032

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
УЩЕРБА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

COMPARATIVE
ASSESSMENT OF ENVIRONMENTAL DAMAGE FROM ATMOSPHERIC POLLUTION DURING
DEVELOPMENT OF OIL AND GAS FIELDS

Горленко Надежда Владимировна, учебный мастер, аспирант кафедры
промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, Иркутский национальный
исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9080-1685, E-mail: hope1907@istu.edu

Мурзин Михаил Андреевич, ассистент кафедры промышленной
экологии и безопасности жизнедеятельности, Иркутский национальный
исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9766-0018, E-mail: misha0009@mail.ru

Тимофеева Светлана Семёновна, д.т.н., профессор, заведующий
кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, Иркутский
национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8427-3732, E-mail: timofeeva@istu.edu

Gorlenko Nadezhda
V., Teaching assistant, graduate student of the
Industrial Ecology and Life Safety Department, Irkutsk National Research
Technical University

Murzin Mikhail
A., Teaching fellow of the Industrial Ecology and Life
Safety Department, Irkutsk National Research Technical University

Timofeeva Svetlana
S., Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Department of
Industrial Ecology and Life Safety, Irkutsk National Research Technical
University

Аннотация. В статье рассмотрено воздействие
объектов нефтедобывающей промышленности на окружающую среду, в частности на
атмосферный воздух. В настоящее время возникают новые задачи и требования для
нефтегазодобывающей промышленности России. Это связано с геополитической
потребностью разработки новых нефтегазодобывающих месторождений. Возрастания
объемов добычи сказывается на интенсивности негативного воздействия на
окружающую среду, причем проявляется данное воздействие как на этапе
строительства, так и на этапе их эксплуатации. Актуальность этой проблемы
возрастает, учитывая обычно тяжелые природно-климатические условия в
перспективных регионах добычи нефти и газа, что обуславливает необходимость
изучения геоэкологических рисков для различных объектов добывающей
промышленности. Целью работы является оценка ущерба атмосферному воздуху при
разработке наиболее значимых месторождений для региона и их сравнительный
анализ. В результате анализа было установлено, что Ярактинское месторождение
наносит наибольший экономический ущерб атмосферному воздуху. Предприятию,
проводящему разработку данного месторождения, необходимо внедрить и
организовать более современные меры по контролю и снижению степени негативного
воздействия.

Summary. The article addresses the impact of oil industry
facilities on the environment, in particular on the atmospheric air. Currently,
new challenges and requirements for the Russian oil and gas industry are
emerging. This is due to the geopolitical need for the development of new oil
and gas fields. The increase in production volumes affects the intensity of the
negative impact on the environment, and this effect manifests itself both at
the construction stage and at the stage of the operation. Given the usually
difficult environmental and climatic conditions in promising regions of oil and
gas production, the relevance of this problem is increasing, which necessitates
the study of geoecological risks for various oil industry facilities. The aim
of this paper is the assessment of the damage to the atmospheric air during the
development of the most significant fields in the region and their comparative
analysis. As a result of the analysis, it has been found that the Yarakta field
causes the greatest economic damage to the atmospheric air. The enterprise
conducting the development of this field needs to introduce and organize more
modern measures to control and reduce the degree of negative impact.

Ключевые слова: газовые месторождения, загрязняющие
вещества, атмосферный воздух, экологический ущерб, сжигание газа,
нефтегазоносная провинция.

Keywords: gas fields, pollutants, atmospheric air,
environmental damage, gas flaring, oil and gas province.

Введение

Россия
относится к числу стран-лидеров по ресурсному потенциалу природного газа. Общий
начальный ресурсный потенциал природного газа оценивается примерно в 235,6 трлн
м³, из которых около 100 трлн м³ приходится на Западную
Сибирь, 60 трлн м³ на другие районы страны и 75 трлн м³
на континентальный шельф Северного Ледовитого океана – Карского и Баренцева
морей [1]. Обеспеченность страны запасами природного газа – более 100 лет. Из
942 месторождений, содержащих свободный газ, а также газ в газовых шапках, в
разработке находится 465, геологоразведочные работы выполняются на 242
месторождениях, распределенных между недропользователями, а в нераспределенном
фонде – 235 месторождений [2].

Открытие в 1962 году первого нефтегазносного месторождения в Марково положило начало освоению Лено-Тунгусской нефтегазовой провинции, расположенной в западной части Якутии, в северном и центральном районах Красноярского края, в западном и северном районах Иркутской области. На территории провинции открыто более 40 (2 нефтяных, 18 нефтегазовых, 18 газоконденсатных и газовых) месторождений и получены промышленные притоки нефти и газа более чем в 30 разрозненных скважинах, главным образом из подсолевых терригенных и карбонатных отложений [3]. Наиболее значительными выявленными месторождениями являются: Среднеботуобинское, Верхневилючанское. Даниловское, Верхнечонское, Марковское, Ярактинское газоконденсатные и нефтегазоконденсатные.

В процесс освоения месторождения
наблюдается возникновение негативного воздействия на природную среду, причем на
всех стадиях технологического процесса. При ведении геологической разведки,
эксплуатации месторождения и транзита нефти и газа происходит отчуждение плодородных
земель, контаминация природных вод и атмосферы вредными веществами. В процессе
строительства буровой загрязнение атмосферы наблюдается преимущественно от
транспортных средств.

Размеры экологических рисков зависят
от природно-климатических условий, геолого-технических особенностей проводки
скважин, системы водоснабжения, используемых реагентов, транспортных средств,
объемов добычи, организации работ и других факторов [4].

Процедура оценки экологического риска проводится на основании существующих
научных и статистических показателях о значимых, с точки зрения воздействия на
окружающую среду, событиях, бедствиях, о вкладе в экологическую и
санитарно-гигиеническую обстановку населенных пунктов, о влиянии загрязнения природной
среды на состояние экосистем и др [5].

Экологический риск может быть оценен как вероятность
наступления неблагоприятного для природной среды события, например загрязнения
атмосферы, удобная для сравнения рисков для одного объекта от различных событий
или для различных объектов в типовых условиях функционирования (деятельности)
[6].

Вторым возможным вариантом оценки
экологического риска, оказываемого предприятием тому или иному элементу
окружающей среды, может быть ущерб, выраженный в денежном эквиваленте.
Эколого-экономический ущерб представляет собой денежную оценку отрицательных
изменений в окружающей среде в результате её загрязнения, в снижении качества и
количества природных ресурсов, а также вероятных последствий таких изменений [7].

Целью настоящей данной работы является сравнительная оценка
экологического риска (эколого-экономического ущерба) атмосфере при добыче
разработке газоконденсатных месторождений, расположенных в Лено-Тунгусской
нефтегазоносной провинции на территории Иркутской области.

Объекты
и методы исследования

В качестве объектов исследования
выбраны наиболее перспективных в развитии газовых месторождения: Ярактинское,
Дулисьменское, Иктехское месторождения.

Дулисьминское нефтегазоконденсатное
месторождение – расположено в Катангском районе в 90 км к Северо – Западу от г.
Киренска. Проектная мощность Дулисьминского месторождения – 400–450 тыс. тонн
нефти в год. Лицензия на
разработку месторождения принадлежит ЗАО «НК «Дулисьма».

Ярактинское нефтегазоконденсатное
месторождение территориально располагается в 140 км к северо-востоку от города
Усть-Кут, ближе к северной части Усть-Кутского района и южной части
Катангского района Иркутской области Российской Федерации.
Нефтегазоносность месторождения первоочередно взаимосвязана с отложениями
вендского и кембрийского возрастов, а именно песчаниками ярактинского горизонта
совокупной толщиной до 40 м. Ресурсный запас нефти оценен в 102,5 млн тонн, а
её плотность – 0,830 г/см³ или 34° API. Плотность конденсата же соответствуют
значению 0,67–0,71 г/см³. Держателем лицензии на разработку
Ярактинского месторождения является дочернее предприятие ООО «ИНК» – ОАО
«Усть-Кутнефтегаз».

Иктехское нефтегазовое месторождение
расположено на восточном склоне Мирнинского выступа в непосредственной близости
с Вилючанской седловиной и приурочено к одноимённой брахиантиклинали
северо-восточного простирания. Запасы нефти (извл.) составляют: категории С2 –
6,248 млн т, категории Д1л (на 1.01.2009) – 3,24 млн т; газ: категории С1 –
6,201 млрд куб. м, категории С2 – 10,535 млрд куб. м, категории Д1л (на
1.01.2009) – 11 млрд куб. м; конденсат (извл.): категории С1 – 0,147 млн т,
категории С2 – 0,248 млн т.

Исходными данными для оценки
экологических рисков служили результаты производственного контроля предприятий,
а также материалы ОВОС. Для сравнения были выбраны аналогичные технологические
процессы, а именно стадия строительства и обустройства скважин.

Строительные работы по обустройству площадок сопровождаются некоторым
повышением существующего уровня загрязнения воздуха. Основными источниками
загрязнения воздуха являются мобильные дизельные электростанции, строительная
техника и транспортные средства, сварочные агрегаты, распылители под давлением
лакокрасочных материалов, погрузочные и разгрузочные платформы. Строительные
работы выполняются поэтапно. Каждый этап строительства характеризуется
определенным набором источников загрязнения воздуха. Работа автотранспорта и
дорожно-строительной техники сопровождается постоянным изменением
местоположения техники на строительных площадках и количества одновременно
работающих транспортных единиц, различного режима и времени работы двигателя.
Эксплуатация строительной техники и автотранспорта связана с загрязнением
воздуха выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Оксиды азота,
углерода, серы, сажи и углеводородов попадают в атмосферу вместе с выхлопными
газами автомобилей и спецтехники. Объем выхлопных газов и содержание в них
вредных веществ зависит от количества потребляемого топлива и технического
состояния двигателей. Сварочные работы периодические. Степень воздействия на
атмосферный воздух, вызванная сваркой, зависит от количества и марки
используемых электродов и времени работы сварочных станций. Во время работы
мобильных сварочных станций, которые выполняют сварочные и режущие работы,
атмосферный воздух загрязняется сварочным аэрозолем, который содержит вредные
оксиды металлов (железо, марганец), неорганическую пыль, фториды и газообразные
соединения (диоксид азота, оксид углерода, фтористый водород). Загрязнение атмосферы
при лакокрасочных работах зависит от марки и количества используемых
лакокрасочных материалов. При выполнении лакокрасочных работ пары растворителей
и аэрозоля краски попадают в атмосферу [8]. И в первую очередь загрязнение
атмосферы отражается на состоянии здоровья персонала занятого на предприятии [9].

Оценка степени воздействия на атмосферный воздух от разработки
нефтяных месторождений была произведена посредством использования индекса
загрязнения атмосферы и эколого-экономического ущерба. Определение индекса
загрязнения атмосферы производилось на основании РД 52.04.186-89 «Руководство
по контролю загрязнения атмосферы». Экономический ущерб оценивался на основании
«Временной типовой методики определения экономической эффективности осуществления
природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого
народному хозяйству загрязнением окружающей среды» (одобрена Постановлением
Госплана СССР, Госстроя СССР, Президиума АН СССР от 21.10.1983 № 254/284/134).

Результаты и их обсуждение

Применительно нефтегазодобывающим предприятиям нами произведена оценка
экологического риска, на основе данных по результатам производственного
контроля и проектов нормативов предельно-допустимых выбросов нами выполнен
расчет значений показателя ИЗА для объектов исследования. Для предприятий
выбирали одинаковые по химической природе экострессоры, а именно оксиды азота,
серы, углерода, неорганическая пыль с содержанием свободной двуокиси кремния
70-20% и углеводороды.

На рис. 1 приведено
ранжирование исследуемых предприятий по индексу загрязнения атмосферы. Как
видно из приведенных данных, наибольший индекс загрязнения атмосферы характерен
для Ярактинского месторождения, значения которого соответствует
«сильнозагрязненному» состоянию атмосферы. Это связано высокой степенью
загазованности атмосферы выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.

При оценке воздействия
исследуемых предприятий на окружающую среду использовалась величина
экологического риска, выраженная денежным эквивалентом. В результате оценки
установлено, что наибольший ущерб наносит выполнение работ по обустройству
Ярактинского месторождения (рис. 2). По результатам расчета было установлено,
что суммарный экономический ущерб атмосферному воздуху при выполнении
строительных работ на участках рассматриваемых предприятий составляет
26,2 тыс. руб.

На рис. 3 представлена диаграмма сравнения экономической оценки ущерба атмосферному воздуху на производственную мощность в м³добытого углеводородного сырья. При пересчете на производственную мощность Ярактинское месторождение укрепило свою позицию, как оказывающее наиболее серьезный ущерб атмосферному воздуху из всех рассматриваемых месторождений.

Выводы

Исходя из оценки экологических рисков
проведено ранжирование рассматриваемых предприятий, расположенных на территории
Иркутской области и эксплуатирующих месторождения Лено-Тунгусской провинции, с
присвоением соответствующих рангов в расчете на 1 м³ газа или нефти.
Установлено, что удельные экологические риски на стадии обустройства
различаются несущественно. Однако на стадии эксплуатации, особенно при
возникновении чрезвычайных ситуаций отличие колоссально [10]. Прогнозная оценка
загрязнения атмосферы при пожарах показала, что эколого-экономический ущерб
возрастает от 10 до 100 раз.

Список литературы

Высоцкий В.И. Ресурсы нефти и газа мира. Глобальные и региональные тренды их освоения // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2017. № 5. С. 22–26.
Варламов А.И. Состояние и перспективы развития сырьевой базы нефти Российской Федерации в свете существующих проблем // Геология нефти и газа. 2016. № 5. С. 14–23.
Янкевский А.В., Абдуразакова К.Н. Роль внедрения инновационных технологий в нефтегазовый сектор // Сборник статей «Инновации в технологиях и образовании». 2017. С. 176–179.
Муслимов Р.Х. Инновации и широкая модернизация нефтегазового сектора – объективная необходимость современного развития России // Георесурсы. 2014. № 1 (56). С. 3–10.
Мурзин М.А. Горные предприятия как источник экологических рисков // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. № 2. С. 374–383.
Piet G.J., Knights A.M., Jongbloed R.H., Tamis J.E., de Vries P., Robinson L.A. Ecological risk assessments to guide decision-making: Methodology matters // Environmental Science and Policy. 2017. Vol. 68. pp. 1–9.
Колесникова Л.А., Новиков А.С. Методический подход к оценке экологических рисков для достижения устойчивого развития промышленного предприятия // Уголь. 2019. № 6 (1119). С. 98–101.
Olaquer E. Atmospheric Impacts of the Oil and Gas Industry. Amsterdam: Elsevier, 2016. 170 p.
Gorlenko N.V., Murzin M.A. Comparative assessment of occupational risks at enterprises of oil production and coal industries in the Irkutsk region // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 408. 012022.
Murzin M.A., Gorlenko N.V., Timofeeva S.S. Comparative assessment of emergency risks of mining enterprises in the Baikal region // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 229. 012030.

Московский экономический журнал 13/2019

DOI 10.24411/2413-046Х-2019-10320

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛИЧНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

MEASURES FOR
ENVIRONMENTAL PROTECTION DURING GREENHOUSE PLANT OPERATION

Текеева Халимат
Эльмурзаевна, к.э.н..доцент, Северо-Кавказская
государственная академия, г. Черкесск

Tekeeva Halimat Elmurzayevna, Associate Professor, North Caucasus State Academy,
Cherssk

Аннотация: Основные принципы охраны окружающей среды
допускают определенное воздействие предприятий на природную среду, исходя из
требований в области охраны окружающей среды. При этом снижение негативного
воздействия на окружающую среду достигается на основе использования наилучших
передовых технологий с учетом экономических и социальных факторов.

Summary: The basic principles of
environmental protection allow certain impact of enterprises on the natural
environment based on environmental protection requirements. At the same time,
the reduction of negative impact on the environment is achieved on the basis of
the use of the best advanced technologies taking into account economic and
social factors.

Ключевые слова: Охрана окружающей среды,
выбросы в атмосферу, сточные воды, тепличный комплекс.

Keywords: Environmental protection,
air emissions, waste water, greenhouse complex.

Федеральным законом от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ
«Об охране окружающей среды» определено, что эксплуатация предприятий и иных объектов,
оказывающих прямое или косвенное негативное воздействие на окружающую среду,
осуществляется в соответствии с требованиями в области охраны окружающей среды.
При этом должны быть предусмотрены меры по охране окружающей среды, которые
подразделяются на проектные (технические и технологические решения, заложенные
в проект по снижению негативного влияния производства на окружающую среду), и
организационно-технические решения, выполненные при эксплуатации тепличного
комплекса. Для каждого источника негативного воздействия на окружающую среду
представлены проектные решения и организационно-технические мероприятия:

1. Выбросы в атмосферу от ТЭС завода по производству
газового топлива:

Для нужд отопления тепличного комплекса используется
газовое оборудование, которое позволяет значительно улучшить
санитарно-гигиенические условия на территории предприятия и прилегающих
территорий за счет исключения золы, сажи, пыли, сернистого ангидрида в
воздушном бассейне и снижения содержания оксида азота. Кроме того, необходимо
предусмотреть проект по установке устройств, выполняющих непрерывный мониторинг
содержания оксидов углерода (СО) и окислов азота (NO_x) в рабочей
зоне ТЭП, с сигнализацией о превышении
установленных ГОСТ 12.1.005-88 порогов концентрации.

Высота дымовых труб должна рассчитываться с учетом
рассеивания вредных веществ в объемах ПДВ при работе теплового оборудования на
жидком топливе, с учетом соблюдения требований ГОСТ 17.2.3.02.-78 «Охрана
природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ
промышленными предприятиями».

2. Выбросы в атмосферу в результате местного
транспорта:

План предприятия на месте дорог и проездов должен быть
предусмотрен таким образом, чтобы минимизировать движение автомобильного
транспорта через территорию предприятия. Платформы для стоянки автомобильного
транспорта, погрузочно-разгрузочные и поворотные платформы в соответствии с СП
19.13330.2011 “Кодекс правил. Генеральные планы с предприятиями. “

3. Сточные воды с территории тепличного комплекса:

3.1. Поверхностные сточные воды с крыши теплицы.

Сточные воды с крыш теплиц не являются источником
негативного воздействия на окружающую среду, поэтому проектные решения для
очистки воды не предусмотрены.

3.2. Поверхностные воды с дорог, проходов и газонов.

Для сброса воды в открытые водоемы необходимо очистить
их от загрязняющих веществ (нефтепродуктов, твердых включений). Для этого
необходимо обеспечить отдельные наружные канализационные сети и станцию очистки
поверхностных сточных вод, оснащенную песчаной ловушкой, сборщиками
нефтепродуктов и водоотделяющими камерами перед выпуском на рельеф или в
открытый водоем. Сточные воды с точки зрения содержания химических веществ и
взвешенных частиц должны соответствовать нормам сброса очищенной воды в водоемы
рыбного промысла в соответствии с СанПин 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования
к охране поверхностных вод».

Влажный осадок из песчаной ловушки без промежуточного
хранения удаляют специальным оборудованием в очистные сооружения. Собранные
нефтепродукты без промежуточного хранения экспортируются специальным
оборудованием либо в точку извлечения нефтепродуктов, либо в точку утилизации
(сжигания) нефтепродуктов.

3.3. Производственные утечки.

3.4. Утечки дренажа.

Проект предусматривает малотоннажную технологию
выращивания овощной продукции, использование системы капельного полива с сбором
и обратным использованием дренажа.

Не поглощенный растениями питательный раствор течет по
трубам в полиэтиленовые контейнеры, заглубленные по углам теплицы, из которых
напорный трубопровод подается в резервуар неочищенного дренажного раствора.
Затем раствор подвергают дезинфекции с помощью установки для ультрафиолетовой
очистки (кварцевый раствор), после чего его повторно подают для полива.

Применение системы обратного использования дренажных
стоков позволяет предотвратить попадание питательных растворов на рельеф и в
открытые водоемы, а также предотвратить негативное воздействие стоков на
окружающую среду.

Сточные воды образуются при промывке устройств химической
защиты растений, промывке одежды цехов.

Непосредственно возле склада предполагается установить
крытую бетонированную площадку для промывочных средств химической защиты.
Дренаж с площадки осуществляют в заглубленный герметичный закрытый резервуар. В
этом же контейнере находится сток из моющего оборудования, в котором стирается
спецодежда работников химической защиты растений.

Емкости должны быть обеспечены гидроизоляцией,
предотвращающей коррозионное разрушение стенок и последующую инфильтрацию
жидкости в почву. Во избежание переполнения резервуара необходимо обеспечить
аварийное переполнение из резервуара в буферный резервуар. Емкость резервуара
должна быть рассчитана на удвоение объема сточных вод, образующихся в одну
смену с химической обработкой теплиц. При заполнении резервуара сточные воды
вывозятся специальным транспортом на свалку нейтрализации жидких промышленных
отходов.

3.4. Экономические внутренние сточные воды.

Проект предусматривает установку установки
биологической очистки сточных вод типа “Биотал”. Станция представляет
собой комплекс оборудования: приемную камеру для содержания мусора и грубых
примесей, СБР – реакторы очистки воды и скважину для накопления и хлорирования
очищенной воды перед сбросом. Принцип работы станции – разложение органических
веществ анаэробными бактериями с постоянной барботирующей аэрацией активного
ила до его полной дезактивации.

Установка биологической очистки представляет собой
последовательно соединенные реакторы SBR.

Технология установки устроена таким образом, что
очищенные сточные воды, протекающие от первого до последнего SBR-реактора,
проходят в каждом из них полный цикл биологической очистки. При этом возврат,
активный шлам, постоянно циркулирующий между реакторами, делится на четыре
потока: стабилизированный избыток шлама удаляется из системы в шламовые мешки,
а шламовая вода возвращается в реакторы и проходит все стадии очистки. Старый
активный ил направляется в первый реактор SBR на переработку, более молодой активный
ил направляется во второй реактор SBR, а ил из третичного отстойника
направляется в приемную камеру.

Такая циркуляция ила позволяет установке
справляться с поступающими на нее СПАВ (синтетическими поверхностно-активными
веществами), появление которых связано с применением их в быту в качестве
моющих средств, в концентрациях соответствующих хозяйственно-бытовой
деятельности человека.

Осадок в автоматическом режиме поступает в иловые мешки, а затем удаляется механическим (ручным) способом с последующей возможностью его компостирования и использования в качестве удобрения или утилизируется согласно требованиям СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

Перекачка очищенной воды из реакторов в
колодец для сброса воды производится аэрлифтами. В колодце перед сбросом воды в
систему общесплавной канализации напорным трубопроводом вода дополнительно.

Емкости реакторов изготавливаются из
ударопрочного пластика, который химически не активен, не подвержен коррозии, не
пропускает влагу. Размещение
установки предусматривается скрытым, в грунте, с использованием стандартных ж/б
колодезных колец диаметром 2 м на едином
железобетонном основании.

4. Выбросы в атмосферу пыли фиброгенного действия.

Источники пыли должны быть оборудованы системами
приточно-вытяжной вентиляции, с показателями кратности по оборачиваемости
воздуха согласно действующих строительных и санитарных нормативов. На выбросе
воздуха для снижения концентрации пыли в воздухе (до 4 мг/м³)
предусматривается пылеосаживающая камера лабиринтного типа, с исключением
подхвата пыли восходящим потоком воздуха. Осаживание пыли происходит в съемный
поддон камеры.

5. Выбросы пыли при
передвижении транспорта по внутриплощадочным дорогам и проездам.

Необходимо предусмотреть на территории предприятия
пост механической очистки колес внутриплощадочного транспорта, оборудованного
аппаратами помывки колес водой под высоким давлением.

6. Образование
промышленных и бытовых отходов

В соответствии с «Федеральным Законом об охране окружающей среды» от 10 января 2002
№7-ФЗ отходы производства и потребления подлежат сбору, обезвреживанию,
транспортировке, хранению и захоронению, условия и способы, которых должны быть
безопасными для окружающей среды.

При разработке раздела проекта «Генеральный план»
необходимо предусмотреть площадки сбора и промежуточного хранения бытовых и
промышленных отходов. При организации мест хранения (накопления) отходов
необходимо принять меры по обеспечению экологической безопасности: учесть
возможность сезонных подтоплений участка, расположение относительно границ
водоохранных зон открытых водоемов,
расположение относительно границ санитарно-защитных зон природоохранных
объектов и источников водоснабжения.

Оборудование мест хранения должно быть выполнено с
учетом класса опасности, физико-химических свойств, реакционной способности, образующихся отходов, а также с учетом
требований соответствующих ГОСТов и
СниПов, (ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества. Общие требования безопасности»,
СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-96 «Санитарно-защищенные зоны и санитарная классификация
предприятий, сооружений и иных объектов»). Места складирования отходов должны
быть оборудованы разворотными площадками для автомобильного транспорта.

Список
использованной литературы

Закон Карачаево-Черкесской Республики от 25 декабря 2017 г. № 85-РЗ «О республиканском бюджете Карачаево-Черкесской Республики на 2018 год и на плановый период 2019 и 2020 годов».
Соглашения о предоставлении субсидии на государственную поддержку малого и среднего предпринимательства, включая крестьянские (фермерские) хозяйства, от 7 февраля 2018 г. № 139-09-2018-020 Карачаево-Черкесской Республики.
Стадник А.Т. Управление технологическими процессами в сельскохозяйственных организациях / Т.А. Стадник, А.Т. Стадник, Д.М. Матвеев. – Новосибирск, ЭКОР-книга, 2011.
Статистические методы повышения качества. Пер. с англ. / Под ред. Х. Кумэ. – М.: Финансы и статистика, 1990. – 270 с.
Управление земельными ресурсами. Комов Н.В., Шарипов С.А., Цыпкин Ю.А., Конокотин Н.Г., Фомин А.А., Сорокина О.А. Москва, 2020. – 556 с.

Московский экономический журнал 12/2019

УДК: 338.436.33:004.9

DOI 10.24411/2413-046Х-2019-10255

Цифровизация технологий регулирования мелиоративного режима агроэкосистем

Digitalization
management of reclaimed agro-ecosystem

Юрченко И.Ф., д.т.н., доцент, главный научный сотрудник, Всероссийский научно – исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А. Н. Костякова, Москва

Yurchenko I.F., Doctor of technical Sciences, associate Professor, chief researcher, all – Russian research Institute of hydraulic engineering and land reclamation named after A. N. Kostyakov, Moscow

Аннотация: Цель работы – охарактеризовать процесс
становления и технический уровень применяемых цифровых систем управления
технологическими процессами формирования мелиоративного режима агроэкосистем и
рассмотреть перспективные направления их совершенствования, что способствует
решению актуальных задач государственной политики развития отечественных научно
– технических инноваций. Материалы исследования – нормативно-правовые и
нормативно – методические документы, научно – теоретические и организационно –
производственные источники, итоги практического опыта, а также результаты
научно – исследовательских работ ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова».
Обоснование полученных результатов базируется на традиционных теоретических
методах исследования: анализе, синтезе, индукции, дедукции, обобщении и
классификации, а также системном и структурно-функциональном анализах,
экспертных оценках и сравнении. Представлена оценка действенности этапов
совершенствования управления производственными процессами, предшествовавшими
наступающей эре цифровизации мелиоративного сектора экономики АПК: автоматизации,
электронизации и информатизации производственных процессов и производства.
Показана возможность и целесообразность использования практикующихся технологий
прецизионного регулирования мелиоративного режима агроэкосистем, как
эффективного инструментария решения актуальной народо-хозяйственной задачи
современности по достижению отечественным растениеводством лучших показателей
мирового уровня. Предложения по созданию программно – технических цифровых
систем прецизионного регулирования мелиоративной ситуации агроэкосистем
базируются на инновационной концепции моделирования, учитывающей энергообмен
природной и технической систем с окружающей средой и формирующей критерий
энергетической оценки мелиоративной деятельности. Установлены перспективные направления
дальнейшей цифровизации управления мелиоративным режимом агроэкосистем,
которыми становятся технологии Интернет вещей, получающие приоритетное развитие
в сельском хозяйстве в соответствии с действующей Программой цифровой экономики.

Summary: The aim of the study was to describe the process of formation and
technical level of applied digital control systems on technological processes
to form recla-mation mode within agroecosystems, as well as to consider areas
of improvement that contribute to the actual tasks’ solution in state policy of
the development of the domestic scientific – technical innovation. Research
materials-normative-legal and normative – methodical documents,
scientific-theoretical and organizational – pro-duction sources, the results of
practical experience, as well as the results of re-search works belong to FGBSI
” VNIIGIM A. N. Kostyakova”. The substantiation of the obtained
results is based on the traditional theoretical methods of research: analysis,
synthesis, induction, deduction, generalization and classification, as well as
system and structural-functional analyses, expert assessments and comparison.
Efficiency estimation of the stages of the management improvement in the of
pro-duction processes prior to the coming era of digitalization on the
reclamation sec-tor of agriculture: automation, electronization and
informatization of production processes are given. The possibility of using the
practical technol-ogies of preci-sion regulation of the reclamation mode within
the agroecosystems as an effective tool of the actual economic problem solving
to achieve the best indica-tors of the world level in the domestic crop
production is shown. Proposals for the construc-tion of software and technical
digital systems for precision regulation of the recla-mation conditions in the
agroecosystems are based on an innovative simu-lation concept that takes into
account the energy exchange between natural and techno-logical systems as well
as energy requirements for the reclamation activities. The directions of the
further management digitalization for the ameliorative mode in the
agroecosystems on the base of such technologies as Internet of things by
re-ceiving priority development in agriculture according to the program of
digital economy are developed.

Ключевые слова: цифровизация,
агропроизводство, регулирование, мелиоративный режим, технология Интернет –
вещей, цифровая платформа мелиоративного водохозяйственного комплекс.

Key words: digitalization,
agricultural production, regulation, reclamation regime, Internet of things, technology,
digital platform of reclamation and water economic systems management.

Введение

Агроэкосистема — биотическое
сообщество, созданное человеком с целью получения сельскохозяйственной
продукции, отличается крайней неустойчивостью, чем обусловлена актуальность вопросов
разработки и применения методов и средств управления ее состоянием в условиях
априорной неопределенности абиотических факторов [1-3].

В настоящее время решение проблем,
связанных с менеджментом
в сфере агропроизводства
на мелиорируемых землях, ориентировано на создание новых
цифровых информационных технологий (ИТ), позволяющих
выполнять прогнозы процессов, происходящих в природной среде,
а также информационную
поддержку процедур принятия решений по
назначению управляющих воздействий, используя сведения и информацию
о параметрах и
состоянии агроэкосистемы [4-6].

Разработка цифровых алгоритмов
моделирования мелиоративного состояния агроэкосистем представляет достаточно
новое направление науки, получившее начало в середине прошлого века, вслед за
появлением мощных вычислительных машин, позволяющих моделировать сложные
динамические системы. Систематизация не
полных, фрагментарных, разрозненных и разнящихся
по релевантности и объемам данных
о всем множестве
элементов технологической сети агропроизводства на мелиорируемых сельхозугодьях
обусловливает возможность формирования качественно нового знания, установления
достоверных закономерностей управляемых процессов на основе применения
инновационных методов обработки и трансформации
исходных и промежуточных
данных [7,8]. Реализация такого подхода гарантирует
действенность принимаемых управляющих решений, снижающих и/или
ликвидирующих риски получения дополнительного дохода всех участников
бизнес – процессов в агропроизводстве, что
обеспечивает стабильный спрос на глубокое
и качественное изучение исходных данных
и надежность результирующих
рекомендаций в части управляющих воздействий.
Поэтому исследования по автоматизации процедур
формирования мелиоративного состояния агроэкосистем, запрограммированного на эволюционирующий режим трансформации мелиорированных почв, выполняющиеся специалистами ФГБНУ №ВНИИГИМ им. А, Н.
Костякова», приобретает особую актуальность.

Обобщенный алгоритм формирования управляющего воздействия для регулирования мелиоративного состояния агросистемы выглядит следующим образом:

формализация предметной области в виде разработки описательной и классификационной шкалы;
формирование обучающей выборки в виде ввода информации о состоянии среды и объекта управления, вариантов управляющего воздействия;
верификация;
ввод модели в эксплуатацию или ее модернизация;
идентификация прогнозирования мелиоративного состояния агросистемы;
выработка управленческого решения с применением системы распознавания с целью прогнозирования результата управления;
оценка результативности принятого решения.

Приведенный алгоритм управляющего воздействия регулирования мелиоративного состояния агроэкосистемы позволяет в полной
мере рассмотреть и сравнить сразу
несколько различных вариантов управления и выбрать наилучший
из них по
заданным критериям.

Успешность разработки и реализации систем
управления технологическими процессами формирования мелиоративного состояния
агроэкосистем, безусловно, определяется степенью изученности и адекватности
формализации реальных процессов агропроизводства процессам моделируемым. Настоящая
работа базируется на инновационной концепции моделирования управляющих
воздействий, учитывающей энергообмен природной и технической систем с
окружающей средой, формирующей критерий энергетической оценки мелиоративной
деятельности и включающей разработки, максимально соответствующие требованиям
формирования эволюционирующего энергетического режима почвы, отличающиеся
новизной и перспективой востребованности [1].

Цель работы – охарактеризовать существующую степень автоматизации процедур управления технологическими
процессами формирования мелиоративного режима агроэкосистем и энергетического
потенциала мелиорированных земель и рассмотреть
перспективные направления их совершенствования. Ее реализация базировалось
на решении следующих
задач:

оценки роли автоматизированного управления технологическим процессом формирования мелиоративного состояния агроэкосистем в части конструирования высокопродуктивного и устойчивого агроландшафта;
анализа концептуальных подходов к созданию автоматизированных систем прецизионного управления технологическим процессом формирования мелиоративного состояния агроэкосистем .

Материалы и методы исследования

Материалы исследования
– нормативно-правовые и нормативно – методические
документы, научно – теоретические и организационно
– производственные источники, итоги практического опыта,
а также результаты
научно – исследовательских работ ФГБНУ «ВНИИГиМ
им. А. Н.
Костякова». В работе
применялись традиционные теоретические методы: анализ, синтез, индукция,
дедукция, обобщение и классификация, а
также системный и структурно-функциональный
анализы, использовались экспертные оценки и
сравнения.

Результаты и обсуждение

1
Цифровизация производственных процессов и производства сферы мелиораций:
исторический аспект

Провозглашенному в настоящее время становлению
эпохи цифровой экономики АПК, характеризующейся
развитием инноваций и эффективным внедрением
новых компьютерных технологий управления производством, предшествовали периоды автоматизации, электронизации и информатизации производственных процессов.

В сфере мелиораций пик разработок
по этапу автоматизации управления объектами ирригации приходится на 70 годы прошлого столетия и
связан с созданием
и внедрением автоматизированных
систем управления технологическими процессами (АСУ ТП ) [9-11]

Изначально автоматизировалось
управление водозаборами из поверхностных и
подземных источников, насосным оборудованием, сооружениями на водопроводящих
линейных объектах, регулирующими водораспределение на каналах, лотках
и трубопроводах ирригационных систем, что способствовало водосбережению
за счет сокращения
несанкционированных сбросов воды.

Этап электронизации мелиоративной деятельности, реализующийся в 1975 – 1985 г.г. связан с автоматизацией проектирования, что обусловлено высокой действенностью внедрения последнего. По данным экспертов к
началу 90-х
г. прошлого столетия
в области мелиорации реализовано более 200 программ
по автоматизации проектного процесса. были созданы и
развивались свыше 350 САПР (систем
автоматизированного проектирования)
проектных институтов. Реформирование хозяйственного механизма страны, пришедшееся
на 90 годы
прошлого столетия вызвали общее снижение
объемов проектных работ по мелиорации
земель и, соответственно,
использования службы САПР, что в итоге привело к
потере богатого, структурированного и систематизированного информационного ресурса региональных проектных институтов мелиоративного водохозяйственного комплекса АПК [12].

Начиная с 2000 г.
в сфере производства
приоритетным классом информационных технологий становятся СППР (системы
поддержки принятия решений), что вызвано
необходимостью повышения производительности труда и качества воздействий
менеджмента на этапе информатизации мелиоративного сектора экономики. СППР включают
операции сбора, хранения, обработки информации
о параметрах и
состоянии объекта воздействия, позволяют выполнять прогнозы процессов,
происходящих в природной среде, а
также обеспечивают поддержку (информационную, технологическую, организационную и пр.) процедурам
принятия решений [13-16].

По разным причинам все вышеупомянутые
подходы к цифровизации
управления не оправдали
возлагаемых на них надежд – выводу
отечественного агропроизводства
на передовой мировой
уровень. К общему
недостатку цифровых технологий каждого из
указанных периодов относится их направленность
на автоматизацию сложившихся процессов управления, не всегда
соответствующих лучшим достижениям своего времени,
вопреки альтернативе – совершенствованию экономических моделей в соответствии
с возможностями новых информационных технологий.

Бурное развитие технологий компьютеризации и электроники способствовало
формированию современных программно
– технических комплексов назначения управляющих воздействий нового типа,
ориентированных на потребность предприятий высокотехнологичных секторов экономики (газового, нефтяного, энергетики и т. п.) повысить действенность эксплуатации крупных пространственно – распределенных объектов [8,17,18]. По мере насыщения предприятий
указанных отраслей промышленности такими новациями происходит постепенная их «импортизация» аграриям.

Сейчас в АПК возрастает количество и технический уровень
применяемых цифровых систем, включающих технологии
сбора, хранения, обработки и трансформации
в информацию данных
и сведений, поступающих
от соответствующих датчиков, размещенных сфере производства; сельскохозяйственной
техники; метеорологических станций; летательных аппаратов; спутников; внешних систем; партнерских
платформ; поставщиков из операционных и
транзакционных систем.

В
настоящее время на
рынке услуг агропроизводства имеется множество систем
(как правило, зарубежной
разработки, реализации и комплектации) для
мониторинга на мелиорируемых сельскохозяйственных угодьях
состояния почвы и погодных условий
в режиме реального
времени. Они призваны
не только наблюдать
за изменениями мелиоративного состояния агроэкосистем, но и
реализовать технологические операции регулирования условий агропроизводства на основе принятых
управленческих решений [19-28].
Роль прецизионного регулирования мелиоративного режима агроэкосистем в действенности агропроизводства
охарактеризована в нижеследующем разделе

2 Автоматизация процесса
регулирования мелиоративного режима агроэкосистем

Формирование необходимого влажностного, пищевого, температурного и др. режимов
почв с учетом
изменяющихся во времени потребностей выращиваемой культуры требует четкой
организации сложного комплекса работ технологического процесса растениеводства в условиях конструирования
высокопродуктивного и устойчивого агроландшафта. Его реализация базируется
на ресурсосберегающих технологиях
прецизионного управления агропроизводством
(precision agriculture) на мелиорируемых землях.

По оценкам
Минсельхоза России на базе применения
цифровых систем прецизионного регулирования агропроизводства уже сейчас возможна оптимизация
свыше пятидесяти процентов издержек сельхозтоваропроизводителей,
что значимо отражается
на уровне урожайности
и качестве продукции
растениеводства при росте производительности труда и рентабельности
активов хозяйствующих субъектов.

Объединение оперативных данных с интеллектуальными
цифровыми приложениями, выполняющими обработку информации в режиме
реального времени, обеспечивает новые возможности
в обосновании решений
по назначению корректирующих
воздействий, реализуя контроль природных факторов,
многовариантные расчеты, анализ расширенного множества
показателей, прогнозирование, моделирование, оценку последствий принимаемых решений и прочие
методы и способы
высокоточного формирования технологических
процессов сельского хозяйства.

Технологии автоматизированного
прецизионного управления агропроизводством на мелиорируемых землях позволяют контролировать до 67 % факторов,
снижающих урожай возделываемых сельхозкультур. Эти
факторы, по сути,
являются экологическими критериями управления технологическими процессами агропроизводста на мелиорируемых
угодьях.

Ключевым механизмом повышения действенности мелиоративных мероприятий является управляемость инженерной гидромелиоративной системы. Воздействие на взаимосвязанные и
взаимодействующие природные и антропогенные процессы
мелиорируемых агроландшафтов
осуществляется интеграцией процессов естественной
трансформации компонентов в природных средах (почвенный
покров, атмосфера) и комплекса мероприятий инженерной гидромелиоративной системы. Это определяет
предпосылки для повышения эффективности процессов почвообразования, регулирования параметров приземного слоя атмосферы,
экономичности использования поливной воды и
других материальных ресурсов на мелиорируемых
землях, важная составляющая которых – автоматизация водоподачи и водоотведения соответственно
от водоисточника до сельхозкультуры и
от сельхозкультуры до водоприемника.

Очевидно, что не только вода
является фактором, ограничивающим рост и
развитие растений. Безусловно, это и
элементы минерального питания, тепловой режим,
газовый состав почвенного воздуха и
многие другие условия
почвообразования и пр. Причем активное
регулирование одного из этих факторов
влияет на изменение
других, что не
всегда благоприятно для агропроизводства. Решение проблемы предполагает
разработку и внедрение
информационной системы точного (прецизионного) регулирования мелиоративного режима агроэкосистем, обеспечивающего в комплексе
формирование водного, пищевого, теплового и
микробиологического режимов почвы, температуры и
влажности приземного воздушного
слоя с целью
повышения действенности режимов суммарной солнечной
радиации. Регулирование параметров мелиоративного состояния в строго
заданном количественном диапазоне и временном цикле увеличивает количество возвращаемой в почву
энергии и сохраняет
установившееся соотношение энергетических потоков, что способствует повышению
плодородия и устойчивости
почвы, а как следствие – и урожайности сельхозкультур.

Рассмотренный результат управленческих решений связан лишь с
урожайностью агроценоза и не устанавливает
объем получаемой прибыли, так как
еще предстоит урожай
собрать, сохранить, выполнить начальную обработку и обеспечить
транспортировку до покупателя/потребителя. Последующая автоматизация управления агропроизводством на мелиорируемых землях
связана с более
высокой степенью цифровой интеграции. Чем больше оборудования
и устройств для
контроля, учета и передачи информации
о технологиях растениеводства
интегрировано одну общую систему использования
данных, тем больший
интеллект может приобрести цифровая управленческая
технология регулирования мелиоративного режима и больший объем
полезной информации предоставить пользователю.

Ключевая
тема направлений действенного развития автоматизации производственных процессов
ближайшего периода – использование технологии «интернет вещей», представляющей множество связанных через глобальную
сеть объектов для сбора и обмена данными, поступающих со встроенных сервисов на всех этапах
производства. В агропроизводстве на мелиорируемых сельхозугодьях такой подход эффективен
для решения многих основополагающих задач управления. К ним относятся: оценка
почвенного плодородия, выполнение прогнозов продуктивности и состояния агрофитоценозов;
снижение текущих издержек и стоимости агропроизводства; экономия материально –
технических ресурсов; повышение качества продукции растениеводства.

Успешность
разработки и внедрения систем прецизионного управления мелиоративным режимом
агроэкосистем в практику растениеводства отечественного АПК и действенность
ожидаемого результата в большой .мере определяется
изучением эффективности лучших действующих трендов системы цифровизации и выбором концептуальных направлений их развития,
соответствующих требованиям теории и практики инновационных технологий
агропроизводства сегодняшнего дня в Российской Федерации и зарубежье,

3 Концептуальные подходы и тенденции развития систем прецизионного управления
мелиоративным режимом агроэкосистемы

Наблюдающийся в настоящее
время очередной этап становления подходов к инновационному развитию
агропроизводства вызван процессами цифровизации экономики, знаменующими конец
«аналогового» периода агропроизводства и начало эры цифровизации и массовой
автоматизации бизнес-процессов, обусловленной государственной
научно-технической политикой, связанной с ориентацией на технологии AIoT (техологии Интернет вещей в сельском хозяйстве)
[29].

Согласно
экспертным прогнозам системы точного земледелия, базирующиеся на технологии AIoT, могут превзойти процессы механизации и химизации
агропроизводства по масштабам роста продуктивности, эффективности применения сельскохозяйственной
техники, гербицидов, генетически изменённых семян и т. п. нововведений
растениеводства. К отличительным особенностям AIoT относится возможность формировать из множества устройств.
интегрированные автономные инфраструктуры, обеспечивающие принятие решения о необходимых
воздействиях и их реализацию по результатам анализа данных, поступающих от
элементов автоматизации указанной инфраструктуры.

В
настоящее время сформирован и представлен на рассмотрение в Правительстве РФ проект
«Цифровое сельское хозяйство» в качестве предложения нового раздела программы
«Цифровая экономика», в котором характеризуются
приоритетные задачи «умного» агропроизводства.

К ним причисляются:

разработка, апробация и применение технологий AIOT в системе растениеводства;
создание программно – технических комплексов удаленного контроля параметров агроэкосистемы (влажность и температура почвы и приземного слоя воздуха, минерализация грунтовых вод, агрохимическое состояние и т. д. и т. п.);
формирование мероприятий овощеводства для открытого и закрытого грунта, эволюция тепличной отрасли;
реализация технологий прецизионного удобрения;
мониторинг сельскохозяйственных машин и оборудования;
создание систем управления поливами;
внедрение операций планирования и прогнозирования агропроизводства.

Планируемые
мероприятия увязаны с «Дорожной картой» по действующей комплексной программе
«Научно-технические инициативы» в части решений проекта «FoodNet», относящихся
к использованию в производстве средств автоматизации, искусственного
интеллекта, больших данных.

Реализация
AIoT- проектов влечет изменения в
теоретических и технологических подходах к разработке и применению АСУ ТП и управляющим воздействиям на
организационные процессы предприятия. В технологиях управления и трансформации
исходных данных, систематизации и организации промежуточной и выходной
информации изменения проявляются:

в формировании функциональной структуры АСУ в составе взаимосвязанных и взаимовоздействующих облачных сервисов: «облака управления» и «платформы AIoT»;
объединении структурных элементов воздействия АСУ технологических процессов и АСУ предприятий;
применении инструментария Application Programming Interface (интерфейсов программирования API) для создания специфических программных приложений решения производственных задач;
сквозной автоматизации операций управления.

Использование
инструментария API:

гарантирует объединение в «облаке управления» без изменений всего технологического оборудования и всех локальных АСУ;
работу с поступающими в «облако управления» сведениями на базе готовых шаблонов или встроенных средств создания программных приложений при отсутствии последних;
оптимизацию процедур управляющих воздействия в процессе получения новых данных от множества средств программно – технически комплексов инструментария API.

К неизменным компонентам
проекта AIoT относятся AIoT-платформы, объединяющие
группу технологий, которые используются в качестве основы, обеспечивающей
создание конкретизированной и специализированной системы цифрового
взаимодействия для разработки отраслевых web – приложений. Платформа необходима
для мониторинга всех подключенных периферийных устройств, управления и хранения
потоков данных, а также для обеспечения информационной безопасности.

Следует отметить,
что новизна процесса практического применения цифровых технологий, неразвитая
инфраструктура и повсеместное отсутствие должным образом подготовленных кадров
сдерживают развитие цифровизации в России. Следующее осложнение — человеческий
фактор, формирующий, на региональном уровне весьма ощутимое неприятие внедрения
цифровизации, связанное с появлением прозрачности всех воздействий и выявлением
рисков мошенничества.

Заключение

Приоритетные исследования
в сфере «цифрового орошения» должны обеспечить разработку инновационных систем
управления мелиорируемым агропроизводством, контролирующих в режиме «онлайн»
мелиоративную ситуацию агроэкосистем, осуществляющих интеллектуальную обработку
информации, подготовку вариантов готовых решений и их реализацию, обращаясь к
сельхозтоваропроизводителю лишь в специально оговоренных ситуациях.

Проведенные
исследования по оценке действенности инновационных цифровых оболочек интеграции
технико-коммуникационного оборудования в сквозные АСУ мелиоративным
режимом агроэкосистем свидетельствует о необходимости разработки и
внедрения информационно-аналитического программно – технического
обеспечения, интегрированного в составе специализированной цифровой платформы мелиоративного
водохозяйственного комплекса, пилотный проект которой необходимо реализовать в
действующей Программе цифровой экономики. При этом открываются новые возможности
применения имеющихся апробированных знаний в процессе услуг, предоставляемых
цифровой платформой мелиоративного водохозяйственного комплекса, на базе
унифицированных, научно – обоснованных решений наиболее животрепещущих проблем
управления продуктивностью мелиорируемых фитоценозов.

Вместе с тем потребуется
совершенствование технологий облачных решений, формирования и обработки больших
массивов данных, использования программных продуктов на основе нейросетей и
искусственного интеллекта и т. п. инновационных направлений научных
исследований в области автоматизации прецизионного управления технологическими
процессами.

Литература

Научные основы создания и управления мелиоративными системами в России/под редакцией Л. В. Кирейчевой. -М: «ФГБНУ ВНИИ агрохимии», 2017.-296 с.
Новые технологии проектирования, обоснования строительства, эксплуатации и управления мелиоративными системами/под ред. Л.В. Кирейчевой. -М.: ВНИИА, 2010. -240с.
Эколого-экономическая эффективность комплексных мелиораций Барабинской низменности/ под ред. Л. В. Кирейчевой. -М.: ВНИИА, 2009. -312 с.
Юрченко, И. Ф. Совершенствование оперативного управления водораспределением на межхозяйственных оросительных системах / И. Ф. Юрченко, В. В.Трунин // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. науч. тр. / ФГБНУ «РосНИИПМ». – Новочеркасск: Рос- НИИПМ, 2014. – Вып. 53. – С. 166-170.
Колганов, А.В. Проблемы управления и совершенствования информационного обеспечения в мелиоративной отрасли. – н/Д: Изд-во журн. «Изв. Вузов Сев.-Кавк. регион», 2016. – 128 с.
Бандурин М.А., Юрченко И.Ф., Волосухин В.А., Ванжа В.В., Волосухин Я.В. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКО-ГО СОСТОЯНИЯ ВОДОПРОВОДЯЩИХ СООРУЖЕНИЙ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ//Экология и промышленность России. -2018. -Т. 22. -№ 7. – С. 66-71.
Полуэктов Р.А. Имитационные модели продуктивности агроэкосистем в кн.: Теоретические основы и количественные методы программирования урожаев. М. : Агропромиздат. 2015 — 235 с.
N. Yusupbekov, F. Adilov, F. Ergashev//Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems.–2017.–11.–№3. – P. 53-57.
Yurchenko, I.F. Automatization of water distribution control for irrigation [Tekst] / I.F. Yurchenko // International Journal of Advanced and Applied Sciences. – 2017. – №4(2). – Р. 72-77.
Юрченко, И. Ф. Автоматизированное управление водораспределением на межхозяйственных оросительных системах/И. Ф. Юрченко, В. В. Трунин//Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2012. -№ 2. -С. 178-184.
Юрченко И.Ф., Трунин В. В. Методология создания информационной технологии оперативного управления водораспределением на межхозяйственных оросительных системах //Природообустройство. 2013. № 4. С. 10-14
Юрченко И.Ф. Наукоёмкие информационные технологии в мелиоративной деятельности//Управление экономическими системами: электронный научный журнал. -2005. -№ 3. -С. 9 -13.
Бандурин М.А. МОНИТОРИНГ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МОСТОВЫХ ПЕРЕЕЗДОВ НА ВОДОПРОВОДЯЩИХ КАНАЛАХ//Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2012. № 4 (8). С. 110-124.
Бандурин М.А. ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗАКРЫТЫХ ВОДОСБРОСОВ НИЗКОНАПОРНЫХ ГИДРОУЗЛОВ//Инженерный вестник Дона. 2014. № 1 (28). С. 69.
Бандурин М.А. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ВОДОПРОВОДЯЩИХ СООРУЖЕНИЙ//Инженерный вестник Дона. 2012. № 4-1 (22). С. 51.
Бандурин М.А. К ВОПРОСУ О СОСТОЯНИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ЛОТКОВЫХ КАНАЛОВ АЗОВСКОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ//Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2006. № 24. С. 82-86.
Шваб К, Дэвис Н. Четвертая промышленная революция. — М.: Издательство Эксмо. 2018. 320 с.
Ильясов Ф. Н. Разум искусственный и естественный // Известия АН Туркменской ССР, серия общественных наук. 1986. № 6. С. 46—54.
www. deere. com/en/technology-products/precision-ag-technology /field-and-water-anagement.
http://www.growsmart.com.
CropX -.[Electronic resource]. – Access mode: https://www. cropx.com
Heather Clancy Why smart irrigation startups are bubbling up. – [Electronic resource]. – Access mode: https://www.greenbiz.com/article/why-smart-irrigation-startups-are-bubbling.
Utah State University. – [Electronic resource].- Access mode: https://usu. hiretouch. com/view-all-jobs/default.cfm?per=25&start=26.
Irrigate-IQ Uniform Corner – [Electronic resource].- Access mode: https://www.youtube.com/watch?v=LebHG733B4E.
Mobile Drip Irrigation. – [Electronic resource].- Access mode: https://www.youtube. com/watch?v=3yT9yiyjB-4.
Variable Rate Irrigation (VRI) Animation. – [Electronic resource].- Access mode: https://www.youtube.com/watch?v=tlDfSqAz11s.
Tevatronic. Autonomous Irrigation. – [Electronic resource]. – Access mode: http://tevatronic.net.
SM-Autonomous Irrigation Control. – [Electronic resource]. – Access mode: https://www.acromag.com/content/sm-autonomous-irrigation-con trol.
Семеновская, Е. Индустриальный интернет вещей. Перспективы российского рынка /Е. Семеновская. – URL: http://www.company. rt.ru/pro-jects/IIoT/studyIDC.pdf.

Literature

The scientific basis for the creation and management of reclamation systems in Russia / edited by L. V. Kireycheva. -M: “All-Russian Research Institute of Agricultural Chemistry”, 2017.-296 p.
New technologies for the design, justification of construction, operation and management of reclamation systems / ed. L.V. Kireycheva. -M .: VNIIIA, 2010.240 p.
Environmental and economic efficiency of complex reclamation of the Baraba lowland / ed. L.V. Kireycheva. -M .: VNIIIA, 2009. -312 p.
Yurchenko, I. F. Improving the operational management of water distribution on inter-farm irrigation systems / I. F. Yurchenko, V. V. Trunin // Ways to improve the efficiency of irrigated agriculture: collection. scientific tr / FSBIU RosNIIPM. – Novocherkassk: Ros-NIIPM, 2014. – Issue. 53.- P. 166-170.
Kolganov, A.V. Problems of management and improvement of information support in the reclamation industry. – n / a: Publ. “Izv. Universities North-Caucasus. region ”, 2016. – 128 p.
Bandurin M.A., Yurchenko I.F., Volosukhin V.A., Vanzha V.V., Volosukhin Y.V. ECOLOGICAL AND ECONOMIC EFFICIENCY OF DIAGNOSTICS OF THE TECHNICAL STATE OF WATER-CONDUCTING STRUCTURES OF IRRIGATION SYSTEMS // Ecology and Industry of Russia. -2018. -T. 22. -№ 7.- P. 66-71.
Poluektov R.A. Simulation models of agroecosystem productivity in the book: Theoretical foundations and quantitative methods of programming crops. M.: Agropromizdat. 2015 – 235 p.
Development and Improvement of Systems of Automation and Management of Technological Processes and Manufactures / N. Yusupbekov, F. Adilov, F. Ergashev // Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems. – 2017. – 11. – № 3. – P. 53-57.
Yurchenko, I.F. Automatization of water distribution control for irrigation [Tekst] / I.F. Yurchenko // International Journal of Advanced and Applied Sciences. – 2017. – No. 4 (2). – P. 72-77.
Yurchenko, I. F. Automated water distribution management on inter-farm irrigation systems / I. F. Yurchenko, V.V. Trunin // Bulletin of the Lower Volga Agro-University Complex: science and higher professional education. 2012. -№ 2. -P. 178-184.
Yurchenko I.F., Trunin V.V. Methodology for creating an information technology for the operational management of water distribution on inter-farm irrigation systems // Environmental Engineering. 2013. No. 4. P. 10-14.
Yurchenko I.F. High-tech information technologies in reclamation activities // Management of economic systems: electronic scientific journal. 2005. -№ 3. -P. 9 -13.
Bandurin M.A. MONITORING THE STRESSED-DEFORMED STATE OF BRIDGE MOVEMENTS ON WATER-CONDUCTING CHANNELS // Scientific journal of the Russian Research Institute for Land Reclamation. 2012. No. 4 (8). P. 110-124.
Bandurin M.A. PROBLEMS OF DETERMINING THE RESIDUAL RESOURCE OF THE TECHNICAL STATE OF THE CLOSED WATER DISCHARGE OF LOW-HEAD HYDRAULIC UNITS // Engineering Journal of the Don. 2014. No. 1 (28). P. 69.
Bandurin M.A. APPLICATION OF THE SOFTWARE AND TECHNICAL COMPLEX FOR SOLVING THE PROBLEM OF CARRYING OUT OPERATIONAL MONITORING AND DETERMINING THE RESIDUAL RESOURCE OF WATER-CONDUCTING STRUCTURES // Engineering Journal of the Don. 2012. No. 4-1 (22). P. 51.
Bandurin M.A. TO THE QUESTION OF THE CONDITION OF REINFORCED CONCRETE OF THE TRAY CHANNELS OF THE AZOV IRRIGATION SYSTEM // Polymatical network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University. 2006. No. 24. P. 82-86.
Schwab K, Davis N. The Fourth Industrial Revolution. – M.: Publisher Eksmo. 2018.320 c.
Ilyasov F.N. Artificial and natural reason // Bulletin of the Academy of Sciences of the Turkmen SSR, a series of social sciences. 1986. No. 6. P. 46-54.
John Deere Field Connect .– [Electronic resource] .– Access mode: https: // www. deere. com / en / technology-products / precision-ag-technology / field-and-water-anagement.
Lindsay Corporation. Plug & Play Add-Ons. – [Electronic resource]. – Access mode: http://www.growsmart.com.
CropX -. [Electronic resource]. – Access mode: https: // www. cropx.com.
Heather Clancy Why smart irrigation startups are bubbling up. – [Electronic resource]. – Access mode: https://www.greenbiz.com/article/why-smart-irrigation-startups-are-bubbling.
Utah State University. – [Electronic resource] .- Access mode: https: // usu. hiretouch. com / view-all-jobs / default.cfm? per = 25 & start = 26/
Irrigate-IQ Uniform Corner – [Electronic resource] .- Access mode: https://www.youtube.com/watch?v=LebHG733B4E/
Mobile Drip Irrigation. – [Electronic resource] .- Access mode: https://www.youtube. com / watch? v = 3yT9yiyjB-4/
Variable Rate Irrigation (VRI) Animation. – [Electronic resource] .- Access mode: https://www.youtube.com/watch?v=tlDfSqAz11s/
Tevatronic. Autonomous Irrigation. – [Electronic resource]. – Access mode: http://tevatronic.net.
Acromag. SM-Autonomous Irrigation Control. – [Electronic resource]. – Access mode: https://www.acromag.com/content/sm-autonomous-irrigation-control.
Semenovskaya, E. Industrial Internet of Things. Prospects for the Russian market/E. Semenovskaya. – URL: http://www.company.rt.ru/projects/ IIoT/ study_IDC.pdf.

Московский экономический журнал 12/2019

УДК 57.089

DOI 10.24411/2413-046Х-2019-10190

Современные инновационные биотехнологии США

The Modern Innovation Biotechnologies in USA

Жиганова Л.П., кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института США и Канады Российской академии наук (ИСКРАН), Российская Федерация, 121069, Москва, Хлебный пер., д.2/3 (Larissa-Zhiganova@yandex.ru)

Zhiganova Larissa Petrovna, PhD in Biology, senior resercher, Institute of USA and Canada Studies, Russian Academy of Sciences (ISKRAN) 2/3 Khlebny pereulok, Moscow, Russian Federation 121069, e-mail:Larissa-Zhiganova@yandex.ru

Аннотация: В статье рассматривается роль инновационных биотехнологий в развитии экономики США. Изучаются основные направления отрасли, называемой биоэкономикой. В медицине биотехнологические методы применяются для разработки и получения терапевтических препаратов и диагностических тестов, эффективных вакцин, генетических диагностикумов для животных и человека, в сельском хозяйстве – для получения генмодифицированных растений. В статье анализируются тренды продаж новых продуктов биофарминдустрии животных, которые составляют 60% рынка биофармацевтической промышленности США.

Summary: The article describes the role of innovation biotechnologies in the biopharmaceutical industry and agriculture: the main tendencies of its development and role in USA economics. In medicine the biotechnological methods are applicated for development and obtaining therapeutical diagnostic tests and vaccines for animals and human and genetic diagnosticums, in agriculture for obtaining the transgenic plants. This article analyzes the trends in sales of new products by the U.S. animal pharma industries, which comprise approximately 60 percent of the animal pharma market.

Ключевые слова: Биотехнология, инновация, биоэкономика, биофармацевтическая
промышленность, биомедицина, генно-инженерный продукт, рекомбинантная ДНК,
молекулярная диагностика.

Key words: Biotechnology,
innovations, bioeconomics, biopharmaceutical industry, biomedicine,
gene-engineering organism product, recombinant DNA, molecular diagnostics.

Современный
мир переживает глобальный биотехнологический бум. Считается, что биотехнология
из рядовой отрасли превратилась в системообразующий фактор развития мировой
экономики в целом. Уже сейчас биотехнология успешно решает такие жизненно
важные задачи, как обеспечение продовольствием, создание эффективных лекарств,
получение топлива на основе возобновляемого сырья, поддержание экологического
равновесия, сохранение биоресурсов Земли.
Появился даже специальный термин, обозначающий этот феномен:
“биоэкономика, основанная на знаниях”.

Многие исследователи считают, что природно-экологические проблемы являются крайне опасными и глобальными по своему масштабу. Без сомнения, они оказывают прямое и сильнейшее влияние на экономику, которая непосредственно основана на использовании природных ресурсов. А ведь природные ресурсы (вместе с трудовыми) составляют основу национального богатства страны. Эти проблемы вместе с ростом численности населения, а также рядом других факторов породили необходимость поиска новых путей экономии ресурсов и развития экономики. Одним из них и является биоэкономика. Не будет ошибкой сказать, что хищнический, расточительный характер отношения человека к природе имманентно присущ традиционному принципу использования ее ресурсов.[1] Биоэкономика предлагает другой подход. Это понятие является относительно новым, но вместе с этим очень актуальным. Оно объединяет в себе две науки, экология и экономика. Проще говоря, биоэкономика — это экономика, основанная на использовании биотехнологий и экологических технологий с целью повышения эффективности использования природных ресурсов и уменьшения антропогенной нагрузки на окружающую среду. На сегодняшний день это самая высокотехнологичная инновационная часть экономики. Во многих странах она получила широкое распространение и развитие.[2]

Современные биотехнологии являются одной из самых динамично развивающихся и инвестиционно-привлекательных отраслей мировой экономики. По оценкам ведущих экспертов отрасли экспертов к 2030 г. биотехнология обеспечит 2.7% ВВП развитых стран. Для развивающихся стран вклад биотехнологии будет еще больше. К 2030 г. биотехнология обеспечит 80% медицинских препаратов, 35% химической промышленности и 50% сельскохозяйственного производства. К 2050 г. мировой рынок биоэнергетики составит 150 млрд. долл. 30% общей мировой потребности в энергии будет приходиться на использование возобновляемых источников. Рынок биомассы для обеспечения потребности составит к 2050 г. 150 млрд. долл. По оценкам экспертов, мировой рынок биотехнологий в 2025 г. достигнет уровня в 2 триллиона долларов. Объём европейской биоэкономики в настоящее время составляет около 2,200 млрд. евро, что соответствует 17% ВВП ЕС. В биоэкономике Европы занято 21.5 млн. человек.[3][4]

Биотехнология
как интегральная инновационная отрасль может стать базой для еще более
успешного выполнения приоритетных национальных проектов. При реализации
биотехнологических проектов можно рассчитывать в целом на:

Получение жизненно важных медицинских
препаратов.
Обеспечение населения новыми качественными
продуктами питания.
Прорыв в решении экологических проблем.
Развитие альтернативных источников энергии
и сырья на основе возобновляемых биоресурсов.
Существенное продвижение всей экономики по
инновационному пути развития, создание новых рабочих мест и подъем экономически
депрессивных регионов.
Создание надежной системы противодействия
биотерроризму и обеспечения биобезопасности.

Учитывая
особенности определения биотехнологий, можно проводить систематизацию этих
технологий по двум направлениям: научно-обобщающему и отраслевому. Если при
первом подходе задача состоит в выявлении общего научного фундамента всех
биотехнологий, то отраслевая систематизация описывает всё множество конкретных
приложений биотехнологических знаний в отдельных областях деятельности человека.

При
«отраслевом» подходе к классификации биотехнологий можно говорить:

сельскохозяйственных
биотехнологиях (генетическая модификация растений и животных для получения
желаемых свойств и характеристик: устойчивости к гербицидам, вредителям,
болезнетворным вирусам, бактериям и грибам, неблагоприятным климатическим
условиям, повышенного или пониженного содержания тех или иных питательных
веществ, улучшенных вкусовых качеств и т.д.),
медицинских биотехнологиях
(генная диагностика, генная терапия, трансплантация зародышевых клеток и
тканей, ксенотрансплантация, клонирование, получение моноклональных антител,
нейрофармакологические разработки и т.д.),
экологических биотехнологиях
(применение специально модифицированных бактерий для расщепления разлитой
нефти, химических отходов и т. д.),
промышленных биотехнологиях (применение
микроорганизмов для отделения металла от рудной массы, получение электроэнергии
из биомассы и т.д.).

Поскольку биотехнология используется в различных отраслях промышленности и
затрагивает многие сферы жизни человека, в мире принята следующая «цветовая»
классификация биотехнологии:

«красная» – биотехнология, связанная с обеспечением здоровья человека и потенциальной
коррекцией его генома, а также с производством биофармацевтических препаратов
(протеинов, ферментов, антител);
«зеленая» — направлена на разработку и создание генетически модифицированных
растений, устойчивых к биотическим и абиотическим стрессам, определяет методы
ведения сельского и лесного хозяйства;
«белая» — промышленная биотехнология, объединяющая производство биотоплива,
биотехнологии в пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности;
«серая» — связана с природоохранной деятельностью, биоремедиацией;
«синяя» — использование
морских организмов и сырьевых ресурсов.

Согласно рабочим материалам к Стратегии развития биотехнологической отрасли промышленности до 2020 года, современное состояние и основные тенденции развития мирового рынка биотехнологий показывают, что годовой оборот мировой биоиндустрии составлял в 2010 г. более 160 млрд. долл. США. Объем мирового рынка биотехнологий в 2014 г. оценивался в 270 млрд. долл., а прогнозируемые темпы роста составляют 10-12% в год до 2020 г. Таким образом, ожидается, что объем рынка вырастет более чем в два раза и составит около 600 млрд. долл. к 2020 г.[5] По оценкам экспертов, мировой рынок биотехнологий в 2025 г. достигнет уровня в 2 триллиона долларов США, темпы роста по отдельным сегментам рынка колеблются от 7 до 30% ежегодно.[6]

Анализируя
отраслевую сегментацию, можно отметить, что на биофармацевтику («красные»
биотехнологии), приходится около 60% объема мирового рынка, на промышленные
биотехнологии («белые», в т.ч. биоэнергетика) – около 35%, агробиотехнологии
(«зеленые») и на природоохранные («серые») биотехнологии – оставшиеся 5% объема
мирового рынка. Некоторые специалисты выделяют также «голубые» биотехнологии –
относящиеся к изучению водной среды.

Крупнейшим
биотехнологическим производителем в мире являются США, где создается половина
мирового объема биотехнологической продукции. Вторым по размерам рынком
является Азиатско-Тихоокеанский регион, где наиболее динамично развивают
биотехнологии Австралия, Китай, Индия и Япония. Замыкает тройку лидеров Европа.
Высокая капитало- и наукоемкость биотехнологической отрасли определяет
устойчивое лидерство США в мировом развитии биотехнологии за счёт высоких
объёмов финансирования, как государственного, так и частного, развитой системе
образовательных и научных учреждений, высокой предпринимательской активности.

Биофармацевтика
и биомедицина.

Развитие
биофармацевтики и биомедицины имеют свои особенности развития:

Одно из основных направлений последних лет в фармацевтической отрасли – так называемый патентный обвал, при котором лекарства-блокбастеры теряют патентную защиту и на рынок выводятся их дженерики. Согласно экспертным оценкам, в 2013 г. патентную защиту потеряли препараты с общим объемом продаж 29 млрд долларов, и ожидается к 2020 г., что дженерикам отойдет 70% этого рынка. Эта тенденция вынуждает крупнейшие фармацевтические компании фокусироваться на разработке биофармацевтических препаратов, а также менее прибыльных нишевых лекарств, направленных на лечение конкретных заболеваний (орфанные болезни, гепатит С, рассеянный склероз, онкологические заболевания). Специфика биофармпрепаратов заключается в том, что в отличие от химически-синтезированных лекарств, воспроизвести их дженериковую версию (биосимиляры) намного сложнее – требуются дополнительные клинические испытания, успешный результат менее прогнозируем (в отличие от химических дженериков). Таким образом, разработчики инновационных биофармпрепаратов чувствуют себя в относительной безопасности даже после истечения срока действия патента.

Как правило, фирмы могут стремиться защитить свой продукт с помощью патента. Патенты зависят от конкретной страны, и патентная защита должна осуществляться в каждой стране, где зарегистрирован продукт. В то время как одобрение регулирующих органов дает фирмам право на сбыт продукции, патент дает им право исключать других из маркетинга аналогичного продукта в течение определенного периода времени. Патенты выдаются на основе первоисточника, что стимулирует фирмы на подачу заявок, как только они идентифицируют эффективный продукт. В то же время патенты, как правило, предоставляют эксклюзивность на рынке в течение 20 лет, большая часть которых будет потрачена на получение разрешения регулирующих органов на продажу продукта. В дополнение к патентам регулирующие органы могут также предоставлять более короткие окна эксклюзивности рынка для соответствующих продуктов. Например, фармацевтический продукт для животных, который ранее не был одобрен (то есть для других видов или показаний), имеет право на 5-летнюю эксклюзивность на рынке от FDA (Food and Drug Administration – Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов). В течение этого периода, который начинается с момента одобрения препарата, FDA не будет принимать заявки на непатентованные версии препарата (FDA США, 2018b).[7]

Как только продукт теряет
патентную защиту, конкуренты могут свободно разрабатывать альтернативные
варианты. В фармакологии человека это связано со значительным снижением продаж
оригинального препарата. Снижение продаж в области здоровья животных менее
серьезно, хотя это зависит от рынка. Дженерики составляют всего 10% от
отпускаемых продуктов для здоровья животных, и ни одна крупная, хорошо
капитализированная глобальная компания не занимается производством дженериков
для животных (PWC, 2015). Любой потенциальный участник-дженерик также должен
получить разрешение регулирующего органа. В США одобрение дженериков на
ветеринарные препараты началось в 1988 году, а первые дженерики были выпущены
на рынок в 1992 году (США, FDA, 2018c). Для получения общего разрешения
необходимо показать, что лекарство идентично оригинальному утвержденному
препарату и не требует подтверждения безопасности и эффективности препарата в
новых клинических испытаниях.

После многих лет расходов
эффективный продукт может быть продан и начать приносить прибыль. Однако в
течение начального периода времени после выпуска продукта продажи его просто
окупают затраты на НИОКР. После утверждения может пройти более десяти лет,
прежде чем продукт полностью окупит затраты на НИОКР.

В жизни лекарства есть
три разных периода. В первый период производитель лекарств проводит НИОКР и
ищет разрешения регулирующих органов. В течение этого периода производитель
лекарств переживает высокие ежегодные затраты и не получает никаких доходов,
поскольку препарат еще не одобрен для продажи. В конце этого периода
производитель лекарств вложил большие средства, и прибыль значительно ниже нуля.
Как только лекарство получает одобрение регулирующего органа, оно входит во
второй период. В большинстве случаев лекарство будет иметь временную
монопольную позицию (из-за патентной защиты, эксклюзивности рынка FDA и
времени, необходимого для выхода конкурирующих фирм на рынок). Доходы в этот
период высоки, а затраты падают, чтобы равняться стоимости производства
лекарств. Годовая прибыль считается как разница между выручкой и затратами. В
течение второго периода годовая прибыль будет большой и положительной. Тем не
менее, общая прибыль может не стать положительной до конца этого периода,
потому что потребуется время, чтобы окупить затраты на НИОКР за первый период.

В определённый момент
конкурент-дженерик может выйти на рынок, и лекарство вступает в третий период.
В течение этого периода производственные затраты препарата не обязательно
изменяются, но производитель лекарств, возможно, должен конкурировать с
конкурентом-дженериком, предлагая более низкие цены. Это иллюстрация того, как происходит
падение годовой выручки без изменения годовых затрат. Годовая прибыль – это
разница между доходами и затратами, и в третьем периоде они резко падают.

Подводя итог, можно
сказать, что, хотя производитель лекарств может иметь большие доходы по
сравнению с затратами на производство во второй период, общая рентабельность
препарата за все три периода учитывает большие затраты на НИОКР первого периода
и может быть значительно ниже.

Адресная доставка лекарственных средств. Мировой рынок наномедицины, достижения которой позволяют достичь существенных успехов в разработке систем адресной доставки лекарственных средств, растет на 12,3% в год. Его объем составит 178 млрд. долл. к 2019 г. Наиболее перспективными областями применения наномедицины являются лечение онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний.
Биосовместимые материалы. Одной из тенденций современной медицины является активное внедрение биологических полимеров, способных длительно выполнять необходимые функции или разлагаться на простые метаболиты и выводиться организмом за установленный срок без вреда для человека, что зачастую сопровождается образованием новых тканей. Глобальное старение населения и растущее число хирургических вмешательств для замены тканей и органов создают основу для устойчивого долгосрочного роста спроса на биосовместимые и биодеградируемые медицинские материалы. По оценке аналитической компании GIA, объем этого рынка достигнет 106,7 млрд. долл. к 2020 г.[8]

Мировой рынок биофармацевтических препаратов в 2010 г. составил около 161 млрд. долл. США. Общий объем биофармацевтического рынка в 2015 г. оценивался около 264 млрд. долл. США. Наиболее быстрая динамика роста продаж ожидалась для препаратов моноклональных антител, их продажи выросли с 37 млрд. долл. США в 2010 г. до 60 млрд. долл. США в 2015 г. Объем продаж вакцин в мире в 2010 г. составил 20 млрд. долл. США. В 2010 году была зарегистрирована первая терапевтическая, а не профилактическая онковакцина Provenge(Провенж) компании Denderon (Дендерон). Всего в клинических исследованиях находится 140 противораковых вакцин. Общий объем продаж онковакцин к 2015 г. составил более 25 млрд. долл. США. Рынок биофармацевтических препаратов в Российской Федерации в 2010 г. оценивали в 2,2 млрд. долл. США. Наибольший объем продаж приходился на сегмент цитокинов, генноинженерных гормонов (включая инсулин), коагулянтов и терапевтических ферментов – 1,3 млрд. долл. США в 2010 г. Объем продаж моноклональных антител в 2010 г. составил 350 млн. долл. США, к 2015 г. увеличение продаж в данном сегменте составило до 480 млн. долл. США. В 2010 г. объем продаж, сопоставимый с сегментом моноклональных антител, был в сегменте вакцин – 350 млн. долл. США. Продажи в 2015 г. – 370 млн. долл. США.[9]

Целью
инновационных биотехнологических исследований является максимальное повышение
эффективности каждого из этапов промышленного биотехнологического процесса и
поиск микроорганизмов, с помощью которых можно получить нужные вещества
(пищевые добавки, антибиотики, аминокислоты и т. д.).

Наиболее трудным для оптимизации был этап
биотрансформации. Когда использовались природные микробные штаммы, выход
конечного продукта часто оказывался намного ниже оптимального. Поэтому
предпринимались попытки изменить генетическую конституцию существующих
штаммов-продуцентов с помощью мутагенеза. При таком подходе уровень повышения
продукции обычно лимитировался чисто биологическими факторами.

С развитием технологии рекомбинантных ДНК природа
биотехнологии изменилась принципиальным образом. Появилась возможность оптимизировать
этап биотрансформации более прямым путём, создавать, а не просто отбирать
высокопродуктивные штаммы для
производства инсулина, интерферона, гормона роста, вирусных антигенов и
множества других белков. Технология рекомбинантных ДНК позволяет получать в
больших количествах ценные низкомолекулярные вещества и макромолекулы, которые
в естественных условиях синтезируются в минимальных количествах. Растения и
животные стали естественными биореакторами, продуцирующими новые или изменённые
генные продукты, которые никогда не могли быть созданы методами мутагенеза и
селекции и скрещивания. Новая технология также способствует развитию
принципиально новых методов диагностики и лечения различных заболеваний.

На стыке технологии рекомбинантных ДНК и биотехнологии
возникла новая область исследований, – молекулярная биотехнология. Это –
молодая дисциплина, стратегия и экспериментальная база которой претерпевает
быстрое изменение. Предсказывают, что в будущем молекулярная биотехнология
станет рутинным методом создания живых систем, обладающих новыми функциями и
возможностями.

С молекулярной биотехнологией человечество связывают
самые большие надежды:

возможность точной диагностики и лечения
множества инфекционных и генетических заболеваний;
значительное повышение урожайности
сельскохозяйственных культур путём создания растений, устойчивых к вредителям,
грибковым и вирусным инфекциям и вредным воздействиям окружающей среды;
создание микроорганизмов, продуцирующих
различные химические соединения, антибиотики, полимеры, аминокислоты, ферменты;
создание пород сельскохозяйственных и
других животных с улучшенными наследуемыми признаками;
переработка отходов, загрязняющих
окружающую среду.

В медицине биотехнологические методы применяются для
разработки и получения терапевтических in vivo диагностических тестов и вакцин
для животных и человека, а также in vitro генетических диагностикумов,
функциональных продуктов питания, диетических продуктов питания,
нейрофармакологических препаратов. Методом рекомбинантной ДНК в биомедицине
получают огромные молекулы рекомбинантных белков, таких как ферментов,
гормонов, моноклональных антител. Область экспериментальной биотерапии включает
в себя клеточную инженерию, исследования стволовых клеток, литических вирусов,
терапевтическую вакцинацию, генную терапию и т. д. Эта область биомедицины
определена как экспериментальная, так как только некоторые из этих методов и
препаратов получили одобрение на фармацевтическом рынке. Однако именно
экспериментальная биотерапия является ведущим направлением биотехнологии в
медицине. Итак, в понятие биотерапии включают вышеописанные методы, а также
биотехнологические вакцины, большие молекулы in vivo диагностических тестов.
Они могут быть идентифицированы в частных базах данных клинических испытаний
или в системах рыночного одобрения таких регуляторных органов как, например,
FDA в США.

В период с января 1989 г. по январь 2009 г. 138 биотерапевтических препаратов получили одобрение к применению различными государственными законодательствами мира. Из них 2 экспериментальных биотерапевтических метода, 10 in vivo диагностических тестов, 11 биовакцин и 115 терапевтических препаратов.[10]

Компании США разработали 91,5 (66,3%) из 138 биотерапевтических препаратов, которые получили одобрение рынка в период с января 1989 г. по январь 2009 г. На долю европейских компаний пришлось 15,6% (21,5 из 138), японских – 7,6% (10,5 из 138) препаратов, получивших одобрение и разрешение к применению. За последние пять лет (с января 2004 г.) доля одобренных и разрешённых биотехнологических препаратов, разрабатываемых американскими компаниями, несколько уменьшилась до 63,2% (24 из 38).[11]

Компании, проводящие данные клинические испытания, находились в 18 странах, являющихся членами ОЭСР – Организации экономического сотрудничества и развития. США лидировали по общему количеству клинических испытаний биопрепаратов свыше 55,9% и клинических испытаний экспериментальных биотехнологий около 62,6%. Второе место заняло Соединённое Королевство Великобритании с общим числом клинических испытаний биопрепаратов – 10,0% и экспериментальных биотехнологий – 8,4% .[12]

Быстрое развитие биотехнологии в США обусловлено также
притоком капитала из других стран. К концу 2000 г. В США было зарегистрировано
свыше 200 совместных биотехнологических компаний, в т. ч. 98 – с японскими
фирмами и 46 – с западноевропейскими. В 2005 г. общее число биотехнологических
фирм в США по оценке MedAdNews (МедЭдНьюс) достигло 500, причем отмечена
тенденция к созданию интегрированных крупных биофармацевтических фирм и их
отделений. Разработка противоопухолевых лекарственных средств является приоритетным
направлением биотехнологических исследований в США. Около 60% препаратов из
общего количества разрабатываемых биотехнологических средств предназначено для
лечения рака или связанных с ним проблем. 18 генно-инженерных препаратов,
находящихся на разных стадиях клинических исследований, являются потенциальными
средствами для лечения СПИДа и профилактики ВИЧ-инфекции.

Технологии молекулярно-генетической диагностики
основываются на применении биомаркеров. В 2010 г. общий объем рынка биомаркеров
составил 13,5 млрд. долл. США, а к 2015 г. вырос почти до 33,3 млрд. долл. США.
С появлением высокопроизводительных биоинформационных методов анализа генома и
транскриптома на сегодняшний день наблюдается прорыв в области персонализации
диагностики, что увеличит существенно долю молекулярно-генетических тестов на
рынке.

Связь между
фармацевтической промышленностью для человека и животных

Фармацевтическая
промышленность животных и человека имеет много общих черт. Их методы
исследований и разработок похожи друг на друга и разрабатывают аналогичные
лекарства для лечения похожих (но не идентичных) заболеваний. Прежде чем
продавать продукты, требуется дорогостоящее и длительное одобрение регулирующих
органов, в последующем патенты играют важную роль в защите продуктов. Лекарства
можно приобрести без рецепта или после получения письменного распоряжения от
лицензированного специалиста (в фармацевтике для людей, рецепты от врачей; в
фармацевтике для животных, рецепты или ветеринарные директивы от ветеринаров).
Хотя фармацевтика для животных широко представлена в мире, она мала по
сравнению с фармацевтикой для людей. В 2014 г. объем продаж лекарств для
человека составил почти 1 триллион долл., что в 42 раза больше продаж лекарств
для животных (23,9 млрд. долл.).

В 2015 году шесть из семи
крупнейших фармацевтических компаний, занимающихся животноводством, были
подразделениями фармкомпаний для человека, а крупнейшая по объемам продаж
компания Zoetis (Зёйтис) лишь недавно была независима от своего материнского
фармацевта Pfizer (Пфайзер). Традиционно, одним из источников новых соединений
для поддержания здоровья животных являются «отходы» из открытий препаратов компании-производителя для человека.
Соединения, которые признаны эффективными для использования человеком, обычно
имеют приоритет для этого рынка, потому что он намного больше, и поэтому
компании по охране здоровья животных часто работают с соединениями, которые
имеют нежелательные свойства для людей (например, они не соответствуют
токсикологическим требованиям). Если фармацевтические препараты для людей и
животных находятся в одной материнской компании, то это облегчает анализ таких
исследований. Однако в фармацевтике для людей и животных могут быть отдельные
исследовательские отделы, даже внутри одной компании, и они могут не делиться
информацией.

Типы продуктов

Фармацевтическая отрасль
животных не охватывает только животноводство. В 2016 г. 64% мировых продаж в
отрасли для всех продуктов животноводческой фармацевтики приходилось на
производство продуктов питания для животных, а 36% – на домашних животных.
Интересно, что акции США по этим двум типам животных отражают практически
противоположность глобальным акциям; в 2016 г. 60% продаж в США приходилось на
домашних животных, а 40% – для животноводческих комплексов. В самый последний
год со статистикой продаж по определенным видам скота (2009 г.) наибольшая доля
продаж в мировом производстве продуктов питания для животных приходилась на
крупный рогатый скот (25,1%), за которым следовали свиньи (17,6%) и затем
домашняя птица (11%).

Фармация для животных производит
продукты, которые она примерно группирует в три категории. К ним относятся
фармацевтические препараты, биопрепараты и лекарственные кормовые добавки.
Любая из них может быть разработана для домашних животных или животноводческих
комплексов.

Фармацевтические препараты включают
противоинфекционные препараты, такие как антибиотики, а также паразитициды,
экзогенные гормоны и другие продукты. «Фармацевтические препараты»
альтернативно называются «фармацевтическими препаратами» или просто
«лекарственными средствами». FDA описывает лекарственное средство как «изделие,
предназначенное для использования при диагностике, лечении, смягчении, лечении
или профилактике заболеваний у человека или других животных».
Биологические препараты в основном
являются вакцинами. FDA определяет ветеринарные биологические препараты как
«все вирусы, сыворотки, токсины или аналогичные продукты природного или
синтетического происхождения, которые предназначены для использования при
лечении животных и действуют главным образом посредством прямой стимуляции,
дополнения, улучшения, или модуляция иммунной системы или иммунный ответ».
Лекарственные кормовые добавки включают
аминокислоты, антибиотики, витамины, антиоксиданты, кормовые ферменты и другие
продукты, которые добавляются в корм. Другие немедикаментозные кормовые добавки
не претендуют на лекарственные средства и, следовательно, не называются
«лекарственными». Немедикаментозные кормовые добавки включают витамины и
минералы и в основном не продаются как фармацевтические препараты для животных.

Таким образом, антибиотики относятся к подкатегориям категорий «фармацевтические препараты» и «лекарственные кормовые добавки». В 2017 г. фармацевтические препараты составляли наибольшую долю продаж в фармацевтической промышленности для животных (58%). Биологические препараты оценивались в 2018 г. почти в трети продаж (30%), а лекарственные кормовые добавки составляли 12%.[13]

Какую прибыль получает
фармакология животных от антибиотиков? Animal Pharm (Энимал Фарм), фирма по
сбору данных и консалтингу, сообщила, что в 2017 г. фармацевтические компании
по производству животных принесли 5 млрд. долл. дохода от применения
антибиотиков для пищевых животных. Это составило бы приблизительно 19% ежегодных
глобальных продаж в фармацевтической промышленности для животных (с
использованием оценки глобальных продаж в 2017 г. в 26 млрд. долл. США).

Ежегодные отчеты компаний
также указывают на важность антибиотиков для потоков доходов в фармацевтических
фирмах животных. Из-за новых нормативных актов США, полностью вступивших в силу
в 2017 г., во многих отчетах компаний содержались разделы о том, какой риск это
регулирование будет представлять для их доходов. Для некоторых крупных
фармацевтических фирм, работающих с животными, представлены доли общего дохода,
получаемого от антибиотиков, антибактериальных средств и даже некоторых
антибиотиков, и эти доли значительны.

Диагностические
средства персонализации терапии.

Персонализированная
медицина подразумевает назначение подходящего лекарства конкретному больному на
основании его особенностей и особенностей его заболевания. В более широком
смысле персонализированная медицина представляет собой «интегральную медицину»,
которая включает разработку персонализированных средств лечения на основе
клинических характеристик пациента, особенностей его генома, траскриптома,
протеома и метаболома. Персонализация лечения пациента – наиболее важный тренд
современной медицины. Считается, что не менее половины новых лекарств,
выводимых на мировой рынок после 2016 г., имеют фармакогенетические
характеристики.

Биосовместимые материалы.

Новые
материалы для медицинских целей, не вызывающие иммунного ответа организма, так
называемые биосовместимые, получили в последнее время достаточно широкое
применение. Объем мирового рынка в 2010 г. составил 2,2 млрд. долл. США, к 2016
г. около 4,2 млрд. долл. США. В результате завершенных исследовательских работ
в России на рынок выходят первые разработки, для заместительной и регенеративной
медицины, изделия на основе тканеинженерных конструкций, полученных с
использованием стволовых клеток и композитов из биодеградируемых материалов для
стоматологии, онкологии, травматологии и хирургии, а также биосовместимые
перевязочные и ранозаживляющие новые нанокомпозиционные материалов. В мире наиболее
динамично растут сегменты биомедицины, такие как клеточные и генные технологии,
биосовместимые материалы и технологии молекулярно-генетической диагностики.

Агробиотехнологии.

Производство ГМ-культур и
реализация продовольственной и технической продукции, полученной при их
переработке, являются одним из наиболее быстроразвивающихся сегментов
современного мирового
агропродовольственного рынка. Посевные площади под ГМ-культурами в мире
за относительно короткий срок (1996 – 2017
гг.) увеличились с 1,7 до 185,1 млн. га. Объем реализованной
ГМ-продукции при этом в 2013 г. достиг 160 млрд. долл. На сегодняшний день
наибольшее распространение получили ГМ-сорта
сои, кукурузы, хлопчатника. По состоянию на 2015 г. – 2018 г. 94% сои,
94% хлопчатника, 92% кукурузы, производимых в США, являются ГМ-культурами.

В 2016 – 2018 гг. значительно вырос уровень внедрения стекерных ГМ-культур, которые имеют множественную устойчивость в отношении вредителей и гербицидов (HT- и Bt-). В 2017 – 2018 гг. в США засеяно стекерными сортами ГМ-хлопка 77% от всех посевов хлопка и 80% – стекерными сортами ГМ-кукурузы. Величина посевов стекерных культур в мире составляет 41% от всех посевов ГМ-культур.[14] Создаются новые трансгенные линии сахарной свеклы, сахарного тростника, люцерны, гороха, темпы внедрения которых намного выше, чем у других культур.

США продолжает оставаться
ведущим производителем биотехнологической сельскохозяйственной продукции,
выращивая ГМ-растения на 39% площадей от всех занятых ГМ-культурами в мире.

Дальнейшее развитие рынка
сельскохозяйственной биотехнологии предполагает появление групп трансгенных растений и животных на
рынке в течение ближайшего времени:

ГМ-растения с улучшенными пищевыми
свойствами (например, соя, обогащённая жирной кислотой омега-3);
растения, используемые в животноводстве в
качестве кормов (с большим содержанием аминокислот в некоторых компонентах
корма);
культуры, устойчивые к засухе и другим
неблагоприятным воздействиям климата;
культуры с множественной устойчивостью к
вредителям и болезням;
культуры, выращиваемые для производства
фармацевтических препаратов, таких как вакцины и антитела;
культуры, выращиваемые для использования в
промышленном производстве (культуры с повышенным содержанием крахмала, культуры
для получения биотоплива);
трансгенные животные, получаемые для
использования в качестве пищи, для производства фармацевтических препаратов и
промышленного сырья (например, разведение трансгенных коз для получения
сыворотки из козьего молока, производство удобрений с пониженным содержанием
фосфора).

Таким образом, производство ГМ сельскохозяйственных
культур имеет свою специфику, в первую очередь, связанную с научно-технической
компонентой новых сельскохозяйственных культур. На мировом продовольственном
рынке появляется новая сельскохозяйственная продукция, производство которой
приносит прямую экономическую выгоду фермерам, меняет представление
потребителей о продовольственных товарах, привнося новые характеристики
привычной продукции, и одновременно меняет конъюнктуру рынков
сельскохозяйственных химикатов и удобрений, а также рынка семян.

Национальный Научный
Совет США называет новейшие возможности манипулирования с клеточными
структурами биотехнологической революцией. Многие ученые считают, что успехи
биотехнологии в сельском хозяйстве такие же или даже более значительные, чем в
медицине.

Институт
продовольственных технологов (IFT-
Institute
of Food Technologists) обобщил материалы
относительно продуктов, полученных методами генной инженерии, и сделал
следующие выводы:

биологически обоснованная стратегия, такая как генетическая инженерия, является наиболее обещающим подходом для увеличения производства продуктов;
генетическая инженерия в сельском хозяйстве усиливает способы консервации природных ресурсов, приемы защиты окружающей среды и методы устойчивого производства сельскохозяйственных продуктов;
методы генетической инженерии, используемые в селекции растений, наиболее приемлемы для того, чтобы снизить потребность в пестицидах и, следовательно, создать безопасную стратегию для борьбы с вредителями и болезнями;
оценка внедрения растений, полученных методом генной инженерии, за более чем 10 лет создает уверенность в том, что риск в отношении окружающей среды от их использования не отличается от ГМ-растений, полученных другими методами.

Однако применение
сельскохозяйственных биотехнологий имеет ряд проблем:

степень аллергенности и токсичности новых продуктов;
опасность появления насекомых с повышенной сопротивляемостью Bt-токсину;
опасность появления сорняков, устойчивых к гербицидам;
слабая система госконтроля безопасности новых продуктов;
недостаточность информации о биотехнологических продуктах;
влияние ограничений в других странах на ввоз ГМ продуктов, на внешнюю торговлю США.

По оценкам компании BCC
Research, объем мирового рынка биопестицидов в 2014 г. составил 3,6 млрд. долл.
и практически удвоится в 2019 г. (6,9 млрд.). При этом более 80% всего рынка
будет приходиться на США, Канаду и Европу. Как и ожидалось, в 2017 г. – 2018 г. в этих странах треть доходов от продаж
средств защиты растений приходится на реализацию биопестицидов.

Промышленные
биотехнологии и биоэнергетика.

Биополимеры. Биопластики (биополимеры), в том числе биодеградируемые, являются одним из наиболее динамично развивающихся сегментов промышленных биотехнологий в мире. Если в 2009 г. объем мирового рынка биополимеров оценивался в 540 млн. долл., то в 2013 г. – уже 3 млрд. долл. Как и ожидалось, к 2018 г. рынок рос на 30% ежегодно и к этому времени доля биопластиков составила уже 5-6% по сравнению с нынешними 1-1,5% (около 1 млн. т по сравнению с 500 млн. т). При этом доля биоразлагаемых полимеров за этот же период составит порядка 10-20% от общего объема биополимеров.
Биотопливо. Биоэтанол производят в 34 странах мира на 5 континентах. Мировым лидером по объёму производства этанола являются США. Из 88 млрд. л биоэтанола, произведённого в мире в 2010 г., на долю США приходится 57%. Второе место занимает Бразилия, на долю которой приходится треть мирового производства.[15] По прогнозу ОЭСР и Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) к 2022 г. объем производства биоэтанола увеличится до 168 млрд. литров, а биодизеля – до 41 млрд. литров. Максимальный прирост мирового производства биодизеля отмечен в 2005-2009 гг, в среднем он составлял 21,7 млрд. л в год. В 2010 г. объёмы выработки биодизеля превысили 19 млрд. л, а доля в мировом производстве биотоплива увеличилась почти до 10%. Абсолютным лидером в производстве биодизеля являются страны ЕС, на долю которых приходится 99% мирового производства.[16] Основным драйвером роста рынка является государственная политика по стимулированию использования источников топлива из возобновляемого сырья. Основные цели, преследуемые при этом – уменьшение зависимости от традиционных источников энергии и улучшение экологичности транспорта.

Инвестиции
в биотехнологии.

2013 г. ознаменовался небывалым вниманием инвесторов к
биотехнологическому рынку (в первую очередь, речь идет о биофармацевтической
отрасли, как наиболее привлекательной). На публичный рынок в США вышли почти
четыре десятка биотехнологических компаний, что является наилучшим результатом,
начиная с исторического максимума в 2000 году. Компаниям удалось совокупно
привлечь порядка 3 млрд. долл.

Инвестиционный бум на биотехнологическом рынке продолжился и по результатам 2014 г. Так, в первом квартале 2014 г. 30 компаний находились в фокусе внимания инвесторов на Уолл-Стрит. Среди них особенно можно выделить американскую Versartis (Версатис), разрабатывающую решения для лечения патологий, связанных с гормоном роста человека: общая сумма привлеченных инвестиций 126 млн. долл. Европейские инвесторы традиционно менее склонны инвестировать в проекты на начальных стадиях развития. В отличие от США, в Европе практически отсутствуют специализированные фонды, хорошо разбирающиеся в особенностях биотехнологической отрасли (долгий период разработки продукции и, соответственно, окупаемости инвестиций) и большинство инвесторов являются игроками «широкого профиля». Именно поэтому, за последние несколько лет практически не произошло ни одного значимого выхода на Европейские фондовые рынки в области биотехнологий. Напротив, у инвесторов осталось неприятное впечатление от рынка после провалов таких компаний, как Renovo (Реново), Antisoma (Антизома) или Phytopharm (Фитофарм) (клинические исследования не принесли ожидаемых результатов).[17] Тем не менее, на сегодняшний день биотехнологии являются одной из самых динамично развивающихся и инвестиционно-привлекательных отраслей мировой экономики. По оценкам ведущих экспертов отрасли экспертов к 2030 г. биотехнология обеспечит 2.7% ВВП развитых стран.

***

Инновационная биоэкономика — это экономика, основанная на использовании биотехнологий с целью повышения эффективности использования природных ресурсов и уменьшения вредного антропогенного влияния на окружающую среду. На сегодняшний день это самая высокотехнологичная часть экономики. Во многих странах она получила широкое распространение и развитие.
На сегодняшний день биотехнологии являются одной из самых динамично развивающихся и инвестиционно-привлекательных отраслей мировой экономики. По оценкам ведущих экспертов отрасли экспертов к 2030 г. биотехнология обеспечит 2.7% ВВП развитых стран.
По оценкам экспертов, мировой рынок биотехнологий в 2025 г. достигнет уровня в 2 триллиона долларов США, темпы роста по отдельным сегментам рынка колеблются от 7 до 30% ежегодно.
Анализируя отраслевую сегментацию, можно отметить, что на биофармацевтику («красные» биотехнологии), приходится около 60% объема мирового рынка, на промышленные биотехнологии («белые», в т.ч. биоэнергетика) – около 35%, агробиотехнологии («зеленые») и на природоохранные («серые») биотехнологии – оставшиеся 5% объема мирового рынка.
Крупнейшим биотехнологическим рынком в мире являются США, где создается половина мирового объема биотехнологической продукции. Высокая капитало- и наукоемкость биотехнологической отрасли определяет устойчивое лидерство США в мировом развитии биотехнологии.

Литература

Гирусов, Э.В. Экология и экономика природопользования. М., ЮНИТИ, 2000
Биоэкономика как новое и перспективное направление в экономике Жарашуева Л.М., Бисчекова Ф.Р.
http://biotech2030.ru/wp-content/uploads/2016/01/Bioekonomika-i-ekobiopolitika-1-1-2015.pdf
Скляренко, С.А., Татуев А.А., Шаров В.И., Нагоев А.Б. Современное состояние экономики и конъюн- ктуры рынка природных ресурсов в рамках международного биоэкономического взаимодействия/Фунда- ментальные исследования. — № 10 за 2015, с. 620 − 624. 4.
Татуев, А.А., Скляренко С.А., Нагоев А.Б., Шаров В.И. Проблемы формирования цепочек добавленной стоимости биопродуктов в экономике природопользования/Фундаментальные исследования. — № 10 за 2015 год (стр. 635 — 639)
«Обзор рынка биотехнологий в России и оценка перспектив его развития» file:///C:/Users/Lenovo/Downloads/20141020-russia-biotechnology-market-fin.pdf
http://euroasia-science.ru/ekonomicheskie-nauki/issledovanie-rynka-biotexnologij-i-ego-struktury/
Sneeringer S., Bowman M., Clancy M. The US and EU Animal Pharmaceutical Industries in the Age of Antibiotic Resistance. Economic Research Report, number 264, 2019.
«Обзор рынка биотехнологий в России и оценка перспектив его развития» file:///C:/Users/Lenovo/Downloads/20141020-russia-biotechnology-market-fin.pdf
http://www.sppiunion.ru/upload/docs/BioTeh2030/1proekt_programmi__17.08.11.pdf
OECD, Biotechnology statistics database, January 2009.
Data from Pharmaprojects, February 2008; FDA and EMEA websites accessed April 2009.
Sawaya D., Вased on data from Pharmaprojects, February 2008.
Sneeringer S., Bowman M., Clancy M. The US and EU Animal Pharmaceutical Industries in the Age of Antibiotic Resistance. Economic Research Report, number 264, 2019.
http://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/52/executivesummary/
Коротких А.А. “Производство биотоплива – новое направление использования аграрной продукции». Сб.Аграрный сектор и продовольственная безопасность США в начале ХХI века, М., 2015.
Там же.
«Обзор рынка биотехнологий в России и оценка перспектив его развития» file:///C:/Users/Lenovo/Downloads/20141020-russia-biotechnology-market-fin.pdf