Радиофизики ТГУ изучили диэлектрические свойства воды в реках Сибири и Алтая. Они выяснили, что наименьшее количество примесей присутствует в Катуни, а наибольшее – в Оби рядом с селом Чажемто, и это связано с близостью минеральных источников.
– Проблема экологического состояния природных водных источников становится все более актуальной. Это вызвано потребностями людей в пресной воде и растущим числом технологических катастроф, а также несанкционированными сбросами отходов в сточные воды, – говорит доцент РФФ Татьяна Кочеткова. – Сегодня это отслеживается «вручную» в местах с удобным доступом, например, вблизи дорог и населенных пунктов.
Сотрудники лаборатории терагерцовых иследований сконструировали датчики, с помощью которых исследовали удельную электропроводность на частоте 1 кГц, а также диэлектрическую проницаемость воды в реках в диапазоне 100 МГц – 40 ГГц. Этот диапазон наиболее чувствителен к изменениям состава и структуры воды и водных растворов.
Радиофизики взяли пробы из двадцати рек в разных местах их течений: это Томь, Обь, Катунь, Бия, Малая Черная, Бровка, Разбойная и другие. Все измерения проводились при температуре 10°С и 23°С. Ученые выяснили, что наименьшая электропроводность у Катуни (0,122 мСм/м), а значит в ней меньше всего проводящих примесей. Также достаточно чистыми в этом смысле являются реки Бия (Бийск), Томь в районе Томска и Обь в районе Барнаула.
Больше всего примесей оказалось в Оби рядом с селом Чажемто (2,495 мСм/м), это связано с близостью минеральных источников. Значительное количество примесей также присутствует в реках Разбойной (2,053 мСм/м) и Аба (1,242 мСм/м).
– Мы не оцениваем качество примесей, при изучении электрофизических свойств воды можно только сказать, есть они или нет и в каком количестве, – уточнила Татьяна Кочеткова. – При помощи нашего метода можно дистанционно и на большом расстоянии оценивать качество воды. Если примесей слишком много, то экологам следует обратить внимание на реку.
Метод радиофизиков также подходит для мониторинга изменения климата: недавние исследования показали, что удельная проводимость воды, образовавшаяся в результате таяния и осаждения льда (дождь, снег и другие) в высоких широтах, отличается от воды в результате таяния вечной мерзлоты.
Результаты исследования были опубликованы в журнале «Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering», готовится публикация в журнале «Известия вузов. Физика».
Измерения диэлектрической проницаемости и электропроводности проводятся с использованием аппаратно-программного комплекса, разработанного в рамках выполнения ФЦП «Разработка комплекса методик и аппаратно-программных средств для мониторинга растворимых и нерастворимых примесей в природных водных объектах» под руководством проректора ТГУ по учебной деятельности Виктора Дёмина.
Исследования ведутся в рамках работы САЕ «TSSW: Транссибирский научный путь», который специализируется на изучении Сибири – климата, ландшафта, биоразнообразия, истории, инновационного, культурного и научного потенциала этого макрорегиона.