ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНСТИТУТА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НАН

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНСТИТУТА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НАН БЕЛАРУСИ В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ, ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ А. К. Карабанов, д. г. -м. н. , профессор, член-корреспондент Г. А. Камышенко, к. т. н. Международная научно-практическая конференция с участием государств-участников СНГ «Технологические тенденции повышения промышленной экологической безопасности, охраны окружающей среды, рациональной и эффективной жизнедеятельности человека» 15 -16 мая 2013 г. 1

ИНСТИТУТ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Один из старейших институтов Национальной академии наук Беларуси, выполняющий исследования в области наук о Земле 2 (в 1932– 1990 гг. — Институт торфа АН БССР, 1990 -2008 гг. – Институт проблем использования природных ресурсов и экологии НАН Беларуси, с 2008 г. – современное название)

ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ фундаментальных и прикладных научных исследований Республики Беларусь на 2011– 2015 годы (утверждены Постановлением СМ РБ 19. 04. 2010 № 585) 10. Экология, природные ресурсы, ресурсосбережение, рациональное природопользование и защита от чрезвычайных ситуаций 10. 1. Теория и методология комплексного изучения и эффективного освоения недр, геолого-генетическое моделирование, экологическая геология; 10. 2. Эколого-безопасные технологии переработки твердых горючих ископаемых; 10. 3. Сценарии изменения климата и модели адаптации отраслей экономики к экстремальным изменениям климата; 10. 4. Геоэкологическая оценка состояния и управления качеством окружающей среды, сохранение и рациональное использование природно-ресурсного потенциала 3

ГКЦНТП «Природные ресурсы и экология» 2011 – 2015 гг. ГПНИ «Химические технологии и материалы, природно-ресурсный потенциал» (выполнение подпрограммы «Природноресурсный потенциал» ), 2011 -2015 гг. Раздел «Природопользование-2» , 2011 -2015 гг. 4 ГНТП «Природные ресурсы и окружающая среда» , 2011 -2015 гг. Раздел «Геологические модели» , 2011 -2015 гг. ГНТП «Леса Беларуси – продуктивность, устойчивость, эффективное использование» , 2011 -2015 гг. Раздел «Биоразнообразие, биоресурсы и экотехнологии» , 2011 -2015 гг. ГНТП «Жилищнокоммунальное хозяйство» , 2011 -2015 гг. Раздел «Радиация, экология и техносфера» , 2011 -2015 гг.

Промышленная экология наука о влиянии отдельных промышленных предприятий и техносферы в целом на состояние окружающей среды Зоны (объекты) влияния – • • Атмосферный воздух Воды (подземные, грунтовые, поверхностные) Почвы Энергетические воздействия (в т. ч. радиационные) и др. 5

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИНСТИТУТА (согласно Уставу организации) • • • Разработка научных основ природопользования и охраны окружающей среды; оценка, прогнозирование и оптимизация антропогенных воздействий на природные комплексы Научное обоснование создания ресурсосберегающих технологий добычи, переработки и использования твердых горючих ископаемых Изучение условий формирования и оценка состояния пресных питьевых и минеральных вод Изучение изменений климата и их влияний на различные отрасли экономики Изучение геодинамики земной коры и современных геологических процессов на территории Беларуси Геоэкологическое обоснование проектирования и размещения особо ответственных сооружений и экологоопасных объектов (АЭС, ГЭС, подземных газа, мест захоронения высокотоксичных 6 хранилищ др. ) отходов и

Исследования Института природопользования обеспечивают выполнение обязательств по 6 международным природоохранным конвенциям: v Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния; v v Рамсарской конвенции о водно-болотных угодьях; Рамочной конвенции ООН об изменении климата; Стокгольмской конвенции по СОЗ; Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием / деградацией земель; v Конвенции о биологическом разнообразии. 7

Информационное обеспечение рационального природопользования и охраны окружающей среды Совместно с Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь Институт природопользования издает ежегодный экологический бюллетень «Состояние природной среды Беларуси» Ежегодный экологический бюллетень «Состояние природной среды Беларуси» включает разделы: • социально-экономическая ситуация и здоровье населения; • климатическая и гидрологическая характеристика года; • качество атмосферного воздуха и состояние озонового слоя; • водные ресурсы; • земельные ресурсы и почвы; • ресурсы сапропеля Беларуси и их использование; • животный мир; • сохранение ландшафтного и биологического разнообразия; • отходы производства и потребления; • региональные экологические проблемы… 8

АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ Результаты исследований последних лет: • • • Охарактеризованы основные источники валовых выбросов оксидов азота в атмосферный воздух на территории Беларуси. Разработан прогноз валовых выбросов оксидов азота до 2030 г. для различных сценариев экономического развития страны с учетом внедрения новых промышленных технологий Разработаны и утверждены технические кодексы установившейся практики в области охраны окружающей среды и природопользования, регламентирующие выбросы загрязняющих веществ и парниковых газов в атмосферный воздух Ежегодно готовятся национальные данные о выбросах загрязняющих веществ для информационного обеспечения международной программы ЕМЕП и моделирования 9 трансграничного загрязнения воздуха

v Впервые получены оценки валовых выбросов формальдегида в атмосферный воздух на территории Беларуси с учетом основных антропогенных источников и вторичного фотохимического образования. v Выполнена оценка запасов диоксиноподобных изомеров полихлорированных бифенилов (ПХБ) в составе диэлектрических жидкостей ПХБ-содержащего оборудования Распределение диоксиноподобных ПХБ в Беларуси, кг ТЭ 10

ПОЧВЫ • Выполнено комплексное изучение проблем, связанных со стойкими органическими загрязнителями (СОЗ) • Усовершенствована методология оценки выбросов тяжелых металлов при производстве цемента • Проведена оценка техногенного поступления загрязняющих веществ (полихлорированных бифенилов и тяжелых металлов) в почву в зоне воздействия лакокрасочного производства, подготовлено обоснование локального мониторинга земель в санитарно-защитной зоне ОАО «Лакокраска» 11

Стойкие органические загрязнители Разработана научно-методическая и информационная основа экологически безопасного управления потоками полихлорированных бифенилов (ПХБ) на территории Беларуси; Получены новые данные об опасных химических веществах и закономерностях их распределения в окружающей среде; Разработаны стратегия и план действий по управлению ПХБ и непреднамеренными выбросами СОЗ на территории Беларуси Результаты использованы: - при разработке «Национального плана выполнения обязательств, принятых Республикой Беларусь по Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях, на 2007– 2010 годы и на период до 2028 года» ; - при разработке мероприятий по экологобезопасному обращению с ПХБсодержащим оборудованием отраслевыми министерствами и ведомствами (Минэнерго, Минпром, Минсельхозпрод) 12

Экологогеохимические исследования почв Составлен атлас геохимических карт, включающий около 50 карт концентраций основных оксидов и микроэлементов в почвах, карту эколого-геохимического риска Выделены устойчивые геохимические аномалии (Ni, Pb, Cr, Nb, B и др. ) Районирование территории Беларуси по степени эколого-геохимического риска 1 – линейные участки повышенного и высокого экологогеохимического риска в зонах суперрегиональных и региональных активных на современном этапе разрывных нарушений; площади с незначительной (менее 1, 0 балла), невысокой (1 -2), умеренной (>2 -3), средней (>3 -4), повышенной (>4 -5), высокой (>5 -6) степенью риска и 13 Экологического ризиса (> 6 баллов).

Газово-геохимические исследования Совместно с ОИЭЯИ «Сосны» и НАН Беларуси и РУП «Белгеология» изучено распределение концентраций радона в почвенном воздухе и воздухе жилых и производственных помещений. Более 40% территории Беларуси относится к потенциально опасным по содержанию радона в почвенном воздухе 14

ВОДА Проблемы качества питьевой воды в Беларуси: 1) высокое содержание в подземных водах железа и марганца; 2) недостаточное содержание йода и фтора; 3) техногенное загрязнение подземных, грунтовых и поверхностных вод (преимущественно нитраты) 15

ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Обследование объектов хранения нефтепродуктов Гидроэкологическое обоснование и ОВОС размещения и функционирования объектов народнохозяйственного комплекса Диагностика работы очистных сооружений и модернизации схем очистки сточных вод Экологическое лимитирование добычи песка из русел рек, дноуглубления и спрямления излучин 16 Обоснование границ зон санитарной охраны водозаборных скважин

Использована при разработке «Схемы охраны окружающей среды г. Минска и Минского района» 17

Комплексные исследования по оценке воздействия промышленных объектов на окружающую среду ВЫПОЛНЕН КОМПЛЕКС ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАЙОНА РАСПОЛОЖЕНИЯ И ПЛОЩАДКИ БЕЛОРУССКОЙ АЭС, РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ИСПОЛЬЗОВАНЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ 18 ОВОС и ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ АЭС

• На территории 30 км зоны АЭС изучены водоносные горизонты, содержащие пресные воды • Выделены 8 водоносных горизонтов, мощность слоя пресных вод составила более 100 м на севере и 350 м на юге 30 -км зоны АЭС • Осадочный чехол 30 - км зоны рассматривался как водоносный комплекс с областью питания в пределах ледниковых краевых гряд и единой для всех водоносных горизонтов областью разгрузки в долине р. Вилии Схематическая карта мощности слоя пресных вод на территории 30 - км зоны19

ПРОГНОЗ ВОЗМОЖНОГО РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В 30 -КМ ЗОНЕ АЭС • Выполнен прогнозный расчет возможного загрязнения грунтовых и подземных вод за счет миграции 137 Cs, 90 Sr. • При запроектной аварии категории INES-5 грунтовые воды в районе расположения Белорусской АЭС практически неуязвимы к загрязнению 137 Cs, 90 Sr даже на слабо защищенных участках. • При авариях ниже пятого уровня и эксплуатационных выбросах на площадке АЭС суммарное загрязнение подземных вод будет ничтожно малым. 20

Гидрогеологическое моделирование • Смоделирована область возможного распространения фронта загрязнения грунтового водоносного горизонта радионуклидами на площадке АЭС • Согласно прогнозным оценкам второй и третий водоносные горизонты хорошо защищены естественными барьерами • Поступление радиоактивного загрязнения в Вилию и речную сеть 30 -км зоны АЭС практически исключено. Зона влияния возможного аварийного источника загрязнения подземных вод на территории площадки АЭС ограничена областью высачивания грунтовых вод на дневную поверхность. В связи с этим трансграничный перенос радионуклидов с подземными водами практически исключен. 21

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ АТОМНОЙ СТАНЦИИ НА ЛАНДШАФТЫ, РАСТИТЕЛЬНЫЙ и ЖИВОТНЫЙ МИР • • В 30 -км зону АЭС входит часть национального парка «Нарочанский» и ландшафтный заказник «Сорочанские озера» , вдоль р. Вилии проходит экологический коридор, соединяющий особо охраняемые природные территории Республики Беларусь и Литовской республики. Площадка АЭС расположена преимущественно на сельскохозяйственных землях и не создает угрозы элементам экологической сети. 22

Охраняемые виды растений и животных в 30 -км зоне АЭС Места произрастания охраняемых видов растений и обитания животных в целом находятся на достаточном удалении от площадки АЭС. Опасные факторы: забор воды из р. Вилии и сброс в реку подогретых сточных вод площадка АЭС Охраняемые виды растений: 1. Плаунбаранец, 2. Берула прямая, 3. Осока корневищная, 4. Прострел луговой, 5. Живучка пирамидальная, 6. Лилия кудреватая, 7. Тайник овальный, 8. Мякотница однолистная, 9. Лосняк Лезеля, 10. Камнеломка болотная, 11. Купальница европейская, 12. Ветреница лесная, 13. Кокушник комарниковый, 14. Пололепестник зеленый, 15. Ятрышник дремлик, 16. Пухонос альпийский, 17. Пушица стройная. Охраняемые виды животных: Птицы: 1. Чернозобая гагара, 2. Луток , 3. Длинноносый крохаль, 4. Большой крохаль, 5. Черный аист, 6. Большая белая цапля , 7. Большая выпь, 8. Скопа, 9. Орлан-белохвост, 10. Полевой лунь, 11. Малый подорлик, 12. Сизая чайка, 13. Серый журавль, 14. Коростель, 15. Малый погоныш, 16. Чеглок, 17. Большой кроншнеп, 18. Воробьиный сыч, 19. Бородатая неясыть, 20. Обыкновенный зимородок, 21. Зеленый дятел, 22. Белоспинный дятел, 23. Трехпалый дятел, 24. Дербник, 25. Садовая овсянка; Млекопитающие: 1. Рысь европейская (обыкновенная), 2. Барсук; Земноводные: 1. Тритон гребенчатый, 2. Жаба камышовая; Рыбы: 1. Хариус, 2. Форель ручьевая , 3. Кумжа, 4. Семга, 5. Рыбец, 6. Подуст, 7. Усач; Водные беспозвоночные: 1. Медицинская пиявка; Насекомые: 1. Волосатый стафилин, 2. Навозник весенний, 3. фиолетовая жужелица, 4. шагреневая жужелица, 5. жужелица решетчатая, 6. медведица-хозяйка, 7. торфяниковая 23 желтушка; Круг лоротые: 1. Минога речная

Проблемы освоения и рационального использования минерально-сырьевых ресурсов 24

Геолого-экономическое обоснование базовых направлений минерально-сырьевого обеспечения промышленности Беларуси Выполнена геолого-экономическая оценка стоимости месторождений по видам полезных ископаемых, определены основные направления использования минерального сырья в промышленности Беларуси на ближайшую перспективу. Обоснованы показатели, определяющие экономическую ценность месторождений полезных ископаемых по запросам органов государственного управления подготовить заключения на целесообразность освоения месторождений калийных солей, железистых руд, бурых углей, сланцев, гипса, фосфоритов, бентонита и др. По запросам органов государственного управления подготовлены заключения на целесообразность освоения месторождений калийных солей, железистых руд, бурых углей, сланцев, гипса, фосфоритов, бентонита и др 25

РАЗРАБОТАНЫ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И НАРУШЕННЫХ БОЛОТ На выработанных торфяных месторождениях, пригодных для луговодства, предлагается комплекс мероприятий по повышению продуктивности сенокосов с 5– 7 ц/га до 32– 34 ц/га кормовых единиц. Для земель, не пригодных для земледелия, рекомендуется изменение направления использования с сельскохозяйственного на природоохранное с последующим восстановлением болот и лесов. По данным МЧС ежегодно происходит от 2 до 8 тысяч пожаров на торфяниках и выгорает от 2, 5 до 12 тыс. га Результат: предотвращение торфяных пожаров, очистка атмосферы от избытка диоксида углерода, прекращение загрязнения водоприёмников (рек, озёр) продуктами разложения и минерализации торфа, восстановление биологического и ландшафтного разнообразия с возможностью 26 создания охотничьих угодий на больших восстановленных болотах, а также мест сбора

Разработки Института: АДСОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ ТОРФА «Экоторф-Н» – высокоэффективный сорбционный материал на основе экологически чистого природного сырья – торфа – для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на воде и почве. • Нефтеемкость по сырой нефти 3 – 5 г/г; . • Плавучесть в нефтенасыщенном состоянии до 10 суток; • Простота нанесения и сбора; • Используются на предприятиях концерна «Белнефтехим» «Экоторф-ТМ» – Схема доочистки сточных вод 1 -усреднитель; 2 -электрокоагулятор; 3 -отстойник; 4 -кварцевый фильтр; 5 - бак подкисления; 6 -фильтр с торфом; 7 -анионит; 8 -резервуар; 9 -активированный уголь для очистки сточных вод предприятий от ионов тяжелых и цветных металлов Гранулированный торфяной катионит обладает следующими эксплуатационными характеристиками: - обменная емкость по Са 2+ — 670– 700 г-экв/м 3 - степень извлечения ионов цветных металлов 92 -95%, катионов жесткости – 50– 70%; - размеры гранул 3 – 5 мм, насыпная плотность 500– 600 кг/м 3 «Экоторф-Г» – для очистки газовых выбросов предприятий сельскохозяйственного профиля (фермы, птицефабрики, перерабатывающие предприятия) от токсичных и дурнопахнущих веществ. Технические характеристики фильтрующего устройства: - степень очистки 70– 80 %; - снижение энергозатрат на 70 -80%. Используются для очистки воздуха на предприятиях Принципиальная схема горизонтального фильтра 27 1 – распределительная камера; 2 – кассеты с сорбентом; 3 – сборная камера; 4 – корпус

Удаление нефтяного загрязнения с поверхности воды сорбентом «Экоторф» 28

В Институте разработаны ресурсосберегающие и экологобезопасные технологии переработки торфа и сапропелей • • • Экологобезопасная технология максимально полного (до 90 -95%) извлечения торфа из залежи с последующим использованием выработанных площадей. Разработаны мелиоранты почв на основе торфа и сапропелей, организовано их промышленное производство. Разработаны сорбционные материалы на основе торфа и организовано их производство 29

Разработан способ экологобезопасной утилизации полимерных отходов пиролизом торфополимерных смесей в подвижном слое с получением горючих газов с калорийностью порядка 4500 ккал/нм 3 Состав пиролизуемой смеси Выход продуктов пиролиза, % на сухую навеску Состав газа пиролиза, объемные % Теплота сгорания Q Ккал /нм 3 жидкая фракция твердая фракция газ СО 2 Сn Hm CО Н 2 СН 4 Торф 4, 2 47, 5 48, 0 10, 8 2, 3 33, 2 43, 5 10, 2 3315 Торф +5 % полиэтилен 6, 4 38, 9 54, 7 13, 2 7, 0 25, 6 35, 1 19, 2 4285 Торф + 10 % полиэтилен 7, 6 44, 3 48, 1 14, 0 8, 8 22, 8 33, 9 20, 5 4535 Торф + 15 % полиэтилен 7, 8 39, 7 52, 5 12, 3 7, 7 25, 8 34, 6 19, 6 4420 17, 8 30 4080 Торф +10 % резаная крошка 6, 0 40, 8 53, 2 14, 7 6, 2 26, 0 35, 3

Исследования в области энерготехнологической переработки твердых горючих ископаемых (торф, бурые угли, горючие сланцы) Создана и испытана крупнолабораторная установка для пиролиза бурых углей, разработана технология комплексной переработки бурых углей с получением газообразных и твердых энергоносителей 31 Технология будет использована при промышленном освоении бурых углей Житковичского, Бриневского, Тонежского месторождений.

выход газа, % на сух. в-во Динамика выхода газа (а) и смолы (б) стационарного пиролиза смесей горючих сланцев (ГС) и бурых углей (БУ) (1 – 550 С; 2 – 700 С) а 30 1 25 20 15 10 5 0 0 10 Впервые проведены экспериментальные исследования по термодеструкции смесевых топлив на основе горючего сланца и бурого угля класса Б 1, торфа, углеводородсодержащих отходов, позволившие установить перспективность использования процесса пиролиза для 20 30 40 100 смесевых топлив. содержание БУ в смеси (ГС + БУ), % 2 Возможность расширения отечественной сырьевой базы за счет включения в нее твердых топлив (торф, неогеновые бурые угли, горючие сланцы, углеводородсодержащие отходы) и получения на основе переработки их смесей таких энергоносителей, как высококалорийная смола и горючий газ. 32

Обоснование способов интенсификации тепло- и массообмена при термохимической переработке твердых горючих ископаемых Разработан лабораторный стенд для отработки способов интенсификации тепло- и массообмена при термохимической переработке твердых горючих ископаемых в подвижном слое и сменный шнек-смеситель, позволяющий в 2 -3 раза увеличить производительность оборудования по термохимической переработке твердых горючих ископаемых. 33

Благодарю за внимание! 34