В Кемерове состоялся второй Российско-американский академический cеминар по проблемам черного углерода «Workshop on Black Carbon».

Семинар проводился на базе Института углехимии и химического материаловедения Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН в рамках Соглашения о научном сотрудничестве между Российской академией наук и Национальной академией наук США от 4 апреля 2013 г. и Протокола о сотрудничестве между РАН и НАН США от 27 апреля 2015 г.

Симпозиум состоялся при поддержке Сибирского отделения РАН, Отделения наук о Земле РАН, Отделения химии и наук о материалах РАН, ФАНО России, администрации Кемеровской области, Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Научного совета по химии ископаемого и возобновляемого углеродсодержащего сырья РАН, Кемеровского государственного университета, Кузбасского государственного технического университета имени Т.Ф. Горбачева, Кузбасского технопарка.

Научная программа семинара включала пленарные лекции и устные доклады по следующим направлениям:

- Проблемы эмиссии «черного углерода» в окружающей среде: свойства, источники, образование, воздействие и возможности снижения последствий;
- Процессы переноса «черного углерода» в атмосфере (включая трансграничный), определение различных типов и форм «черного углерода»: результаты, моделирование;
- Возможные последствия влияния на климат: влияние на альбедо, образование облаков, региональные изменения климата и погодных условий;
- Влияние на здоровье человека и опыт снижения его уровня, включая медицинские и экономические аспекты;
- Предложения по дальнейшему уточнению научных неопределенностей, связанных с «черным углеродом»;
- Проблемы черного углерода в угледобывающих регионах;
- Пожары и факельные выбросы как источник черного углерода и углеродных аэрозолей в природе.

Впервые такой семинар был проведен в октябре 2012 г. в Москве. Отделение наук о Земле РАН провело это мероприятие по поручению вице-президента РАН академика Н.П. Лаверова. В работе активно участвовали ученые Сибирского отделения РАН, а директор Института углехимии и химического материаловедения, член-корреспондент РАН З.Р. Исмагилов был сопредседателем семинара с российской стороны и внес большой вклад в его успешную работу.

В 2012 году в работе семинара участвовали около 50 ученых и специалистов из России и США. С российской стороны они представляли научно-исследовательские институты РАН, Росгидромета (Министерства природных ресурсов), Министерства здравоохранения, МГУ им. М.В. Ломоносова и Северо-Западного медицинского университета им. Мечникова. Американская делегация состояла из представителей нескольких университетов и учреждений НОАА и Национальной академии США.

В июне 2015 года в УВС РАН из Национальной академии наук США поступило предложение продолжить дискуссии, имевшие место в 2012 г. Было решено в 2016 г. провести семинар в Кемерове — научной столице угледобывающего региона. Это открыло возможности подробного обсуждения проблем кругооборота различных форм углерода в угледобывающем регионе при добыче, обогащении, транспортировке и переработке угля.

Американская делегация в составе 11 человек включала ученых и специалистов из Национальной академии наук США, Университета Массачусетса и Колорадо, Национального института охраны труда и здоровья, научной корпорации МАГИ, Института технологии штата Джорджия, Агентства по охране окружающей среды, Лесной службы США, а также представителей посольства США в России.

Участники семинара

На торжественном открытии семинара с приветственным словом выступил ученый секретарь-заместитель директора Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН В.В. Зиновьев. По поручению научного руководителя ФИЦ УУХ СО РАН академика А.Э. Конторовича он поздравил участников семинара и зачитал приветственную телеграмму, отметив, что проведение мероприятий подобного уровня во вновь созданном Федеральном исследовательском центре угля и углехимии СО РАН — событие знаковое и в полной мере отвечающее современным вызовам, а также свидетельствующее о преемственности поколений научных учреждений в Сибири.

От имени администрации Кемеровской области приветствовал участников симпозиума начальник Департамента природных ресурсов и экологии Кемеровской области С.В. Высоцкий.

Приветствие организаторам и участникам семинара направил первый заместитель руководителя ФАНО России А.М. Медведев. Он отметил, что сотрудничество между академиями наук России и США олицетворяет успешный результат взаимодействия ученых, свидетельствует о единстве пространства научно-исследовательской работы и призывает нас к еще большей интеграции в сфере науки.

Руководитель американской делегации профессор Джулия Бриджгейм-Гретте из Университета Массачусетса в приветственной речи обозначила ключевые вопросы для обсуждения:

- Глобальные последствия влияния черного углерода и эмиссии метана;
- Текущее состояние исследований по влиянию изменения климата на здоровье человека;
- Перспективы укрепления связей между американскими и российскими учеными по вопросам решения этих проблем и организации совместных исследований;
- Развитие взаимодействия по вопросам сокращения выбросов черного углерода.

З.Р. Исмагилов

В.С. Козлов

Д. Бриджгейм-Гретте

Директор Института углехимии и химического материаловедения ФИЦ УУХ СО РАН, член- корр. РАН З.Р. Исмагилов в своей вводной лекции отметил особую социально-экономическую роль Кемеровской области в развитии России, обозначил некоторые направления исследований, связанных с вопросами черного углерода и актуальных для региона с развитой угледобывающей и углеперерабатывающей промышленностью. В частности, он обозначил комплекс задач, связанных с решением экологических проблем и проблем факельных выбросов.

Семинар собрал более восьмидесяти участников, включая исследователей из Москвы, Санкт-Петербурга, Апатитов, Новоуральска, Томска, Красноярска, Кемерова, Новосибирска, Омска, Бийска. Научная программа была представлена 5 пленарными докладами и 29 устными секционными докладами.

Пленарный доклад с.н.с. Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН (Томск) к.ф.-м.н. В.С. Козлова «Долгосрочные исследования пространственно-временной изменчивости концентрации черного углерода и аэрозоля в тропосфере западной Сибири и российской субарктики» был особенно актуальным, поскольку в последние годы в атмосфере резко возросли концентрации аэрозолей черного углерода, что оказывает значительный эффект на экологию и климат Арктики и Западной Сибири. Одновременные измерения содержания черного углерода и аэрозольных концентраций актуальны для проведения климатического моделирования, для оценки антропогенной нагрузки и воздействия на здоровье человека.

Пленарный доклад профессора Джулии Бриджгейм-Гретте из Университета Массачусетса США «Challenges in assessing the role of black carbon in global climate change» касался проблемы оценки роли черного углерода в изменении мирового климата. В докладе подробно рассмотрены причины изменения средней температуры на планете, в том числе парниковый эффект, и, как следствие, уменьшение площади ледников Арктического моря. Так, например, установлено, что масса ледяного покрова Гренландии стремительно сокращается в течение последних нескольких лет из-за поверхностного таяния льда и образования айсбергов. Исследования, основанные на наблюдениях спутников НАСА, указывает на то, что в период с 2003 по 2013 год Гренландия теряла ежегодно около 280 гигатонн льда, в результате чего уровень мирового океана поднимается на 0,8 миллиметра в год. Данные исследования объясняются эффектом потемнения: уменьшение альбедо из-за наличия примесей черного углерода, а также из-за увеличения размеров их частиц.

Также научная программа включала устные доклады, посвященные определению различных типов и количества «черного углерода», его влияния на здоровье человека и опыт снижения его уровня, включая медицинские аспекты, а также факельные выбросы как источник черного углерода и углеродных аэрозолей в природе.

Оживленную дискуссию вызвал доклад к.х.н. Н.В. Журавлевой «Размер частиц и распределение черного углерода в зоне локализации предприятий угледобывающей и металлургической промышленности» из Западно-Сибирского испытательного центра (Новокузнецк). Доклад связан с разработкой сертифицированных методов определения распределения частиц угольного порошка по размерам методом лазерной гранулометрии. В выступлении были рассмотрены основные источники выбросов углеродсодержащих частиц в воздух Новокузнецка, способы отбора проб из этих источников, а также описаны преимущества и недостатки некоторых методик подготовки образцов для проведения анализа данным методом. Также была представлена сравнительная метрологическая оценка результатов на сериях образцов, введенных в различных растворителях, а также в виде аэрозоли.

Интерес вызвал доклад к.х.н., с.н.с. А.С. Козлова «Исследование фракционного и химического состава нелетучих выбросов турбодвигателей гражданской авиации». Представленная работа осуществляется Институтом оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН (Томск), Институтом химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН (Новосибирск) и конструкторским бюро «Авиадвигатель» (Пермь), обладающим большими возможностями для испытаний двигателей, начиная от камеры сгорания и заканчивая двигателем целиком.

Докладчик отметил, что гражданская авиация оказывает некоторые глобальные климатические эффекты, в частности, наибольшее влияние имеют прямые выбросы сажи, которая покрывает более 1% поверхности Земли. В целом около 4% от глобального потепления обусловлено деятельностью гражданской авиации. В работе представлены результаты исследования выбросов нелетучих частиц (аэрозолей) различных типов авиационных газотурбинных двигателей. Результаты измерений показали, что выбросы содержат до нескольких десятков миллионов наноразмерных частиц сажи на кубический сантиметр. Концентрация частиц уменьшается по мере приближения к режиму взлета. Нелетучие продукты выбросов содержат нормальные углеводороды с числом атомов углерода 14-27.

Аспирантка ИУХМ ФИЦ УУХ СО РАН Е.Р. Хабибулина доложила о разработанных подходах определения полициклических ароматических углеводородов в углях методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. В пробах угля ей удалось с высокой точностью идентифицировать канцерогенное вещество – бенз(а)пирен, который является индикатором присутствия остальных представителей данного класса соединений.

Анализ представленных на семинаре докладов свидетельствует об успешном сотрудничестве и интеграции академической научной среды с новыми исследовательскими центрами в университетах, центрами коллективного пользования, заинтересованными в перспективных разработках в данных направлениях, в том числе, и с организациями из США. Многие представленные работы выполняются в рамках различных проектов, в том числе поддерживаемых Российским научным фондом и Российским фондом фундаментальных исследований.

В последний рабочий день семинара для участников была организована экскурсионная программа — гости посетили музей-заповедник «Красная горка» и Центр коллективного пользования ФИЦ УУХ СО РАН.

Дополнительная информация о результатах семинара — на сайте Института углехимии и химического материаловедения ФИЦ УУХ СО РАН и сайте мероприятия.