Институт
промышленной
экологии

Адрес:
620108, г. Екатеринбург,
ул. С. Ковалевской, 20
Тел.:
+7 (343) 374 37 71
E-mail:
iie@ecko.uran.ru
Статистика:
Научные результаты
Основные научные достижения
 
2021 год
1. На основе масштабного радонового обследования, выполненного в восьми крупных городах России с применением единого методологического подхода, впервые сделана обоснованная оценка облучения радоном городского населения страны: средняя объемная активность (ОА) радона в многоэтажных зданиях 25 Бк/м3; среднее геометрическое – 21 Бк/м3; геометрическое стандартное отклонение – 1,8; доля жилищ с ОА радона выше 100 Бк/м3 – 0,42%. В целом облучение радоном в многоэтажных городских зданиях России является невысоким. В новых зданиях повышенного класса энергоэффективности ОА радона увеличивается в среднем в 1,5 раза, доля зданий с ОА радона выше 100 Бк/м3 возрастает до 2,8%. Использование строительных материалов с более высокой удельной активностью (УА) Ra-226 приводит к существенному росту ОА радона в жилищах. При УА Ra-226 выше 90 Бк/кг и низкой кратности воздухообмена в жилых помещениях современных зданий может превышаться норматив по ОА радона. Разработаны базовые принципы снижения содержания радона
Авторы: Васильев А.В., Жуковский М.В., Изгагин В.С., Малиновский Г.П., Назаров Е.И., Онищенко А.Д., Ярмошенко И.В. (ИПЭ УрО РАН)

2. Разработана оригинальная методика проведения радиоэкологического исследования в районах расположения объектов использования атомной энергии (ОИАЭ) на основе измерения радиоуглерода (С-14) в годичных кольцах сосны с применением ускорительной масс-спектрометрии. На основании предложенного подхода исследован вклад выбросов ядерных реакторных установок ОИАЭ (ИВВ-2М, АМБ-100 и АМБ-200) в содержание С-14 в растительности в г. Заречный. Показано, что за счет выбросов концентрация C-14 в различных годичных кольцах сосны увеличивалась до 35 pMC (процент современного углерода). Предложенный метод позволяет ретроспективно оценить выбросы С-14 на всем жизненном цикле реакторной установки, в том числе в течение отдельных проводимых технологических процессов и топливных кампаний.
Авторы: Назаров Е.И., Екидин А.А., Васянович М.Е., Пышкина М.Д., Васильев А.В. (ИПЭ УрО РАН)

3. Предложена новая методика, расширяющая набор методов анализа статистических взаимосвязей между количественной и дихотомической переменными. Предлагаемый подход на основе методов скользящего среднего позволяет визуализировать взаимосвязь между исследуемыми переменными, что важно для прикладных применений, например, в медико-экологических исследованиях. Проведено сравнение новой методики с одним из основных существующих методов изучения статистических связей между количественной и дихотомической переменными – методом логистической регрессии. Показано, что метод скользящего среднего позволяет не только оценить статистическую связь между Y и Х, но и проверить условие применимости логистической регрессии.
Авторы: Вараксин А.Н., Шалаумова Ю.В., Маслакова Т.А., Константинова Е.Д. (ИПЭ УрО РАН)

4. Разработан трехшаговый алгоритм обработки данных экологического мониторинга территорий для моделирования пространственного распределения химических элементов в верхнем слое почвы, учитывающий пространственную неоднородность моделируемого признака. Разработанный подход используется для оценки представительности исходных пространственных данных и оптимизации схемы мониторинга территории. Методика апробирована на данных исследования содержания хрома и марганца в верхнем слое почвы жилых районов в городах Ноябрьск и Новый Уренгой. Для каждой территории исходные данные разделились на три группы по относительной частоте попаданий в обучающее и тестовое подмножества при условии минимизации ошибки интерполяции моделью: «элитная», «средняя» и «бесполезная».
Авторы: Баглаева Е.М., Сергеев А.П., Шичкин А.В., Буевич А.Г. (ИПЭ УрО РАН)

5. По результатам многолетнего мониторинга с использованием высокоточного газоанализатора оценена интенсивность эмиссии углеродсодержащих, парниковых газов на территории г. Екатеринбурга. Расчеты выполнены с использованием метода «гигантской камеры», который состоит в анализе накопления газа при штилевых условиях (скорость ветра 0-1 м/c). За период 2018–2019 гг. средняя интенсивность эмиссии СО2 составила 6,1±2,1 103 т/км2∙год, СО – 83±28 т/км2∙год, для СН4 – 18±7 т/км2∙год. Впервые показано, что эмиссия парниковых газов в крупном российском городе не отличается от других мегаполисов мира.
Авторы: Юрков И.А., Гуляев Е.А., Джолумбетов С.К. (ИПЭ УрО РАН)

2020 год
1. Разработаны новые методы контроля радиоактивных веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух при эксплуатации ядерных реакторных установок. В основу предложенных методов легло использование достижений текстильной науки и техники в области создания новых нановолокнистых нетканых фильтрующих материалов. Применение новых материалов и методов радиационного контроля позволило получить наиболее полную и достоверную информацию о радионуклидном составе газоаэрозольной смеси в выбросах всех российских АЭС. Выявленные качественные и количественные характеристики выбросов позволили определить радиоактивные изотопы, которые вносят наибольший вклад в формирование дозы облучения населения при нормальной эксплуатации действующих АЭС России.
Авторы: Екидин А. А., Васянович М. Е., Васильев А. В. (ИПЭ УрО РАН)

2. В ходе ландшафтных эколого-геохимических исследований в шести крупных городах России изучены природные и антропогенные процессы, определяющие образование, перенос и отложение твердых пылегрязевых осадков (наносов) в современной урбанизированной среде. В городе Екатеринбурге общее количество отложений достигает 3,2 кг/м2, из которых 0,2 кг/м2 – фракция <10 мкм, в которой содержатся максимальные концентрации тяжелых металлов. Накопление твердого осадка снижает качество городской среды. Ветровой и механический подъем пыли отрицательно влияет на здоровье населения. Следующие основные антропогенные факторы оказывают влияние на формирование значительных запасов пылегрязевого осадка в жилых районах российских городов: низкая адаптация инфраструктуры к высокой плотности автомобилей; неудовлетворительное качество содержания территорий; отсутствие последовательного подхода к управлению состоянием окружающей среды при производстве работ по благоустройству территорий, земляных и ремонтно-строительных работ. Разработаны предложения по совершенствованию муниципального планирования и управления, направленные на повышение качества городской среды.
Авторы: Ярмошенко И. В., Малиновский Г. П., Селезнев А. А., Астафьева О.В. (ИПЭ УрО РАН)

3. Установлены закономерности формирования доз нейтронного облучения при эксплуатации ядерных установок различных типов (ИВВ-2М, БН, ВВЭР). На основании полученных результатов разработаны модели расчета энергетического распределения и мощностей доз нейтронного излучения на конкретных рабочих местах. Поправочные коэффициенты для индивидуальных дозиметров нейтронного излучения, полученные с учетом отличий калибровочного или поверочного поля от спектра нейтронного излучения в реальных условиях измерений, создают основу для совершенствования радиационной безопасности при эксплуатации ядерно-физических реакторных установок. Проведено ранжирование значимости различных источников излучения с точки зрения формирования радиационного воздействия на конкретных рабочих местах.
Авторы: Пышкина М. Д., Васильев А.В., Екидин А. А., Назаров Е. И. (ИПЭ УрО РАН)

4. Разработан метод неразрушающего контроля удельной активности Ra-226 и других природных радионуклидов в строительных материалах. Метод заключается в измерении гамма-спектра полевым спектрометром при соблюдении фиксированной геометрии положения детектора в пространстве относительно источника излучения. Расчет средней удельной активности природных радионуклидов в строительных материалах осуществляется путем сравнения нормированной расчетной плотности потока нерассеянных гамма-квантов с измеренными скоростями счета в соответствующем фотопике. Предложенный метод используется для оценки содержания природных радионуклидов в строительных материалах в эксплуатируемых зданиях.
Авторы: Екидин А. А., Васильев А. В., Ярмошенко И. В., Онищенко А. Д., Жуковский М. В. (ИПЭ УрО РАН)

5. Анализ вариабельности ритма сердца рабочих промышленных предприятий, занятых в производстве меди, показал напряжение регуляторных механизмов и их перенапряжение по мере увеличения стажа работы в неблагоприятных производственных условиях. При длительном стаже курения активность симпатического отдела вегетативной нервной системы преобладает в регуляции сердечной деятельности у работников.
Авторы: Константинова Е. Д., Маслакова Т. А., Шалаумова Ю. В., Вараксин А. Н. (ИПЭ УрО РАН), Савинцева М. С., Анцыгин И. А. (УрФУ).

6. Выявлены новые диагностические маркеры преждевременного старения, позволяющие оптимизировать определение изменений биологического возраста работников в условиях работы во вредных условиях медеплавильного производства. Основными маркерами являются высокие значения показателей артериального давления, снижение показателей статической балансировки и физической работоспособности на килограмм массы тела. Максимальное превышение наблюдаемого биологического возраста над должным выявлено у курящих работников медеплавильного производства с низким уровнем физической активности (0,66±0,29 года). Наблюдаемый биологический возраст существенно превышает должный у работников со стажем работы во вредных условиях труда свыше 20 лет.
Авторы: Константинова Е. Д., Вараксин А. Н. (ИПЭ УрО РАН), Коневских Л. А. Мишина Е. А., Беломестнова О. В. (ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»)

7. Разработан метод восстановления трехмерных аэрозольных полей регионального и глобального масштабов на основе совместного анализа данных солнечной фотометрии и информации о динамике атмосферы. По результатам фотометрических измерений в семи пунктах мониторинга сети AERONET за 2016 год восстановлено трехмерное поле объемной концентрации субмикронного аэрозоля в шестикилометровом слое атмосферы над территорией России. Уровни концентраций субмикронного аэрозоля существенно снижаются с высотой практически во всей расчетной области за исключением Восточной Сибири. Предполагается, что повышенные концентрации субмикронного атмосферного аэрозоля в Восточной Сибири, которые сохраняются до высот 5-6 км, вызваны пожарами в летний период.
Авторы: Наговицына Е. С., Поддубный В. А. (ИПЭ УрО РАН).

8. На основе базы данных реанализа стационарных, аэрологических и спутниковых измерений CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service) построена карта пространственного и временного распределения концентрации СО2 в атмосфере на территории Российской Федерации за 2013-2018 годы. Сравнение расчетных значений концентрации СО2 с результатами приборных измерений в пунктах мониторинга Екатеринбург, Тикси и Териберка показало хорошую сходимость. Установлено, что наибольшие значения концентрации СО2 наблюдаются в западной и юго-западной части страны, наименьшие – на Дальнем Востоке и в Арктическом регионе. Максимум концентрации СО2 достигается в зимний период, минимум – в летний. Среднегодовой рост концентрации СО2 составляет 2,58 ppm/год, межгодовая амплитуда изменения концентрации около 21 ppm.
Автор: Джолумбетов С. К. (ИПЭ УрО РАН).

9. По результатам прецизионных измерений впервые получены количественные оценки фоновых уровней парниковых газов диоксида углерода (CO2), метана (CH4) и окиси углерода (CO) в атмосфере города Екатеринбурга. Показано, что фоновые и измеренные концентрации имеют суточную и сезонную периодичность. Наибольшее различие дневных и ночных концентраций СО2 наблюдается в июле (36,1±11,6 ppm), СН4 – в сентябре (132±95 ppb), CO – в сентябре (477±228 ppb). Анализ сопутствующих метеоусловий показал, что суточная динамика СО в значительной степени обусловлена влиянием местных антропогенных источников.
Авторы: Гуляев Е. А., Антонов К. Л., Маркелов Ю. И. (ИПЭ УрО РАН).

10. Исследованы циклы динамики содержания парникового газа метана в приземном слое атмосферы в летние сезоны 2015-2017 г.г. на острове Белом, ЯНАО (73,1° СШ). Выявлены резкие изменения суточных корреляций между температурой атмосферного воздуха и содержанием метана в диапазоне от -0,8 до +0,8, которые можно объяснить влиянием ветрового режима (континентальный или океанический). Ветровой режим также определяет соответствующие, выявленные ранее, закономерности распределения пылевых частиц по размерам. Анализ временных рядов концентраций метана показал периодические составляющие, связанные с температурой: тридцати-, десяти-, семи-, трех- и односуточные компоненты. Данные о времени задержки между изменениями температуры и содержанием метана в атмосферном воздухе позволили построить односуточную прогностическую нелинейную авторегрессионную экзогенную модель с высоким коэффициентом корреляции для предсказанных и наблюдаемых значений (около 0,9).
Авторы: Баглаева Е. М., Буевич А. Г., Сергеев А. П., Мамедалиева (Рахматова) А. Ю., Шичкин А. В., Маркелов Ю. И. (ИПЭ УрО РАН).
2019 год
1. Разработана методология проведения предэксплуатационной радиоэкологической оценки и прогнозирования состояния окружающей среды в районе строительства новой АЭС. Методология позволяет: корректно оценивать воздействие на окружающую среду, определять дозы облучения населения и персонала, обусловленные эксплуатацией АЭС; определять участки и методы мониторинга радиоэкологической ситуации в районе расположения АЭС; предупреждать ошибочную интерпретацию данных радиационного мониторинга.
Авторы: Екидин А.А., Пышкина М.Д., Васильев А.В., Васянович М.Е., Назаров Е.И. (ИПЭ УрО РАН), Капустин И.А., Привалов И.А. (МИРЭА - Российский технологический университет)

2. Разработаны научно-методические основы оценки радиационного воздействия нейтронных потоков на персонал на объектах использования атомной энергии при различной форме спектра нейтронного излучения в широком энергетическом диапазоне. В основе разработанного подхода лежит мультисферный метод, суть которого состоит в том, что в процессе измерения счетчик тепловых нейтронов последовательно размещают в центре сферических замедлителей различного диаметра. Зная функции чувствительности таких сферических детекторов, можно по измеренным скоростям счета восстановить энергетический спектр нейтронов. Восстановление спектра первоначального потока основано на вычислении минимума невязки скоростей счета, измеренных экспериментально и полученных путем свертки чувствительности детектора нейтронов в сфере-замедлителе и набора модельных спектров нейтронного излучения.
Авторы: Пышкина М.Д., Васильев А.В., Екидин А.А., Назаров Е.И. (ИПЭ УрО РАН)

3. Обнаружены аномально высокие доли ультрадисперсной (1 нм) фракции 212Pb (продукта распада 220Rn) в атмосфере хранилища монацитового концентрата: f1 = 0,3–0,5 при концентрации аэрозоля 20000 см-3 и 0,1–0,16 при концентрации аэрозоля ~ 140000 см-3, что на несколько порядков величины превышает теоретические значения. Показано, что аномалии обусловлены спецификой процесса отбора проб аэрозолей в атмосфере с высокой концентрацией торона, который приводит к локальному изменению соотношения между присоединенной и неприсоединенной фракциями вблизи точки отбора. Экспериментально доказано, что в зоне дыхания в атмосфере с высокой концентрацией торона также происходит локальное увеличение доли ультрадисперсной фракции 212Pb до f1=0,4. Рост доли свободной фракции 212Pb в зоне дыхания необходимо учитывать при оценке доз облучении персонала радиационно опасных производств, связанных с поступлением торона в атмосферу.
Авторы: Жуковский М.В., Васянович М.Е., Онищенко А.Д., Васильев А.В. (ИПЭ УрО РАН).

4. Обосновано выделение снегогрязевой пульпы в качестве самостоятельного объекта современной среды городов в зоне субарктического и умеренного континентального климата. Снегогрязевая пульпа образуется в результате антропогенно обусловленного перемешивания поверхностного пылегрязевого осадка и выпавшего снега. На примере городов России изучены физико-химические свойства и минеральный состав этого объекта в различных участках городских кварталов (микроландшафтных зонах), показана его геоэкологическая индикаторная функция и роль в поверхностном стоке наносов и образовании грязи в урбанизированной среде. Выявлены закономерности накопления поллютантов в снегогрязевой пульпе, в том числе интенсивное депонирование мелкоразмерной фракции пыли (<100 мкм). Разработана методика оценки запасов поверхностных отложений. Разработаны направления повышения качества городской среды, учитывающие взаимодействие климатических и антропогенных факторов современного седиментогенза в урбанизированной среде.
Авторы: Ярмошенко И.В., Селезнев А.А., Малиновский Г.П., Илгашева Е.О., Тетерин А.Ф. (ИПЭ УрО РАН)

5. Разработана классификация техногенных частиц, входящих в состав поверхностного пылегрязевого осадка в урбанизированной среде. Техногенная составляющая осадка представлена следующими типами частиц: гранулированные и камневидные шлаковые частицы, железистые и силикатные микросферы, фрагменты тормозных систем автомобилей, фрагменты шин, обломки строительных материалов (кирпич, штукатурка, краска), сажа, микропластик, фрагменты бытового мусора. Описаны морфология, типичные размеры, степень окатанности, цвет и прозрачность, особенности поверхности, химический состав, предполагаемый генезис техногенных частиц. В пылегрязевом осадке городов России преобладают шлаковые частицы различного происхождения, золы уноса, фрагменты строительных материалов. Вклад различных типов техногенных частиц в загрязнение окружающей среды определяется в основном климатическими факторами, применяемыми строительными технологиями и промышленной специализацией города.
Авторы: Илгашева Е.О., Ярмошенко И.В., Селезнев А.А. (ИПЭ УрО РАН).

6. На стабильной линии фибробластоподобных человеческих клеток для трех различных показателей установлена сходная дозо-ответная зависимость при изолированном воздействии наночастиц PbO и CuO. Практически во всем диапазоне доступных дозовых комбинаций дозо-ответная зависимость в обоих случаях с высокой точностью описывается гиперболической функцией. Комбинированные эффекты совместного воздействия наноразмерных частиц оксидов тяжелых металлов моделировались с помощью теории поверхности отклика. Полученные результаты показывают, что во всех случаях имеет место менее чем аддитивное совместное действие (антагонизм).
Авторы: Панов В.Г. (ИПЭ УрО РАН), Кацнельсон Б.А., Бушуева Т.В., Минигалиева И.А., Кузнецова А.Н., Наумова А.С., Шур В.Я., Шишкина Е.В., Гурвич В.Б., Привалова Л.И. (ЕМНЦ ПОЗРПП Росптребнадзора).

7. На основе анализа вариабельности сердечного ритма у жителей зоны Восточно-Уральского радиоактивного следа и прибрежных районов реки Теча выявлены показатели, характеризующие работу адаптационных механизмов, которые могут быть связаны с защитной реакцией организма человека на радиационное воздействие. Сделан вывод о том, что у значительной части населения этих территорий регуляторная система находится в состоянии напряжения, о чем свидетельствует отклонение отдельных показателей вариабельности ритма сердца от нормы у более чем половины обследованной выборки жителей.
Авторы: Константинова Е.Д., Маслакова Т.А., Шалаумова Ю.В., Вараксин А.Н., Живодеров А.А. (ИПЭ УрО РАН).

8. Для перспективных радиофармпрепаратов на основе моноклональных антител (МАb) и их фрагментов (МАb F(ab)'2 и МАb F(ab)'), меченных радионуклидом 89Zr, используемых для визуализации злокачественных новообразований методом позитронно-эмиссионной томографии, разработаны биокинетические модели, описывающие поведение радионуклида в организме человека после инъекционного введения. Для наиболее подверженных радиационному воздействию органов рассчитаны дозовые коэффициенты на единицу введенной активности. Показано, что для интактных МАb, меченных 89Zr, наиболее подверженными радиационному воздействию в организме органами являются: селезенка, печень, почки, стенка сердца, красный костный мозг и легкие. При введении 89Zr связанного с фрагментами МАb F(ab)'2, максимальные дозы создаются в почках, селезенке, печени, стенке сердца и легких. После инъекции 89Zr, связанного с фрагментами МАb F(ab)', наиболее облучаемым органом являются почки.
Авторы: М.В.Жуковский (ИПЭ УрО РАН), Хешам Закали, Мостафа Мостафа (УрФУ).

9. На основе результатов измерений концентраций парниковых газов в летние месяцы на острове Белый с использованием вычислительной технологии пассивной ветровой локации атмосферы (метод флюид-локации атмосферы) получены карты распределений в тропосфере Карского и северной части Баренцева морей средних эффективных концентраций метана и диоксида углерода (последний впервые). Показано, что в летние месяцы наблюдалось существенное перераспределение указанных парниковых газов между континентом и акваторией морей. Для диоксида углерода средние летние концентрации над континентом меньше, чем над поверхностью моря, для метана зафиксирована обратная тенденция.
Авторы: Поддубный В.А., Маркелов Ю.И., Наговицына Е.С., Омелькова Е.В. (ИПЭ УрО РАН).

10. По результатам измерений парниковых газов в атмосфере арктического о. Белый на двух высотных уровнях (1 м и 10 м) даны количественные оценки эффектов локальных эмиссий. На основе динамики вертикального градиента суточной и синоптической вариативности SD установлено, что локальные источники оказывают наибольшее влияние на приземные концентрации CO2 и СН4 в теплый период. По сравнению с холодным периодом эти источники увеличивают суточную вариативность SDDV диоксида углерода на 15-25%, метана – на 25-40% (рисунок). Вариативность, обусловленная синоптическим переносом, сильнее выражена в зимние месяцы и достигает 50% для CO2 и 60% для СН4. Суточная вариативность зимой объясняется скорее модуляцией абиотическими факторами удаленных антропогенных источников, а не локальной эмиссией, вклад которой в условиях зимних арктических экосистем пренебрежимо мал.
Авторы: Антонов К. Л., Поддубный В. А., Маркелов Ю. И., Омелькова Е.В. (ИПЭ УрО РАН).

11. На примере экспансии можжевельника сибирского в горную тундру на хребте Кваркуш (Северный Урал) показано влияние современного изменения климата на биоразнообразие в арктическом регионе. Число новых особей можжевельника сибирского в экотоне верхней границы его распространения наиболее тесно связано с климатическими условиями начала и окончания холодного периода, когда установление снежного покрова достаточной мощности защищает от снеговой корразии и предотвращает вымерзание взрослых плодоносящих особей и подроста. С увеличением высоты над уровнем моря корреляция между появлением кустов можжевельника сибирского и осадками начала холодного периода растет, на верхнем высотном уровне расположения пробных площадей зависимость близка к функциональной.
Авторы: Шалаумова Ю.В. (ИПЭ УрО РАН), Григорьев А.А. (ИЭРиЖ УрО РАН).
12. Для повышения точности прогноза динамики концентраций парниковых газов была разработана и опробована двухшаговая модель на основе нелинейной авторегрессионной нейронной сети с внешним входом (NARX), примененной последовательно дважды: на обучающем множестве временного ряда и на остатках от прогноза на первом шаге (NARXR). Окончательный прогноз определялся как сумма прогнозов на каждом шаге. На основе данных временных рядов концентраций парниковых газов (метан и водяной пар) в атмосфере острова Белый для сравнения с NARXR были построены и опробованы три одношаговые модели: модель векторной авторегрессии (VAR), и две модели на основе искусственных нейронных сетей (ANN): нейронная сеть Элмана (Elman) и нелинейная авторегрессионная нейронная сеть с внешним входом (NARX). Наименьшие ошибки (RMSE) прогноза по обоим газам (метан и водяной пар), 8% и 16%, соответственно, показала разработанная двухшаговая модель NARXR. Таким образом, показано преимущество (по сравнению с одношаговым подходом) последовательного извлечения информации из данных о динамике содержаний парниковых газов, представленной временным рядом.
Авторы: Буевич А.Г., Сергеев А.П., Шичкин А.В., Баглаева Е.М. (ИПЭ УрО РАН).

13. Решена задача снижения ошибки интерполяции и ее неопределенности ниже величины достижимой при применении случайного метода формирования обучающей выборки для построения двумерной карты пространственного распределения примеси в депонирующих средах с помощью многослойного персептрона. Разработанный алгоритм разбиения исходных данных на обучающее и тестовое множество предполагает пространственно-вероятностное квотирование с включением граничных и экстремальных точек в обучающее множество. Алгоритм опробован при анализе данных о распределении содержания хрома в поверхностном слое почвы урбанизированных территорий (Ноябрьск и Тарко-Сале, ЯНАО).
Авторы: Баглаева Е.М., Сергеев А.П., Шичкин А.В., Буевич А.Г. (ИПЭ УрО РАН).