Если посмотреть на карту, то можно заметить, что Новосибирская область богата водными ресурсами. Помимо хорошо известных рыбы и пресной воды, озера могут быть полезны ещё и сапропелями – донными отложениями, которые формируются из остатков органических (животных, растений, грибов, бактерий и вирусов) и минеральных веществ. Такой осадок можно использовать как удобрение, кормовую добавку, сырье для биотоплива и косметики, и в других отраслях промышленности.
Интеграционный проект Сибирского отделения РАН по изучению сапропелей рассчитан на 3 года, он так и называется «Условия формирования, закономерности размещения и рациональное природопользование сапропелей Сибири». В нем участвуют учреждения трех направлений наук: науки о жизни, представленные Институтом почвоведения и агрохимии СО РАН, науки о Земле — Институтом геологии и минералогии СО РАН им.В. С. Соболева и Институтом водных и экологических проблем СО РАН, также химические науки — Институтом катализа СО РАН им. Г. К. Борескова. Также в нем задействованы микробиологи из Новосибирского государственного университета, есть договоренность о взаимодействии с кафедрой геоэкологии и геохимии Томского политехнического университета. Каждый год на все организации выделяется 1,5 млн. рублей: полученные деньги расходуются на экспедиции, аналитические работы, участие в конференциях и др. Например, в 2012 году ученые исследовали 13 озер. Проект запланирован на три года — до 2014, но участники настроены продолжать исследования дальше в рамках других проектов.
Что можно найти на дне озера?
— Основная цель проекта — изучение сапропеля как полезного ископаемого, — говорит ученый секретарь проекта доктор геолого-минералогических наук Вера Дмитриевна Страховенко, — исследование запасов, распространенности, его составных частей: минеральной, и органической, а также воды и биологически активных веществ. Работа, в общем, не сладкая. Фактических материалов мало, и чем больше мы их накопим, тем лучше. В первую очередь нас интересует юг Западной Сибири и Новосибирская область, конечно.
Донные отложения сильно различаются между собой. Во-первых, по минеральной составляющей: может быть кремнеземистый сапропель, карбонатный (с преобладанием кальция) или смешанный, когда присутствуют оба компонента. Помимо кремния и кальция в минеральной части может присутствовать также железо, алюминий. Во-вторых, органическая часть тоже бывает разная: планктоногенный сапропель образовался в основном из планктона, как это понятно из названия, в нем много легко растворимых составляющих, больше азота, меньше кислорода. А бывает, что органическое вещество создано макрофитной (высшей водной) растительностью. Иногда в донных отложениях много веществ, принесенных вместе с почвой с береговых территорий. Ценность органоминерального ила также определяется богатством микроэлементов. В его составе много фосфора, кобальта, никеля, ванадия и других.
— Кроме того, вещество сапропеля меняется, когда мы его извлекаем, — объясняет В. Д. Страховенко.— Когда он на дне под толщей воды, то донный осадок формируется в восстановительных условиях, а когда мы его достаем, в результате взаимодействия с атмосферой условия резко меняются и, следовательно, начинают преобладать другие бактерии, другие химические реакции.
Нужна также и радиоэкологическая оценка донных отложений. После испытаний, которые велись с 1949 по 1964 на Семипалатинском и Новоземельском полигонах, радиоактивные облака проходили над Алтайским краем, Томской, Омской и Новосибирской областью, пострадал север Западной Сибири.
— В озерах как раз фиксируются следы прохождения этих облаков. В некоторых водоемах на глубине 30-35 см мы выявляем пики по цезию-137 и другим долгоживущим техногенным радионуклидам.
По каким-то внешним признакам наличие сапропеля в водоёме нельзя предсказать.
— Нет ещё стройной теории, которая позволила бы прийти, постоять на берегу и сказать: какой конкретно тип сапропеля образуется в данном озере, — смеется Вера Дмитриевна. — По характеристике ландшафта озерной системы мы можем предполагать современные условия осадконакопления в данном озере, но на тип донного отложения влияет огромное количество факторов: это и подземный приток воды, атмосферные осадки, береговые поступление через снеговые и дождевые потоки, почвы и почвообразующие субстраты на водосборной площади озера, антропогенный фактор. Многие параметры довольно значительно изменяются во времени. Например, большое количество фосфора приводит к «цветению» воды озера, быстрой эвтрофикации и превращению его в болото.
Катамаран и буровая установка
Сначала ученые находят озеро и «подбираются» к нему, что иногда сделать непросто, так как берега болотистые и топкие. Если этот этап прошел успешно, можно приступать непосредственно к исследовательским работам: с катамарана опускается специальный снаряд. С его помощью можно добыть колонку — то есть кусок керна, осадка, где видно, как слой за слоем накапливался сапропель.
— В основном глубина залегания сапропелей в Сибири небольшая — около 3-х метров, — поясняет В. Д. Страховенко. — Если органоминеральный ил лежит глубже, то нужна более сложная техника. На таких озерах работает сотрудник ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Сергей Константинович Кривоногов с буровой установкой, которая позволяет бурить до глубин более 15—20 метров.
Собственно в полевых условиях ученые измеряют различные физико-химические параметры воды, отбирают образцы биоты с помощью ловушек, смотрят видовое разнообразие и изучают продуктивность различных компонентов экосистемы. После извлечения сапропеля его изучают послойно, то есть, как донный осадок эволюционирует в геологическом времени. После манипуляций сушки, дробления, усреднения сапропель исследуется различными современными аналитическими методами по стандартным аттестованным методикам. Все полученные результаты обрабатываются и сводятся воедино.
Для коровки, огурца и человека
Новосибирская область, как Омская и Томская, относится к регионам, где накопилось большое количество сапропеля.
В начале XX века сапропелевые отложения активно изучались. Сапропелевый комитет был основан в июне 1919, под руководством В.И. Вернадского, целью его деятельности являлось комплексное исследование важного типа горючих ископаемых — сапропелевых углей и связанных с ними образований. В 1932—1934 он преобразован в самостоятельный Сапропелевый институт, возглавлявшийся сначала Н.Д. Зелинским, а затем В.В. Челинцевым и И.М. Губкиным.
— Сапропель является веществом, из которого через какое-то геологическое время как раз и получается нефть, — объясняет Вера Дмитриевна. — Из-за активного развития нефтегазовой промышленности это направление исследований заглохло, но сегодня к нему снова есть интерес. Органоминеральный ил рассматривается как удобрение и биодобавка для получения экологически чистых овощей или мяса: свинины, говядины, например. Действительно, в настоящее время есть потребность в таких продуктах, которые, с одной стороны, были бы относительно недорогими, с другой — не вредными для человека,— рассказывает В. Д. Страховенко.
Кроме удобрений и биодобавок эти донные отложения можно использовать как сорбент, также в качестве клея – в строительстве. За счет структурных свойств его можно применять и как раствор при бурении. В Германии, например, сапропель, а вернее — вытяжки из него — используются в косметической промышленности (изготавливают различные мази, используют как лечебную грязь).
Однако при работе с сапропелями есть свои сложности с добычей и перевозкой. Во-первых, донные отложения не очень ровно распределены по озеру, но эту проблему можно решить с помощью современной техники. Во-вторых, их влажность 98- 95%. Чтобы перевозить, сапропель нужно сушить, соответственно создают площадки, где он сохнет, и его оставляют под вымораживание на зиму.
— Почему под вымораживание? Сапропель имеет коллоидную структуру, поэтому при сушке он спекается и становится очень твердым: его очень сложно разрушить. А при вымораживании этого не происходит, он остается сыпучим, — поясняет Вера Дмитриевна. — Для вымораживания нужны площади, а все наши озера чаще всего располагаются в болотистых местах, где такие возможности ограниченны. Есть уже современные технологии — отжимать воду через специальные мешки, примерно 30-40% влаги при этом уходит.
Активно сапропель изучался в Омской области, но в настоящее время там разрабатывается всего 2-3 озера, готовый продукт — деготь, удобрения и вытяжка для косметической промышленности. В Томской области также используются 2 озера, из донных отложений делают удобрения и употребляют их как лечебную грязь. Активно занимается разработкой сапропелей Татарстан, где была даже 5-летняя региональная государственная программа: сегодня там изготавливаются и экспортируются готовые продукты.
— Мы хотели бы, чтобы в нашей области производились не только удобрения и кормовые добавки, но была поставлена комплексная переработка для более дорогостоящего продукта, которая позволяла бы окупить добычу, сушку и перевозку сапропеля, — говорит Вера Дмитриевна.
— Правительство Новосибирской области пытается сейчас организовать программы, чтобы привлечь бизнесменов к использованию этого сырья, — продолжает В. Д. Страховенко, — в первую очередь как экологически чистого удобрения и кормовых добавок для предприятий агропромышленного комплекса. Но к этому хозяйства нужно сначала приучить, для чего, конечно, понадобятся деньги. Чтобы сапропель можно было добывать, надо решить проблему в области земельного законодательства. Выяснилось, что эти вопросы тоже до конца не ясны, и по нашей просьбе правительство Новосибирской области работает в этом направлении. Сейчас получается, что одно озеро кто-то арендует, чтобы ловить рыбу, кто-то, чтобы добывать из него донные отложения — в результате может возникнуть конфликт интересов. Или бывает, что человек получил озеро в аренду, а потом ничего с ним не может сделать. Правительство Новосибирской области, в общем, заинтересовалось добычей и использованием сапропелей и пытается найти пути решения. Основным двигателем всех этих программ является директор Института геологии и минералогии СО РАН академик Николай Петрович Похиленко. Он как депутат областного Законодательного собрания пытается заинтересовать и привлечь и правительство Новосибирской области и бизнесменов к этой тематике.
Подготовила Юлия Позднякова
Фото предоставлены В. Страховенко
