Новости

С разливами нефти в Арктике поможет бороться новый экологически безопасный реагент

15.01.2025

<div> Ученые разработали экологически безопасный реагент для удаления нефтяных разливов в условиях Арктики, сообщает <a target="_blank" href="https://www.rscf.ru/news/chemistry/fosfolipidy-i-izobutanol-s-razlivami-nefti-v-arktike-pomozhet-borotsya-novyy-ekologicheski-bezopasny/">Российский научный фонд</a>. За основу авторы взяли фосфолипиды — молекулы, из которых состоят оболочки всех живых клеток, — и спирт изобутанол. В эксперименте предложенный состав позволил всего за минуту уменьшить площадь нефтяного пятна на 89–93% как при комнатной (22°С), так и при пониженных (0°С и 7°С) температурах. Благодаря этому новый реагент может стать эффективным средством очистки арктических морей от нефтяных разливов. Результаты исследования, поддержанного <a target="_blank" href="http://rscf.ru/project/22-13-00410/">грантом</a> Российского научного фонда (РНФ), <a target="_blank" href="http://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.117375">опубликованы</a> в журнале Marine Pollution Bulletin. В арктических морях активно осваиваются месторождения нефти, при этом деятельность по добыче и транспортировке этого сырья связана с риском нефтяных разливов. Нефтяные пятна могут нанести значительный вред и так чувствительным к человеческой деятельности водным экосистемам. Это связано с тем, что нефть оказывает токсический эффект на рыб и других морских обитателей, а также ухудшает поступление кислорода в воду. Поэтому для Арктического региона особенно актуальны технологии очистки морей от нефтяных разливов. Ученые из Российского государственного университета нефти и газа (национального исследовательского университета) имени И.М. Губкина (Москва), Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (Красноярск), Института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН (Москва) и Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН (Москва) разработали экологически чистые реагенты-собиратели нефти и нефтепродуктов, которые сокращают площадь разливов, стягивая тонкую нефтяную пленку на воде до толщины, при которой ее можно собрать специальными устройствами — скиммерами — или сжечь. Готовый реагент состоит из фосфолипидов, выделенных из измельченных соевых бобов — дешевого и доступного сырья, — и изобутилогового спирта. Фосфолипиды — соединения, из которых состоят оболочки (мембраны) любых живых клеток. Полученный реагент легко разлагается в окружающей среде, а потому не приводит к ее загрязнению. Авторы смоделировали нефтяной разлив, вылив образец нефти в контейнер с водой комнатной температуры (около 22°С) и охлажденной до 0°С и 7°С. После того, как нефтяные пятна растеклись по поверхности воды, исследователи нанесли на воду синтезированный реагент. Эксперимент показал, что уже в течение одной минуты после нанесения реагент уменьшил площадь нефтяного пятна на 93% при комнатной температуре и на 89% при охлаждении. При этом толщина нефтяной пленки за счет ее сжатия в более плотный слой увеличилась в 1,6–2,6 раза (с 0,1 до 1,6–2,6 миллиметров). При такой толщине нефтяной пленки ее уже можно удалить с поверхности воды нефтесборной техникой или, не извлекая, сжечь на месте разлива. Поэтому реагенты, способные увеличить толщину пленки до 1 миллиметра и более, считаются эффективными. Когда ограничить распространение нефтяного пятна плавучими боновыми заграждениями невозможно, единственный способ увеличить толщину нефтяной пленки — применение реагентов-собирателей нефти. </div> <img width="462" src="https://www.rscf.ru/import/%D0%BF%D0%A5%D0%AF%D0%A1%D0%9C%D0%9D%D0%98%CC%86%201.%20%D1%85%D0%93%D0%9B%D0%95%D0%9C%D0%95%D0%9C%D0%A5%D0%95%20%D0%A0%D0%9D%D0%9A%D0%AB%D0%A5%D0%9C%D0%A8%20%D0%9C%D0%95%D0%A2%D0%A0%D0%AA%D0%9C%D0%9D%D0%98%20%D0%9E%D0%9A%D0%95%D0%9C%D0%98%CC%86%D0%A5%20%D0%9E%D0%9D%D0%AF%D0%9A%D0%95%20%D0%94%D0%9D%D0%90%D0%AE%D0%91%D0%9A%D0%95%D0%9C%D0%A5%D0%AA%20%D0%9F%D0%95%D0%AE%D0%A6%D0%95%D0%9C%D0%A0%D0%AE%20%D0%9E%D0%9F%D0%A5%200%E2%95%9F%D1%8F,%207%E2%95%9F%D1%8F%20%D0%A5%2022%E2%95%9F%D1%8F.jpg" height="447" style="width: 857.009px;"> <div> Изменение толщины нефтяной пленки после добавления реагента при 0°С, 7°С и 22°С. Источник: Morozov et al. / Marine Pollution Bulletin, 2024 Кроме того, авторы впервые изучили методами магнитно-резонансной томографии (МРТ) и ядерного магнитного резонанса (ЯМР), как реагент влияет на взаимодействие нефти с водой и образование льда в месте разлива. Эти подходы позволили определить, что присутствие реагента-собирателя нефти меняет внутреннюю структуру и текстуру поверхности льда под нефтяным пятном, а также его теплофизические свойства. Так, в образцах воды с нефтью, но без реагента в процессе замерзания образовалось характерное "бутылочное горлышко". Это ситуация, когда по мере превращения воды в лед еще не замерзшая вода выдавливается образующимися кристаллами льда в направлении движения фронта замерзания. При использовании реагента структура льда оказалась иной из-за того, что вытесняемая вода не «выдавливалась», а замерзала внутри поликристаллической структуры льда. Понимать, как реагенты влияют на замерзание и оттаивание нефти и воды важно, поскольку эти процессы играют значительную роль в балансе солености, циркуляции воды в океане, экологии морских обитателей, отражении солнечного света, тепло- и массообмене в атмосфере. "По эффективности наш реагент превосходит большинство известных соединений для удаления разливов нефти, при этом имеет важное преимущество — он экологичен, поскольку относится к быстроразлагаемым реагентам. В дальнейшем мы планируем протестировать новый состав для удаления нефтяных пятен в природных условиях, чтобы учесть все имеющиеся в естественной среде факторы, например, ветер и течения", — Делгир Санджиева, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИНХС РАН, доцент кафедры общей и прикладной химии РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина Источник: <a target="_blank" href="https://www.rscf.ru/news/chemistry/fosfolipidy-i-izobutanol-s-razlivami-nefti-v-arktike-pomozhet-borotsya-novyy-ekologicheski-bezopasny/">Российский научный фонд</a> </div> <blockquote> </blockquote>

Учёные Лавёровского центра выяснили, как на Севере России появилась речная дрейссена

10.01.2025

<div> Речная дрейссена (Dreissena polymorpha) – обитающий в пресных и солоноватых водах двустворчатый моллюск, который за последние десятилетия существенно расширил границы своего ареала. Как показывает мировая практика, его способность образовывать скопления с чрезвычайно высокой плотностью может представлять угрозу для гидротехнических объектов. Учёные Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения РАН выявили особенности распространения чужеродного вида на Европейском Севере России. "Дрейссена полиморфа относится к числу агрессивных видов-инвайдеров. Но если ситуация с его расселением в Западной Европе и Северной Америке была изучена достаточно основательно, то на территории России и Белоруссии исследований было проведено немного. Очевидно, что для Европейского Севера России этот вид чужеродный, но откуда он к нам пришёл было неизвестно", – констатирует директор Лавёровского центра, чл.-корр. РАН Иван Болотов. Первое упоминание этого вида связано с именем учёного-энциклопедиста немецкого происхождения Петра Симона Палласа, обнаружившего дрейссену в реке Урал в 1769 году. Сейчас моллюска-зебру, называемого так из-за характерного полосатого рисунка на раковинах, часто упоминают в контексте ущерба объектам гидроэнергетики в Северной Америке. Известны случаи, когда образовавшиеся в трубопроводах друзы (скопления сросшихся особей) снижали эффективность систем охлаждения и оборотного водоснабжения на энергообъектах в США. "Дрейссена входит список 100 наиболее опасных чужеродных видов в мире: она способна трансформировать экосистемы. Но в основном изучается её экология, взаимоотношения с другими организмами и окружающей средой, а не генетика. Поэтому наше многолетнее исследование было посвящено генетическому разнообразию северной популяции и вопросам расселения вида из нативного ареала", – говорит директор Института биогеографии и генетических ресурсов Лавёровского центра Юлия Беспалая. Нативный ареал Dreissena polymorpha – реки Понто-Каспия (бассейнов Чёрного, Азовского и Каспийского морей). Как отмечает научный сотрудник музея центров биоразнообразия ФИЦКИА УрО РАН Оксана Травина, распространение дрейссены в мире во многом было связано с деятельностью человека – строительством каналов, соединяющих водоёмы, и развитием судоходства. "Речные зебры" ведут малоподвижный образ жизни, зачастую прикрепляясь к раковинам других мягкотелых. Будучи активными биофильтраторами, дрейссены конкурируют с иными видами моллюсков за питание, влияя на состав воды и стимулируя появление новых организмов. Река Северная Двина фактически является северной границей распространения полиморфы. Впервые она была здесь найдена в конце XIX века. "Нельзя сказать, что в Северной Двине развилась большая, плотнозаселённая популяция. Скорее всего, такому развитию препятствуют суровые условия среды и химические показатели воды. Тем не менее, дрейссена встречается по всему руслу реки. Ранее предполагалось, что этот вид здесь не размножается, а присутствует за счёт заносов личинок. Наши исследования показали, что она здесь прекрасно себя чувствует. Начинает сезон размножения при температуре 12 °С, хотя ранее были данные, что такое возможно преимущественно при температуре не ниже 15 °С", – объясняет Оксана Травина. Пути расселения "зебры"-инвайдера на Европейском Севере России помогли установить молекулярно-генетические исследования. Для анализа генетического разнообразия и определения векторов распространения дрейссены использовались гены-маркеры митохондриальной и ядерной ДНК (ген первой субъединицы митохондриальной цитохром оксидазы и ядерные последовательности ITS2 (внутренние транскрибируемые спейсеры рибосомальных генов)). Полученные данные и моделирование позволяют говорить о том, что инвазивные популяции дрейссены пришли в реки бассейна Белого моря из водоёмов Каспийского бассейна. Было подтверждено, что популяции в реках бассейна Балтийского моря происходят из бассейна Чёрного моря. Кроме того моделирование показало, что популяции "зебр" из рек бассейна Азовского моря могли также стать источником инвазий в зону Балтики и Беломорья. Генетика этого вида моллюсков до сих пор представляет собой загадку. Как сообщил ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной экологии и биогеографии Лавёровского центра Александр Кондаков, анализ 28S рибосомной РНК, выделенной из биологического материала некоторых особей "северных" дрейссен, демонстрирует существенную генетическую дистанцию и с Dreissena polymorpha, и с распространённым в России близкородственным видом полиморфы – Dreissena rostriformis. И это при том, что и по морфологическим признакам, и по результатам анализа цитохром-с-оксидазы – это дрейссена полиморфа, подчёркивает учёный. Исследователи предполагают, что ранее неизвестный вариант 28S рибосомной РНК может быть результатом гибридизации видов. Другая гипотеза допускает, что это может быть "генетический след", своего рода "атавистический отпечаток" уже вымершего вида дрейссен, который смог перенести свой генетический материал с помощью близкородственного вида. Работа с гипотезами будет продолжена в рамках проекта молодого учёного Лавёровского центра Оксаны Травиной "Генетическое разнообразие, филогеография инвазионного вида Dreissena polymorpha (Pallas, 1771) в нативном и инвазионном ареалах", получившего поддержку Российского научного фонда. Источник: <a target="_blank" href="https://fciarctic.ru/Articles/Zebra-invayder-uchyonie-Lavyorovskogo-centra-viyasnili-otkuda-na-Evropeyskom-Severe-Rossii-poyavilas-rechnaya-dreyssena">ФИЦКИА УрО РАН</a> </div>

НОВОСТИ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В АРКТИКЕ