Рациональное природопользование на Европейском Севере

Рациональное природопользование на Европейском Севере относится к приоритетам деятельности ПетрГУ в области подготовки высококвалифицированных инженерно-технических кадров и развития базовых отраслей экономики региона. Это направление обусловлено лидирующими позициями ПетрГУ в области разработки инновационных решений по рациональному освоению лесных, минерально-сырьевых, водных, рекреационных ресурсов и сельского хозяйства России, внедрению ресурсосберегающих технологий, что имеет принципиальное значение для развития инновационной системы и рассматривается в едином комплексе многогранных аспектов природопользования.

Основными структурными подразделениями ПетрГУ, работающими по данному приоритетному направлению, являются: лесоинженерный, горно-геологический, эколого-биологический, агротехнический, строительный факультеты головного вуза; горный, экологический, физико-энергетический факультеты Кольского филиала ПетрГУ; Региональный центр трансфера технологий; входящие в состав университетского комплекса научно-исследовательские институты (Карельский НИИ лесопромышленного комплекса ПетрГУ, Северный НИИ рыбного хозяйства). Все университетские структуры тесно интегрированы с соответствующими региональными научными центрами Российской академии наук: Институтом леса КарНЦ РАН; Институтом геологии КарНЦ РАН; Институтом водных проблем Севера КарНЦ РАН; Геологическим институтом Кольского центра РАН; Горным институтом Кольского центра РАН; Институтом химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского центра РАН; Институтом проблем промышленной экологии Севера Кольского центра РАН.

Основными направлениями фундаментальных и прикладных исследований являются:

Ресурсосберегающие технологии и технологии глубокой переработки минерально-сырьевых и лесных ресурсов, в том числе исследования химии редких, благородных и цветных металлов и создание эффективных способов комплексной переработки минерального сырья и вторичных ресурсов; получение и исследование свойств новых, в том числе наноразмерных, материалов на основе редких, благородных и цветных металлов и их соединений и расширение спектра их практического применения; разработка эффективных методов очистки газов, сточных вод, утилизации твердых промышленных отходов в целях охраны окружающей среды и повышения экономической эффективности производств; исследование природного и техногенного сырья и разработка технологий строительных материалов на их основе; создание способов переработки минерального сырья, содержащего примеси естественных радиоактивных элементов; освоение минерально-сырьевых ресурсов и использование ископаемых для потребностей страны, развитие горных наук в области создания новых техник и технологий развития; программно-целевое планирование горного производства на основе системного анализа; обоснование эффективных направлений освоения минерально-сырьевой базы страны, параметров горных предприятий и их технического перевооружения; использование подземного пространства страны с целью решения задач комплексного освоения недр, ядерной энергетики и подземного захоронения радиоактивных отходов; ультрафиолетовое обеззараживание и очистка бытовой и производственной среды электроразрядными методами; оптико-спектральные методы для рационального природопользования; эффективные методы плазмохимической переработки вторичных ресурсов; разработка научных основ формирования сквозных технологий в лесопромышленном комплексе (ЛПК), увязанных с освоением минерально-сырьевых ресурсов и техногенных отходов; экспериментально-теоретические исследования технологических процессов переработки древесины, математические модели технологических процессов очистки круглых лесоматериалов от коры, фракционирования древесной щепы и других технологических процессов; моделирование производственных процессов лесозаготовок и транспорта леса; разработка информационных систем для решения задач управления лесозаготовками, транспортом и строительством лесных дорог и др.

Наукоемкие технологии рационального пользования водных ресурсов Ладожского, Онежского озер и Белого моря (Освоение ресурсов водоемов с пресной водой и Белого моря), в т. ч. разработка экспертных систем для оценки водных и биологических ресурсов водных объектов Севера России. разработка теоретических основ и внедрение в практику систем улучшения питьевого водоснабжения жителей Севера РФ; разработка основ систем водоемких технологий, оценки возможного перераспределения водных ресурсов РФ. Разработка современных методов оценки экологической ситуации в водоемах, ранней диагностики патологических состояний водных организмов; исследования потока вещества и энергии в отдельных организмах, в популяциях и экосистемах водоемов; исследования взаимосвязей различных компонент речных и озерных экосистем; проблемы токсикологии и различные аспекты рыбоводства и др.

Экология природопользования (биоэкология), в т. ч. физиология стресса и адаптаций растений в экстремальных условиях; экология популяций млекопитающих в условиях Севера; разработка классификации интродуцированных растений по их физиологическим характеристикам, позволяющая прогнозировать долгосрочное поведение интродуцентов в новой среде обитания; экологические и эволюционные аспекты биохимии живых организмов (рыб и водных беспозвоночных, некоторых млекопитающих и птиц, гельминтов, микроорганизмов и др.); сравнительное изучение механизмов биохимических адаптаций у экто- и эндотермных организмов при изменении факторов среды; разработка теоретических основ, методов и принципов эколого-биохимической индикации состояния экосистем по ответной реакции клеточного метаболизма животных, главным образом гидробионтов (рыб и беспозвоночных); изучение методами компьютерного моделирования функционирования биологических мембран; молекулярные механизмы апоптоза животных клеток; популяционная экология животных; общая биоэкология; исследования по проблемам популяционного гомеостаза и адаптации организма; экологические и морфофизиологические механизмы приспособления млекопитающих к существованию у северных границ своих ареалов; исследования экологической структуры и закономерности динамики популяций; экология позвоночных животных; имитационное моделирование биосистем; технология использования ГИС в системе мониторинга природы, агроэкология, генетика и селекция с.-х. животных и др.

В ходе выполнения НИОКР в последнее время были получены результаты, имеющие наибольший инновационный потенциал:

• Создана технология оценки состояния водных организмов по эколого-биохимическому статусу.
   
• Предложен к использованию т.н. «интегральный биохимический индекс» (ИБИ), имеющий значение при определении предельно допустимых концентраций токсикантов.
   
• Разработана методология использования ресурсных и потенциально-ресурсных видов пресноводных гидробионтов как компонентов сырья для кормов на основе характеристики их биохимического состава.
   
• Разработан алгоритм и программное обеспечение для компьютерного моделирования конформационного поведения углеводородных компонентов липидных молекул. Впервые проведено компьютерное моделирование монослоев и бислоев, состоящих из полиненасыщенных липидных молекул.
   
• На основе оригинальной концепции триггерной роли процессов свободнорадикального окисления разработана модель выбора активной или пассивной адаптационной стратегии растительным организмом в изменяющихся условиях внешней среды.
   
• Разработаны информационно-моделирующие системы на базе ГИС, позволяющие на высоком уровне детализации имитировать производственные процессы различных видов лесосечных работ.
   
• Создана система оптимального планирования вывозки деловой древесины и топливного сырья для биоэнергетики (внедрена на предприятиях России и финского концерна «UPM»).
   
• Разработана концепция оптимального проектирования и эксплуатации сети лесовозных автомобильных дорог.