Ускат многое расскажет
В Кузбассе налаживают цифровой экологический контроль
В рамках реализации разработанного в нынешнем году по инициативе кузбасских ученых проекта «Цифровой Обь-Иртышский бассейн» завершен первый этап комплексной экологической оценки реки Ускат.
Эта река длиной в 43 километра протекает большей частью по Прокопьевскому району, где самая напряженная водохозяйственная обстановка в регионе — из-за обилия угледобывающих предприятий. Причем месторождения черного золота находятся непосредственно в истоках некоторых малых рек, а их верховья перепаханы недропользователями.
Плюс бассейн Уската, а это порядка 1 500 квадратных километров, испытывает дополнительно огромное техногенное воздействие в связи с нахождением там крупных городов — Новокузнецка, Прокопьевска и Киселевска.
Естественно, что Ускат считается довольно «грязным» по части экологии. Впрочем, даже это обстоятельство не смущает местных жителей и заезжих рыбаков: они регулярно хвалятся в интернете уловами — попадаются, к примеру, уклейка, сорога, чебак, карась, пескарь, ерш, окунь.
Ускат стал первым цифровым экополигоном на территории Обь-Иртышского бассейна. Ученые проехали всю территорию реки от истока до устья, организовали сбор информации с цифрового оборудования в режиме онлайн, а также взяли и обработали пробы воды и донных отложений. При этом удалось наладить и рабочие отношения с несколькими угольными компаниями, ведущими в районе добычу — угольщики заинтересовались возможностями комплексного выявления негативного воздействия на окружающую среду при использовании цифровых технологий, предоставили площадки под так называемые модельные точки: в истоке Уската, его среднем течении и устье.
Как уточнил Юрий Манаков, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией экологической оценки и управления биоразнообразием Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН, в ходе первого этапа комплексной экологической оценки реки Ускат были проведены гидрологические, геоботанические и микробиологические исследования, в которых участвовали научные сотрудники Кузбасского ботанического сада (Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН), Института водных и экологических проблем СО РАН, Томского политехнического университета, а также немецкие специалисты, которые проявляют большой интерес к проекту (в Западной Европе цифровой гидромониторинг по отдельным параметрам стали отлаживать уже с начала 2000-х годов). Кемеровский филиал Института вычислительных технологий СО РАН закончил обработку космоснимков на всю территорию бассейна реки Ускат, выявлены все потенциальные источники загрязнения воды, определены зоны выпадения атмосферных выбросов.
К примеру, дистанционное зондирование речной экосистемы (спутниковое наблюдение за поверхностью при одновременном использовании нескольких каналов — от видимого до инфракрасного спектра) помогает не только «накрыть» за меньшее время большую площадь (а представьте, сколько бы пришлось для этого побегать обыкновенному «земному» ученому), но и получить более точную комплексную информацию, а не просто фотоснимок речной или земной поверхности.
По словам Вадима Потапова, главного координатора проекта по цифровым моделям, директора Кемеровского филиала ИВТ СО РАН, река является интегратором комплексного загрязнения территорий. По веществам, которые содержатся в воде, можно судить о комплексном состоянии окружающей среды в бассейне реки. Поэтому исследованиями было охвачено не только русло, но и весь бассейн Уската со всеми притоками. Так, помимо получения космических гиперспектральных снимков, специалисты ИВТ СО РАН проводили работу по разработке новых систем умных датчиков. В районе реки Ускат, в частности, прошли испытания цифровых датчиков атмосферных взвесей, способных функционировать в рабочем режиме даже при температуре в 40 градусов мороза.
Сейчас проводится лабораторная обработка полученной информации, отрабатываются методические рекомендации, которые пригодятся при следующих комплексных экспедициях на Ускат. Например, ученые из Томского политехнического университета опробуют метод биотестирования, основанный на том, чтобы по собранным пробам донных отложений определить состав присутствовавших там биоорганизмов.
Исследования на Ускате продолжатся весной следующего года — тогда намечено установить стационарные автоматизированные цифровые посты гидромониторинга. Свое оборудование для тестирования намерена предоставить одна из немецких компаний, заинтересовавшаяся проектом — согласие на это кузбасские ученые получили.
По предварительным оценкам, работа на Ускате займет не менее трех лет. А может, и больше, так как сроки зависят от финансирования. Из бюджета Кемеровской области на проект не запланировано выделять средства. Поэтому продолжается поиск российского индустриального партнера, то есть инвестора проекта среди промышленных предприятий. Также остается надежда, что проект будет включен в одну из программ национального проекта «Экология», что позволит получить финансирование из федерального бюджета.
По предварительным оценкам, обустройство одного экополигона обойдется примерно в 50 миллионов рублей, а их запланировано по меньшей мере девять (а в идеале — четырнадцать, если в проект войдут все регионы, расположенные на территории Об-Иртышского бассейна).
Основной технологический замысел проекта «Обь-Иртышский цифровой бассейн» — создание так называемого цифрового двойника, или виртуального прототипа речного бассейна.
Полученная цифровая модель, как ожидается, позволит выявить, что влияет на уровень техногенной нагрузки и изменение основных параметров качества воды.
Цифровой контроль поможет также выявлять недобросовестных водопользователей, сбрасывающих в водоемы загрязняющие вещества — умные датчики их смогут распознать, а контролирующие органы, соответственно, предъявить штрафные санкции. Это поможет улучшить состояние окружающей среды.
При этом специалисты, занимающиеся реализацией проекта, обещают, что по его завершении возможность наблюдать за состоянием речных экосистем в режиме он-лайн будут иметь не только экологи, но и все желающие интернет-пользователи: для этого разработают специальное приложение, которое можно будет установить на смартфон.
В Кузбассе курировать эту работу поручено областному департаменту информационных технологий. Его специалисты, в частности, помогают ученым в подготовке необходимой документации для федеральных и региональных структур, проведении деловых встреч, презентаций проекта на престижных российских и международных научно-практических конференциях и бизнес-форумах.
На сегодняшний день, кроме Кемеровской области, проект поддержан еще семью субъектами Российской Федерации: Курганской, Свердловской, Томской, Тюменской и Челябинской областями, Ханты-Мансийским и Ямало-Ненецким автономными округами.
Александр ПОНОМАРЁВ