Разработка и внедрение высокотехнологичных решений по мониторингу, очистке и рациональному использованию водных ресурсов в Северо-Казахстанской области для обеспечения общественного здравоохранения

Проект ИРН BR28712227 выполняется в рамках программно-целевого финансирования на 2025-2027 г.г. Министерством науки и высшего образования Республики Казахстан.

Руководитель программы: Исакаев Е.М., кандидат биологических наук, Председатель Правления – Ректор НАО "СКУ им. М. Козыбаева"

Научный руководитель проекта: Бeрилло Дмитрий Алeксандрович, PhD, профессор СКУ им. М. Козыбаева (h-index 25 Scopus), daberillo@ku.edu.kz

Сроки исполнения: 2025-2027 г.г.

Общий объем финансирования: на весь срок реализации программы – 3 000 000 тыс. тенге

  • 2025 г. – 1 000 000 тыс. тенге,
  • 2026 г. – 1 000 000 тыс. тенге,
  • 2027 г. – 1 000 000 тыс. тенге.

Цель проекта: Создать научно-технологический центр по вопросам водных ресурсов, направленный на внедрение высокотехнологичных подходов к решению практических задач обеспечения здоровья, продовольственной безопасности и устойчивого экономического развития Северо-Казахстанского региона.

Kozybayev Labs

Научные публикации по проекту ПЦФ ИРН BR28712227 «Разработка и внедрение высокотехнологичных решений мониторинга, очистки и рационального использования водных ресурсов Северо-Казахстанской области для обеспечения здоровья населения»

Ожидаемые результаты.

На момент завершения Программы будет предоставлено следующее:

  1. Объем реализованной высокотехнологичной продукции и/или инжиниринговых услуг составит не менее 10% от суммы, выделенной в рамках научно-технического задания.
  2. Объем привлеченных инвестиций в основной капитал для развития составит не менее 7% от суммы, выделенной согласно научно-техническому заданию.
  3. Наличие налоговых вычетов по результатам реализации высокотехнологичной продукции и услуг.
  4. Зарегистрировано не менее 3 (трех) стартапов, разрабатывающих инновации и/или коммерциализирующих результаты научной и/или научно-технической деятельности;
  5. Объем средств (инвестиций), привлеченных для развития стартапов, разрабатывающих инновации и/или коммерциализирующих результаты научной и (или) научно-технической деятельности, должен составить не менее 1,5% от суммы, выделенной в соответствии с научно-техническим заданием;
  6. Организованно не менее 30 научных, технологических и бизнес-акселерационных мероприятий с участием  ученых и специалистов;
  7. Подготовка не менее 10 (десяти) докторов PhD по научно-техническому направлению.
  8. Публикация не менее 10 (десяти) научных статей в рецензируемых научных журналах, индексируемых в первых двух квартилях (Q1, Q2) по импакт-фактору в базе данных Web of Science и (или) имеющих процентиль цитируемости в базе данных Scopus не менее 50 (пятидесяти) к указанному публикации в избранных научных и технических изданиях.
  9. Публикация не менее 20 (двадцати) научных статей в журналах, рекомендованных COKNVO;
  10. Не менее 3 (трех) патентов в зарубежных патентных ведомствах (европейских, американских, японских, британских) или не менее 1 (одного) иностранного или международного патента, включенного в базу данных Индекса инноваций Derwent (Web of Science, Clarivate Analytics), или не менее 5 (пяти) объектов интеллектуальной собственности (патент; для приложений в области информационных технологий - авторское свидетельство), зарегистрированное в Национальном институте интеллектуальной собственности Республики Казахстан.
  11. Не менее 1 (одного) лицензионного соглашения и договоров о передаче прав интеллектуальной собственности;
  12. получение свидетельства об аккредитации и/или лицензии на вид деятельности, осуществляемый по научно-техническим заданиям, в соответствии с законодательством Республики Казахстан.
  13. аккредитация или расширение области аккредитации лабораторий в соответствии с профилем программы.
  14. приобретенное оборудование должно быть зарегистрировано на единой электронной лабораторной платформе (e-lab).
В результате реализации программы будут достигнуты следующие ожидаемые результаты:
  • Разработаны рекомендации по минимизации эпидемических рисков, связанных с загрязнением подземных и поверхностных вод, в том числе в период паводков.
  • Получены результаты гигиенической оценки качества питьевой воды в населённых пунктах Северо-Казахстанской области.
  • Получены результаты эпидемиологической оценки влияния качества воды подземных и поверхностных источников Северо-Казахстанской области на здоровье населения, включая риски сезонных изменений в период паводков.
  • Создана модель прогнозирования эпидемиологической ситуации, связанной с качеством воды подземных и поверхностных источников в условиях сезонных паводковых изменений.
  • Впервые создана информационная база о содержании и пространственно-временных характеристиках патогенных и условно-патогенных микроорганизмов в сточных водах Северо-Казахстанской области.
  • Разработаны и апробированы рекомендации по мониторингу микроорганизмов на объектах водопользования в постпаводковый период с целью предотвращения вспышек инфекционных заболеваний в Северо-Казахстанской области.
  • Создана мобильная лаборатория для химического и микробиологического анализа воды.
  • Разработана факториальная модель жизнедеятельности патогенов в оросительных водах Северо-Казахстанской области.
  • Создано мобильное приложение для экспресс-тестирования повышения концентрации патогенов в оросительной воде.
  • Впервые сформировано заключение о возможности реабилитации водоёмов, подвергшихся токсичным цветениям и/или антропогенному воздействию (на основе изменений гидробиологического и гидрохимического состава воды).
  • Проведено картирование территории с указанием источников микробного загрязнения и открытых водоисточников, используемых для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.
  • Разработаны методы и критерии биоиндикации основных водоёмов Северо-Казахстанской области, включая реку Есиль, пограничные водохранилища (Сергеевское) и крупнейшие озёра, с учётом требований нормативных правовых актов Республики Казахстан и научных рекомендаций.
  • Создана номенклатура биологических видов, обитающих в водоёмах Северо-Казахстанской области, и проведена оценка токсического и мутагенного воздействия водных ресурсов на генетический аппарат животных.
  • Впервые создан веб-портал на основе ГИС-технологий по данным о водоёмах с повышенным уровнем генотоксичности и разработаны рекомендации по их использованию в хозяйственной деятельности.
  • Впервые в Республике Казахстан разработаны научно обоснованные рекомендации и подготовлен отчёт об эффективности технологии биологической реабилитации с использованием штамма микроводорослей Chlorella vulgaris SKO A RKM-0870 для улучшения качества и безопасности товарной рыбы.
  • Создан веб-портал на основе ГИС-технологий о влиянии изменений гидрологического режима на качество жизни и здоровье населения, а также на сельское хозяйство и производство в Северо-Казахстанской области.
  • Разработана интерактивная карта русла реки Есиль в Северо-Казахстанской области с обновлением данных о гидрологическом режиме в режиме реального времени.
  • Создана перспективная модель оценки и прогнозирования процессов весеннего паводка.
  • Разработаны концептуальные и правовые основы нормативных правовых актов с целью повышения качества жизни и здоровья населения Северо-Казахстанской области.
  • Проведён хакатон среди студентов по созданию прототипов мобильных приложений для управления возобновляемыми источниками энергии и системами орошения.
  • Разработаны инновационные образовательные программы, направленные на подготовку новых кадров в области наук о жизни и здравоохранения.
  • Разработаны учебные курсы в области эпидемиологии и общественного здравоохранения.
  • Разработаны эффективные методы контроля качества воды для поения сельскохозяйственных животных.
  • Разработаны программно-аппаратные средства для автоматизации оросительного комплекса, обеспечивающие выполнение необходимых процессов орошения с учётом экономии потребления воды и энергии.
  • Создан научно-технологический комплекс с аккредитованными лабораториями.
  • Проведены аналитические и статистические расчёты для оперативного реагирования на изменения качества воды, используемой в сельскохозяйственном производстве.
  • Обеспечено предоставление услуг по научному обоснованию внедрения современных систем орошения в растениеводстве.

Описание проекта: Реализация данной научной программы внесёт значительный вклад в решение актуальных задач, связанных с обеспечением населения Северного Казахстана водными ресурсами, укреплением продовольственной безопасности и эффективным управлением природными ресурсами. Кроме того, цели Программы существенно усилят научно-технологический потенциал региона, стимулируя его инновационное развитие. Программа структурирована в виде пяти взаимодополняющих блоков, каждый из которых включает определённый перечень задач. Первые четыре блока направлены на изучение проблем водных ресурсов и повышение продовольственной безопасности региона, а пятый блок ориентирован на создание научно-технологического лабораторного комплекса:

Блок I.
Разработать комплекс мер по защите общественного здоровья посредством проведения эпидемиологических и гигиенических исследований источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, питьевой и оросительной воды на объектах промышленных и сельскохозяйственных предприятий Северо-Казахстанской области:
  • Исследовать химический и микробиологический состав оросительных вод Северо-Казахстанской области для оценки их влияния на эпидемиологические показатели здоровья населения, а также провести анализ выявленных патогенов, передающихся через воду.
  • Провести гигиеническую оценку качества питьевой воды в населённых пунктах Северо-Казахстанской области с созданием реестра водных ресурсов региона с описанием источников их загрязнения.
  • Представить эпидемиологическую оценку и прогноз влияния качества воды подземных и поверхностных водоисточников Северо-Казахстанской области на здоровье населения, включая риски сезонных изменений в период паводка.
  • Провести исследования возможностей использования искусственного интеллекта для сбора и обработки данных с IoT-устройств с целью своевременного информирования потребителей о состоянии водоёмов, включая изучение международного опыта.
  • Создать мобильное приложение для экспресс-тестирования повышения концентрации патогенов в оросительной воде с участием студентов в рамках формирования их междисциплинарных компетенций.
  • Провести экспериментальные работы по определению эффективности технологии реабилитации и очистки водоёмов с использованием штамма микроводорослей Chlorella vulgaris SKO A RKM-0870 для реализации масштабного проекта по восстановлению водных объектов Северо-Казахстанской области, подверженных токсичному цветению и/или антропогенному загрязнению, включая периоды экстремальных погодных условий, длительных паводков и наводнений, с целью снижения рисков угроз общественному здоровью.
  • Разработать с учётом международной практики рекомендации по мониторингу микробиологического состава вод различного назначения для поддержки общественного здоровья и оперативного реагирования в условиях инфекционных вспышек и пандемий.
  • Создать веб-портал на основе ГИС-технологий, содержащий информацию о наличии бактерий и вирусов в сточных водах Северо-Казахстанской области для мониторинга изменений в составе вод, влияющих на здоровье населения, и оперативного реагирования санитарно-эпидемиологических служб.
  • Создать мобильную лабораторию для химико-микробиологического анализа воды с использованием инновационных тест-систем в условиях Северо-Казахстанской области.
Блок II.
Провести комплексные исследования водоёмов Северо-Казахстанской области с целью определения их пригодности для использования населением:
  • Провести исследования для оценки изменений гидрологических процессов в бассейне реки Есиль с целью биоиндикации изменений гидрологического режима, влияющих на качество воды, и разработки научно обоснованных рекомендаций по снижению антропогенного воздействия на водоёмы региона.
  • Разработать новые научно обоснованные адаптивные методы мониторинга биологических видов, обитающих в исследуемых водоёмах, с учётом сезонных изменений.
  • Подготовить научно обоснованные рекомендации в поддержку образовательных программ студентов, направленных на специализированную оценку токсического и мутагенного воздействия водных ресурсов на генетический аппарат животных.
  • Провести экспериментальные работы для определения эффективности биологической технологии реабилитации водоёмов с использованием штамма микроводорослей Chlorella vulgaris SKO A RKM-0870 для повышения продуктивности рыбохозяйственных водоёмов, снижения рисков массовой гибели рыбы от голодания и поддержания нормальной концентрации кислорода.
  • Разработать методы и критерии биоиндикации основных водных объектов, включая реку Есиль, пограничные водоёмы (Сергеевское) и крупнейшие озёра, учитывая требования нормативных правовых актов Республики Казахстан и научные рекомендации. Создать базу данных в виде веб-портала водоёмов с высоким уровнем генетической токсичности и разработать рекомендации по их использованию в хозяйственной деятельности.
  • Разработать веб-портал на основе ГИС-технологий, отображающий оперативные и исторические данные о физических параметрах и изменениях гидрологического режима русла реки Есиль в пределах региона для снижения рисков паводков и чрезвычайных ситуаций, напрямую влияющих на эпидемиологическую ситуацию и здоровье населения.
Блок III.
Разработать технологии рационального водопользования на основе передовых международных стандартов для обеспечения общественной безопасности и здоровья, органического земледелия и охраны окружающей среды:
  • Исследовать влияние показателей качества воды на качество кормов и безопасность продукции животноводства для устранения рисков угрозы здоровью человека.
  • Разработать системы очистки и подготовки воды для технологических процессов на перерабатывающих предприятиях, включая физико-химическую и биологическую очистку, чтобы предотвратить вредное воздействие на здоровье человека и обеспечить безопасность готовой продукции.
  • Разработать модель управления водопотреблением растений, адаптированную к климатическим условиям Северо-Казахстанской области, для оптимизации режимов орошения, направленных на повышение урожайности, качества сельхозпродукции, достижение целей устойчивого развития, сохранение водных ресурсов и минимизацию негативного воздействия на здоровье и окружающую среду.
  • Провести анализ нормативно-правовой базы в сфере охраны здоровья человека и окружающей среды Республики Казахстан. Разработать концептуально-правовые основы для повышения качества жизни и здоровья населения Северо-Казахстанской области.
Блок IV.
Разработать и создать методы увеличения урожайности и минимизации воздействия антропогенных факторов на окружающую среду с использованием цифровых решений:
  • Провести анализ мировых практик и исследований по сбору и обработке телеметрических данных для реализации процессов орошения с целью эффективного распределения водных ресурсов.
  • Внедрить инновационные технологии автоматизации оросительных комплексов путём оптимизации водо- и энергоснабжения с использованием возобновляемых источников энергии для минимизации экологического воздействия на территорию региона.
  • Студенты создают прототипы мобильных приложений для управления системами орошения на основе возобновляемых источников энергии в рамках выполнения квалификационных работ.
  • Разработать инновационные образовательные программы, направленные на подготовку новых кадров в области наук о жизни и здравоохранения.
Открытие новых лабораторий:
  1. Лаборатория оценки качества воды
  2. Лаборатория мультимодальной микроскопии и биосенсорных технологий
  3. Лаборатория ГИС-технологий
  4. Микробиологическая лаборатория
  5. Лаборатория агрохимического анализа
  6. Лаборатория экологической токсикологии и биоразнообразия

Список лабораторий проекта:

1. Лаборатория АгроХимАналитика (АХА) (УЛК, 1 этаж)

Комплекс услуг, предлагаемых научно-исследовательской лабораторией

Материально-техническая база научно-исследовательской лаборатории

2. Лаборатория оценки качества воды (УЛК, 1 этаж)

Комплекс услуг, предлагаемых научно-исследовательской лабораторией

Материально-техническая база научно-исследовательской лаборатории

    3. Лаборатория экологической токсикологии и биоразнообразия (Корпус №2, 3 этаж, каб. 306)

    Комплекс услуг, предлагаемых научно-исследовательской лабораторией

    Материально-техническая база научно-исследовательской лаборатории

    4. Лаборатория микробиологии

    5. Лаборатория ГИС-технологий (УЛК, 1 этаж)

    Комплекс услуг, предлагаемых научно-исследовательской лабораторией

    Материально-техническая база научно-исследовательской лаборатории

    6. Лаборатория многомодальной микроскопии и биосенсорных технологий (2 корпус, 1 этаж, каб 106а)

    Комплекс услуг, предлагаемых научно-исследовательской лабораторией

    Материально-техническая база научно-исследовательской лаборатории

    Запланированные Startup

    1. Startup Фильтры для очищения воды и для очищения технической воды для с/х
    2. Startup Влагоудерживающие полимеры для почв и защита от эрозии почвы
    3. Startup Биотехнологическая переработка с/х отходов в органические удобрения
    4. Startup Создание мобильного сенсора для мониторинга качества воды в водоемах

    Коммерциализация

    1. Предоставление услуг по анализу воды и с/х продукции 2-мя аккредитованными лабораториями
    2. Консалтинговые услуги по системам для очищения воды «КызылЖарСу», «ЕвразияМилк», «Радуга» и др.
    3. Предоставление услуг по анализу образцов в рамках выполнения других ГФ, ПЦФ, ГМУ и ЖасГалым и внутривузовских грантов выполняемые через приобретение расходных материалов для аккредитованных лабораторий согласно общему прейскуранту цен за анализ
    4. Консалтинговые услуги по мониторингу
    5. Привлечение инвестиций в Стартап компании
    6. Подача заявок на коммерциализацию разработок в Фонд Науки РК

    Планы на подготовку докторантов до конца 2027 года

    1 защитилась 23 мая 2026 Хамитова Акжонас Ермековна «Синтез и исследование активных фармацевтических субстанций на основе азотсодержащих гетероциклических соединений» по специальности «8D10102 - Фармация» науч. рук. Проф. Берилло Д.А.

    1) Мещанова Анна,  3 г,  Технология изготовления биологически активных препаратов на основе тополя бальзамического, обладающих стимулирующей активностью 8D07102 - специальность «ХТОВ» защита осень 2026, науч. рук. проф. Поляков В.В.
    2) Яневич Алёна В. 1к специальность 8D07102 «ХТОВ», темa Химическая разработка высокоселективных адсорбентов на основе металлоорганических каркасов и  гибридных материалов для удаления тяжелых металлов из воды СКУ им Козыбаева науч.рук. проф. Берилло Д.А.
    3) Ташибаев Рустем Маратович,  2к,  специальность «Информатика, вычислительная техника и управление» тема «Исследование и разработка интеллектуальных методов и алгоритмов обработки данных мониторинга экологического состояния водных объектов СКО» науч.рук. Икласова К.Е.
    4) Рубе Варвара Анатольевна, специальность «ХТОВ» Aлгоритмы хемомометрической обработки сигналов оптических и электрохимических методов при анализе многокомпонентных систем.  науч.рук. Голодова И.В.
    5) Шугулова Дина Каировна, докторант ЕНУ,  Тема диссертации "Проблемы  прогнозирования реки Есиль в условиях сезонных затоплений" , научный руководитель Джаналеева Г.М.
    6) Негметжанов Бауыржан, 2к специальность «Экология» 8D05201 - Экологическая безопасность и природопользование Тема диссертации - Моделирование климатических изменений гидрологического режима Северо-Казахстанской области на основе дендрохронологии, Кокшетау  науч. рук. Какабаев А.А.
    7) Стогниев Иван Михайлович, 1к, Специальность «Общественное здравоохранение» МУА Астана по теме Эпидемиологии, науч. рук. Бахтияр Серик
    8) Изденова Назгуль Рамазановна,  1к, Специальность «Общественное здравоохранение» эпидемиологии возможно нужно расширить СКО КарМед, Караганда
    9) Таганов Жасур Ибрагимович,  2к, КазНМУ им. Асфендиярова, специальность «ТФП» Фармацевтическая разработка топического гидрогеля на основе Lactobacillus plantarum: технологические аспекты и стандартизация к.фарм н. науч. рук. Кожанова Калданай Коржаувна
    10) Исембердиева Назым Байдавлетовна 3к 8D07501 - Стандартизация и сертификация Разработка и оценка качества экструдированного корма в соответствии с международными стандартами для форелевых хозяйств в Казахстане Казахский Национальный Аграрный Исследовательский Университет им. Сейфулина
    науч. рук.  Ассоц проф Тойшиманов Максат
    11) Кауменова Альбина Ержановна 2к Разработка комплексной системы переработки молочной сыворотки 8D07501 - Стандартизация и сертификация  Казахский Национальный Аграрный Исследовательский Университет, науч. рук. Тойшиманов Максат.