Сборник МЭСК-2015 - Международная экологическая

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ДЕПАРТАМЕНТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
СПЕЦИАЛЬНЫЙ ФОНД им. М. А. ЛАВРЕНТЬЕВА
МЭСК-2015
ЭКОЛОГИЯ РОССИИ
И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Материалы
XX Международной экологической
студенческой конференции
Новосибирск
2015
УДК 574
ББК Е081я 431
Э40
Редакционная коллегия:
чл.-корр РАН, проф. З. Р. Исмагилов
проф. В. А. Резников
проф. М. Г. Сергеев
проф. И. Д. Зольников
д-р хим. наук В. П. Исупов
доц. Л. А. Бельченко
доц. Е. Г. Лиманова
доц. Н. Б. Наумова
Отв. за выпуск
доц. Л. А. Бельченко
Э40 Экология России и сопредельных территорий : Материалы XX Междунар. экол.
студенческой конф. / Новосиб. гос. ун-т. – Новосибирск : РИЦ НГУ, 2015. – 267 с.
ISBN 978-5-4437-0453-1
Международная экологическая студенческая конференция «Экология России и сопредельных территорий»
(МЭСК) проводится в Новосибирском государственном университете в 20-й раз. Крупнейшая в России и
странах ближнего зарубежья студенческая конференция стала традиционным мероприятием для молодых
исследователей, работающих над решением экологических проблем. Темы секций посвящены наиболее
актуальным фундаментальным и прикладным экологическим исследованиям в России и за рубежом. За
последние 10–15 лет конференция приобрела особый характер, освещая не только проблемы химического и
биологического мониторинга качества окружающей природной среды, но и новейшие методы предотвращения
загрязнений, основанные на применении новых химических технологий, катализа, биотехнологий. Кроме того,
уверенно
развивается
направление
экономических
и
юридических
аспектов
рационального
природопользования. В сборнике представлено более чем 346 докладов участников практически из всех
регионов России (от Владивостока и Хабаровска до Москвы и Санкт-Петербурга), из Казахстана и Белоруссии.
Большинство исследований выполнено в университетах Сибирского федерального округа: Новосибирска,
Томска, Красноярска, Барнаула, Горно-Алтайска, Кемерово. Обзор поступающих на конференцию работ дает
представление о развитии междисциплинарных исследований, связанных с экологической тематикой, и, что
важно, позволяет судить о вовлечении студентов в решение существующих научных задач.
ISBN 978-5-4437-0453-1
© Новосибирский государственный
университет, 2015
ПРЕДИСЛОВИЕ
В конце октября 2015 г. стены Новосибирского государственного университета примут многочисленных
участников 20-й юбилейной Международной экологической студенческой конференции «Экология России и
сопредельных территорий» (МЭСК). Крупнейшая в России и странах ближнего зарубежья студенческая
научная экологическая конференция стала традиционным мероприятием для молодых исследователей,
работающих над решением экологических проблем. Конференция посвящена наиболее актуальным
направлениям развития фундаментальных и прикладных экологических исследований в России и за рубежом.
За последние 10–15 лет конференция приобрела особый характер, освещая не только проблемы химического и
биологического мониторинга качества окружающей природной среды, но и новейшие методы предотвращения
загрязнений, основанные на применении новых химических технологий, катализа, биотехнологий. Кроме того,
уверенно
развивается
направление
экономических
и
юридических
аспектов
рационального
природопользования. В адрес оргкомитета поступило большое количество студенческих докладов практически
из всех регионов России (от Владивостока и Хабаровска до Москвы и Санкт-Петербурга), из Казахстана и
Белоруссии. Большинство исследований выполнено в университетах Сибирского федерального округа:
Новосибирска, Томска, Красноярска, Барнаула, Горно-Алтайска, Кемерово. Обзор поступающих на
конференцию работ дает представление о развитии междисциплинарных исследований, связанных с
экологической тематикой, и, что важно, позволяет судить о вовлечении студентов в решение существующих
научных задач.
Как и прежде, изучению и оценке состояния окружающей среды по различным химическим параметрам
посвящено большое количество работ студентов из Москвы, Томска, Тюмени, Новосибирска, Челябинска,
Саратова, Перми, Красноярска, Архангельска, Брянска, Улан-Удэ и других городов. Актуальными остаются
проблемы загрязнения природных вод, почв, агроландшафтов и атмосферы тяжелыми металлами,
радиоактивными изотопами, нефтяными углеводородами. Не теряют актуальности проблемы складирования
твердых бытовых отходов, связанные с отравлением подземных и поверхностных вод органическими и
неорганическими загрязнителями.
По-прежнему актуальны вопросы использования растительного сырья, в первую очередь, лекарственного, и
фитоиндикации. Рассматриваются и обсуждаются работы по фармакологическим характеристикам растений и
применению растений-биоиндикаторов в оценке загрязнения компонентов окружающей природной среды
(атмосферного воздуха и почв).
Исследования по направлению «Медико-биологические аспекты загрязнения окружающей среды»
вызывают неизменный интерес, поскольку рассматриваемые на ней вопросы и проблемы в той или иной
степени касаются всех, а уровень работ в этой области постоянно повышается.
Традиционно большое число молодых исследователей делает неутешительные выводы об ухудшении
состояния различных компонентов окружающей среды под влиянием антропогенных и техногенных факторов,
что в свою очередь приводит к снижению качества жизни человека. В связи с этим огромный интерес
вызывают работы, посвященные химическим технологиям рационального природопользования,
экологическому катализу, методам биотехнологии и агроэкологии, позволяющим решать некоторые проблемы
защиты окружающей среды от загрязнений и, что особенно важно, предотвращать их. На конференции
представлены работы по передовым технологиям переработки природных ресурсов, очистке природных,
питьевых и сточных вод с применением сорбентов и катализаторов, а также с помощью относительно дешевых
природных материалов. Особую важность представляют результаты исследований химической деструкции
органических соединений, устойчивых к биодеградации, извлечения нефти из природных сред, очистки
сорбционными методами радиоактивно загрязненных вод, доочистки отходящих газов металлургического
производства.
Новосибирский государственный университет теснейшим образом связан с Сибирским отделением РАН,
что позволяет привлекать к участию в проведении конференции известных ученых, крупных специалистов в
междисциплинарных областях науки, как в качестве докладчиков, так и для работы в жюри секций. Жюри
секций возглавляют академики, ведущие профессора, создающие атмосферу доброжелательности, живой
дискуссии, обмена мнениями во время заседаний. Техническая организация мероприятия осуществляется
активными и неравнодушными к экологическим проблемам студентами, аспирантами НГУ и академических
институтов СО РАН.
Проведение конференции на базе НГУ позволяет участникам МЭСК не только вынести результаты своей
работы на суд профессионального квалифицированного жюри, но и почерпнуть новые для себя знания в
области своих научных интересов. Кроме того, характерной чертой студентов, приезжающих к нам для участия
в конференции, является их активная жизненная позиция, неравнодушное отношение к своей среде обитания, к
природе в целом, внимание к проблемам сохранения природных ресурсов.
Организаторы конференции выражают искреннюю признательность лицам и организациям, постоянно
поддерживающим проведение конференции: Департаменту природных ресурсов и охраны окружающей среды
администрации Новосибирской области, Фонду им. М. А. Лаврентьева, ООО «Промикс», ООО «СибЭнзайм»,
ЗАО «Биосан», ПВ «Кавин», ЗАО «Вектор-Бест», ООО «Сибирское здоровье», ЗАО «Био-Веста», ООО
«Дженетикс», СПК «Грейс», «Центру новых медицинских технологий», «Медигену» и ряду других
организаций, своим вкладом способствующим успешному проведению юбилейной МЭСК-2015.
3
ЭКОАНАЛИТИКА И ХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ВЛИЯНИЕ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА ТВЕРДОФАЗНУЮ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ ПИРЕНА
НА ПЛЕНКЕ ИЗ ДИАЦЕТАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
А. В. Сиротина, Е. В. Волкова
Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина, г. Саратов
Глобальное загрязнение окружающей среды и неблагополучная экологическая обстановка в
индустриальных районах требуют постоянного аналитического контроля состояния окружающего воздуха,
природной и питьевой воды, почвы и растительности. Из органических экотоксикантов наиболее опасными для
окружающей среды являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Данные соединения
обладают способностью накапливаться в живых организмах, передаваясь по трофическим цепям. Многие из
них проявляют канцерогенную и мутагенную активность, вызывая серьезные отклонения в здоровье человека,
являются причиной роста числа врожденных заболеваний. Содержание этих веществ в объектах окружающей
среды регламентировано величинами предельно допустимых концентраций, значения которых составляют от
нг/л до мкг/л (следовые количества).
Для определения ПАУ в объектах окружающей среды в основном используют различные варианты
хроматографического
метода
анализа
со
спектрофотометрическим,
флуориметрическим,
массспектрометрическим и др. детектированием и преимущественным отбором проб и выделением ПАУ методами
экстракции. Его существенным недостатком является сложность пробоподготовки. Одним из современных
методов определения ПАУ в природных объектах является люминесцентная спектроскопия.
Ранее нами была установлена возможность определения пирена в водно-этанольной и водно-мицеллярной
средах методом твердофазной люминесценции (ТФЛ) на пленке из диацетата целлюлозы (ДАЦ) [1]. При
приготовлении водных растворов пирена с заданными концентрациями необходимо предварительное
растворение вещества в органическом растворителе. Целью данной работы явилось изучение влияния природы
растворителя на процессы сорбции и твердофазной люминесценции пирена на матрице из диацетата целлюлозы.
Использовали растворы пирена в органических растворителях – ацетонитрил, этанол, диметилсульфоксид,
диоксан – с концентрацией 4х10–4 моль/л. Рабочие растворы пирена с концентрациями 1х10–6, 1х10–7, 1х10–
8
моль/л готовили, используя метод их последовательного разбавления водой. Динамическую сорбцию
проводили три раза путем свободного истечения раствора через матрицу диаметром 1,3 см со скоростью
1 кап./с. Спектры флуоресценции пирена на матрице регистрировали на приборе «Флюорат 02-Панорама» при
λвозб = 320 нм в диапазоне 350–420 нм.
Значения интенсивности ТФЛ пирена (λ = 394,5 нм) на пленке ДАЦ после сорбции из систем водаорганический растворитель при концентрации пирена в сорбате: 1) 1х10–6, 2) 1х10–7, 3) 1х10–8 моль/л.
На рисунке приведены в сравнении значения интенсивности ТФЛ пирена (λ = 394,5 нм) на пленке ДАЦ
после сорбции из систем вода – органический растворитель.
Из полученных данных следует, что при малых концентрациях пирена растворитель не влияет на процессы
его сорбции на ДАЦ и ТФЛ. При концентрации пирена 1х10–6 моль/л в среде вода-этанол отмечена наибольшая
интенсивность ТФЛ субстрата.
Таким образом, из всех исследованных растворителей наиболее предпочтителен для использования в
экспериментах этанол, как наименее токсичный.
Литература
1. А. В. Страшко Использование ацетатцеллюлозных мембран для сорбционно-люминесцентного
определения пирена в водных средах / А. В. Страшко, А. Б. Шиповская, Т. И. Губина, О. Н. Малинкина,
А. Г. Мельников // Мембрана и мембранные технологии. – 2015. – Т. 5, № 1. – С. 1–9.
Результаты работы получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России
№ 4.1299.2014/К.
Научный руководитель – д-р. биол. наук, проф. С. М. Рогачева.
4
ТВЕРДОФАЗНАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ПИРЕНА ПРИ СОРБЦИИ ИЗ ВОДНО-МИЦЕЛЛЯРНЫХ
СРЕД С ТРИТОНОМ Х-100 НА МАТРИЦУ ИЗ ДИАЦЕТАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
В. В. Мастерова, А. В. Страшко
Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина, г. Саратов
В аналитических целях для исследования полиароматических углеводородов (ПАУ) и гетероароматических
веществ в последние годы широко используются люминесцентные методы анализа.
Использование метода твердофазной люминесценции (ТФЛ) позволяет сочетать твердофазную экстракцию
и регистрацию спектра вещества в фазе сорбента. Ранее изучено люминесцентное определение ПАУ на
целлюлозной матрице (фильтровальной бумаге). Нами показано, что другим перспективным материалом для
создания матриц сорбционного извлечения аналита является диацетат целлюлозы [1]. Полимерные материалы
из диацетата целлюлозы (ДАЦ) находят широкое применение в качестве сорбентов в различных отраслях
промышленности. Нами разработаны условия получения полисахаридных матриц на основе ДАЦ (пленка и
волокно), изучены их физико-механические, поверхностно-энергетические и морфологические характеристики,
показана способность полисахаридных матриц на основе ДАЦ взаимодействовать с ПАУ, разработаны
оптимальные условия проведения твердофазной люминесценции пирена на полученных сорбентах из данного
полимера [2] и проведено твердофазное люминесцентное определения пирена в водно-этанольных и водномицелярных средах (с различными типами ПАВ) на матрицах из разных форм ДАЦ. Наибольшая сорбционная
способность пленки и волокна ДАЦ, отмечена при сорбции пирена из водно-мицеллярного раствора Тритона
Х-100.
Целью данной работы было изучение показателей флуоресценции пирена в водно-мицеллярных растворах
Тритона Х-100 до и после сорбционного концентрирования и в сорбированном состоянии на пленках ДАЦ.
Спектры флуоресценции пирена снимали в растворах Тритона Х-100 (1,4·10–3 моль/л) с различной
концентрацией пирена (10–3–10–10 моль/л) до сорбции и после, а также на пленке ДАЦ, на которую сорбировали
вещество из данных растворов в динамическом режиме. Эксперимент проводили на приборе Флюорат 02Панорама при λвозб. = 320 нм и λисп. = 350–500 нм. В спектрах пирена, снятых в водно-мицелярных растворах
вещества в концентрациях 10–3 – 10–4 моль/л появлялся пик димера пирена при λ = 461 нм, который с
уменьшением концентрации субстрата в растворе исчезал. Исследование спектров ТФЛ пирена на матрице
показало, что пик димера проявляется при сорбции субстрата из всех исследуемых растворов (10–3–10–
10
моль/л), причем при содержании пирена в сорбате 10–10 моль/л отсутствуют характерные пики пирена в
интервале 370–400 нм (рис.).
Таким образом, показано, что при низких концентрациях пирена (10–10 моль/л) в водной среде в условиях
модификации Тритоном Х-100 его можно обнаружить методом ТФЛ на матрице ДАЦ по пику димера при
λ = 461 нм.
14
12
I фл, отн.ед.
10
8
Cп=10^-9 моль/л
Cп=10^-10 моль/л
6
4
2
0
350
370
390
410
430
450
470
490
Длина волны, нм
Спектры флуоресценции пирена на пленках ДАЦ при концентрации субстрата в сорбате 10–9 и 10–10 моль/л.
Литература
2. S. M. Rogacheva Polysaccharide fibers as matrices for solid-surface fluorescence/ S. M. Rogacheva,
A. B. Shipovskaya, A. V. Strashko, E. V. Volkova, A. G. Melnikov// International Journal of Polymer Science. –Vol.
2014, Article ID 183413, 9 p.
3. A. V. Straško Usage of cellulose diacetate as sorption material for fluorescent analysis of PAH/ A. V. Straško,
А. B. Shipovskaya, A. G. Melnikov, O. N. Malinkina// Oriental Journal of Chemistry. -2014. – Vol. 30, No. 3. -P.
1013–1019.
Работа выполнена по теме государственного задания Минобрнауки России № 4.1299.2014/К.
Научный руководитель – д-р. хим. наук, проф. Т. И. Губина.
5
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЗОРЦИНА И ФЕНОЛА
ПРИ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ
П. В. Рассказова
Кемеровский государственный университет, г. Кемерово
В настоящее время остро стоит проблема мониторинга природных вод, которые испытывают значительную
техногенную нагрузку. Одними из опаснейших токсикантов, попадающих в воды в результате деятельности
человека, являются фенолы. В угольных регионах наблюдается повышенное содержание этих соединений в
шахтовых водах за счет вымывания из угольных пластов. Фенол ядовит (II класс опасности), ПДК в водоемах
составляет 0,001 мг/дм3 [1]. Резорцин относится к IV классу опасности, ПДК в воде составляет 0,1 мг/дм3 [1]. В
связи с этим актуальность исследований обусловлена, с одной стороны, широкой распространенностью и
высокой токсичностью большинства фенольных соединений, c другой стороны – отсутствием способов их
определения в природных водах без предварительного разделения и концентрирования, что значительно
усложняет и удорожает анализ, а также ведет к увеличению временных затрат и снижению точности
определения.
Разработанные методы (хроматографичекий, вольтамперометрический, фотометрический и др. [2])
позволяют определять фенолы на уровне ПДК, однако все они требуют предварительного разделения и
концентрирования. Перспективным для решения проблемы экспрессного и чувствительного определения
фенола является метод вольтамперометрии (ВА), характеризующийся низким пределом обнаружения в
сочетании с быстротой проведения анализа. В качестве индикаторных электродов широко используются
стеклоуглеродные электроды (СУЭ), активную поверхность которых можно относительно легко обновлять,
добиваясь достаточной воспроизводимости [3].
Цель данной работы – изучение условий вольтамперометрического определения резорцина и фенола при
совместном присутствии на электрохимически модифицированных СУЭ методом циклической
вольтамперометрии.
Исследования проводили на анализаторе ТА-4 (ООО «НПП Томьаналит» г. Томск) с использованием
трёхэлектродной ячейки, состоящей из трех идентичных стержневых стеклоуглеродных электродов. Для
подготовки СУЭ к работе его поверхность полировали на Al2O3/H2O до зеркальности и электрохимически
обрабатывали с помощью внешнего источника тока в водном растворе 0,1 М КОН с добавлением ацетона.
Стандартные растворы резорцина готовили из сухого вещества (ч.д.а.) растворением в этаноле, стандартные
растворы фенола – из ГСО 7270-96 с концентрацией 0,95–1,05 мг/см3 разбавлением этанолом. Исследования
проводили в условиях ВА-определения фенола [4]: фоновый раствор – 0,2 М водный раствор гидрофосфата
калия; Енак = –0,1 В, τнак = 60 с, скорость линейной развертки потенциала υразв = 50 мВ/с.
При регистрации фоновых ВА-кривых пиков, обусловленных резорцином, не наблюдается. При введении
стандартного раствора резорцина на ВА-кривых в интервале потенциалов 0,300÷0,420 В регистрируется
аналитический сигнал в виде ярко выраженного пика, величина которого растет с увеличением концентрации
резорцина в растворе. При добавлении к раствору резорцина стандартного раствора фенола на ВА-кривых
регистрируют два отдельных пика: фенола при ЕРh = (0,574 ± 0,001) В и резорцина при ЕPц = (0,402 ± 0,002) В.
Изучено влияние скорости линейной развертки потенциала на ВА-определение резорцина. При выбранной
скорости развертки потенциала υразв = 50 мВ/с получена зависимость анодного тока пика резорцина от его
концентрации в растворе в интервале (0,7–6,0) 10–6 М, которая описывается прямолинейной зависимостью
IPц = (0,218 ± 0,027) с.
Присутствие резорцина не мешает ВА-определению фенола. Зависимость анодного тока пика фенола от его
концентрации в растворе в интервале концентраций CPh =(1–10)·10–8 М в присутствии резорцина является
прямолинейной и описывается уравнением IPh = (0,142 ± 0,009) с. При увеличении концентрации фенола в
растворе наблюдается смещение потенциала пика резорцина в анодную область EРц = (0,417 ± 0,000) В,
потенциал анодного пика фенола практически не меняется.
Полученные данные позволяют утверждать, что предложенная методика ВА-определения фенола и
резорцина при совместном присутствии может быть использована для их анализа в водных растворах
Литература
4. Требования к качеству воды централизированной системы питьевого водоснабжения Санитарноэпидемиологические правила и нормативы «Питьевая вода. Гигиенические. Контроль качества». От 26 сентября
–2001 года– № 24 (в ред. от 28 июня 2010 год).
5. Е. Ю. Шачнева., Д. В Онькова., С. М. Серекова. Способы определения фенолов в объектах окружающей
среды // Астраханский вестник экологического образования. – 2013.–№ 4(26). – стр. 138–142.
6. Г. К. Будников. Обновляемый электрод в вольтамперометрии. // Заводская лаборатория. – 1997.– Том
63.– № 4.– стр. 1–7.
7. И. К. Ускова, О. Н. Булгакова. Циклическая вольтамперометрия фенола // Журнал аналитической химии,
–2014.– Том 69.– № 6. – стр. 604–609.
Научный руководитель – канд. пед. наук, доцент О. Н. Булгакова, И. К. Ускова.
6
ИССЛЕДОВАНИЕ СУЛЬФАТНОЙ АГРЕССИВНОСТИ ПРИРОДНОЙ ВОДЫ
И ЕЁ РАЗРУШАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ПО ОТНОШЕНИЮ К БЕТОНУ
М. В. Непомнящих
Сибирский государственный университет путей сообщения, г. Новосибирск
Изучение среды, в которой эксплуатируются промышленные и гражданские сооружения, и обеспечение
долговечности строительных материалов, в том числе бетонных изделий, в данной среде – важнейшие задачи
повышения эффективности строительства. Бетонные конструкции эксплуатируются в основном на открытом
воздухе и при этом подвергаются воздействию атмосферных осадков и других жидких сред. Природная вода,
содержащая растворенные сульфаты (кальция, магния, натрия и др.) при длительном контакте с бетоном может
вызывать сульфатную коррозию – разновидность разрушения цементного камня. Сульфатная коррозия
возникает, когда концентрация ионов SO42– достигает 300 мг/л и более [1]. Основные продукты взаимодействия
сульфатно-агрессивной воды и цементного камня – минералы эттрингит и таумасит, кристаллизирующиеся с
увеличением объема твердой фазы, что вызывает развитие значительных растягивающих усилий в стенках пор
и капилляров и разрушение структуры бетона [2].
Целью данной работы является исследование природной воды одного из подземных источников реки
Ельцовка, расположенного в Калининском районе, на содержание сульфат-ионов и изучение их взаимодействия
с компонентами цементного камня.
Результаты исследований:
Методами качественного и количественного анализа было установлено присутствие сульфат-ионов в
образцах природной воды. Концентрация ионов SO42– составила 301 мг/л, что свидетельствует о наличии
сульфатной агрессивности воды [2].
Установлено, что при увеличении длительности контакта образцов бетона с исследуемой водой содержание
сульфат-ионов линейно уменьшается (рис.), что можно объяснить их взаимодействием с компонентами бетона.
Зависимость концентрации сульфат-ионов в исследуемой воде от времени контакта с бетоном.
При наблюдении поверхности бетона под микроскопом (десятитикратное увеличение), в порах бетонного
образца обнаружены белые кристаллы, которых до начала эксперимента не было. Это подтверждает
предположение о взаимодействии ионов SO42– с компонентами цементного камня.
Согласно проведенным расчетам, скорость взаимодействия сульфат-ионов с поверхностью бетона в среднем
составляет 1 мг/(л⋅с⋅м2). То есть за одну секунду времени на 1 квадратном метре поверхности бетона из 1 литра
исследуемой воды с бетоном взаимодействует 1 мг ионов SO42–.
Испытания бетонных образцов под гидравлическим прессом показали, что прочность бетона,
изготовленного по ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава», после контакта с сульфатноагрессивной водой в течение месяца, уменьшилась на 5 тонн.
Таким образом, при длительном контакте природной воды с бетоном наблюдается взаимодействие
присутствующих в воде сульфат-ионов с компонентами цементного камня, что является предшествующей
стадией сульфатной коррозии бетона, а значит, и разрушения.
Литература
1. Е. И. Шмитько, А. В. Крылова, В. В. Шаталова. Химия цемента и вяжущих веществ. СПб: Проспект
Науки, 2006. 206 с.
2. С. В. Федосов, С. М. Базанов. Сульфатная коррозия бетона. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов,
2003. 191 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент И. А. Паули.
7
ХИМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ СВИНЦОМ
АТМОСФЕРЫ ГОРОДА ТЮМЕНИ В 2012–2015 гг.
Е. В. Крестьянникова, В. В. Козлова
Тюменский государственный университет, г. Тюмень
Состояние окружающей среды крупных городов оценивается по состоянию отдельных ее составляющих:
атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и растительного покрова, здоровья горожан.
Наиболее динамичной и сложной для анализа является атмосфера [1,2]. Для общей оценки экологической
ситуации в городе в зимнее время рациональнее всего использовать снег, т. к. он накапливает загрязняющие
компоненты, мигрирующие воздушным путем, в течение 4–6 месяцев в сибирских регионах. Мониторинг
снежного покрова позволяет оценить общую загрязненность воздуха урбоэкосистемы, выделить экологически
благоприятные и неблагоприятные районы, установить мобильные и локальные источники загрязнения
атмосферы и характер их влияния на прилежащие территории [1–4, 5].
Целью работы являлась оценка распределения содержания свинца на территории города и изучение
динамики загрязнения атмосферы г. Тюмени в зимние периоды 2012–2015 гг. на основе химического анализа
снежного покрова. В пределах города отбор проб производился на участках с ненарушенным снежным
покровом у промышленных предприятий, ТЭЦ, в жилых кварталах, парках, у транспортных магистралей (не
ближе 50 м). Фоновой точкой был выбран участок, расположенный в лесном массиве. В зимние периоды 2012–
2013 гг. и 2013–2014 гг. с территории города отбиралось 50 проб снега, в 2015 г. количество проб было
увеличено до 90. В талой снеговой воде и кислотной вытяжке из золы пылевой фазы снега было определено
содержание свинца.
Свинец и его соединения занимают важное место среди специфических загрязняющих веществ воздушного
бассейна городской среды. Свинец – токсикант 1-го класса опасности, имеет высокую растворимость,
биохимическую активность и канцерогенность; обладая повышенной тенденцией к биоаккумуляции и
комплексообразованию, может находиться в окружающей среде в минеральной и органической формах [5].
Использование для расчетов коэффициента концентрации (Кс) позволило исключить влияние различий во
времени и условиях накопления снега и сравнивать результаты разных лет между собой. Средние значения и
интервалы изменения коэффициентов концентрации представлены в таблице.
Средние значения и интервалы Кс по свинцу в снежном покрове в 2012–2015 гг.
Жидкая фаза
Год
Твердая фаза
Кс к фону
Кс к ПДК
хоз.-быт. вод.
Кс к ПДК
рыб. хоз.
Кс к фону
Кс к ПДК
хоз.-быт. вод.
Кс к ПДК
рыб. хоз.
2013
7,72 ± 5,12
0,05 ÷ 88,85
0,08 ± 0,05
0,00 ÷ 0,92
0,13 ± 0,09
0,00 ÷ 1,54
0,89 ± 0,36
0,00 ÷ 6,73
2,36 ± 0,96
0,00 ÷ 17,92
3,93 ± 1,60
0,00 ÷ 29,86
2014
1,79 ± 0,93
0,00 ÷ 20,53
0,33 ± 0,17
0,00 ÷ 3,84
0,56 ± 0,29
0,00 ÷ 6,40
2,36 ± 0,68
0,00 ÷ 12,34
4,08 ± 1,18
0,00 ÷ 21,30
6,79 ± 1,97
0,00 ÷ 35,50
2015
52,75 ± 15,09
0,00 ÷ 304,00
0,53 ± 0,15
0,00 ÷ 3,04
0,88 ± 0,25
0,00 ÷ 5,07
Выводы:
1. При анализе снегового покрова для получения объективных данных в результате мониторинга
необходимо отдельно анализировать твердую и жидкую компоненты снега, чтобы установить формы миграции
загрязнителей и определить приоритетные источники загрязнения и область их воздействия.
2. Определение содержания свинца в жидкой и твердой фазе (пыли) снега позволило установить, что в
основном свинец мигрирует в виде твердых частиц и только 3 % переносится в водорастворимой форме.
3. Основными источниками поступления свинца в Тюмени являются предприятия машиностроения,
металлообработки, строительный комплекс, а также транспорт.
Литература
1. Б. А. Ревич. «Горячие точки» химического загрязнения окружающей среды и здоровье населения
России. – М.: Акрополь, 2007. – 192 с.
2. А. Н. Гусейнов. Экология города Тюмени: состояние, проблемы. – Тюмень: Слово, 2001. – 176 с.
3. В. В. Козлова, Н. С. Ларина, С. И. Ларин, Е. В. Некрасова. Оценка экологического состояния города
Тюмени по данным геохимического мониторинга снежного покрова // Материалы сессии Всемирного снежного
форума «Ресурсы и риски регионов с мерзлотой». – 2014. – стр. 45–48.
4. Т. В. Гарманова, Н. С. Ларина. Мониторинг загрязнения снежного покрова пылеаэрозолями в городе
Тюмень // Вестник Тюменского государственного университета. – 2012. – № 7. – стр. 55–62.
5. О. В. Шергина, Т. А. Михайлова. Биогеохимическое перераспределение свинца в урбоэкосистеме (на
примере Иркутска) // Химия в интересах устойчивого развития – 2011. – № 19. – стр. 203–209.
Научный руководитель – канд. хим. наук, проф. Н. С. Ларина.
8
МОНИТОРИНГ ОКСИДОВ АЗОТА В ВОЗДУХЕ ГОРОДА АРХАНГЕЛЬСКА
Л. В. Самохина, Н. Г. Брянцева, Н. Н. Даниленко, В. С. Косарева
Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск
Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени влияют на здоровье
человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы
дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50 % долей примесей оседают в легких.
Проникающие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они:
а) токсичные (ядовитые) по своей химической или физической природе;
б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается
респираторный (дыхательный) тракт;
в) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества (оксиды азота не только могут вызвать
отравления, но и являются канцерогенами).
Поэтому чрезвычайно важно проведение мониторинговых исследований объектов окружающей среды в
отношении загрязнения их токсическими соединениями, одними из которых являются оксиды азота.
Тип рельефа, расположение зелёных насаждений и водоёмов, природный и техногенный барьеры в
транспортной сети тоже влияют на экологию городов. К примеру, все вышеупомянутые факторы воздействуют
на характер автомобильного движения, а, как известно, пробки на дорогах приводят к повышению загрязнения
воздуха выхлопными газами в 1,3 раза. Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов
отработавших газов. Их содержание в газах от бензиновых двигателей составляет 0,0–0,8 об. %, от дизельных
двигателей – 0,0002–0,5 об. %
Оксиды азота также поступают из почвы в воздух в результате нитрификации и иммобилизации азота
минеральных удобрений почвенной микрофлорой. Эмиссия из почвы в атмосферу оксидов азота
характеризуется отчетливой суточной динамикой, связанной с водно-физическими условиями и
интенсивностью биологических процессов.
Целью нашего исследования было проведение мониторинга накопления оксидов азота в приземном воздухе
г. Архангельска и соответствие их уровня ПДК.
В качестве объектов исследования были отобраны пробы воздуха, взятые в различных районах
г. Архангельска в период с сентября по октябрь 2014 года. Отбор проб проводился аспирационным методом.
Последующее определение уровня содержания оксидов азота осуществлялось методом колориметрии в
лаборатории кафедры общей и биоорганической химии СГМУ.
В ходе исследования установлено, что в пробах, взятых с набережной Северной Двины и набережной
Георгия Седова (0,008 мг/м3 и 0,015 мг/м3, соответственно) отмечается минимальное содержание оксидов азота.
Максимум наблюдается в районах перекрестка ул. Папанина и ул. Дачной (0,054 мг/м3) и перекрестка ул.
Тимме – Воскресенская (0,043 мг/м3). Увеличение содержания связано с большой нагрузкой автотранспорта на
указанных участках (автомобильные парковки, автобусные остановки, «пробки»). В результате этого возрастает
время работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей в холостом режиме, что приводит к локальному
загрязнению атмосферного воздуха оксидами азота.
Содержание оксидов азота в воздухе города Архангельска
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Расположение места отбора пробы
Переулок Наб. Северной Двины – ул Свободы
Соломбала (пер-к наб.Георгия Седова – Кедрова)
Морской Речной Вокзал
Остановка кинотеатр «Мир»
Остановка кинотеатр «Мир»
Железнодорожный вокзал
Площадь Ленина
ТЭЦ
Пер-к Тимме-Воскресенская
Пер-к Папанина-Дачная («Петромост»)
Колориметрия, СГМУ (C(NO2), мг/м3)
0,008
0,015
0,018
0,020
0,022
0,034
0,039
0,040
0,043
0,054
Выводы.
1. Интенсивность накопления зависит от уровня транспортной нагрузки, эмиссии сжигания топлива.
2. Содержание оксидов азота в приземном воздухе г. Архангельска не превышает норму ПДК (0,085 мг/м3).
Научные руководители – канд. хим. наук, доцентТ. А. Корельская, канд. биол. наук, доцент Е. А. Айвазова.
9
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ
ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННОГО КОМПЛЕКСА
Н. Н. Сазанов
Арзамасский политехнический институт им. Р. Е. Алексеева, г. Арзамас
В целях развития экологического мировоззрения, формирования практических навыков анализа объектов
окружающей среды, разработки методологического подхода к анализу, контролю и прогнозированию качества
атмосферного воздуха на базе лаборатории химии и экологии нашего института студентами в течение нескольких
лет осуществляется экологический мониторинг воздушной среды природно-антропогенного комплекса центра
города. Для исследования данный комплекс был выбран в силу того, что он охватывает зону отдыха, городской парк
и дендрарий. На его территории нет промышленных предприятий, спальных районов, автодорог, но сам комплекс
находится в кольце четырех самых загруженных автодорог города, что позволяет дать более точную оценку уровню
загрязнений воздушной среды природно-антропогенного комплекса отработанными газами автотранспорта.
Интенсивность движения автотранспорта определялась методом подсчета автомобилей разных типов по
известной методике [1]. Из ряда замеров (15–20) брали среднее значение. Загруженность улиц различными видами
транспорта оценивалась в зависимости от сезона, времени суток, с учётом метеорологических наблюдений
(температуры, относительной влажности, скорости и направления ветра, количества и вида осадков). По собранным
параметрам рассчитывали уровень воздушных поллютантов (оксида углерода (II), оксида азота (IV), углеводородов)
[1, 2]. На рисунке представлены объёмы и динамика среднего уровня выбросов оксида азота (IV) автотранспортом за
сутки по временам года.
Среднесуточные выбросы автотранспорта по диоксиду азота
Мониторинг содержания в воздухе оксида углерода (II) осуществлялся с использованием индикаторных
трубок для газового количественного экспресс-анализа с аспиратором. Для экспресс-контроля концентрации
различных ионов в атмосферных осадках применялись тест-комплекты, портативный pH-метр, полевые
лаборатории. В таблице приведены усредненные данные экологического мониторинга по некоторым
параметрам в сезонной динамике за 2014 год.
Данные экологического мониторинга
Улица
Число автомобилей,
шт./сут
Объёмная концентрация СО2
( % об.) в воздухе
pH
атмосферных осадков
зима
весна
лето
осень
зима
весна
лето
осень
зима
весна
лето
осень
Парковая
12650
18080
25180
15560
0,025
0,045
0,065
0,03
7,0
6,74
6,54
6,87
Жуковского
8810
14090
20270
10610
0,017
0,027
0,055
0,022
7,0
6,88
6,72
7,0
Ленина
14360
21010
30760
16740
0,027
0,055
0,075
0,035
6,9
6,72
6,3
6,82
Калинина
10650
14040
17650
12080
0,022
0,028
0,04
0,025
7,0
6,88
6,76
7,0
Для комплексной оценки состояния загрязнённости воздушной среды природного-антропогенного
комплекса, используя основные принципы и алгоритмы математико-статистической обработки получаемых
данных, мы осуществляем экологическое картирование – нанесение на план местности результатов
мониторинга и прогнозируемых путей распространения загрязнений.
Литература
1. А. И. Федорова, А. Н. Никольская. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. пособие
для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. – 288 с.
2. Комплексная экологическая практика школьников и студентов. Программы. Методики. Оснащение.
Учеб-метод. пособие. Под редакцией проф. Л. А. Коробейниковой. – СПб.: Крисмас+, 2002. – 268 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент А. В. Архипова.
10
АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСВИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ГОРОДА (НА ПРИМЕРЕ ООО ЮРГА-ХЛЕБ)
В. А. Якутова
Юргинский филиал Национального исследовательского Томского политехнического университета, г. Юрга
Цель работы – разработать методические и научные аспекты оценки воздействия хлебопекарных
предприятий на объекты окружающей среды (на примере ОАО «Юрга-Хлеб»), позволяющие прогнозировать и
принимать технологические решения по их снижению и апробировать очистку стоков предприятия методом
фотолитической деструкции органических веществ УФ обеззараживанием.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
– изучить методологические и научные подходы к оценке антропогенного воздействия хлебопекарных
предприятий на компоненты окружающей среды;
– выявить негативные факторы антропогенного воздействия предприятия ОАО «Юрга-Хлеб» на состояние
окружающей среды;
– осуществить экспериментальные исследования по очистке вод методом фотолитической деструкции
органических соединений.
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух на предприятии происходят на стадиях: доставка,
хранение и подготовка сырья, приготовление теста, выпечка, экспедиция.
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух на предприятии ОАО «Юрга-Хлеб» выявляются на
следующих стадиях: доставка, хранение и подготовка сырья, приготовление теста, выпечка, экспедиция.
Анализ данных показывает, что 18,96 % категории «опасности» составляет доставка, хранение и подготовка
сырья, 0,02 % – приготовление теста, 60,65 % – выпечка, 20,37 % – экспедиция. Суммарные значения удельных
выбросов в атмосферный воздух по всем технологическим этапам представлены в таблице.
Удельные выбросы в атмосферу
Твердые вещества, т/год
Оксид железа
Марганец
Углерод черный (сажа)
Пыль древесная
Пыль мучная
0,124990
0,002289
12,425382
0,160000
0,330800
Газообразные вещества, т/год
Диоксид азота
Оксид азота
Сернистый ангидрид
Оксид углерода
Фтористые газообразные соединения
2,816618
0,457525
2,701164
33,225803
0,000102
Основной объем сточных вод образуется на стадиях: мойка сырья и оборудования, использование систем
охлаждения. В их составе присутствуют органические вещества (ксилол, бутанол, этанол, уксусная кислота,
нитробензол, формальдегид, этиленгликоль и др.).
В приготовленный модельный раствор последовательно вводились перекись водорода и раствор соли титана.
Фотолитическая деструкция осуществлялась УФ – облучением (ДКБ-36) раствора в течение 10 мин. По
истечении разного времени анализировалось содержание ХПК (мгО/дм3). Важно отметить, что по истечении 24
часов ХПК снижалась в 10 раз.
Выводы:
1. Основные виды загрязнений от хлебопекарных предприятий, попадающих в окружающую среду:
выбросы мучной пыли в атмосферу, образование твёрдых отходов, органические примеси в сточных водах.
2. При небольшом содержании органических веществ в сточных водах хлебопекарных предприятий весьма
эффективным способом их очистки является ультрафиолетовое облучение.
Литература
1. А. В. Быков,В. Л. Касперович. Основные выбросы хлебопекарных предприятий в окружающую среду //
Обеспечение продовольственной и экологической безопасности человечества – важнейшая задача XXI века:
Материалы Российской научно-технической конференции. – Оренбург: ИПК ОГУ, 2000. – С. 119–120.
2. В. Л. Касперович, Г. Б. Зинюхин, А. В. Быков. Сточные воды дрожжевых и хлебопекарных предприятий
// Вестник ОГУ. – Оренбург: ИПК ОГУ, 2001. – № 3. – С. 132–135.
3. А. С. Степанов. Комплексная оценка влияния хлебопекарных предприятий на компоненты окружающей
среды: диссертация кандидата технических наук – Оренбург, 2008. – 183 с.
Научный руководитель – канд. пед. наук В. Ф. Торосян.
11
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В ОРДЖОНИКИДЗЕВСКОМ
РАЙОНЕ СЕВЕРНОЙ ХАКАСИИ В СВЯЗИ С ДОБЫЧЕЙ ЗОЛОТА НА МЕСТОРОЖДЕНИИ
«ЕЛОВОЕ» МЕТОДОМ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ
А. В. Дьячкова
Национальный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск
Месторождение «Еловое» расположено на восточном склоне Кузнецкого Алатау, в северной части
Саралинского золотоносного района в пределах Юзикского рудного поля и характеризуются среднегорным
расчлененным рельефом. Административно территория входит в Орджоникидзевский район Республики
Хакасия. Площадь участка 29,1 км2 [1].
Особенностью природопользования на данной территории является золотодобыча в Саралинском
золотоносном районе, связанная с разработкой коренных золоторудных месторождений, в частности,
Юзикского золоторудного узла, разрабатываемого до настоящего времени. Добыча золота ведется методом
кучного выщелачивания.
Пуск и эксплуатация установок кучного выщелачивания на участках ЗАО ЗДК «Золотая звезда»
сопровождается экологическим мониторингом, который проводится по договору с аккредитованной
лабораторией охраны окружающей среды ОАО «Иргиредмет». Институтом определяется воздействие опытнопромышленных установок кучного выщелачивания на близлежащие природные комплексы, в частности, на
поверхностные и подземные воды, атмосферу, почвенный покров [2].
Хорошо известно, что щелочные цианиды калия и натрия относятся к категории сильнодействующих
ядовитых веществ, что предъявляет особо жесткие требования к условиям их использования, хранения и
транспортировки [3].
Целью работы является анализ данных мониторинга института «Иргиредмет» по воздействию кучного
выщелачивания на окружающую среду на месторождении «Еловое».
Институтом отбираются и изучаются пробы по стандартным методикам и методикам института,
адаптированным к золотодобывающим объектам.
Контроль за состоянием атмосферного воздуха проводится путем анализа на содержание пыли и паров
синильной кислоты. Фоновая концентрация цианистого водорода принимается равной нулю [2].
Контроль воздуха предусмотрен в 4 точках. Три точки предназначены для контроля атмосферного воздуха
на границе санитарно-защитной зоны, четвертая точка – на площадке кучного выщелачивания для отбора проб
воздуха, сдуваемого с рудных штабелей (подфакельная проба).
Анализ проб воздуха, сделанных в 2010–2015 гг., показывает, что с подветренной стороны рудного штабеля,
а также в помещениях цеха переработки продуктивных растворов концентрация цианистого водорода не
превышает норм ПДК, установленных для рабочей зоны (0,3 мг/м3). На границе санитарно-защитной зоны
синильной кислоты в воздухе не обнаружено [2].
Не выявлено также существенного влияния опытно-промышленной эксплуатации установки кучного
выщелачивания на гидросферу района. Концентрация всех проанализированных веществ в ручьях, а также в
водах наблюдательных скважин не превышала соответствующих установленных норм ПДК или природных
фоновых концентраций. В сравнении с концентрациями веществ, определенных до пуска предприятия и
принятых в качестве фоновых, химический состав природных поверхностных и подземных вод практически не
изменился.
Результаты отбора проб почв также свидетельствуют о том, что концентрация подвижных форм металлов
ниже установленных норм ПДК, их кумулятивного накапливания не обнаружено.
Снеговой покров отбирается ежегодно, один раз в год, в зимнее время. По результатам исследования
вредоносные компоненты не превышают норм ПДК [2].
В целом по результатам экологических наблюдений 2010–2015 гг. можно судить об отсутствии заметного
техногенного влияния на окружающую среду района расположения опытно-промышленной установки кучного
выщелачивания.
Литература
1. А. В. Дьячкова. Месторождение «Еловое» участка «Кварцевый» Саралинского золотоносного района как
типовой объект Карлинского оруденения (Северна Хакасия) // «Науки о Земле. Современное состояние». III
Всероссийская молодежная научно-практическая школа-конференция (31 июля – 7 августа 2015 г.): материалы
конференции. – Новосибирск: РИЦ НГУ, 2015. 117–119 с.
2. В. П. Кузнецов. «Пояснительная записка к плану развития горных работ по ЗАО Золотодобывающая
компания "Золотая звезда"». – Минусинск: ЗАО ЗДК "Золотая звезда", 2015. – 77 с. (Росгеолфонд, ФГУ ТФИ,
ЗАО ЗДК "Золотая звезда").
3. В. В. Барченков.
Технология
гидрометаллургической
переработки
золотосодержащих
флотоконцентратов с применением активных углей. – Чита: Поиск, 2004. – 242 с.
Научный руководитель – канд. геол.-минерал. наук, доцент С. В. Максиков.
12
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ПОЧВЫ ГОРОДА САРАТОВА
Д. Ю. Воробьева, М. М. Спрыгина, Н. А. Шилова
Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина, г. Саратов
С развитием промышленности, транспорта, индустриализации увеличилось поступление ТМ в почву. Их
избыток приводит к тяжелым заболеваниям и другим негативным последствиям.
Главная цель проводимого исследования – определение степени загрязнения почв города Саратова
тяжелыми металлами.
Для определения количества тяжелых металлов в почве были отобраны образцы в центральной части города
Саратова в сентябре 2014 года и в июне 2015 года, а именно:
1.Ул. Кутякова, 72; 2.Ул. Кутякова, 52; 3.Ул. Радищева, 39 (Театральная площадь); 4.Ул. Радищева, 22 (парк
«Липки»); 5.Ул. Волжская, 28 (парк «Липки»); 6.Ул. Соборная, 15 (парк «Липки»); 7.Ул. 2-я Садовая, 23 а
(ПКиО им.Горького); 8.Ул. Чернышевского, 83 (ПКиО им.Горького); 9.Ул. Чернышевского, 107; 10.Ул.
Чернышевского, 123; 11.Ул. Чернышевского, 137; 12.Ул. Чернышевского, 143 (р-н Саратовского
комбикормового завода); 13.Ул. Чернышевского, 116 а (р-н Саратовского комбикормового завода); 14.Ул.
Чапаева, 29; 15.Ул. Чапаева, 2. Анализ проб осуществлялся на приборе СПЕКТРОСКАН МАКС- G. Результаты
проведенных экспериментов представлены в таблице
Результаты экспериментов 2014–2015
Анализ результатов показал, что наиболее
Ме, [мг/кг]
Ni
Cu
Zn
As
Pb
загрязненными образцами, взятыми в сентябре
Место
отбора
2014 года, являются 4, 5, 10, 11. Эти образцы
были отобраны вблизи очень оживленных
1
23,2
25,6
131,0
3,2
54,3
перекрестков и остановок общественного
1'
25,4
23,2
138,0
238,0
транспорта/
После отбора проб в июне 2015 года,
2
35,1
35,3
127,0
6,6
40,6
2'
137,0
144,0
864,0
13,3
50,7
наблюдается уменьшение содержания ТМ в
этих образцах, но превышение ПДК все же
3
33,5
34,9
91,0
17,03
26,2
остается по цинку и свинцу. Нами была
3'
35,5
32,6
187,0
11,9
66,5
рассчитана степень загрязнения земель
4
29,5
32,3
215,0
13,03
58,9
химическими веществами по суммарному
4'
44,2
42,7
109,0
25,4
51,8
показателю загрязнения Zc по формуле 1. В
образцах 4, 5, 11 степень загрязнения – низкая,
5
23,8
26,6
262,0
4,4
176
в образце 10 – средняя.
5'
46,7
43,3
121,0
31,2
45,7
,
где Ki – коэффициент концентрации
значение
химического
вещества;
Кф –
регионально-фонового содержания в почве i-го
химического
вещества;
n–
число
определяемых суммируемых веществ.
Сравнивая результаты за июнь 2015 года,
можно
сделать
вывод,
что
наиболее
загрязненными являются образцы 1, 2, 7, 15. Из
них самым загрязненный – образец 6.
Наблюдается превышение ПДК по всем
элементам. Такое возрастание превышения
ПДК в данных образцах по сравнению с
результатами за сентябрь 2014 г. можно
объяснить тем, что в сентябре на улице
Кутякова велись ремонтные работы и
движение транспорта было ограничено.
Степень загрязнения в образцах 1, 7, 15 –
низкая, в образце 2 – высокая.
Нами
были
выявлены
наиболее
загрязненные участки центральной части
г.Саратова. В настоящее время на кафедре
ведется работа по созданию карты с
нанесением наиболее загрязненных мест всех
районов г.Саратова. Мы предлагаем защищать
эти места искусственными геохимическими
барьерами, которые состоят из экологически
чистых соединений.
6
6'
39,4
50,2
39,7
46,2
126,0
147,0
10,5
37,2
70,2
33,3
7
7'
40,0
36,2
37,1
31,4
131,0
137,0
12,2
8,6
39,1
100,2
8
8'
30,0
31,0
29,0
28,2
88,8
100,0
4,5
15,2
56,3
38,0
9
9'
34,9
26,5
32,5
22,8
214,0
106,0
4,8
9,4
75,2
40,2
10
10 '
26,6
34,0
26,6
31,3
174,0
148,0
11,7
8,03
425,0
79,3
11
11 '
21,8
22,5
23,7
19,4
1020,0
257,0
6,9
12,8
27,5
24,0
12
12'
34,4
28,2
33,8
22,6
143,0
88,1
9,9
14,0
22,2
28,9
13
13 '
31,5
21,5
32,5
20,3
125,0
111,0
5,5
12,9
35,7
30,2
14
14 '
27,9
17,2
32,7
15,5
105,0
85,7
6,8
21,6
26,1
15
15 '
26,5
24,7
28,8
22,7
165,0
526,0
4,7
17,6
35,7
33,4
ПДК, [мг/кг]
85,0
55,0
100,0
12,0
20,0
N – результаты за 2014 г.; N’- результаты за 2015 г.
Научный руководитель – канд.хим.наук, доцент Л. Ф. Щербакова.
13
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ТОРФАХ
НА ТЕРРИТОРИИ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
А. И. Шмелькова
Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского, г. Брянск
Болотные экосистемы помимо общебиосферных, средообразующих функций выполняют роль
биологических фильтров, поглощая токсиканты трансграничного распространения – элементы группы тяжелых
металлов (ТМ). Содержание ТМ должно исследоваться и контролироваться в условиях болот,
характеризующихся пониженной жизнедеятельностью микроорганизмов, способствующих разложению
растительных остатков, в сформировавшихся торфяных залежах повышена вероятность накопления ТМ.
Поэтому компоненты болотных экосистем рекомендовано использовать для диагностики загрязнения
окружающей среды поллютантами, в том числе – ТМ. При этом их содержание в верхнем слое торфяной
залежи отражает современное состояние региона, а распределение элементов по профилю залежи – показатель
динамики их накопления в разные временные периоды [1]. Цель исследования – выявить валовое содержание
ТМ в поверхностных торфах болот Смоленской области.
Исследования проводились на территории Смоленской области с обширными болотными массивами. Для
оценки было выбрано несколько болотных экосистем. Образцы торфа отбирались в поверхностных горизонтах
(0–8, 0–10, 0–20, 0–35 см, 0–45 см) залежей для оценки современного уровня содержания ТМ общепринятыми
методами [2]. Валовые концентрации 12 ТМ проводились методом спектрального анализа [3]. Характеристики
болот и торфов представлены в таблице.
Характеристика болот и поверхностных образцов торфа
№
Название, расположение болота
Болото в 200 м от деревни Липовка
(Смоленская область Рославльский район)
2
Болото в 200 м от деревни Липовка
(Смоленская область Рославльский район)
3
Болото в 200 м от деревни Липовка
(Смоленская область Рославльский район)
Примечание: * – степень разложение торфа, %
1
Н, см
Вид торфа
R* ( %)
0–10
Осоковый, низинный
<50
0–20
Осоковый, низинный
20–35
0–35
Тростниковый, переходный
<50
Содержание ТМ в поверхностных образцах торфа позволяет оценить современное состояние атмосферы и
подземных вод Смоленской области. Свинец является иммобильным элементом, т. е. не мигрирует по профилю
залежи, что позволяет рассматривать его концентрацию как показатель загрязнения в определенный временной
отрезок. В пробах торфа содержание свинца изменяется в пределах от 10,0 до 29,0 мг/кг (ориентировочно
допустимая концентрация (ОДК) свинца для почв населенных мест– 32,0 мг/кг). Превышений допустимых
значений не выявлено. Валовая концентрация меди в поверхностных пробах торфа коррелирует с уровнем
антропогенной нагрузки. Как показали результаты исследования, содержание меди в пробах торфов на
территории Смоленской области изменяется в пределах 17,0–36,0 мг/кг (ОДК – 33,0 мг/кг). Превышение ОДК
выявлено у д. Липовка. Содержание мышьяка в поверхностных образцах торфов Смоленской области
изменяется от 2,0 до 8,0 мг/кг. По сравнению с ОДК для мышьяка (2,0 мг/кг) зарегистрировано превышении
концентрации в 3–4 раза на территории. Концентрация ванадия в почве не должна превышать 150,0 мг/кг.
Исследования показали, что валовое содержание этого ТМ находятся в пределах ОДК (11,0 – 59,0 мг/кг).
Содержание марганца в почве не должно превышать 1500 мг/кг. Концентрация этого ТМ в торфах на
территории Смоленской области варьирует в пределах 199,0 – 734,9 мг/кг (не превышает ОДК). Исследования
показали, что концентрация цинка (ОДК 55,0 мг/кг) в пробах торфов изменяется от 10,0 до 29,0 мг/кг.
Проведенные исследования позволяют рассматривать торфяную залежь болот в качестве индикатора
загрязнения окружающей среды ТМ – в частности медью. Сохранность торфяных отложений позволяет изучить
динамику содержания токсикантов, выявить влияние локальных и глобальных факторов на их накопление,
оценить роль техногенного пресса.
Литература
1. Е. М. Волкова Биомониторинг антропогенного загрязнения Тульской области на основе анализа
накопления тяжелых металлов в торфяных залежах болот / Е. М. Волкова, С. В. Горелова, Е. Н. Музафаров //
Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. – 2012. Вып.2. – 253–263 с.
2. ГОСТ 17.4.3.01-83 Почвы. Общие требования к отбору проб.
3. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных
пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М 049-П/04. – СПб.: ООО НПО «Спектрон», 2004. –
20 с.
Научный руководитель – д-р с.-х. наук, проф. Л. Н. Анищенко.
14
ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ВАЛОВЫХ ФОРМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ КУЗБАССА
А. Н. Шайхутдинова
Национальный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск
Проблема экологии окружающей среды и почв в частности является, несомненно, актуальной для
территории Кузбасса, что связано с интенсивным развитием горнодобывающей и перерабатывающей
промышленности, и, как следствие этого, проявлением процессов деградации и загрязнения почв тяжелыми
металлами, а в некоторых случаях и полного уничтожения почвенного покрова с образованием техногенных
ландшафтов. В связи с этим, целью работы является оценка содержания и закономерностей пространственного
распределения валовых форм тяжелых металлов в ненарушенных, но подверженных техногенному
воздействию почвах Кузбасса и выявление факторов, влияющих на их поведение.
Объектами исследования послужили целинные почвы автоморфного ряда (дерново-подзолистая глееватая,
серая, темно-серая, чернозем глинисто-иллювиальный), приуроченные к опорным пунктам экологического
мониторинга Кемеровской области. Мониторинговые площадки располагаются на границах санитарнозащитных зон горнодобывающих предприятий. Содержание валовых форм тяжелых металлов (Pb, Cd, Zn, Co,
Cu, Ni, Mn, Cr) было определено методом количественного спектрального анализа. Для того чтобы дать
качественную оценку характера распределения валовых форм тяжелых металлов по профилю исследуемых
почв, рассчитан коэффициент радиальной дифференциации (R), который позволяет проследить динамику
микроэлементов и сделать выводы о типе их внутрипрофильного распределения. Также рассчитан кларк
концентрации (Кк) по каждому из элементов для верхних горизонтов исследуемых почв. Этот показатель
позволяет судить о повышенном (>1) либо пониженном (<1) содержании того или иного микроэлемента по
сравнению с кларком литосферы. Оценка буферной способности исследуемых почв по отношению к тяжелым
металлам дана на основе расчетных данных по методу В. Б. Ильина (1995) [1], [2], учитывающему содержание
гумуса, физической глины и pH среды.
По результатам аналитической работы установлено, что исследуемые почвы по своему
гранулометрическому составу приурочены к глинистым и тяжелосуглинистым разновидностям, что связано с
распространенными на территории Кемеровской области лессовидными почвообразующими породами.
Минимальное содержание органического вещества отмечается в дерново-подзолистой глееватой почве (2 %),
постепенно возрастая к чернозему глинисто-иллювиальному (6,4 %). Реакция среды почвенного раствора
изменяется в диапазоне от слабокислой в дерново-подзолистой глееватой почве до нейтральной в черноземе.
На основе коэффициента радиальной дифференциации было выявлено, что для исследуемых почв
характерны следующие типы внутрипрофильного распределения тяжелых металлов: аккумулятивный,
аккумулятивно-иллювиальный, биогенно-аккумулятивно-иллювиальный, зависящие от биоклиматических
условий, характера рельефа, антропогенной нагрузки, интенсивности и направленности почвообразовательного
процесса и свойств почв (щелочно-кислотных условий, содержания гумуса, илистой фракции).
Уровень концентрации тяжелых металлов в почвах определяется, главным образом, их содержанием в
материнских породах. Сравнение содержания тяжелых металлов в верхних горизонтах исследуемых почв с их
величиной в земной коре (кларками) показывает, что количество свинца, кадмия, меди, цинка, марганца, никеля,
кобальта и хрома ниже кларка.
На основе расчетных данных, учитывающих содержание гумуса, физической глины и pH среды, можно
заключить, что исследованные почвы мониторинговых площадок обладают достаточным запасом прочности по
отношению к загрязнению тяжелыми металлами. Степень буферности к элементам, подвижным в щелочной
среде (Mo, Cr, As, V, Se), в ряду изученных автоморфных почв оценивается от средней (30) для дерновоподзолистой глееватой почвы до высокой (41) для чернозема глинисто-иллювиального. Повышенными
показателями отмечаются серая (35,5) и темно-серая (38,5) почвы. Показатели буферности для элементов,
подвижных в кислой среде (Zn, Pb, Cd, Ni, Hg, Cu, Sr, Mn, Co), возрастают в ряду от дерново-подзолистой
глееватой почвы к темно-серой почве и изменяются в диапазоне от 22,5 до 36 баллов Повышенными
показателями буферной способности оценивается чернозем глинисто-иллювиальный (33,5).
Литература
4. В. Б. Ильин. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия, 1995. – № 10. –
С. 109–113.
1. В. Б. Ильин. Тяжелые металлы в системе почва-растение. – Новосибирск: Наука, Сиб. Отд-е, 1991. –
148 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. В. П. Середина.
15
СОДЕРЖАНИЕ АЛЮМИНИЯ В АНТРОПОГЕННО-ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ПОЧВАХ
В ЗОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КРАСНОЯРСКОГО АЛЮМИНИЕВОГО ЗАВОДА
Е. М. Козырева
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, г. Красноярск
Алюминий является специфическим загрязнителем в зоне воздействия Красноярского алюминиевого завода.
Почвы аккумулируют поступающий с атмосферными выпадениями алюминий. Дальнейшее распределение
этого элемента в почвенном профиле зависит от свойств и режимов почв. На прилегающих к заводу
территориях почвенный покров представлен различными типами естественных и антропогеннопреобразованных почв, которые характеризуются различной устойчивостью к загрязнению. Для оценки
воздействия КрАЗа на почвенный покров необходимо изучить распределение алюминия в почвах разных
классификационных категорий.
Исследования проводились в ближней зоне воздействия КрАЗ. Были заложены почвенные разрезы на
участках разной удаленности от источника воздействия. Пробная площадь 5 (ПП5) находится на расстоянии
300 м от забора завода. Почвы относятся к абраземам. Пробная площадь 6 (ПП6) – 1500 м от завода, место
бывшего посёлка Индустриальный. Почвы представлены урбиквазиземами. Под верхним органогенным слоем,
состоящем из опада тополя и травянистой растительности, в профиле встречаются остатки антропогенных
включений. Пробная площадь 7 (ПП7) – 3000 м от источника воздействия. Почвы на данном участке
представлены агрочерноземами.
Методом атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием спектрометра с электротермической
атомизацией МГА-915 определено валовое содержание алюминия в почвах. Выявлена специфика
распределения металла в почвах ближней зоны аэротехногенного влияния КрАЗа (до 3 км). Наиболее высокие
концентрации алюминия наблюдаются в подстилках на участках ПП5 и ПП6, а также в гумусовом горизонте на
участке ПП5 (рисунок). В агрочерноземах мы наблюдаем равномерное распределение по профилю изучаемого
элемента. Установлено, что концентрация алюминия в почве коррелирует с показателем pH (r ~ –0,8).
Распределение алюминия в почвенных профилях на исследуемой территории (№ 5 – ПП5 абраземы, № 6 – ПП6
урбиквазиземы, № 7 – ПП7 агрочерноземы).
На основании того, что концентрация алюминия в исследуемых почвах превышает в сотни раз (от 37 до 843)
содержание данного элемента в естественных почвах, и в почвенных профилях наблюдаются морфологические
изменения, исследуемые почвы можно отнести к отделу химически преобразованных по классификации почв
России 2004 года.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 14-04-00858а)
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Т. В. Пономарева.
16
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ УЧАСТКА МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА
«АЛЕКСАНДРОВСКОЕ–АНЖЕРО-СУДЖЕНСК»
А. А. Мех
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Нефтепроводный транспорт оказывает воздействие на экологические системы при строительстве его объектов, в
процессе эксплуатации и при возникновении аварийных ситуаций.
Исследуемый участок магистрального нефтепровода (МН) оказывает непосредственное воздействие на
компоненты окружающей среды. Попадание загрязняющих веществ в окружающую среду вызывает изменение
физических, химических и биологических свойств компонентов природной среды обитания.
Необходимо определить качественный состав нефтепродуктов, обнаруженных в почве по ранее проведенным
исследованиям, после проведения реконструкции на территории участка МН «Александровское–Анжеро-Судженск».
Для решения поставленной задачи была проведена геохимическая оценка загрязнений территории участка работ.
Отбор проб почв на исследуемом участке проводился согласно ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.4.02-84 и ГОСТ
28168-89, далее проводился анализ содержания нефтепродуктов в пробах почвы. Была проведена пробоподготовка
проб почвы методом твердофазной экстракции, затем в лаборатории «Центр коллективного пользования ТПУ» был
проведен качественный химический анализ проб почвенного покрова методом хромато-масс-спектрометрии.
Проанализировав результаты лабораторных исследований, выявили группу соединений, отмеченных в каждой
пробе с максимальными площадями пиков в процентах. Было выявлено 7 органических соединений с максимальным
содержанием в пробах.
А-1 – точка отбора проб Амбар № 1; А-2 – точка отбора проб Амбар № 2;
П-1 – точка отбора проб Приямок № 1.
График отношения содержания органических соединений в пробах. Условные обозначения: 1 - декан (С10Н22);
2 – амилацетат (C7H14O2); 3 – тетракозан (C24H50); 4 – гексакозан (C26H54); 5 – пентакозан (C25H52); 6 –
гептакозан (C27H56); 7 – трикозан (C23H48).
Все органические соединения, кроме амилацетата, относятся к предельным углеводородам. Выделенное в
результате анализа органическое соединение декан, относится к жидким алканам. Декан содержится в нефти, входит
в состав дизельного топлива, поступая в атмосферу при заправке баков автомашин.
Остальные выделенные предельные углеводороды, относятся к твердым (высшим) алканам. Данные алканы
содержатся как в нефти, так и образуют восковые покрытия листьев, цветков и семян растений, входят в состав
пчелиного воска [1].
Одно из соединений, выделенное с наибольшей концентрацией в пробах, которое не относится к классу алканов,
это амилацетат. Амилацетат применяется как растворитель многих органических соединений, в производстве лаков,
искусственного шёлка, фруктовых эссенций.
По результатам анализов можно сказать, что пробы почвы, отобранные на участке МН «Александровское–
Анжеро-Судженск», содержат органические соединения, входящие, как в состав различных органических веществ
естественного происхождения, так и техногенного. Приямок № 1 (участок нефтепровода, где осуществляется врезка
вантуза) отмечен наибольшим содержанием таких органических соединений, как декан и амилацетат. В ходе
проделанной работы не было выявлено опасных соединений.
Литература
1. Большая Российская энциклопедия.
Алканы
[Электронный
http://knowledge.su/a/alkany.html– (Дата обращения: 20.04.2015).
Научный руководитель – канд. геол.-минерал. наук, доцент С. В. Азарова.
17
ресурс]. –
Режим
доступа:
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ ОЛИГОТРОФНЫХ БОЛОТ
В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ФАКЕЛА
А. В. Шураева
Нижневартовский государственный университет, г. Нижневартовск
Сжигание попутных нефтяных газов негативно влияет на состояние почвенного покрова, на
функционирование естественных и искусственных фитоценозов, находящихся в зоне их влияния [1].
Химический состав болотных почв изучали по содержанию зольных элементов, ионов хлорида,
органического вещества, общего азота, фосфора, алюминия, кальция, магния и тяжелых металлов.
Исследование почв верховых болот проводили в период с 2014 по 2015 гг, на двух верховых болотах
Нижневартовского района. Первый участок исследования располагался в 20 км от п. Высокого (контроль, без
антропогенной нагрузки); второй в 7 км от г. Мегиона возле нефтепромыслового факела Ватинского
месторождения. Почва на исследуемой территории торфяно-глеевая, торфяной слой на болоте от 1 до 2 м.
Содержание зольных элементов определяли методом мокрого озоления; ионов хлорида титрометрическим
методом; органического вещества, общего азота, фосфора, железа, марганца, алюминия, кальция и магния
фотоэлектроколориметрическим методом; кадмия, свинца, цинка и меди методами инверсионной
вольтамперометрии и атомно-абсорбционной спектроскопии.
Статистическую обработку проводили с использованием пакета прикладных программ Excel 2007 из пакета
Microsoft Office XP.
Анализ содержания органического вещества в почве верховых болот показал варьирование данного
показателя от 85,35 до 97,10 % и его увеличение в ряду: 200 м от факела → 100 → 50 → контроль.
Значение водородного показателя (pH) почвенного раствора имело самое низкое значение – 3,9 на
контрольном участке, промежуточное – в 200 м от факела – 4,3 и наибольшее – в 50 и 100 метрах от факела,
соответственно 5,2 и 5. Увеличивался pH в ряду: контроль → 200 м от факела → 100 м → 50 м.
Содержание химических элементов в почве верховых болот в условиях воздействия нефтепромыслового факела
Ватинского месторождения
Параметры
N/P, %
Fe, мг/кг
Zn, мг/кг
Pb, мг/кг
Mn, мг/кг
Cu, мг/кг
Сd, мг/кг
Сr, мг/кг
Al, ммоль/100 г почвы
Ca, %
Mg, %
Контроль
0,97/0,25
31,89
9,84
0,14
7,52
0,14
0,05
0,43
0,737
0,02
0,01
Участки исследования
В 200 м от факела
В 100 м от факела
1,2/0,15
1,11/0,2
23,43
36,72
7,19
16,77
0,06
0,58
2,96
6,15
0,06
0,58
0,19
0,22
0,17
0,15
0,001
0,001
0,02
0,03
0,01
0,02
В 50 м от факела
1,16/0,11
29,27
10,91
0,03
5,03
0,03
0,12
0,19
0,010
0,02
0,01
Увеличение содержания азота происходило в ряду: контроль → 100 →50 → 200 м от факела; фосфора: 50 м
от факела → 200 → 100 → контроль.
В среднем увеличение содержания цинка в почве верховых болот происходило в ряду: 200 м от факела →
контроль → 50 → 100; марганца: 200 м от факела → 50 → 100 → контроль; свинца в ряду: 50 м от факела →
контроль → 100 → 200.
Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в почве верховых болот на разном расстоянии от
нефтепромыслового факела показал, что больше всего тяжелых металлов содержится в почве на расстоянии
100 м от факела, меньше – на расстоянии в 200 и 50 м, среднее значение по данному показателю выявлено на
контрольном участке. Больше всего в почве накапливаются цинк, марганец и свинец.
Оценка содержания алюминия в почве верховых болот показала снижение данного параметра в условиях
влияния нефтепромыслового факела в 737 раз.
Содержание кальция на всех исследуемых участках было выше, чем магния, примерно в два раза.
Закономерность увеличения количества щелочноземельных металлов была следующей: кальция – в ряду
контроль и 200 м от факела → 50→ 100; магния в ряду 50 и 200 м от факела → контроль→100.
Анализ данных по накоплению в почве хлоридов показал, что на участках в 50, 200 м от факела и в контроле
данных соединений обнаружено не было. На участке в 100 м от факела выявлено незначительное содержание
хлоридов, что соответствовало 0,12 %.
Литература
1. Л. И. Сваровская. Геоинформационные технологии для мониторинга антропогенного воздействия
продуктов сжигания попутного нефтяного газа на окружающую среду / Л. И. Сваровская, И. Г. Ященко,
Л. К. Алтунина // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – № 6. – 2014. – стр. 41 – 45.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Э. Р. Юмагулова.
18
АНАЛИЗ СОСТАВА ЛЕЧЕБНЫХ ГРЯЗЕЙ ОЗЕРА БОЛЬШОЙ ТАРАСКУЛЬ И САКСКОГО ОЗЕРА
В. Е. Дмитриевская
Тюменский государственный университет, г. Тюмень
Состав лечебной грязи формируется в результате сложных многолетних процессов под влиянием факторов
геологической, климатической, гидрогеологической (геохимической), биологической (химико-биологической)
и др. природы. Материалом для образования грязей лечебных служат минеральные частицы, органические
вещества (остатки растительных и животных организмов), коллоидные частицы органического и
неорганического состава, вода. В результате биохимических процессов, протекающих с их участием, грязи
лечебные обогащаются так называемыми биогенными компонентами (соединения углерода, азота, серы, железа
и др.), многие из которых (напр. сероводород) проявляют высокую терапевтическую активность.
Целью данной исследовательской работы является определение химического состава лечебных грязей озер
Сакское Крымского полуострова (сульфидный тип) и Тараскуль Тюменской области (сапропелевый тип).
Результаты исследований лечебных грязей озера Большой Тараскуль и Сакского озера
Объекты исследования
Определяемые показатели, единицы измерения
озеро Тараскуль
Сакское озеро
Органическое вещество, %
52,48 ± 5,25
3,92 ± 0,59
Гуминовые кислоты, %
1,97 ± 0,79
Не обнаружено
Фульвокислоты, %
0,47 ± 0,19
Не обнаружено
Сера(валовое содержание), %
0,28 ± 0,03
4,87 ± 0,58
Цинк(кислоторастворимая форма), млн–1
154,4 ± 37,1
24,6 ± 5,9
Медь(кислоторастворимая форма), млн–1
5,1 ± 1,0
11,0 ± 2,1
Кобальт(кислоторастворимая форма), млн–1
9,7 ± 2,6
10,3 ± 2,8
Хром(кислоторастворимая форма), млн–1
Не обнаружено
5,7 ± 1,1
Никель(кислоторастворимая форма), млн–1
7,0 ± 1,9
15,6 ± 4,2
УЭП, мСм/см
1,36 ± 0,10
22,54 ± 1,60
pH, ед. pH
6,86 ± 0,20
8,62 ± 0,20
Массовая доля плотного остатка водной вытяжки, %
0,66 ± 0,07
8,08 ± 0,57
Первым объектом исследования являлась грязь Сакского озера. Донные отложения данного озера относятся
к сульфидным лечебным грязям. Само озеро является лиманом, возникшим в результате затопления
низменности морскими водами. В озере сформировалась благоприятная микрофлора для появления особой
лечебной грязи. Лечебные свойства определяются большим количеством минералов в составе данной грязи.
Вторым объектом исследования являлась грязь озера Тараскуль. Донные отложения этого озера называются
сапропелевыми грязями. Лечебные свойства определяются большим содержанием различных органических
веществ, которые образовались путем длительного разложения живых организмов и растений данного озера.
Лечебные грязи обоих видов обладают обширным списком фармакологического действия. Причиной этого
является то, что в каждом из видов сочетается множество компонентов, которые оказывают влияние
практически на все системы человеческого организма. По содержанию металлов, а именно хрома, Сакская
грязь должна быть эффективнее грязей озера Тараскуль в лечении сахарного диабета. Теоретически это вполне
обосновано, но данных клинических испытаний по этому направлению применения Сакской лечебной грязи
нет.
Необходимо отметить, что особенности механизмов воздействия лечебных грязей на организм человека
являются основополагающими в способах ее применения. Сакскую грязь применяют как аппликации, под
небольшим напряжением, которое способствует ионизации минеральных компонентов пелоида. В свою
очередь, ионизированные минералы эффективнее воздействуют на организм человека, улучшая его состояние в
целом. Что касается способа применения сапропелевых грязей, то для эффективности воздействия
органических компонентов используются грязевые ванны.
Литература
1. В. И. Бахман, К. А. Овсянникова. Анализ лечебных грязей (пелоидов). – М.: Медгиз, 1960. – 131 с.
2. П. Г. Царфис, В. Б. Киселев. Лечебные грязи и другие природные теплоносители. – М.: высш. шк.,
1990. – 125.
3. М. Г. Ясовеев, Ю. М. Досин. Природные факторы оздоровления. – Минск: Новое знание; Москва:
ИНФРА-М, 2014. – 258 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Н. В. Морозова.
19
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СЕЛЕНА И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОДЕ, ПОЧВЕ, ЧЕСНОКЕ
И БЕРЕЗОВОМ СОКЕ СЕВЕРНЫХ РЕГИОНОВ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
А. С. Апкадырова
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск
Недостаток селена в пище является патогенным фактором ряда заболеваний человека и животных, в то же
время потребление микроэлемента в избыточных количествах является токсичным для теплокровных живых
организмов [1].
Основными звеньями пищевой цепи переноса селена являются почва – растения – животные – человек. Эта
схема определяет зависимость уровня обеспеченности селеном человека и животных от геохимической
характеристики почвы. В мире существуют биогеохимические провинции глубокого дефицита и токсических
концентраций микроэлемента [2].
Северные районы территории Республики Башкортостан характеризуются различным содержанием селена –
от относительно нормального до умеренного недостатка, поэтому анализ природных объектов данного региона
на содержание селена является актуальным.
Известно, что взаимодействие между химическими элементами может быть антагонистическим или
синергическим, то есть один элемент способен ингибировать или стимулировать поглощение растениями
других элементов. Антагонизм по отношению к селену проявляют макроэлементы S и P, а также
микроэлементы Cd, Cu, As, Pb и Zn. Поэтому целью исследования явилось изучение содержания селена и
элементов-антагонистов в почве и воде северных районов республики Башкортостан.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
– определить содержание селена в почве, чесноке, березовом соке, питьевой и талой воде;
– определить содержание элементов-антагонистов Cd, Cu, As, Pb и Zn в почве, чесноке, березовом соке,
питьевой и талой воде;
Были отобраны пробы почвы, питьевой и талой воды, чеснока и березового сока в северных районах
Республики Башкортостан: Мишкинский, Аскинский, Балтачевский, Бирский, Туймазинский. Определение
тяжелых металлов в почве проводилось методом атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической
атомизацией.
В ходе исследования выяснилось, что в воде только селен превышает ПДК по всем районам. Интересно, что
в талой воде селена меньше, чем в питьевой. В пробах березового сока изученных районов из элементовантагонистов преобладают медь (69–88 %), мышьяк (6–8 %). Содержание селена во всех районах практически
одинаково (варьирует от 6 до 9 %). В пробах чеснока изученных районов из элементов-антагонистов
преобладают цинк (24–71 %), мышьяк (8–38 %). Содержание селена во всех районах практически одинаково
(варьирует от 5 до 8 %). Показано, что низкое содержание селена в почвах при высоких содержаниях металловантагонистов в Аскинском, Балтачевском, Бирском, Мишкинском районах республики Башкортостан может
затруднять его переход в пищевую цепочку.
Таким образом, концентрация микроэлемента в талой и питьевой воде может являться индикатором
содержания в почвах водорастворимых форм селена, являющихся доступными для усвоения и аккумуляции
растениями. А так как содержание селена в почве ничтожно, то на начальном звене пищевой цепи «почва –
растения – животные – человек» возможно нарушение обеспеченности селеном различных групп населения.
Литература
1. Ю. С. Шакиров. «Концентрация химических элементов в почвах, породах и растениях западного,
северного и северо-восточного регионов Р.Б., автореферат кандидатской диссертации опубликован на сайте
http://dissers.ru/avtoreferati-kandidatskih-dissertatsii1/a165.php
2. В. Б. Ермаков. Геохимическая экология как следствие системного изучения биосферы// проблемы
биогеохимии и геохимической экологии.М.:Наука,1999.Т.23. С.152–182.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Г. Г. Козлова.
20
ВЛИЯНИЕ ПЛЕНОК ГИДРОФОБНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ТРАНСПОРТ КИСЛОРОДА
ЧЕРЕЗ МЕЖФАЗНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ «ВОЗДУХ–ВОДА»
А. С. Аверкина
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь
Значительный вклад в загрязнение атмосферы и открытых водоемов вносят пыль и аэрозоли. Эти
загрязнения образуются как за счет антропогенных, так и природных процессов, и имеют минеральное и
биогенное происхождение. Вследствие деятельности человека по добыче угля, руд, гипса появляются открытые
терриконы, с неутрамбованных вершин и боков которых может сдуваться мелкая крошка. Кроме того,
существует унос пыли из городов и свалок, унос грунта с открытых поверхностей (пустоши). Таким образом, в
глобальных масштабах фронты воздуха могут вбирать в себя пыль и относить ее на большие расстояния.
Попадая на поверхность водоема, такие частицы пыли, даже при их склонности к смачиваемости, из-за малого
веса и размеров могут бесконечно долго оставаться на поверхности водного объекта. Результатом всех этих
процессов является появление достаточно устойчивых пленок на поверхности воды.
Наличие дополнительной фазы (твердой или жидкой) на межфазной границе «воздух–вода» зачастую в
литературе связывают с понятием «экранирования». В определенных условиях этот факт подтверждается. Но
нами показано, что влияние пленок на транспорт кислорода оказывается более сложным, вплоть до того, что
такие пленки, будут, наоборот, способствовать транспорту кислорода, выступая в роли катализатора
массопереноса газа.
Данная работа посвящена изучению влияния пленок, образованных частицами разной гидрофобности, на
транспорт кислорода через поверхность раздела «воздух–вода». Экспериментально исследованы способы
формирования пленки гидрофобными частицами марки «Диасорб-130-С8Т» и «Диасорб-130-С16Т». В ходе
экспериментов также учитывалась гидродинамика в объеме жидкой фазы.
Установлены условия, при которых пленки частиц ингибируют межфазный транспорт кислорода. Но вместе
с тем показано, что при разных уровнях гидрофобности частиц, образующих пленку на поверхности, и составах
жидкой фазы, можно прогнозировать проявление положительного или отрицательного влияния пленок на
межфазный транспорт кислорода.
Особый интерес вызывает положительный эффект, оказываемый пленками, на транспорт кислорода.
Предложен механизм интенсификации (усиления) транспорта кислорода через границу раздела фаз «воздух–
вода» под действием гидрофобных частиц в условиях установившегося потока жидкости. Предлагаемый
механизм основан на турбулизации поверхностного слоя жидкости. Такая турбулизация реализуется за счет
того, что частицы пленки и поверхностный поток жидкости движутся с разными скоростями относительно друг
друга.
Исследованы условия разрушения и стабилизации двумерного состояния пленки, определены факторы,
влияющие на газотранспортную способность пленки. Основной параметр, характеризующий изменение
интенсивности межфазного массопереноса кислорода в присутствии пленки, представляет собой расчетный
коэффициент усиления транспорта газа (Е), а показатель, отображающий двумерное состояние пленки –
удельная площадь пленки на поверхности жидкости (S). Выявлены условия, соответствующие оптимальному
состоянию плотности пленки и ее газотранспортных свойств. К ним относятся:
• индивидуальные свойства частиц;
• кооперативные свойства частиц в пленке;
• гидродинамика поверхностных потоков жидкой фазы;
• физико-химические свойства жидкой фазы, прежде всего, поверхностное натяжение.
Влияние индивидуальных свойств частиц исследовалось путем изменения степени гидрофобности частиц
силикагеля, за счет нанесения на их поверхность углеводородных радикалов разной молекулярной массы.
Гидродинамика поверхностных потоков регулировалась путем изменения интенсивности перемешивания
жидкой фазы в абсорбере BiostatAplus (Sartorius, Германия). Влияние физико-химических свойств жидкости
исследовалось в ходе экспериментов при введении в жидкую фазу веществ, изменяющих поверхностное
натяжение (растворы электролитов, глицерина, органических кислот).
Все перечисленные выше параметры значительно влияют на сохранение контакта между частицами в
пленке, что в свою очередь приводит к изменению ее двухмерной структуры, и, соответственно к изменению ее
воздействия на межфазную границу «воздух–вода». Конечным результатом таких процессов является
изменение интенсивности массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую.
По результатам исследования высказаны представления о механизме влияния пленки гидрофобных частиц
на массоперенос кислорода через межфазную границу как функцию от ряда параметров. Появилась
возможность прогнозировать влияние пленок, сформированных частицами с разным уровнем гидрофобности,
на перенос кислорода из атмосферы в водоем, с учетом состава и гидродинамики жидкой фазы.
Научный руководитель – д-р хим. наук, проф. В. В. Вольхин.
21
МОНИТОРИНГ ГАЗОВОГО РЕЖИМА р. ЧУЯ
А. А. Балабанов, Т. А. Ларионова
Горно-Алтайский государственный университет, г. Горно-Алтайск
В долинах рек Юго-Восточного Алтая сохранились участки, покинутые рекой по разным причинам. Как
правило, они приурочены к территориям активной тектоники. Часто палеодолины заполнены рыхлыми
отложениями разного генезиса. Это определяет интерес исследователей к природным водам данных территорий.
В качестве модельного участка были выбраны окрестности села Акташ, где летом 2015 года были проведены
рекогносцировочные исследования.
Цель работы – изучение газового режима природных вод на примере кислорода и диоксида углерода.
Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а
также в результате физико-химических и биохимических процессов. Существует много причин, вызывающих
повышение или снижение концентрации в воде растворенного кислорода. В поверхностных водах содержание
растворенного кислорода может колебаться от 0 до 1 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным
колебаниям. В эвтрофированных и сильно загрязненных органическими соединениями водных объектах может
иметь место значительный дефицит кислорода. Результаты исследования представлены на рисунке.
концентрация, мг/л
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
8.00
9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00
время отбора
График зависимости насыщения кислородом от времени суток
Согласно полученным данным максимальный уровень содержание растворенного кислорода в р. Чуя
окрестностях с.Акташ наблюдался в 15:00 ч., а минимальное значение – в 16:00 ч., что соответствует
естественному ходу суточных температур. Растворимость кислорода возрастает с уменьшением температуры и
минерализации в воде и с увеличением атмосферного давления, колебание концентраций растворенного
кислорода связано с поступлением ледниковых вод с Северо-Чуйского хребта.
Углекислый газ в отличие от кислорода способен не только растворяться, но и реагировать с водой
химически, образуя угольную кислоту. В природных водах источником диоксида углерода являются процессы
окисления органических веществ, происходящие с выделением CO2 как непосредственно в воде, так и в почвах
и илах, с которыми соприкасается вода. Уменьшение содержания диоксида углерода происходит при
фотосинтезе, он также расходуется на растворение карбонатов и на химическое выветривание алюмосиликатов.
Обычно весной и летом содержание диоксида углерода в водоеме понижается, а в осенне-зимний период
увеличивается, достигая максимума в конце зимы. Повышенные концентрации СО2 угнетающе действуют на
животные организмы, т. к. при высоких концентрациях углекислого газа в воде образуются растворимые
гидрокарбонаты. По результатам суточного мониторинга максимальные значения в р.Чуя были зафиксированы
в 15:00 ч. (12,32 мг/л), и наблюдалось снижение содержания гидрокарбонатов до 67,10 мг/л. При минимуме СО2
в 13:00 ч. (7,04 мг/л) концентрация НСО3 увеличивалась до 117,2 мг/л.
Работа выполнена при поддержке РФФИ 13-05-98077.
Литература
1. ПНД Ф 14.1;2.101-97 Методика выполнения измерений массовой концентрации растворенного
кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод йодометрическим методом.
2. ПНД Ф 14.1:2.242-07 Методика выполнения измерений свободной и общей щелочности в природных и
сточных водах методом потенциаметрического титрования.
3. ПНД Ф 14.2.99-97 Методика выполнения измерений массовой концентрации гидрокарбонатов в пробах
природных водах титриметрическим методом.
Научный руководитель – канд. геогр. наук, доцент Т. В. Больбух, канд. геол.-минерал. наук, доцент
Н. А. Кочеева.
22
ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ МАЛЫХ РЕК В ЧЕРТЕ г. НОВОСИБИРСКА
Е. В. Рощина
Сибирский государственный университет водного транспорта, г. Новосибирск
Малые реки снабжают водой города и села, используются для орошения, в их поймах расположены
миллионы гектаров пастбищ и сенокосов. На малых реках создают рыбоводные пруды, их берега используют
как зоны отдыха. Реки улучшают климат, украшают ландшафт. Малые реки являются звеньями более крупных
речных систем.
Цель работы – оценка гидрохимического режима малых рек г. Новосибирска.
В таблице приведены основные морфометрические характеристики малых рек в черте г. Новосибирска.
Морфометрические характеристики малых рек г. Новосибирска
Реки
Ельцовка-1
Ельцовка-2
Н. Ельцовка
Тула
Каменка
Длина
реки/длина
реки в черте
города, км
9/8,6
14/9
14/7
72/11
25/12
Площадь
водосбора,
км2
Глубина вод
(мах/ср), м
Средняя
скорость реки,
м/с
Среднегодовой
расход (средний/
половодье), м3/ч
24
42
50
740
130
0,8/0,1
1,2/0,1
0,6/0,4
2,2/0,2
1,5/0,15
0,4–0,5
0,10–0,15
0,3–0,5
0,1–2,8
нет данных
3483/4839
3578/5863
583/995
7721/13368
5122/8147
Для исследования гидрохимического состава малых рек отбирались пробы воды в устьевых участках рек в
разные фазы гидрологического режима. Химический анализ воды проводился по стандартным методам анализа.
В пробах воды определяли общие физико–химические свойства природных вод – pH, растворенный
кислород и долю его насыщения, удельную электропроводность, общую минерализацию, жесткость, солевой
состав воды – гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, кальций, магний, натрий, калий. Результаты исследований
показали, что величины pH изменялись в пределах 7,6 – 8,2, кислородный режим во всех реках был
благоприятным для гидробионтов, содержание растворенного кислорода изменялось от 6,8 до 10,2 мгО2/дм3,
степень насыщения растворенным кислородом колебалась от 60 до 91 %. удельная электропроводность и общая
минерализация колебалась в широких пределах, соответственно 400 – 700 мкСм/см, 390 – 650 мг/л, и носила
сезонный характер. По сравнению с летним периодом, зимой возрастает доля подземного стока в питании рек и
во всех пробах наблюдается существенное увеличение электропроводности и минерализации. Содержание
гидрокарбонат-иона варьировалось в широких пределах от 1,8 до 5,5 мг-экв/л. Рост его содержаний
сопровождался соответствующими изменениями в катионном составе, а именно увеличением содержания иона
кальция, который существенно преобладает над всеми другими катионами. Характер распределения этого
компонента адекватен распределению гидрокарбонат-иона, и его содержание колебалось в пределах 25–98 мг/л.
Ионов Mg2+ во всех пробах значительно меньше, чем Ca+2 и его связи с HCO3– не столь однозначны. Величина
общей жесткости изменяется в пределах 3 – 5,6 мг-экв/л, что значительно ниже ПДК.
Содержание хлоридов изменялось в пределах 20 – 45 мг/дм3, сульфатов – 35 – 53 мг/дм3, натрия 2 – 7 мг/дм3.
Сумма ионов HCO3–, Ca2+, Mg2+ составляла до 95 % всех водорастворенных солей
В целом, по классификации О. А. Алекина вода малых рек гидрокарбонатно – кальциевая, слабощелочная,
от мягкой до средне – жесткой, пресная.
Полученные данные по гидрохимическому режиму малых рек будут использованы для оценки ионного
стока с водосбора малых рек.
Литература
1. А. М. Никаноров. Гидрохимия. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2001. – 350 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент С. Я. Тарасенко.
23
СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ МАЛЫХ РЕК НОВОСИБИРСКА
НА ПРИМЕРЕ РЕК ЕЛЬЦОВКА 1-Я, ЕЛЬЦОВКА 2-Я
Е. Н. Чуприн, В. Ю. Мерзаева, А. Ю. Новоселова
Новосибирский химико-технологический колледж им. Д. И. Менделеева, г. Новосибирск
Малая река – важнейший элемент природной среды: источник промышленной и питьевой воды, место
обитания рыб и других водных организмов, а также водной растительности.
Малая река – это начальное звено речной сети, и все изменения в ее режиме и качестве воды отражаются по
всей географической цепи. Малые реки особенно чувствительны к антропогенным воздействиям,
происходящим на водосборе. Развитие отраслей хозяйства, рост благоустройства городов и других населенных
пунктов повели за собой увеличение водопотребления. Поверхности водосбора речных систем длительное
время подвергаются загрязнению различными видами антропогенного и техногенного воздействия. В
современном состоянии реки Сибири загрязняются практически на всем протяжении от верховьев до
приустьевой части. Особенно не щадят малые реки в сельской местности. Нередко по берегам стоят
животноводческие фермы, склады удобрений, ядохимикатов, автозаправочные станции. Естественно, что все
сбросы направляются в реки.
В нашей исследовательской работе дана оценка проблем малых рек Новосибирска на примере рек Ельцовка
1-я, Ельцовка 2-я.
Река Ельцовка 1-я длиной около 10 км. Начинается на границе Калининского и Дзержинского районов
(прослеживается от улицы Писемского) и заканчивается в Заельцовском районе, выходя в прибрежную зону
между улицами Моцарта и Сухарная 2-я. Впадает в Обь справа в 2957 км от устья. Длина реки составляет 9 км,
площадь водосборного бассейна 24 км².
Река Ельцовка 2-я начинается западнее жилого массива Клюквенный Калининского района, к югу от
Северного обхода. Ельцовка 2-я течет в открытом русле на всем протяжении и является во многом аналогом
реки Ельцовка 1-я. Верховья реки Ельцовка 2-я находятся на территории Калининского района, а среднее и
нижнее течение – в Заельцовском. Впадает в Обь справа в 2956 км от устья. Длина реки составляет 14 км,
площадь водосборного бассейна 42 км².
Особую озабоченность вызывает качественный состав воды в малых реках в условиях антропогенного
влияния в целом, мелиорации сельского хозяйства, загрязнения пестицидами, фенолами. Эти вопросы
напрямую увязываются с гигиенической оценкой вод, их самоочищением, эффективностью водоохранных
мероприятий, стратегией и тактикой охраны водоемов.
Рациональное использование водных ресурсов малых рек и их водосборов возможно лишь при наличии
государственного учета вод. Но гидрологический режим малых рек изучен намного хуже, чем средних и
крупных водотоков.
Одна из основных особенностей малой реки – тесная связь с окружающим ландшафтом. Процессы,
происходящие на малом водосборе, быстро отражаются на состоянии реки, ее стоке и русловых процессах.
Сохранение малых рек возможно при условии, что степень антропогенной нагрузки уменьшится, либо она
не будет действовать совсем. Основным принципом охраны малых рек от истощения и вредных изменений
является сохранение в водостоке такого расхода, который при любых видах хозяйственного использования
обеспечивает воспроизводство биологических ресурсов и удовлетворительное санитарно- биологическое
состояние и самоочищение реки. Оптимизация хозяйственной деятельности на водосборах малых рек должна
включать в себя широкий перечень научно-обоснованных мероприятий.
Научные руководители – С. А. Косьянова, Н. В. Кибирева, Н. М. Никифорова.
24
ГОРНЫЕ ОЗЕРА – ИНДИКАТОРЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
И. А. Кожевников, А. И. Вандышева
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
За последние десятилетия рост народонаселения и его хозяйственной деятельности привели к необратимым
изменениям природных ресурсов. Глобальное загрязнение атмосферы кислотообразующими веществами
(окислами серы и азота) приводит к формированию кислотных осадков, которые обусловливают закисление
почв и вод. В отличие от тенденции снижения уровня выбросов в Европе и в Северной Америке, в
развивающихся странах Азии и Африки, Центральной и Южной Америки доля всех кислотообразующих
веществ и особенно аммонийного азота, в результате нарастания промышленного сектора, – увеличивается [1].
В связи с этим во всем мире развернулись системные исследования в области гидрохимического
мониторинга водных объектов. Одним из наиболее перспективных направлений подобного рода является
рассмотрение горных озер в качестве индикаторов загрязнения атмосферы, потому что:
1) формирование качества вод происходит преимущественно за счет атмосферных осадков, с которыми
поступают загрязняющие вещества (SO2, NO3, тяжёлые металлы, органические ксенобиотики и др.)
2) преобразование атмосферных выпадений на водосборе практически не наблюдается из-за слабого
развития или отсутствия почвенно-растительного покрова;
3) низкие температуры вод, их ультрапресный и олиготрофный характер обусловливают слабую
способность водоемов к самоочищению;
4) отсутствуют какие-либо другие прямые источники загрязнения на их водосборе.
Все вышеперечисленные факторы позволяют оценить изменения химического состава вод под воздействием
трансграничных переносов загрязняющих веществ в верхних слоях атмосферы.
Территория Восточной Сибири характеризуется практически полным отсутствием прямых источников
загрязнения кислотообразующими веществами. Но следует отметить, что наряду с региональными выбросами
возможен трансграничный перенос кислотообразующих газов со стороны развивающихся стран: Китая и
Монголии.
Таким образом, целью работы является исследование гидрохимического состава вод горных озёр Окинского
района республики Бурятия – Дозор-Нур и Шутхалай-Нур, с дальнейшей возможностью рассмотрения их в
качестве индикаторов загрязнения атмосферного воздуха.
По результатам исследования нами было отмечено, что воды обоих озер относятся к очень мягким
маломинерализованным, слабощелочным водам, по анионному составу являются гидрокарбонатными, по
катионному – кальциево-магниевыми.
Результаты гидрохимических исследований вод горных озер Дозор-Нур и Шутхалай-Нур
Показатель
NH4+
Дозор–Нур ВТ.
0,137
Дозор–Нур НТ.
0,163
Шутхулай–Нур ВТ.
0,110
Шутхулай–Нур НТ.
0,130
NO2–
н. п. о.
н. п. о.
н. п. о.
н. п. о.
NO3–
12,145
13,353
10,671
12,144
SO42–
8,760
10,760
5,410
6,760
* – Все размерности даны в мг/дм3.
н. п. о. – ниже предела обнаружения.
Содержание нитратов и сульфатов во всех пробах природных вод достаточно велико. Опираясь на
литературные данные исследований, проводимых в Западной Сибири и на Кольском Севере, можно заключить,
что в озерах данного типа концентрации этих ионов должны быть значительно ниже. Отсутствие прямых
источников загрязнения на территории Окинского района позволяет предположить эмиссию
кислотообразующих веществ из Китая и Монголии, которые с атмосферными осадками могут попадать в почву
и воду Республики Бурятия.
Литература
1. Формирование химического состава вод озер в условиях изменения окружающей среды /
Т. И. Моисеенко, Н. А. Гашкина; Ин-т водных проблем РАН. – М: Наука, 2010. – 268 с. – ISBN 978 – 02 –
036704 – 3 (в пер.).
2. Г. В. Калабин, Т. И. Моисеенко, “Эмиссия, перенос и выпадение кислотных осадков в арктических
регионах,” Известия РАН. Серия географическая. 5, 50–61, 2011.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Г. Н. Баторова.
25
ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРИРОДНЫХ ВОД,
РАСПОЛОЖЕННЫХ ВБЛИЗИ СВИНОКОМПЛЕКСА «ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ»
П. В. Шефатов, А. С. Буинов
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов, постоянное увеличение
производственных масштабов значительно увеличили поступление бытовых и промышленных стоков в
поверхностные водоемы. Это вызывает серьезное беспокойство, связанное с загрязнением водоемов
различными химическими веществами.
Целью данной работы было исследовать гидрохимический состав природных вод рек Уды и Брянки и
оценить антропогенную нагрузку со стороны свинокомплекса «Восточно-Сибирский».
Для того чтобы оценить антропогенную нагрузку на водные ресурсы данной местности был произведен
пробоотбор природной воды из рек Уды и Брянки.
Карта мест пробоотбора природных вод
Результаты исследования природной воды
Показатель
pH
Ca2+, мг/дм3
Mg2+,мг/дм3
CO32–,мг/дм3
HCO3–,мг/дм3
NH4+,мг/дм3
NO3–, мг/дм3
NO2–, мг/дм3
река Уда
1
7,540
35,138
7,836
нпо
148,976
0,944
18,894
0,205
2
7,780
37,342
7,995
нпо
147,165
0,987
21,975
0,267
река Брянка
3
7,630
36,721
7,932
нпо
147,963
0,960
21,411
0,257
1
8,470
46,734
9,471
24,000
148,770
1,428
51,893
0,544
2
8,310
47,115
9,382
нпо
149,108
1,522
52,105
0,568
3
8,420
44,100
11,803
18,000
150,739
1,514
51,931
0,547
4
8,230
36,108
14,975
нпо
149,962
1,492
50,103
0,525
5
8,350
38,954
13,281
нпо
148,975
1,476
50,201
0,532
6
8,450
40,504
13,847
21,000
150,109
1,520
49,406
0,506
По результатам исследования выявлено, что природные воды рек Уды и Брянки относятся к мягким
слабощелочным водам, по анионному составу являются гидрокарбонатными, из катионов преобладает кальций.
Было выявлено загрязнение природной воды реки Брянки: концентрации аммоний-ионов варьируют от
1,428–1,522 мг/дм3(ПДК 1,500 мг/дм3), а концентрации нитрат-ионов изменяются от 49,406 –
52,105 мг/дм3(ПДК 45,000 мг/дм3).
Литература
1. Л. А. Шишкина. Гидрохимия. – Ленинград: Гидрометиоиздат, 1974. – 282 с.
2. А. И. Перельман. Гидрохимия природных вод. – Москва: Наука, 2003. – 152 с.
3. Дж. Дривер. Геохимия природных вод. – Москва: Мир, 1985. – 439 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Г. Н. Баторова, А. А. Сахарова.
26
ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ БАССЕЙНА РЕКИ АМУРА СТОЙКИМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ
ВЕЩЕСТВАМИ ПОСЛЕ НАВОДНЕНИЯ В ЛЕТНЕ-ОСЕННИЙ ПЕРИОД 2013 ГОДА
А. Д. Косткина
Российский университет дружбы народов, г. Москва
На сегодняшний день одной из главных проблем бассейна р. Амура является загрязнение вод, в частности,
стойкими органическими загрязнителями (СОЗ). Данная группа химических соединений представляет собой
серьезную и все возрастающую угрозу для экосистем бассейна р. Амура и здоровья проживающего в регионе
населения.
Особую актуальность проблема загрязнения СОЗ приобретает в связи с особенностями положения
рассматриваемых водных объектов – в пределах административных границ двух государств: России и Китая, а
также катастрофическим паводком на Дальнем Востоке в 2013 году. С экологических позиций формирования
качества речных вод такие паводки и половодья приводят к «стрессовому» состоянию всего водосбора и в
первую очередь отражаются на контрастном изменении химического состава вод.
Целью данной работы является анализ загрязнения трансграничных водных объектов бассейна р. Амура
стойкими органическими веществами после наводнения в летне-осенний период 2013 г.
В качестве исходной информации для сравнительного анализа были взяты результаты анализа проб,
отобранных в ходе совместного российско-китайского мониторинга качества вод трансграничных водных
объектов за период 2008–2014 гг. Отбор проб воды осуществлялся на 9 створах на реках Аргунь (створы № 1–3),
Амур (створы № 4–6), Уссури (створ № 7), Раздольная (створ № 9) и озере Ханка (створ № 8).
Для оценки качества поверхностных вод производился расчет по 16 стойким органическим загрязнителям
(нефтепродукты, ПХБ, дихлорфенол, трихлорфенол, ДДТ, ДДЕ, 2,4-Д, линдан, бензол, толуол, этилбензол,
ксилолы, дибутилфталат, атразин, гексахлорбензол, гексахлоран) комплексного показателя – удельного
комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ) и определялся класс качества воды в соответствии с РД
52.24.643-2002 «Руководящий документ. Методические указания. Метод комплексной оценки степени
загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям».Результаты расчета среднегодового
УКИЗВ представлены на нижеследующем рисунке.
Динамика изменения качества воды в трансграничных водных объектах бассейна р. Амур по осредненным
показателям СОЗ за 2008–2014 гг.
В 2013 г. по сравнению с 2012 г. качество воды на многих створах (№ 1, 2, 5–9) стало хуже. Воде
присваивался класс качества от «условно чистой» (1 класс) до «грязной» (4 класс, разряд «а»). Наихудшая
ситуация сложилась на р. Аргунь, р. Раздольная и оз. Ханка.
В период катастрофического наводнения основными загрязняющими веществами являлись:
на р. Аргунь и частично р. Амуре: нефтепродукты;
на створах № 5,6 (р. Амур) и № 7 (р. Уссури): 2,4-Д;
на створах № 8 (оз. Ханка) и № 9 (р. Раздольная): ПХБ и ДДТ.
В последующем 2014 г. ситуация на всех водных объектах, кроме р. Раздольная, улучшается. Воде
присваивается класс от «условно чистой» (1 класс) до «очень загрязненной» (3 класс, разряд «б»). Наихудшая
ситуация сложилась на р. Раздольная и оз. Ханка. Необходимо также отметить, что произошло самоочищение
тех водных объектов, на которых в 2013 г. наблюдался паводок высокого уровня, а именно рек Амура и Уссури.
Резюмируя, можно отметить, что катастрофический паводок 2013 г. сыграл важную роль в очищении вод
трансграничных водных объектов бассейна р. Амура, что подтверждается значениями УКИЗВ.
Научный руководитель – д-р геол.-минерал. наук, проф. А. П. Хаустов.
27
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ РЕКИ ТАНЫП ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
Г. А. Ахметгалиева
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск
Цель работы: определить состав воды по содержанию тяжелых металлов в реке Танып и их влияние на
живой организм.
Задачи: методом отбора пробы воды определить состав тяжелых металлов в реке Танып.
Загрязнение воды – это изменение состава и свойств воды, которые делают ее непригодной для
использования. Вода «засоряется» накоплением в ней посторонних нерастворимых веществ. Наиболее часто
реки «засоряются» затонувшими деревьями, которые при гниении меняют физико-химические свойства воды, а
потом и ее микрофлору. Исчезают ценные породы рыб и меняется флора и фауна водной среды.
В зависимости от характера загрязнений воды различают следующие виды:
– органические соли и кислоты, включая пестициды;
– твердые стоки;
– неорганические соли и кислоты, тяжелые металлы;
– нефтяные загрязнения (нефть и нефтепродукты) и другие.
Самым распространенным способом загрязнения водной среды является попадание в воду тяжелых
металлов различными путями (аэрозольными выбросами, промышленными стоками и др.).
Тяжелые металлы – это элементы, с атомной массой более 40, важнейший фактор загрязнения окружающей
среды (причиной тому служит биологическая активность многих из них).
Тяжелые металлы действуют на живой организм и окружающую среду по-разному, и зависит это от их
концентрации. В них встречаются биогенные элементы, т. е. металлы, необходимые для жизнеобеспечения
живого организма, и ксенобиотики – металлы, приводящие к отравлению или гибели организма.
Когда содержание тяжелых металлов в живом организме превышает предельно допустимые концентрации,
начинается их отрицательное воздействие (отравление и всякого рода заболевания).
Опасность воздействия тяжелых металлов заключается в том, что они аккумулируются в организме.
Были проведены исследования на определение тяжелых металлов в составе воды реки Танып, протекающей
на территории Балтачевского района Республики Башкортостан. Эксперимент проводился на базе лаборатории
экологического мониторинга физико-химических загрязнений окружающей среды при Бирском филиале
Башкирского Государственного университета. Отбор проб проводился в соответствии с требованиями ГОСТ.
Результаты эксперимента предоставлены ниже.
Содержание тяжелых металлов в р. Танып
Результаты исследования показывают, что вода реки Танып содержит ряд тяжелых металлов. Согласно
исследованиям, ни один металл не превышает нормативы ПДК СанПиН 2.1.4.1074-01. По результатам
эксперимента можно сделать вывод, что значения содержания тяжелых металлов укладываются в показании
ПДК за небольшим превышением для железа.. Это можно объяснить тем, что на этой территории не
производится выброс в атмосферу отходов промышленных предприятий, а также несудоходностью реки, но
наличием мостов с металлическими опорами, в составе которых может находиться и железо. Все это позволяет
говорить о чистоте воды и ее пригодности для использования и употребления в хозяйстве.
Литература
1. Г. К. Будников. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем // Соросовский
образовательный журнал. – 1998. – № 5. – стр.23–29.
2. С. А. Черкашин, Н. К. Блинова. Влияние тяжелых металлов на хеморецепцию и поведение ракообразных
// Гидробиологический журнал. – 2011. – № 2. – стр.89–97.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент С. А. Лыгин.
28
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ООПТ ПО МАТЕРИАЛАМ ЕЖЕГОДНЫХ
КОМПЛЕКСНЫХ ДОКЛАДОВ ОБ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Л. М. Петрова, А. О. Быковец
Челябинский государственный университет, г. Челябинск
Информированность населения об экологической ситуации в области – залог социального спокойствия
населения. Ежегодно в комплексных докладах об окружающей среде публикуются данные экологического
мониторинга состояния водных объектов ООПТ Челябинской области. Данная информация не имеет
системности, разнородна, в докладе освещаются отдельно выбранные территории, что не позволяет составить
целостной картины экологической ситуации. Так возникли различные мнения и суждения по вопросам снятия и
присвоения статуса ООПТ различным объектам. Рассмотрим один из них.
Жители Челябинска гордятся озером Смолино – одним из красивейших озёр Урала, также являющимся
особо охраняемой природной территорией. Но с каждым годом вдоль берега растут новые дома и новые
предприятия, оставляющие неизгладимый след. В связи с этим, озеро кардинально изменилось.
Актуальность рассмотрения именно этого природного объекта обусловлена тем, что летом нынешнего года
на общественном совете по формированию экологической политики при губернаторе был рассмотрен вопрос о
снятии статуса ООПТ с озера. Целью данного исследования явилось изучение состояния ООПТ озера Смолино
за последние 20 лет по материалам ежегодных комплексных докладов об окружающей среде Челябинской
области.
Исторически озеро Смолино имело название Ирентикуль («рыжее») около 160 лет назад. В начале XX века
его сравнивали со знаменитыми курортами Гессена и Баварии. С 50-х годов XX века болотистые берега озера
Смолино стали активно застраиваться многоэтажными домами. Всё это потребовало проведение
мелиоративных работ и строительства ливневой канализации. В результате все поверхностные воды и
промстоки стали стекать в озеро. И всего за 20 лет, примерно с 1950 по 1970 гг., с озером Смолино произошли
гигантские метаморфозы. Его вода опреснилась, озеро основательно заросло, и в нём появилась рыба, которой в
начале XX века здесь практически не было.
Мониторинг экологического состояния озёр и ООПТ Челябинской области ежегодно публикуется в
комплексном Докладе об окружающей среде Челябинской области. За период с 1994 по 2015 гг. озеру Смолино
уделялось большое внимание как объекту ООПТ в черте города и промтерритории. Первое упоминание об
экологическом состоянии озера Смолино было в 1998 году, где указывалось, что промстоки в озеро не
сбрасываются. С 2003 по 2008 гг. в докладах представлены данные о количественном содержании
загрязняющих веществ в озере. Они отображены в таблице ниже.
Динамика загрязнения озера Смолино
Наименование
загрязняющего
вещества
Азот аммония
Цинк
Медь
Марганец
Нефтепродукты
Концентрация, мг/л.
2003 г.
2005 г.
2006 г.
2007 г.
2008 г.
2,6
2,9
2,5
4,8
0,7
2,6
6,1
5,5
6,4
0,3
1,9
4,6
2,0
3,2
0,3
2,8
14,3
6,2
10,6
1,8
2,5
3,1
1,5
4,5
1,4
По представленным данным приводится вывод, что азот аммония и нефтепродукты не превышали пределы
допустимых концентраций. В 2007 г. отмечено сильное увеличение загрязняющих веществ. В воде также
присутствуют тяжёлые металлы выше предела допустимой концентрации (марганец – 0,1 мг/л, медь – 0,1 мг/л,
цинк – 0,1 мг/л). Это говорит о том, что в воду явно поступали сточные воды с предприятий.
В 2009 и 2010 гг. в докладах представлена информация по качеству воды в озере Смолино. За оба года она
относилась к классу 4А (грязная).
Результаты мониторинга показывают, что вода озера Смолино содержит тяжелые металлы. Согласно
исследованиям, за период с 2003 по 2008 гг. все металлы превышают нормативы ПДК. После 2010 г.,
информация о состояния озера отсутствует, а с 2012 – 2015 гг. общественными деятелями активно обсуждается
вопрос о необходимости снятия статуса с озера Смолино, которым так гордятся жители города.
Жители города Челябинска активно выступают против снятия статуса ООПТ. И не зря. Как только Смолино
лишится государственной защиты, тут же появятся желающие строить поближе к его берегам. Есть опасность
многоэтажной застройки его берегов, а это уже чревато проблемами не только для озера, но и для всего
Челябинска.
Проведя исследования материалов комплексных докладов за 20 лет, мы выявили необходимость
рассмотрения более подробно состояния объектов ООПТ по единым критериям. Выбор объектов должен быть
единым для всех периодов рассмотрения. Недостаточность информации об экологическом мониторинге
состояния особо охраняемых территорий приводит к социальным возмущениям. В преддверии 2017 г. ООПТ
необходимо уделить внимание освещению экологического состояния территорий, вопросам сохранности
памятников природы и механизмам защиты статуса ООПТ для уникальных объектов природы.
Научный руководитель – канд. пед. наук Г. Е. Эсман.
29
МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ВОД РОДНИКОВ г. БРЯНСКА
М. Г. Харитонова
Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского, г. Брянск
Места выхода подземных вод – родники, представляют не только гидрологический и ландшафтный интерес,
но и рекреационный. Городские родники повышают рекреационную привлекательность городских условий и
влияют на здоровье населения. Однако в настоящее время родники на территории города испытывают высокую
антропогенную нагрузку, снижающую качество питьевой воды. В связи с чем возникает необходимость
контроля экологического состояния родниковых вод [3].
Цель работы – дать анализ экологического состояния вод родников г. Брянска по исследованиям в летний
период 2015 г. Пробы взяты из трёх родников, находящихся в Советском районе г. Брянска, использованы
общепринятые методики [2]. Характеристика точек пробоотбора представлена в таблице.
Характеристика точек отбора проб
Место отбора проб
Характеристика
Родник № 1
179 метров над уровнем
моря, 53°16′30″ с.ш.,
34°21′53″ в.д.
Родник № 2
174 метра над уровнем моря,
53°16′33″с.ш., 34°21′55″в.д.
Нисходящий источник, место выхода вод – меловые породы,
оборудование водотока – некаптированный, впадает в реку Десна. Вода не
мутная, запах очень слабый (1 балл), цветность – бесцветная, температура
15 °C, не пенится, прозрачная, дебет 0,9 л/мин
Нисходящий источник, место выхода вод – меловые породы,
оборудование водотока – не каптированный, впадает в реку Десна. Вода
не мутная, запах слабый, землистый (2 балла), цветность – бесцветная,
температура 20 °C, не пенится, прозрачная, дебет 0,8 л/мин
Нисходящий источник, оборудование водотока – каптированный. Вода не
мутная, запах отсутствует, цветность – бесцветная, температура 17 °C, не
пенится, прозрачная, дебет 1,35 л/мин
Родник № 3
158 метров метров над
уровнем моря, 53°15′30″ с.ш.,
34°22′44″ в.д.
Во всех пробах воды взвешенных частиц не обнаружено, что соответствует норме. Органолептические
показатели вод родников достаточно однородны и соответствуют ГОСТ, т. к. основная водоносная порода для
них – мел, обеспечивающий значительную естественную очистку и насыщенность вод химическими
элементами [1]. Результаты химического анализа вод, показывают, что все пробы не отвечают нормативным
требованиям.
Показатели проб родниковой воды (летний сезон, 2015 г.)
№
точки*
Общая
Растворенный Насыщение
ХПК,
Общая
Кальций,
Магний,
щелочность,
О2, мг/л
воды
мг*О/л
жесткость,
мг-экв/л
мг-экв/л
мг-экв/л
О2 ( %)
мг экв/л
1
6,75
9,8
122,14
6
4,25
12
10,25
2
6,75
4,08
45,25
8
1
12
14
3
7,5
16,3
192
9
0,5
12
9
Примечание. * Точки. 1: Родник № 1. 2: Родник № 2. 3:Родник № 3.
По степени насыщения воды кислородом можно определить уровень загрязненности и класс качества воды
[1].
Концентрация растворенного кислорода в родниках 1, 3 соответствует норме. Воды относятся к очень
чистым – I класс качества. В роднике 2 концентрация растворенного кислорода ниже нормы, воды
загрязненные – IV класс качества. Содержание кальция и магния во всех родниках соответствует нормам.
Определение перманганатной окисляемости воды выявило, что во всех исследуемых родниках показатели
ХПК выше нормы (5 мг О2/л), что свидетельствует о большом содержании органических веществ в воде.
Показатели общей жесткости во всех пробах превышают допустимую норму. Воды относятся к очень
жестким. Показатели pH соответствуют нормам.
Литература
1. Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения: Санитарные правила и нормы.
СП.2.1.5.1059-01.
2. ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб.
3. Н. А. Егоров. Критерии выбора приоритетных показателей химического загрязнения воды для
социально-гигиенического мониторинга / Н. А. Егоров //Гигиена и санитария. 2002. № 2. – С. 44–49.
Научный руководитель – д-р. с.-х. наук, доцент Л. Н. Анищенко.
30
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
А. А. Клименко
Брянский государственный инженерно-технологический университет, г. Брянск
Строительство любого сооружения, а также дальнейшая его эксплуатация могут нанести вред окружающей среде.
Чтобы сохранить природу в безопасности, избежать ухудшения условий жизни населения рядом с новой постройкой,
а также предотвратить возможные вредные воздействия на окружающую среду, необходимо проводить инженерноэкологические изыскания. Данная процедура подразделяется на ряд этапов, один из которых – химический анализ
подземных вод.
Целью данной работы являлся комплексный анализ состояния подземных грунтовых вод, включающий общий
химический анализ, определение содержания нефтепродуктов, бенз(а)пирена, тяжелых металлов с применением
современных физико-химических методов исследования.
В районе расположения обследуемой площадки водоносные комплексы грунтовых четвертичных поровопластовых вод, испытывающие влияние факторов антропогенного воздействия залегают на глубине 12–25 м. Для
исследования отбиралась проба воды из скважины глубиной 25 м.
Общий химический анализ подземных вод проводили, определяя pH, содержание хлоридов, нитратов,
окисляемость, общую жесткость.
Для определения содержания нефти (минеральных масел) использовали усовершенствованную нами методику:
образец воды объемом 1 л вносили в сполоснутую четыреххлористым углеродом колбу, приливали 50 мл
четыреххлористого углерода и экстрагировали в течение 30 минут. Экстракт наносился на заранее подготовленную
колонку, наполненную сорбентом на основе оксида алюминия. Спектр полученного очищенного экстракта в кювете
с длиной оптического пути 2 см снимали относительно чистого четыреххлористого углерода на инфракрасном фурье
спектрометре ФСМ-1201. Количество сканов – 15. Полученное значение при длине волны 2927 ± 5 см–1
пересчитывали в оптическую плотность и по градировочному графику рассчитывали содержание нефти.
На основании анализа литературных данных, кроме анализа общего содержания нефтепродуктов, нами была
обоснована необходимость определения содержания без(а)пирена в подземных водах. Определение содержания
бенз(а)пирена в воде проводили с помощью высокоэффективного жидкостного хроматографа с флуориметрическим
детектором по ГОСТ 31860–2012.
Определение тяжелых металлов в образцах подземных грунтовых вод проводили атомно-абсорбционным
методом с электротермической атомизацией с использованием атомно-абсорбционного спектрометра МГА-915.
Содержание загрязняющих веществ в подземных грунтовых водах.
Показатель
Общая жесткость, моль/л
Окисляемость, мг/л
pH
Хлориды, мг/л
Нитраты, мг/л
Валовое содержание нефтепродуктов, мкг/л
Сод-е бенз(а)пирена, мкг/л
1
0,003
7
7,2
221
12
210
<0,002
№ пробы параллельного определения
2
3
4
5
0,0035
0,003
0,0025
0,003
6,5
7
7
6,5
7,1
7
7,2
7
220
219
217
221
6
0,003
7
7,2
222
211
<0,002
201
<0,002
189
<0,002
190
< 0,002
200
<0,002
сурьма
ванадий
+
+
+
+
кобальт
кадмий
+
талий
хром
+
стронций
мышьяк
+
марганец
медь
ртуть
+
никель
< 0,01
< 2,0
<5,0
Нет
свинец
Валовое
сод-е,
мг/л
цинк
Содержание тяжелых металлов в подземных грунтовых водах.
+
+
+
+
+
+
На основании полученных данных можно сделать следующие выводы. Подземные грунтовые воды на
обследованном участке имеют низкую жесткость и не имеют превышений по минеральным загрязнителям,
наличие стронция является естественным природным фактором для вод брянского региона. Высокая
окисляемость воды коррелирует с высоким содержанием нефтепродуктов, и может являться свидетельством
заноса верховодки в нижележащие горизонты или сезонным явлением. По минеральной составляющей вода
относится к пресной, а по органическим загрязнителям (превышение предельно допустимого содержания
нефтепродуктов и высокая окисляемость) является слабозагрязненной. На основании вышеизложенного можно
сделать заключение, что по критерию суммарного показателя загрязнений подземных вод обследуемая
территория пригодна для промышленной застройки.
Научные руководители – канд. хим. наук, доцент С. В. Лукашов, О. С. Винникова.
31
МОНИТОРИНГ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
(НА ПРИМЕРЕ ОДИНОЧНОЙ СКВАЖИНЫ В г. БАРНАУЛЕ)
К. С. Янкович
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
В настоящее время среди жителей частных домов распространено децентрализованное водоснабжение. В
качестве источника воды для хозяйственно-бытовых нужд зачастую используются скважины, имеющие разную
глубину и химический состав вод.
Пробы были отобраны из скважины глубиной 105 м, расположенной в южной части города Барнаул.
Барнаул находится в южной оконечности Западно-Сибирской платформы на северо-востоке Приобского плато
на левом берегу Оби в месте впадения реки Барнаулка в Обь [1]. Анализ воды проводился в проблемной
научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии – научно-образовательный центр «Вода» ИПР ТПУ по
стандартным методикам.
Отбор проб воды осуществлялся в течение года 4 раза, начиная с августа 2014 г. По химическому составу
природные воды пресные гидрокарбонатно-кальциевые с минерализацией 0,5 г/дм³, с повышенным
содержанием железа и марганца (табл.). Такие показатели как мутность и цветность тоже превышают ПДК.
Результаты химических анализов проб воды (частично)
Метод
анализа
ПДК,
мг/дм3
рH, ед. pH
П
Удельная электрическая
проводимость, mкS/см
Компонент
Содержание, мг/ дм3
авг.14
окт.14
май.15
авг.15
6,5–8,5
7,4
8,21
7,4
7,63
Конд.
2500
644
431
540
465
Вкус, балл
ОЛ
2
0
0
0
Запах при 60 °C, балл
Мутность, мг/ дм3
ОЛ.
Фм
2
1,5
2
17,7
0
11,5
0
8,84
Цветность, 0цветн.
Фм
20
0
17,92
28,2
Магний
ИХ
50
28,06
28
29,3
29
Карбонат-ион
Тр
Не обн.
24
<3
<3
Фосфат-ион
Фм
3,5
0,066
0,089
0,16
0,11
Аммоний-ион
Железо общее
Литий
Марганец
Минерализация по сумме солей,
мг/ дм3
Фм
Фм
ИХ
ИВ
Расч.
2
0,3 (1)
0,03
0,1
1000
0,26
3,43
0,27
0,94
0,003
0,26
478
0,51
1,6
0,005
0,31
499
0,56
1,68
<0,01
0,3
499
505
За рассматриваемый период мутность природной подземной воды снизилась в два раза, а цветность,
напротив – возросла от 0 до 28,2. Содержание железа общего в целом снизилось, но превышает ПДК более, чем
в пять раз; доля марганца увеличилась незначительно. Повысилось содержание фосфатов и ионов аммония
(растворенного аммиака), что указывает на ухудшение санитарного состояния скважины [2].
В соответствии с проведенным анализом исследуемая природная подземная вода не предназначена для
питьевых нужд. Для ее использования следует проводить предварительную водоподготовку (использовать
бытовые фильтры для устранения повышенных концентраций элементов).
Литература
1. Энциклопедия Барнаула / Под ред.В. А. Скубневского. – Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2000.
2. Показатели качества воды / Аммоной-ион // Химико-аналитический центр. [Электронный ресурс]. URL:
http://www.analizvod.ru/pokazateli_voda/ammoniy-ion.html (дата обращения: 20.09.2015).
Научный руководитель – Е. П. Янкович.
32
ЭКОЛОГО-ХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДЫ ОТКРЫТОГО ВОДОЁМА «КАНДРЫ-КУЛЬ»
ТУЙМАЗИНСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
В. С. Каптелинина
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск
Цель работы: оценить эколого-химическое состояние воды оз. Кандры-Куль Туймазинского района РБ.
Задачи: определить присутствие тяжелых металлов методом ААС.
Объектом исследования выбран водоём Туймазинского района РБ оз. Кандры-Куль. Площадь водоёма
составляет 15,6 км2 – второе по величине озеро в Башкирии, ему присвоен статус Национального природного
парка. Территориально озеро Кандры-Куль расположено в зоне промышленных городов: Туймазы,
Октябрьский, Белебей. Их нахождение по отношению к преобладающим ветрам заставляет предполагать
возможность процесса атмосферного загрязнения. В нескольких метрах от озера пролегает трасса Челябинск –
Уфа – Самара, а железнодорожная станция Кандры располагается всего в 3 км севернее озера. Воздействие
данных объектов на естественную среду парка обширно и плохо регистрируется, поэтому оценка
экологического состояния оз. Кандры-Куль актуальна.
В соответствии с ГОСТ 17.1.5.02-80 «Гигиенические требования к зонам рекреации водных объектов» в
анализируемой воде исследованы массовые концентрации тяжелых металлов: кадмия, меди, мышьяка, свинца и
цинка.
Для определения данных показателей применялась приборная база лаборатории «Экологического
мониторинга физико-химических загрязнений окружающей среды» Бирского филиала БашГУ. Отбор и
подготовка анализируемых проб для проведения АА измерений производилось в соответствии с ГОСТ Р 51309
«Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии» и НДП 20.1:2:3.19-95
«Методика выполнения измерений концентраций в питьевых, природных и сточных водах». Исследования
проводились на атомно-абсорбционном спектрометре «КВАНТ-Z.ЭТА» с электротермическим атомизатором и
зеемановской коррекцией фонового поглощения резонансного излучения. По итогу проведенного измерения
получены результаты, представленные в таблице.
Содержание металлов в пробе воды с оз. Кандры-Куль, мкг/л
№ п/п
Компоненты воды
Содержание, мкг/л
ПДК,мкг/л
Метод измерения
1
Свинец
1,5361
30
ААС
2
Цинк
0,1272
5000
ААС
3
Кадмий
0,0530
1
ААС
4
Мышьяк
13,337
50
ААС
5
Медь
78,744
1000
ААС
Результаты свидетельствуют о том, что вода озера содержит тяжелые металлы, в концентрациях, не
превышающих значений ПДК, с некоторым преобладанием мышьяка и меди.
Литература
1. В. Бузин. Озеро Кандры-Куль – жемчужина Башкортостана [Текст]: [материалы выездного заседания
общественного экологического совета] / В. Бузин //Табигат. – 2008 – № 6. – С.8–11. // Озеро Кандры – куль:
проблемы, поиски, решения: пресс – досье.
2. ГОСТ Р 51592 – 2000 «Вода. Общие требования к отбору проб http://www.scienceforum.ru/2014/413/680
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Г. Г. Козлова.
33
ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОЗЕРА ПОДВОРНОЕ
А. С. Зинов
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск
В настоящее время экологические проблемы по своему значению выходят на первое место. Окружающая
среда испытывает интенсивное антропогенное влияние. Источники пресной воды подвержены большой
нагрузке со стороны человека, поэтому необходимо следить за чистотой воды в них. Мониторинг за чистотой
воды налажен в основном на крупных водоемах, поэтому актуальной задачей становится изучение средних и
малых водоемов.
Целью нашей работы явилось изучение экологического состояния озера Подворное Бирского района
Республики Башкортостан.
Озеро Подворное находится в Бирском районе РБ в 2 километрах юго-западнее села Березовка. Имеет
протяженность 1,5 километра и среднюю ширину 70 метров.
В соответствии с СанПин 2.1.5.980-00, исследованы следующие показатели качества воды:
органолептическая оценка качества воды, солевой состав – минерализация, общая жесткость, хлориды, нитраты,
сульфаты, тяжелые металлы – железо, цинк, кадмий, марганец, медь, свинец, радиологические показатели,
микробиологические показатели – термотолерантные колиформные бактерии, общие колиформные бактерии,
общее микробное число.
Результаты органолептических измерений приведены в таблице.
Результаты органолептических измерений воды
№
п/п
Показатели, ед. измерений
Результаты
исследований
Нормативы ПДК, мг/дм3
1
Окраска, градусы цветности
15
20
2
Мутность, мг/дм3
0,6
0,75
3
Запах, баллы
2
2
4
Водородный показатель (pH), ед.pH
7,6
6,5–8,5
196
1000
4,47
Не нормируется
5
6
Общая минерализация
(Сухой остаток), мг/дм3
Общая жёсткость, ºЖ
Результаты оценки органолептических показателей свидетельствуют, что вода имеет повышенный
показатель цветности в период паводка (50 градусов цветности), величина которого к середине лета достигает
значений ниже ПДК.
Средние значения мутности, запаха, водородного показателя, общей минерализации находятся ниже
предельно допустимых концентраций.
По показателю жёсткости воду озера Подворное можно отнести к водам средней жёсткости.
Содержание ионов определяли методом ионной хроматографии с помощью ионного хроматографа «Стайер»
с термостатом колонок TS10, кондуктометрическим детектором и программно-аппаратным комплексом
«МультиХром для WindowsXP» вер. 1.5х.
Результаты ионного состава свидетельствуют, что в воде озера Подворное преобладающими являются
катионы натрия и кальция и сульфат-ионы.
Для проведения измерения массовых концентраций железа, кадмия, марганца, меди, мышьяка, свинца и
цинка в пробах воды исследуемых объектов применялся атомно-абсорбционный спектрометр «КВАНТ-Z.ЭTA»
с электротермическим атомизатором и зеемановской коррекцией фонового (неатомного) поглощения
резонансного излучения. Значения массовых концентраций металлов в пробах воды из озера далеко не
достигают значения предельно допустимых концентраций.
Значение объемной активности радона в воде озера Подворное существенно изменяется по сезонам года. В
апреле-месяце после таяния льда оно составило 180 Бк/дм3. Объемная активность радона в озере Подворное в
течение летне-осеннего сезона значительно снижается.
Вода из поверхностного водоема по исследованным микробиологическим показателям соответствует
требованиям СанПин 2.1.5.980-800 «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов.
Гигиенические требования к охране поверхностных вод».
Литература
1. СанПин 2.1.5.980-800 «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов.
Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Санитарные правила и нормы. – М.: Федеральный
центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000.
Научные руководители – канд. биол. наук, доцент Н. Н. Минина, канд. хим. наук, доцент Г. Г. Козлова.
34
ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОДЫ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ
СЕЛ СТАРОБУРНОВО И ОСИНОВКА БИРСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
Е. Н. Самойлова
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск
На современном этапе развития территории Республики Башкортостан с каждым годом все большее
значение приобретает использование природных биоресурсов. Башкортостан располагает хорошо развитой
речной сетью и многочисленными озерами, что является средой для важнейшего биоресурса – рыбы,
представляющей собой ценнейший белковый продукт [1]. В рыбоводстве Башкортостана сложились и
развиваются три основных направления: прудовое, индустриальное и пастбищное. Сегодня более 500 озер в
республике взяты в аренду с целью организации прудовых хозяйств.
Одними из таких хозяйств в Республике Башкортостан являются опытные прудовые хозяйства сел
Старобурново и Осиновка Бирского района. Здесь развито полносистемное рыбоводство, где рыбу выращивают
от икринки до товарной массы.
Чистота водоёма оказывает большое влияние на живые организмы и как следствие на здоровье человека,
поэтому проведение анализа воды искусственных водоемов является актуальным.
В данной работе приводятся результаты исследования аналитических показателей воды искусственных
прудов рыбного хозяйства.
Для исследования выбраны два водоема – это водоем Выростной (№ 1) села Старобурново и искусственный
водоем (№ 2) села Осиновка.
Органолептические характеристики воды обоих водоемов показали, что вода достаточно прозрачная, чистая,
без цвета и запаха. Это свидетельствуют об отсутствии гнилостных процессов, «зацветании» и затухании воды.
Физико-химические показатели находятся в пределах допустимой нормы.
Органолептические и физико-химические показатели водоемов
Показатели,
ед. измерения
Железо
Кадмий
Медь
Кобальт
Мышьяк
Свинец
Марганец
Никель
Цинк
Хром
Фенолы
АПАВ
Нефтепродукты
Результаты исследований
№1
№2
28,654
39,6165
0,0276
0,0834
0,8396
0,9428
1,82176
0,5035
17,288
16,835
1,0703
4,5557
20,3263
10,8055
3,3024
4,2711
0,4132
0,5781
2,61805
1,6456
<0,0005
<0,0005
<0,025
<0,025
<0,01
<0,01
ПДК, мкг/л
100
<0,5
1
10
50
6
100
10
10
20
0,25 мг/дм3
0,5 мг/дм3
0,1 мг/дм3
Таким образом, в ходе изучения искусственных водоемов установлено, что исследуемые объекты находятся
в благополучном экологическом состоянии и пригодны для использования в рыбном хозяйстве.
Литература
1. Н. Г. Курамшина. Экологическое и рыбохозяйственное состояние водных ресурсов Республики
Башкортостан/ Н. Г. Курамшина// Актуальные экологические проблемы.: Сб. научных работ. – Уфа, 2009.
С.170–177.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент С. А. Онина.
35
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА И АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД
А. Ю. Башарова
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
На сегодняшний день частный сектор стремительно расширяется. При этом чаще всего в районах такой
застройки отсутствует возможность подключения к центральной канализации, что делает проблему утилизации
сточных вод от строящихся домов особенно острой. Разработка локально очистного сооружения (ЛОС)
биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод объектов индивидуальной жилой застройки с
учетом климатических условий региона является весьма актуальной задачей. Для обеспечения должного
качества воды, прошедшей очистку, необходимы процедуры контроля её параметров. Контроль качества воды
сложный многоэтапный процесс, требующий больших затрат времени, ресурсов и высокой квалификации
персонала. Поэтому в последнее время все большее внимание уделяется разработке систем
автоматизированного контроля параметров среды (воздушной, водной и т. д.). Таким образом, в данной работе
были поставлены следующие цели:
•определить оптимальные параметры функционирования активного ила;
•предложить конструкцию ЛОС для биологической очистки сточных вод объектов индивидуальной жилой
застройки;
•показать возможность автоматизации процесса контроля параметров сточных вод.
Биологический (или биохимический) метод очистки сточных вод применяется для очистки
производственных и бытовых сточных вод от органических и неорганических загрязнителей. Метод основан на
процессе биологического окисления. Степень очистки сточных вод зависит от значений абиотических факторов
окружения активного ила. Немаловажными факторами, отрицательно влияющими на формирование активного
ила, являются несбалансированность в соотношении биогенных элементов в сточных водах, колебание
показателя pH среды, влияние света, температуры, аэрации, изменение концентрации ПАВ, уровня солености
и т. д. Так, например, при значительном превышении ПДК по азоту и фосфору резко снижается общая
численность микроорганизмов. При значениях pH 1–5 организмы активного ила погибают, наиболее
оптимальным значением pH для развития активного ила следует считать интервал pH 6–8. Таким образом,
изучение влияния абиотических факторов на биоценоз активного ила показывает его большую инерционную
емкость, способную «гасить» кратковременные токсические воздействия.
Использование активного ила накладывает определенные требования к конструкции ЛОС. В предлагаемой
конструкции очистного сооружения предусмотрено разбавление стоков, прошедшей ранее очистку, водой.
Таким образом, в данной схеме очистки сточных вод ПАВ, уровень солености и концентрации других
загрязняющих компонентов не могут оказать существенного влияния на видовой состав и функционирование
активного ила. Температурный режим исходных стоков также адаптирован к реальной температуре сточных
вод от индивидуального жилого дома, такие факторы, как климатические условия региона и залповые сбросы
сточных вод нивелированы. Мощность данного типа очистных сооружений также легко может быть
адаптирована к необходимым объемам сточных вод. Принцип работы основан на глубокой биологической
очистке сточных вод (благодаря чему достигается высокая степень очистки – не менее 98 %). В таких очистных
сооружениях стоки не аккумулируются, как в устаревших аналогах, а перерабатываются. Очищенная вода
после переработки совершенно прозрачна, не имеет запаха, теряет склонность к загниванию. В настоящее
время существует достаточно большое количество методов утилизации отработанного активного ила, что
делает биологическую очистку воды эффективным и рациональным методом.
Степень очистки воды зависит от большого количества факторов, поэтому есть необходимость
контролировать процесс очистки. В качестве контролируемого параметра сточных вод было выбрано
содержание хлорид-ионов. Для достижения поставленной цели, был выбран метод ионометрии, как наиболее
оптимальный
по
возможности
автоматизации
и
дешевизне.
Метод
ионометрии –
вариант
потенциометрического анализа, в котором напрямую измеряется активность иона в растворе. Измерения
производят при помощи пары электродов, погружаемых в анализируемый раствор. Ионометрия удобный,
простой и экспрессный современный метод.
Для определения концентрации хлорид-ионов в исследуемом растворе необходимо произвести регистрацию
потенциала ионселективного датчика в исходном растворе. Работоспособность датчика определяется в
автоматическом режиме через определенные временные интервалы путем генерирования определенного
количества хлорид-ионов в замкнутом объеме, где находится ионселективный электрод, и последующей
регистрацией датчиком полученного содержания хлорид-ионов.
Литература
1. Ф. Берне, Ж. Кордонье. Водоочистка. – М.: Химия, 1997. – 288 с.
2. А. Ф. Сокольский, О. В. Тюменцев. Влияние абиотических факторов на биоценоз активного или
очистных сооружений // УКД 628.355.2 – 2011. – С. 121–125.
3. А. И. Булатов. Справочник инженера-эколога.– Изд-во «Недра», 1999. – Ч.1. Вода. – 732 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент А. Н. Вторушина.
36
СОДЕРЖАНИЕ НИТРАТОВ В ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ
Е. М. Глушаченко
Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского, г. Брянск
Нитратная проблема особенно широко прослеживается на территории аграрных областей России, в том
числе и в Брянской области. Цель работы – оценить качество сельскохозяйственной продукции растительного
происхождения в мониторинге из различных источников по содержанию в них нитратов. Концентрацию
нитратов определяли реакцией с дифениламином [2]. Были получены результаты, которые представлены в
таблице.
Содержание нитратов в продуктах растительного происхождения
Исследуемое растение
Картофель
Редька чёрная
Яблоко
Груша
Капуста (приобретённая в
магазине )
Капуста (выращенная на садовом
участке)
Лук
Салат
Часть
сердцевина / периферия
сердцевина / периферия
сердцевина / периферия
сердцевина /периферия
– жилка
– межжилковое пространство
жилка
межжилковое пространство
стебель / лист
жилка
межжилковое пространство
Содержание нитратов в мг/кг
250 / 250
3000 / 3000
750 /750
230 / 200
3000
3000
190
200
250 / 250
3000
250
Банан
сердцевина / периферия
500 / 500
Нитраты обнаружены во всех продуктах растительного происхождения. В овощах и фруктах, выращенных
на приусадебном участке, содержание нитратов ниже, чем в растительных продуктах, приобретенных в
магазине. Содержание нитратов в продуктах, кроме редьки чёрной, капусты и салата, соответствует предельно
допустимой концентрации для нитратов [1]. Низкое содержание нитратов в капусте (выращенной на
приусадебном участке), груше, луке, картофеле связано с длительным хранением этих продуктов, при котором
концентрация нитратов снижается. Самая высокая концентрация нитратов определена в корнеплодах редьки
чёрной, капусте (приобретённой в магазине). Высокое содержание нитратов также в листовых овощах, но их
выращивают при недостатке света в теплицах с добавлением минеральных удобрений. Верхняя часть
корнеплодов, клубней содержит наибольшее количество нитрат-ионов. В листьях капусты (верхняя часть)
также сосредоточена наибольшая концентрация нитратов, так же как и во внутренней части.
Нами исследована динамика содержания нитратов в продукции после их обработки различными способами,
а также изменение содержания нитратов в основных овощах в процессе хранения.
Изменение содержания нитратов в растительных продуктах в результате хранения
Содержание NO3–, мг/кг
Растительные продукты
Осень
Ранняя весна
% повышения
Капуста
Морковь
Свекла столовая
250
200
1000
300
240
1100
20
20
10
Картофель
80
100
12
Таким образом, в результате хранения с течением времени содержание нитратов в овощной продукции
увеличивается. Это связано с превращением нитрит-ионов в нитрат-ионы, вызванным активностью бактерий, в
частности нитрозобактерий. Содержание нитратов в овощной продукции увеличивается недостоверно. Однако
весной всю хранящуюся овощную продукцию рекомендуется вымачивать.
Литература
1. Г. П. Зарубин. Гигиеническая оценка нитратов в пищевых продуктах / Г. П. Зарубин, М. Т. Дмитриев,
Е. И. Приходько и др. //Гигиена и санитария. 1984. – № 7. – С. 49 – 52.
2. Федорова А. И. Практикум по экологии и охране окружающей среды: учеб. пос. для студ. высш. учеб.
завед. / А. И. Федорова, А. Н. Никольская. – М.: Гуманит. издат. центр «ВЛАДОС», 2001. – 288 с.
Научный руководитель – д-р с.-х. наук, доцент Л. Н. Анищенко.
37
КОРОТКО О НИТРАТАХ И ПЕСТИЦИДАХ
О. С. Денисова
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск
Как ни странно, но большинство населения нашей страны, которая теоретически осуждает применение
минеральных удобрений и ядохимикатов, очень широко использует их в своих жилищах и огородах. Наиболее
популярными являются нитраты и пестициды, вследствие их дешевизны и эффективности.
Нитраты – соли азотной кислоты, которые накапливаются в продуктах и воде при избыточном содержании в
почве азотных удобрений.
Пестициды – общее название химических веществ, используемых для уничтожения или регулирования
жизнедеятельности различных организмов. Пестицидными свойствами обладают около 30 классов химических
соединений. Наиболее широкое применение получили фосфорорганические и хлорорганические пестициды.
Для растения важна сбалансированность, чтобы всех компонентов было не больше, но и не меньше, чем
нужно. Величина урожая лимитируется дефицитным компонентом, а не избытком остальных. Как недостаток,
так и избыток компонентов угнетают растение и снижают урожай.
Вследствие большого количества пестицидов их «судьбу» в окружающей среде описать невозможно, тем
более что степень их изученности оставляет желать лучшего.
Попавшие в природную среду пестициды начинают жить собственной жизнью, не подвластной контролю
человека, причем распадаясь, пестициды оставляют после себя метаболиты, более опасные чем они сами.
Недостаток азота в почве тормозит развитие растений и проявляется в более светлой окраске листьев. При
длительном голодании листья у картофеля и свеклы желтеют. При острой нехватке азота у растений мельчают
листья, образуется мало завязей, утоньшаются стебли [1].
Цель нашего эксперимента заключалась в установлении зависимости между типом почвы и ее влиянием на
накопление нитратов в овощах.
Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:
– изучить литературные данные о нитратах и факторах, влияющих на их накопление,
– определить на каких почвах в овощах накапливается наибольшее и наименьшее содержание нитратов.
Результаты исследования представлены на рисунке.
Из рисунка видно, что наименьшее содержание нитратов накапливается в овощах, выращенных на
суглинистой почве, а наибольшее содержание, в овощах, выращенных на темно-серой лесной почве.
Литература
1. Ю. Н. Богатырёв. В помощь потребителю. – Новосибирск: Новосибирское книжное издательство, 1991.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент С. А. Лыгин.
38
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И СЛАБОНАРУШЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ:
БИОРАЗНООБРАЗИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ ЭНДОГЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ В ГЕОСИСТЕМАХ
ЮЖНОГО ПРИБАЙКАЛЬЯ
М. А. Ноговицына
Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, г. Иркутск
В настоящее время мощное средообразующее воздействие на геосистемы Южного Прибайкалья оказывает
Байкальская рифтовая зона (БРЗ). Неотектонические процессы, связанные с развитием БРЗ, определяют
повышенную роль эндогенной составляющей в вещественно-энергетическом обмене геосистем.
Территория исследования охватывает северный макросклон хр. Хамар-Дабан, Тункинскую ветвь котловин,
юго-восточную оконечность Восточного Саяна.
Цель данного исследования – проанализировать значения теплового потока, выявить районы с наибольшими
его значениями, и сопоставить с типами геосистем, представленными здесь.
В южном Прибайкалье отмечается тепловая аномалия: значения эндогенного теплового потока в 2–3 раза
выше, чем на соседних территориях. Величина теплового потока в пределах района исследований составляет
(10,5–11,3)·10–10 Дж/(м2·с), в то время как для Сибирской платформы она равняется 4,4·10–10 Дж/(м2·с) [2, 3].
Вдоль разломов температуры на глубинах 50–100 м увеличиваются почти в 4 раза (по сравнению с фоновыми
на тех же глубинах), и достигают 300 и более. В пределах Тункинской ветви котловин тепловой поток
составляет в среднем 5,4–7,5·10–10 Дж/(м2·с).
Результаты полевых исследований и изучения литературных данных по характеру эндогенного потока
послужили основой для экстраполяции материалов на регион при помощи космической информации. Для
исследования использовался космический снимок с ИСЗ «Landsat-7» с RGB 4,6,7 каналов (0,75–0,9; 10,4–12,5;
2,09–2,35). Сравнение результатов дешифрирования, литературных данных с топографической привязкой на
территории репрезентативных районов, полевые исследования с применением GPS-приемника показали, что
наибольшие значения теплового потока в пределах исследуемой территории отмечаются в Тункинской
котловине (районы п. Аршан, п.Тунка, п. Жемчуг, пойма и террасы р. Иркут, Ниловский отрог), вдоль
Предсаянского разлома, по прямолинейным участкам крупных речных долин и в предгорьях хр. Хамар-Дабан
(рр. Снежная, Хара-Мурэн, Утулик, Зун-Мурэн). Все эти районы связаны, прежде всего, с региональными
разломами и наиболее крупными месторождениями горячих минеральных вод [1].
Для районов с повышенными значениями теплового потока характерно развитие реликтовых и эндемичных
компонентов геосистем. Так, в пределах Тункинской котловины – криофитные степи с Festuca kryloviana,
песчаные с Bromopsis korotkiji, а также подгорные подтаежные геосистемы. В Мондинской котловине были
отмеченены криоксерофильные петрофитно-разнотравные степи, уникальные для Байкальского региона. В
ценозе отмечены Oxytropis mixotriche – алтае-саянский эндемичный горностепной вид, Eritrichium sajanense –
восточно-саянский эндемичный криофитно-степной вид, перигляциальные реликты Gentiana decumbens,
Eremogone formosa, Pulsatilla ambigua и др. [4]. В местах с повышенным приток эндогенного тепла также
представлены такие виды растений, как кривокучник Сибирский (Camptosorus sibiricus Rupr), гроздовник
ланцетовидный (Botrychium lanceolatum), гроздовник Виргинский (Botrychium virginianum), гусиный лук
зернистый (Gagea granulosa Turcz.), эвтрема сердцелистная (Eutrema cordifolium) и пр.
К речным долинам, в которых отмечаются повышенные значения теплового потока (реки Утулик, Снежная,
Хара-Мурэн, Зун-Мурэн), приурочены тополевые леса, имеющие в своём составе такие реликтовые и
эндемичные растения, как ореоптерис горный (Oreopteris limbosperma Holub), рябчик Дагана (Fritillaria dagana),
арсеньевия байкальская (Arsenjevia baicalensis), вальдштейния тройчатая (Waldsteinia ternata), подмаренник
трехцветковый (Gallium triflorum), мятлик иркутский (Poa ircutica Roshew), многорядник копьевидный
(Polystichum lonchitis), щитовник мужской (Dryopteris filixmas Schott) и др.
Проведенные исследования показали, что в районах, в которых фиксируются повышенные значения
теплового потока, широко представлены реликтовые и эндемичные компоненты геосистем. Возможно, при
отсутствии эндогенного теплового потока в этих местообитаниях здесь получили бы развитие совершенно
другие типы геосистем, которые не имели бы таких специфических видов растений в своем составе.
Литература
1. Вилор Н.В. Спутниковый мониторинг инфракрасного излучения геолого-структурных элементов Саянобайкало-патомской горной области и Байкальской рифтовой зоны / Н.В. Вилор, Н.П. Минько // Исследование
Земли из космоса – № 4 – 2002 – с.55–61.
2. Лысак С.В. Геотермическое поле Байкальской рифтовой зоны / С.В. Лысак, Ю.А. Зорин. – М.: Наука,
1976. – 91 с.
3. Любимова Е.А. Тепловая аномалия в области Байкальского рифта // Байкальский рифт / отв. ред. чл.корр. АН СССР Н.А.Флоренсов – М: Наука, 1968. – с 159–160.
4. Намзалов Б.Б., Холбоева С.А. Основные черты растительного покрова Тункинского национального парка
// Состояние и проблемы особо охраняемых природных территорий Байкальского региона: Матер, респ. совещ,
– Улан-Удэ, 1996. – С.81–94.
Научный руководитель – д-р. геогр. наук Т. И. Коновалова.
39
ПРИСКЛОНОВЫЕ СКОПЛЕНИЯ НОЧНОГО МИГРАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
ГИДРОБИОНТОВ В ОЗЕРЕ БАЙКАЛ
Д. Ю. Карнаухов
Иркутский государственный университет, г. Иркутск
Ночные вертикальные миграции гидробионтов – это широко распространенное явление в крупных водоемах,
в том числе в оз. Байкал. Оно характеризуется тем, что с наступлением сумерек донные организмы начинают
всплывать в толщу воды. В Байкале наиболее активными мигрантами являются представители отряда амфипод
(Amphipoda). Пик миграционной активности приходится на два часа ночи (по «летнему» времени – на три часа),
а затем численность идет на спад. Видеосъемку производят с помощью современной подводной видеосистемы
с потенциальной глубиной погружения до 100 м. Численность мигрантов определяют в условных единицах –
«стоп-кадрах», когда при остановке записи через каждые 5 с подсчитывают число всех плавающих организмов,
видимых на экране. Видовой состав организмов и соотношения видов определяют при помощи отбора проб
планктонной сетью Джеди (для организмов мигрантов) и дночерпателем (для организмов, оставшихся на дне).
В бухте Большие Коты (район Байкальской биологической станции ИГУ) исследования явления суточных
вертикальных миграций проводятся уже продолжительное время, но, как правило, ранее исследовали
мелководную прибрежную платформу со слабым уклоном дна. Характерными представителями ночного
миграционного комплекса в этом районе оз. Байкал являются донные амфиподы и коттоидные рыбы, а также
периодически отмечается пелагическая амфипода – Macrohectopus branickii. Результаты исследований в
подледный период говорили о существенном снижении миграционной активности в это время года.
В ночь с 19-го на 20-е и с 20-го на 21-е марта 2014 г. для сравнительного исследования были выбраны две
точки: первая – традиционная, над пологой платформой (глубина 5 м), вторая – над крутым, почти
вертикальным свалом, где камера встала на узкую ступеньку. Глубина там составила 32 м. Наблюдения
проводили через проруби в ледовом покрове. В первом случае «картина» миграционного комплекса оказалась
типичной для подледного периода: низкая миграционная активность, в среднем численность амфипод
составила 0,09 ± 0,08 экз./стоп-кадр. На второй точке численность амфипод оказалась очень высокой и
продолжала увеличиваться на протяжении времени съемки. Так, на 14-й минуте средняя их численность была
равна 161,16 ± 3,49 экз./стоп-кадр, а максимальная достигала 180 экз./стоп-кадр (рис.).
По результатам наблюдений, проведенных на данных двух точках, следует отметить, что количество
донных амфипод-мигрантов рядом с крутым подводным склоном оказалось высоким даже для летнего времени.
Среднее количество за все время наблюдений составило: первые сутки – 100,06 ± 2,54 экз./стоп-кадр, вторые
сутки – 28,91 ± 0,68 экз./стоп-кадр. Мы предполагаем, что миграционный комплекс в оз. Байкал в холодное
время года наиболее активен именно на крутых свалах. Об этом косвенно свидетельствует также и тот факт, что
ранее большое количество мигрантов было обнаружено на крутом свале у пади Нижняя (Южный Байкал,
октябрь 2013 г.).
Сравнение численности донных амфипод над крутым свалом и пологой платформой в подледный период, бухта
Большие Коты (март 2014 г.).
Автор благодарит за помощь в проведении видеосъемок И.А. Махова. Работа выполнена при поддержке
гранта РФФИ № 13-04-00614.
Научный руководитель – д-р биол. наук В.В. Тахтеев.
40
ФЛОРА ОЗЕРА ШИРОКОЕ И ПРИБРЕЖНОЙ ТЕРРИТОРИИ
М. С. Семенова
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск
Озеро Широкое расположено в пределах Прибельской увалисто-волнистой равнины, в зоне Северной
лесостепи, в самом теплом, незначительно засушливом агроклиматическом регионе Башкирии. Оно находится в
низовье реки Белой. Длина озера примерно 500 метров, а ширина 170 метров [1,С.27–28]. Ближайшим
населенным пунктом является село Старобазаново. Население постоянно стремится к увеличению
водопотребления, оказывая на озеро огромное многостороннее воздействие, которое плохо влияет на флору
окружающей территории оз. Широкое.
Цель данной работы – изучить флору оз. Широкое и прибрежной территории.
Таксономический состав флоры оз. Широкое и прилегающей к нему территории, показывает, что растения
представлены 32 семействами, 64 родами и 72 видами. Наиболее представительным семейством является
семейство Asteraceae, включающие 14 видов (Taraxacum officinale Web., Matricaria perforate Merat., Cichorium
intybus L., и др.). 5–6 видов входят в семейства Gramineae, Fabaceae, Rosaceae. 2–3 вида входят в семейства
Plantaginaceae, Betulaceae. Из малочисленных зарегистрированы 19 семейств с одним видом (Boraginaceae,
Aceraceae, Fagaceae и др.). Были выявлены растения индикаторы чистоты, представленные такими видами:
Nymphaea alba L., Nuphar luteum L., Lemna trisulca L., Populus tremula L., Plantago major L.
Нами дан анализ экологических групп по отношению к воде (таблица 1), по которому выделены следующие
группы растений: гидрофиты, мезофиты, аэрогидатофиты, гидатофиты.
Экологические группы по отношению к воде флоры оз. Широкое.
Экологическая группа
Мезофиты
Гидрофиты
Гигрофиты
Всего видов
Число видов, шт
48
13
11
72
Процент от общего числа видов, %
66,6
18
15,2
Мезофиты на изучаемой территории представлены наибольшим числом 48 видов, что составляет 66,6 %
(Convallaria majalis L., Veratrum lobelianum Bernh). Гидрофиты представлены 13 видами (Alisma lanceolatum L.,
Sagittaria sagittifolia L.). Гигрофиты представлены 11 видами (Carex acutiformis L., Carex paleacea Schreb).
Таким образом, флора оз. Широкое и прибрежной территории представлена 72 видами из 32 семейств, с
преобладанием мезофитов. Среди описанных видов выявлены индикаторы чистоты воды.
Литература
1. Минина Н.Н., Кривощапов Н.С., Семенова М.С. Фитопланктон озера Широкое Бирского района//
Закономерности и тенденции развития науки. Сборник статей Международной научно-практической
конференции (15 января 2015 г., г. Уфа). – Уфа: Аэтерна, 2015. – Ч.2. – С. 27–28.
2. Определитель растений Башкирской АССР / Под ред. Б.К. Шишкина, В.И. Грубова. Москва: Наука. 1966.
496 с.
3. Минина Н.Н., Кривощапов Н.С., Семенова М.С. Экологическое состояние озера Долгое Бирского
района// Эволюция современной науки. Сборник статей Международной научно-практической конференции
(15 июня 2015 г., г. Уфа). – Уфа: Аэтерна, 2015. – Ч.1. – С. 21–23.
Научный руководитель – канд. биол. наук Н. Н. Минина.
41
ФАУНА ОЗЕРА ДОЛГОЕ И ЕГО ПРИБРЕЖНОЙ ТЕРРИТОРИИ
Н. С. Кривощапов
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск
Одним из малоизученных озер Бирского района является озеро Долгое. Озеро Долгое расположено в
нескольких километрах от реки Белой. Его размеры не очень велики: длина 700 метров, ширина 40 метров [1. С.
29–30]. В весеннее время, когда наблюдается паводок, озеро соединяется с рекой. Данный водоём является
местом добычи рыбы. Ежедневно в период рыболовства из озера вылавливается не один килограмм рыбы, что
значительно отражается на его экологическом состоянии.
Целью данной работы является изучение фауны оз. Долгое и его прибрежной территории.
Таксономический состав фауны озера и прилегающей к нему территории показывает, что животные
представлены 14 классами (Reptilia, Aves, Mammalia, Insecta, Amphibia, Actinopterygii, Gastropoda, Arachnida,
Maxillopoda, Ciliatea, Euglenoidea, Tubulinea, Clitellata, Branchiopoda), 51 семейством и 75 видами [2. С. 25–26].
Самым многочисленным семейством является семейство Cyprinidae, включающее 6 видов (Abramis brama L.,
Gobio gobio L., Tinca tinca L., Rutilus rutilus L. и др.). Семейство Corvidae представлено 4 видами (Corvus
frugilegus L., Pica pica L, Corvus corone L., Corvus monedula L.). В семейство Tabanidae входит 3 вида (Tabanus
bovinus L., Chrysoperla carnea S., Haematopota pluvialis L.). В семейство Tettigoniidae входит 2 вида (Tettigonia
viridissima L., Decticus verrucivorus L.). Из малочисленных зарегистрированы 36 семейств с 1 видом (Libellulidae,
Pentatomidae, Esocidae и др.). Мы также изучили фауну по типу питания: хищников 23 (Esox lucius L., Perca
fluviatilis L. и др.), травоядных 31 (Rutilus rutilus L., Carassius carassius L. и др.) и всеядных животных 21 вид
(Erinaceus europaeus L., Cyprinus carpio carpio L. и др.).
Нами были выявлены животные индикаторы чистоты, представлены такими видами: Dytiscus marginalis L.,
Rana arvalis L., Natrix tessellata L., Galba truncatula L., Lymnaea stagnalis L., Planorbis corneus L., Limnoporus
rufoscutellatus L. и др.
Был обнаружен вид, занесенный в Красную книгу Республики Башкортостан: Natrix tessellata L. Данный вид
относится к 4 категории – редкий малоизученный вид на периферии ареала. Данных по численности нет.
Известны лишь единичные встречи. Редкость обусловлена нахождением популяции на краю ареала.
Распространение в РБ не изучено. Имеются противоречивые данные о встрече вида в Баймакском, Белорецком
и Мелеузовском районах; предположительно встречается в Зианчуринском и Хайбуллинском [3, с. 69].
Таким образом, фауна озера Долгое и его прибрежной територии достаточно многообразна и включает
редкие виды и виды индикаторы чистоты водоемов.
Литература
1. Минина Н.Н., Кривощапов Н.С., Семенова М.С. Фауна озера Долгое Бирского района// Закономерности
и тенденции развития науки. Сборник статей Международной научно-практической конференции (15 января
2015 г., г. Уфа). – Уфа: Аэтерна, 2015. – Ч.2. – С. 29–30.
2. Минина Н.Н., Кривощапов Н.С., Семенова М.С. Экологическое состояние озера Долгое Бирского
района// Теоретико-методологические и прикладные аспекты науки. Сборник статей Международной научнопрактической конференции (13 июня 2014 г., г. Уфа). – Уфа: Аэтерна, 2015. – Ч.1. – С. 25–26.
3. Красная книга Республики Башкортостан. Т. З. Животные / Под ред. М. Г. Баянова. – Уфа: Башкортостан,
2004. – 180 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук Н. Н. Минина.
42
ФАУНА РУЧЕЙНИКОВ ВОДОТОКОВ БАССЕЙНА СРЕДНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ ЕНИСЕЯ
М. В. Еремина
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
В водных экосистемах значение ручейников (Trichoptera) весьма велико. Их личинки, куколки и имаго
заселяют стоячие и проточные водоёмы, часто достигают высокой численности, служат кормом для рыб [1]. К
тому же, они являются показателями высокой продуктивности водоёмов. Ручейники формируют основу
бентосного населения водотоков горного типа, поэтому изучение пространственного распределения их
сообществ даёт ключ к познанию процессов биопродуцирования в водных экосистемах, разработке подходов к
биоиндикации природных вод и прогнозированию состояния речных экосистем при различных нарушениях
условий среды [2].
Целью данной работы является изучение фауны ручейников некоторых водотоков бассейна среднего
течения р. Енисея.
В ходе работы были отобраны пробы личинок ручейников с пяти водотоков, определен видовой состав
ручейников.
Сбор проб личинок ручейников проводился: в р. Базаиха – в 9 км выше устья, и в устье; в устье
р. Есауловка; в районе выхода р. Бугач из оз. Мясокомбината; в р. Енисее – в районе 2 км ниже пос. Слизнево; в
районе 15 км ниже г. Красноярска, в районе 35 км ниже г. Красноярска; в устье р. Мана. Пробы отбирали в
период с июля по октябрь 2014 года. Для анализа фауны ручейников производился качественный сбор проб
вручную. Для изучения пространственного и временного распределения плотности ручейников Ceratopsyche
nevae и Apatania crymophila пробы зообентоса отбирали в р. Базаиха, р. Мана и р. Енисее скребком с площадью
захвата 1/16 м2. На всех станциях исследования галечно-песчаный грунт.
В водотоках бассейна Енисея обнаружено 10 видов ручейников из 6 семейств. Личинки ручейника
Ceratopsyche nevae встречаются почти повсеместно за исключением р. Есауловка. Этот транспалеарктический
вид обитает в быстрых реках и широко распространен в Сибири, на Дальнем Востоке и на севере европейской
части России [3]. Численность и биомасса Ceratopsyche nevae в р. Базаиха составила: 57 экз/м2 ± 22 экз/м2 и
1,5 г/м2 ± 0,6 г/м2; в р. Енисее – 8 экз/м2 ± 6 экз/м2 и 0,04 г/м2 ± 0,01 г/м2; в р. Мана – 20 экз/м2 ± 12 экз/м2 и
0,49 г/м2 ± 0,38 г/м2.
Виды ручейников Stenopsyche marmorata, Brachycentryx subnubilis, Chaetopteryx sahlbergi, Asynarchus
amurensis, Rhyacophila lata и Rhyacophila sibirica были собраны только в р. Базаиха. Эти ручейники являются
широко распространенными палеарктическими видами, обитающими в чистых реках. Возможно, их отсутствие
в реках Мана, Бугач, Есауловка и Енисей косвенно указывает на наличие загрязнений в этих водотоках.
Вид Anabolia furcata был найден только в р. Есауловка. Этот вид населяет преимущественно медленно
текущие реки и является фильтратором и детритофагом. Таким образом, подходящие условия для обитания
этого вида зарегистрированы только в р. Есауловка (низкая скорость течения реки, дно покрыто макрофитами).
Личинки Dicosmoecus palatus встретились в р. Базаиха и в р. Енисее. Личинки данного вида предпочитают
быстротекущие реки.
Вид Apatania crymophila зарегистрирован в Енисее, а также в устьевых районах рек Базаиха и Мана. Этот
вид предпочитает холодные реки, что соответствует температурному режиму Енисея (t = 5 °C). Возможно в
р. Базаиха и в р. Мана личинки поступают из Енисея во время паводка. Плотность Apatania crymophila в Енисее
составила: 53 экз/м2 ± 25 экз/м2 и 0,34 г/м2 ± 0,16 г/м2.
Литература
1. С. Г. Лепнева. Личинки и куколки подотряда кольчатощупиковых (Annulipalpia). Ручейники. Фауна
СССР. – Москва: Наука, 1964. – 560 с.
2. Л. В. Руднева. Зообентос горных водотоков бассейна Верхней Оби. – Красноярск, 1995. –24 с.
3. С. Я. Цалолихин. Определитель пресноводных беспозвоночных России. – Санкт-Петербург: Наука,
2001. – 825 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук С. П. Шулепина.
43
СЕЗОННОЕ РАЗНООБРАЗИЕ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ГИДРОБИОНТОВ
р. ДЕСНЫ В ЧЕРТЕ г. БРЯНСКА
Л. М. Дембовская
Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского, г. Брянск
Для адекватного определения качества окружающей среды по биологическим параметрам необходимо знать
естественную вариабельность биоразнообразия живых организмов в естественной среде. В биомониторинге
водной среды обитания наиболее часто используют самых разнообразных беспозвоночных. В связи с этим
важно учитывать изменение их биоразнообразия в течение года, чтобы заметить разницу между воздействием
антропогенных загрязнителей и естественной вариабельностью биоразнообразия беспозвоночных
гидробионтов.
Цель работы – определить сезонное разнообразие беспозвоночных гидробионтов р. Десны в черте г. Брянска.
Для определения таксономического разнообразия живых организмов использовали определители по
беспозвоночным [1]. Работа выполнена при лаборатории «Мониторинг сред обитания» на кафедре экологии и
рационального природопользования.
В таблице ниже показано сезонное разнообразие беспозвоночных гидробионтов р. Десны в черте г. Брянска
в 2014 году.
Сезонное разнообразие беспозвоночных гидробионтов р. Десны в черте г. Брянска
Таксон беспозвоночных
Класс Пиявки
Отряд Двукрылые
Отряд Поденки
Класс Малощетинковые черви
Отряд Ручейники
Отряд Жесткокрылые
Класс Двустворчатые моллюски
Отряд Полужесткокрылые
Отряд Стрекозы
Класс Брюхоногие моллюски
Отряд Бокоплавы
Отряд Веснянки
Зима
10
18
–
–
28
–
–
11
20
–
–
Сезон года
Весна
6
11
5
12
5
11
–
–
22
11
5
–
Лето
3
13
4
4
–
4
8
13
13
17
3
–
Осень
9
–
–
8
–
–
8
11
17
29
–
8
Результаты исследования показали, что собранные гидробионты реки Десны в черте Брянска принадлежат к
следующим таксонам: Тип Кольчатые черви – Класс Малощетинковые черви – 2 семейства; Класс Пиявки – 2
вида; Тип Моллюски – 11 родов; Тип Членистоногие – Класс ракообразные – 2 вида; отряд Двукрылые,
личинки – 5 родов и семейство Хирономиды (комары-звонцы); отряд Стрекозы – 10 родов; отряд Веснянки –1
род; отряд Поденки – 3 рода; отряд Ручейники – 5 родов; отряд Жесткокрылые – 6 родов; прочие – 6 родов. В
группу прочих вошли в основном отряды Полужесткокрылые и Сетчатокрылые.
Таксономический состав меняется по сезонам года. Наибольшее разнообразие беспозвоночных
зафиксировано в летний сезон, несмотря на то, что у многих насекомых (ручейников, поденок, стрекоз) в этот
период происходит вылет имаго. С наступлением холодов количество таксонов снижается, но зато появляются
представители нового отряда, ранее не обнаруженные. Это отряд Веснянки (Plecoptera). Объясняется это тем,
что представители этого отряда зимуют в воде в виде личинок, а рано весной вылетают практически на снег,
спариваются и откладывают яйца. Поэтому зафиксировать личинку веснянки удалось только в осенних
выборках. Зимой отмечено самое низкое разнообразие гидробионтов. Вероятно, это объясняется усложнением
процесса самого сбора проб из-за оледенения реки, а также тем, что многие личиночные стадии насекомых
зимуют на большей глубине. Весь год в выборках встречались представители класса Пиявки (Hirudinea),
Брюхоногие моллюски (Gastropoda), Малощетинковые черви (Oligochaeta), личинки отряда Двукрылых
(Diptera).
Все вышесказанное указывает на то, что наблюдается естественное сезонное разнообразие беспозвоночных
гидробионтов р. Десны в черте Брянска в 2014 г. Все это необходимо учитывать при дальнейшем мониторинге
данной водной среды.
Литература
1. Н. Н. Плавильщиков. Определитель насекомых. – М.: Топикал, 1994. – 325 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук Е. В. Борздыко.
44
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ КАДМИЯ В ТКАНЯХ И ОРГАНАХ ЧИРА И ПЕЛЯДИ
НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ ОБИ
Н. В. Борисенко
Тюменский государственный университет, г. Тюмень
Загрязнение водной среды, наряду с дефицитом пресной воды, является экологической проблемой
глобального масштаба [1, 2]. В водоёмах увеличивается содержание веществ антропогенного происхождения,
токсичность которых для подавляющего числа водных организмов проявляется уже в малых концентрациях [3].
Наибольшую экологическую опасность представляют тяжёлые металлы (ТМ), являясь одной из приоритетных
групп загрязняющих веществ, имеющих как локальное, региональное, так и глобальное распространение.
Кадмий представляет высокую экологическую опасность для окружающей среды. Его практически
невозможно изъять из природной среды, накапливаясь в воде и почве, металл различными путями попадает,
прежде всего, в растения и передается по трофическим цепям экосистемы. В водных экосистемах рыбы
занимают верхний трофический уровень и обладают выраженной способностью накапливать тяжелые металлы,
поэтому их можно использовать в качестве биоиндикаторов загрязнения водных экосистем [3].
Для исследования нами были выбраны чир и пелядь – промысловые виды рыб, ведущих пелагический образ
жизни. Данные виды рыб различаются по типу питания, что влияет на степени накопления кадмия в организме
[4]. Рыбы были выловлены в июне 2012 г. в нижнем течении реки Оби, возле поселка Ямбура (ЯНАО)
плавными сетями. Материалом для изучения послужили образцы внутренних органов (печень, почки, жабры),
мышц и скелета. Образцы были предварительно лиофилизированы и разрушены с помощью метода
микроволнового разложения с помощью установки MW-800. Определение концентрации кадмия проводилось
методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборе Shimadzu АА-6300 с использованием
графитовой печи GFA-EX7i.
Распределение ионов кадмия в организме рыб характеризуется неравномерностью в зависимости от
функциональной особенности и кумулятивной способности органов. Наибольшая концентрация изучаемого
металла обнаружена в почках: 4,297 ± 0,738 мкг/г сухого веса (чир) и 0,791 ± 0,271 мкг/г сухого веса (пелядь); и
печени: 1,129 ± 0,277 мкг/г сухого веса (чир) и 0,116 ± 0,021 мкг/г сухого веса (пелядь) соответственно. Такое
распределение объясняется тем, что данные органы участвуют в процессах детоксикации и выведения тяжелых
металлов и накапливают большее количество экотоксикантов. Относительно невысокие концентрации
выявлены в жабрах рыб – 0,124 ± 0,028 мкг/г сухого веса (чир) и 0,02 ± 0,002 мкг/г сухого веса (пелядь),
наименьшие концентрация обнаружены в мышцах и скелете изучаемых видов рыб.
По способности к биоаккумуляции ионов кадмия в тканях и органах рыб выявлен следующий усредненный
ряд: почки > печень > жабры > мышцы > скелет, что свидетельствует о неоднородности распределения металла
в организме. Относительно невысокие концентрации кадмия в тканях исследуемых рыб, не превышающие
предельных концентраций, могут свидетельствовать как о слабом загрязнении нижнего течения Оби данным
металлом, так и об особенности экологии изучаемых видов рыб.
Литература
1. Моисеенко, Т.И. Антропогенная изменчивость пресноводных экосистем и критерии оценки качества вод
/ Т.И. Моисеенко // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. – 2003. – Т. 19. – С. 72.
2. Флерова, Б.А. Актуальные проблемы водной токсикологии / Б.А. Флерова. – Борок, 2004. – 248 с.
3. Atli, G. Enzymatic responses to metal exposures in a freshwater fish Oreochromis niloticus / G. Atli, М. Canli //
Comparative Biochemistry and Physiology. – 2007. – № 145. – Р. 282–287.
4. Худолей, В.В. Стойкие органические загрязнители. Пути решения проблемы / В.В. Худолей. – СПб.:
Наука, 2002. – 363 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Д.Н.Кыров.
45
ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА БУРОЗЕМОВ
СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ВОСТОЧНОГО САЯНА (ЗАПОВЕДНИК «СТОЛБЫ»)
О. О. Телешева
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Органическому веществу почв принадлежит одно из главных мест в формировании практически всех типов
почв. Гуминовые вещества в формировании почвенного плодородия выполняют множество функций. Оценка
запасов и состава гумуса по-прежнему остается сложной задачей. Материалов по региональным запасам и
составу органического углерода в почвах немного.
Объектом исследования явился гумусово-аккумулятивный горизонт буроземов, развивающихся в пределах
темнохвойной тайги северо-западных отрогов Восточного Саяна.
Цель исследования заключается в изучении фракционного состава органического вещества почв
темнохвойной части северо-западного региона Восточного Саяна.
Определение фракционного состава гумуса осуществлялось по схеме И.В. Тюрина в модификации В.В.
Пономаревой и Т.А. Плотниковой.
Почвы горно-таежного темнохвойного пояса Восточного Саяна по содержанию общего углерода
классифицируются как высоко- и среднегумусные. Максимальное его количество характерно для
грубогумусированного горизонта, минимальное − в минеральных горизонтах.
Буроземы грубогумусированные, формирующиеся в пределах элювиальной фации катены 1 (северная
экспозиция) имеют мощность гумусово-аккумулятивного горизонта 9 см. Распределение общего органического
углерода имеет аккумулятивный характер, соотношение основных компонентов гумуса в верхнем горизонте
составляет 0,57, и тип гумуса классифицируется как гуматно-фульватный. Доля гуминовых кислот превышает
20 % от общего органического углерода. Содержание фульвокислот превышает количество гуминовых и
составляет 36,74 %. Не более половины гумусовых веществ (42,36 %) представлено негидролизуемыми
формами. Во фракционном составе гуминовых кислот доминирует фракция 3, прочно связанная с полуторными
оксидами и составляющая 13,54 % от общего углерода. Доля этой фракции в 10 раз превышает долю бурых
гуминовых кислот (1 фракция). Содержание гуматов кальция (2 фракция) составляет 5,89 % от общего углерода.
В составе фульфокислот значительную роль играют свободные фульвокислоты (фракция 1а) и их доля
составляет 18,4 %, а на долю всех остальных фракций фульвокислот приходится 18,34 %.
Для буроземов грубогумусированных трансэлювиальной фации катены 2 (южная экспозиция) характерно
относительно низкое 4,93 % содержание Сорг в верхней части профиля. Величина отношения Сгк/Сфк в верхних
горизонтах этих почв находится на уровне 0,54, в связи с чем тип гумуса классифицируется как гуматнофульватный. «Агрессивная» фракция фульвокислот (фракция 1а) содержится в максимальном количестве
(13,7 %). Незначительная доля приходится на фракцию 2 − 1,82 %. В составе гуминовых кислот преобладает
фракция 2, связанная в основном с Са, эта фракция может быть также представлена той частью гумусовых
веществ, которая прочно связана с поверхностью кристаллической решетки минералов. На долю гумина
приходится чуть больше половины от всего органического углерода − 51,35 %.
Буроземы грубогумусированные глееватые супераквальной фации катены 2 (южная экспозиция)
характеризуются наибольшим содержанием общего органического вещества среди всех изученных почв, что
связано с переувлажненностью данной позиции, и составляет 24,10 %. Мощность гумусово-аккумулятивного
горизонта данных почв составляет 9 см. Тип гумуса классифицируется как гуматно-фульватный, так как
соотношение Сгк/Сфк составляет 0,72. Доля негидролизуемого остатка составляет 45,74 %. Во фракционном
составе гуминовых кислот величина фракций 2 и 3 находится на одном уровне − 11,15 % и 11,42 %
соответственно. Роль 1 фракции незначительна, так ее величина по отношению к Собщ составляет 0,13 %. Из
фульвокислот наименьшую роль в составе гумуса играют свободные фульвокислоты (фракция 1а), и их доля
составляет 2,32 %. Доминирующей фракцией является фракция свободных и связанных с полуторными
окислами − 16,93 %.
Для всех изученных почв характерно соотношение Сгк/Сфк в пределах 0,5–0,8, следовательно, все почвы
имеют гуматно-фульватный тип гумуса. Отчетливо прослеживается преобладание фульвокислот над
гуминовыми. Среди фульвокислот доминирующая роль принадлежит 1 фракции. Среди гуминовых кислот доля
3 и 2 фракций примерно одинакова, а фракция 1 минимальна или в некоторых случаях выпадает полностью.
Доминирующую роль 2 фракции гуминовых кислот можно объяснить наличием кальция в верхних горизонтах,
за счет его биогенных форм.
Работа проводилась при поддержке гранта «Биосферный потенциал и экономическая роль долговременной
углеродопоглощающей способности таежных экосистем Восточной Сибири (на примере заповедника
«Столбы»)» в рамках госзадания Минобрнауки России в 2013 году и гранта РФФИ-14-05-0083 «Ландшафтные
особенности и интегральная оценка углероддепонирующей функции охраняемых лесных территорий в зоне
южной тайги Сибири».
Научный руководитель − канд. геол. наук, доцент И.В. Борисова.
46
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОПУЛЯЦИЙ КУЛЬТИВИРУЕМЫХ РАСТЕНИЙ
В УСЛОВИЯХ СУХОЙ СТЕПИ
М. М. Шапина
Алтайский государственный университет, г. Барнаул
Территория Кулундинской степи хорошо освоена в сельскохозяйственном отношении. На долю
естественных кормовых угодий приходится около 960 тысяч гектаров (31 %). Из наиболее ценных кормовых
растений дикорастущей флоры следует выделить ломкоколосник ситниковый, житняк гребневидный и
сибирский, тонконог обыкновенный, овсяницу овечью. Важнейшими и основными источниками растительного
сырья являются традиционные виды трав. Определенную ценность представляют высокоурожайные, с широкой
агроэкологической устойчивостью нетрадиционные кормовые культуры [1,2].
Цель – оценка состояния популяций культивируемых растений в условиях сухой степи. Работа проводилась
на территории Михайловского района с. Полуямки. Опыт был заложен 25 мая 2013 года.
Материалом для исследования явились семена 29 видов и сортов растений из коллекции Всероссийского
института растениеводства. Семена были посеяны в две повторности, не нормированно. В задачи исследования
входило проведение наблюдений за ростом и развитием выращиваемых растений.
Полученные данные по люцерне хмелевидной (Казахстан) приведены в таблице. К концу первого сезона
растения достигли 40 – 43 см. Все растения зацвели. В 2014 году в начале вегетационного периода растения
дружно начали отрастать и к концу сезона зацвели при высоте от 30,6 – 38,2 см.
Люцерна хмелевидная (Горно-Алтайская АО) развивалась несколько медленнее и была более низкорослой.
Высота растений достигла всего 30 см.
Люцерна изменчивая (Бурятия) хорошо развивалась. В 2013 году к концу сезона высота растений составила
64,6 – 68,0 см. На второй год развития, все растения зацвели и образовали плоды.
Полученные данные по люцерне посевной можно видеть в таблице. К концу первого сезона растения
зацвели достигли высоты 46,8 см. Растения были полноценно развиты, цвели. В 2014 году к середине августа
средняя высота растений люцерны посевной составила 56,5 см, растения к этому времени плодоносили.
Изменение параметров по высоте бобовых растений, выращиваемых в питомнике окр. с. Полуямки
Дата
Вид, сорт
Люцерна
хмелевидная
(Казахстан)
Люцерна
хмелевидная
(Горно-Алт. АО)
Люцерна посевная
(Казахстан)
Люцерна
изменчивая
(Бурятия)
2013 год
29.06.13
21.08.13
16.05.14
18.06.14
2014 год
12.07.14
12.08.14
2,8 ± 0,5
40,8 ± 3,3
всходы
8,3 ± 1,0
14,7 ± 1,0
30,6 ± 1,8
2,9 ± 0,5
42,4 ± 3,2
5,8 ± 1,0
15,0 ± 2,3
16,8 ± 2,4
30,0 ± 2,9
4,4 ± 0,7
37,5 ± 3,4
18,7 ± 1,4
43,6 ± 2,6
68,0 ± 4,2
70,5 ± 2,8
10,5 ± 0,6
68,0 ± 1,5
15,0 ± 1,5
74,0 ± 0,6
76,0 ± 1,2
86,0 ± 1,0
Заключение. В процессе изучения 29 видов и сортов кормовых растений оказалось, что в условиях сухой
степи далеко не все растения могут приспособиться к суровым условиям.
Наиболее адаптированными к условиям сухой степи растениями оказались: Melilotu salbus Medik. сорт
Медет, Medicago lupulina L. (Казахстан, Горно-Алтайская АО), Lotu scorniculatus L. дикорастущий (Самарская
область, Казахстан), Agropyron desertorum (Fisch. ex. Link) Schult сорт Уральский. Растения выросшие на
питомнике нормально развивались и образовывали семена.
Наименее приспособленными оказались – Poa nemoralis L. (Бурятия), Onobrychis arenaria L. сорт Омский
Юбилейный.
При сравнении отдельных сортов кормовых растений была установлена максимальная продуктивность и
высота у Medicago falcata L. (Новосибирская область), Melilotus albus Medik. сорт Медет, Agropyron pectinatum
P. Beauv. сорт Казахстанский 1, Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski. сорт Приобский.
Литература
1. Е.Р. Шукис. Оценка традиционных и новых кормовых культур на Алтае и особенности их селекции и
семеноводства. – Новосибирск.:РАСХН. Сиб. отд-ние. АНИИЗиС, 2001. – 148 с.
2. Е.Р. Шукис. Кормовые культуры на Алтае: монография. Барнаул.:ГНУ Алтайский НИИСХ
Россельхозакадемии, 2013. – 182 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Т.А. Терехина.
47
ВЛИЯНИЕ ПИРОГЕННОГО ФАКТОРА НА ЦЕЛЛЮЛОЗОРАЗЛАГАЮЩУЮ АКТИВНОСТЬ
КРИОГЕННЫХ ПОЧВ
Л. П. Захарченко
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Лесные экосистемы Сибири, сформированные на многолетней мерзлоте, имеют особое экологическое
значение в сохранении биологического разнообразия и регулировании климата. Фиксируемое устойчивое
возрастание приземной температуры (IPCC, 2013) в экстремальных условиях криолитозоны становится одним
из ведущих факторов, определяющих не только состояние и продуктивность криогенных экосистем, но и
частоту, и площадь лесных пожаров. Следует ожидать, что прогнозируемые изменения климатических
параметров совместно с пирогенной трансформацией экологических условий отразятся на мерзлотном режиме
и направленности гетеротрофных процессов, локализованных в почве. Одним из интегральных показателей
активности почвенных биологических процессов является целлюлозоразлагающая способность.
Цель данных исследований – выявить особенности потенциальной и актуальной целлюлозоразлагающей
активности почв после воздействия пирогенного фактора в зоне сплошного залегания многолетней мерзлоты.
Исследования проводятся в лиственничниках северной тайги (Центральная Эвенкия), сформированных на
разных элементах рельефа. Криогенные почвы представлены подбурами на южных склонах, криоземами – на
северных. Один из южных склонов пройден пожаром в 2013 году.
Оценку актуальной целлюлозоразлагающей активности проводили аппликационном методом по потере веса
хлопчатобумажного полотна в процессе разложения за вегетационный период[1]. Потенциальная активность
целлюлозоразложения оценивалась по потере целлюлозы при разложении в оптимальных для биологических
процессов условиях температуры (28 °C) и влажности (60 % от полной влагоемкости) [2].
Таким образом, сравнительный анализ актуальной и потенциальной активности целлюлозоразложения почв
в лиственничниках северной тайги показал, что почвы характеризуются достаточно высокой потенциальной
активностью
целлюлозоразложения.
Не
выявлена
зависимость
потенциальной
активности
целлюлозоразлагающей микрофлоры от экологических условий, складывающихся на склонах северной и
южной экспозиции. Актуальная активность целлюлозоразложения характеризует реализацию биологического
потенциала в естественных условиях – показана более высокая активность биологических процессов на склоне
южной экспозиции.
Данные по актуальной активности целлюлозоразложения на южном склоне говорят о стимулирующем
влиянии пирогенного фактора. В подстилочном горизонте процент потери клетчатки составил 51,3 %, а в
минеральном горизонте таковой составил 62 %.
Результаты анализа потенциальной активности целлюлозоразложения на южном склоне I профиля,
пройденного пожаром, показал, что почвы характеризуются достаточно высоким потенциалом. За 2 недели
компостирования почвы разложилось 30–35 % клетчатки. Максимальная активность почвенных
микроорганизмов отмечена для поверхностных горизонтов почвы.
Целлюлозоразлагающая активность криогенных почв под лиственничниками северной тайги
I профиль
II профиль
север. склон
юж. склон
север. склон
юж. склон
(гарь)
Актуальная активность целлюлозоразложения ( %)
подстилка
4±1
51,3 ± 10
7±3
5,3 ± 1
минеральная часть
1±0
62 ± 9
4±2
6,2 ± 3
Потенциальная активность целлюлозоразложения ( %)
подстилка
8,5 ± 3
35 ± 8
20 ± 9
20 ± 7
минеральная часть
3±1
33 ± 6
6±2
8±1
Анализ активности биологических процессов в криогенных почвах показал крайне депрессивное состояние
целлюлозоразлагающей биоты. Потенциальная активность целлюлозоразлагателей значительно превышает
актуальную, особенно в подстилочном горизонте. Зависимость как потенциальной, так и актуальной
активности целлюлозоразложения от экспозиции склона отсутствует. Выявлено стимулирующее влияние
пирогенного фактора на активность биологических процессов в первые годы после пожара.
Литература
1. Наплекова, Н.Н. Аэробное разложение целлюлозы микроорганизмами в почвах Западной Сибири:
монография / Н.Н. Наплекова. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1974. – 249 с.
2. Александрова, Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации: монография / М.:
Наука, 1980, 287 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук И.Н. Безкоровайная.
48
ИЗМЕНЕНИЕ УСЛОВИЙ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ
ПО ДАННЫМ МИКРОБИОМОРФНОГО АНАЛИЗА
И. Я. Церна
Тюменский государственный университет, г. Тюмень
Анализ взаимодействия биосферы с геосферой, проявляющегося, в том числе, и в биогеохимических
процессах почвенного покрова, является одной из фундаментальных проблем естественных наук. Изменение
условий почвообразования и, в свою очередь, характер геохимических потоков оставляет в строении
почвенного профиля «следы», которые могут поведать нам об истории ландшафта и направленности изменений.
Одними из таких «следов», сохраняющихся в почве на протяжении продолжительного времени, являются
микробиоморфы (фитолиты, спикулы губок, диатомовые водоросли и т. д.). Их узкая экологическая
приуроченность позволяет использовать их в реконструкциях по развитию ландшафта во времени.
Применение микробиоморфов при изучении эволюции почв южно-таёжной подзоны Западной Сибири
является одной из актуальных задач в исследовании почвенного покрова региона, так как автоморфные почвы
этой зоны несут в себе свидетельства других условий почвообразования, отличных от современных (второй
гумусовый горизонт, остаточная карбонатность).
Цель работы – выявление изменения условий почвообразования дерново-подзолистой почвы по данным
изучения микробиоморфного комплекса.
Предметом исследования был выбран микробиоморфный комплекс дерново-подзолистой почвы. Объект
исследования расположен в южно-таёжной подзоне Западной Сибири на возвышенности Тобольский материк
(Уватский район Тюменской области).
По данным микробиоморфного комплекса горизонта AY, было зафиксировано, что в его составе доля
фитолитов выше, чем доля спикул. Обнаружены кутикулы растений, детрит сосны, и единичная пыльца, что
является характерным признаком для поверхностного горизонта. Среди детрита много микроугольков,
диагностирующих периодические пожары на данной территории. В фитолитном комплексе преобладающими
являются двудольные травы, присутствуют луговые злаки, лесные злаки, хвойные и мхи. Фитолиты лесных
злаков преобладают над фитолитами луговых, что позволяет сделать вывод о том, что фитолитный спектр
отражает современные характеристики фитоценоза – хвойный лес, периодически подвергающийся воздействию
пожаров.
В элювиальном горизонте зафиксирован максимум в распределении микробиоморф по профилю.
Микробиоморфный комплекс имеет общие черты с вышележащим горизонтом AY, что свидетельствует о
сохранении лесного фитоценоза на протяжении длительного периода.
При изучении горизонта BT1 выявлено уменьшение общей суммы фитолитов и увеличение доли спикул в
микробиоморфном комплексе, что говорит о влажных условиях в данном временном периоде. Проявившееся
преобладание луговых злаков над лесными, при значительной доле спикул, объясняется возможным
существованием на этой территории луга либо поляны с хорошим увлажнением.
В горизонтах BT2 и BT2C наблюдается максимальное количество спикул в микробиоморфном профиле, а
также на глубинах 70–80 и 90–100 см встречаются целые экземпляры спикул и диатомовых водорослей, что
характерно для аквальных условий с разной скоростью течения вод.
Таким образом, рассматриваемый профиль дерново-подзолистой почвы сформирован на аллювиальном
пойменном субстрате. Развитие почвенного профиля прошло через этапы аквальных условий
функционирования, лугового почвообразования к формированию дерново-подзолистой почвы в условиях
изменения гидрологического режима.
Изучение фитолитного профиля позволило выявить изменения в составе фитоценозов. Характеристика
микробиоморфного комплекса показывает высокую информативность при решении проблемы развития
ландшафтов до начала самого процесса почвообразования и в период формирования почвенного профиля.
Научный руководитель – канд. биол. наук. Д. А. Гаврилов.
49
МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАПЕЦИЕВИДНЫХ КОРОТКИХ ЧАСТИЦ
В ФИТОЛИТНОМ АНАЛИЗЕ СТЕПНЫХ СООБЩЕСТВ КУЛУНДЫ
А. А. Митус
Алтайский государственный университет
Одним из современных методов реконструкции растительного покрова, используемых в археологических
работах, является фитолитный анализ объекты исследования которого – фитолиты (специфические кремневые
частицы определенной формы). Они формируются в клетках растения и позволяют идентифицировать его
спустя длительное время. Практически любые признаки и свойства фитолитов несут определенную
информационную нагрузку. Однако диагностическая роль отдельных морфотипов до конца не выяснена, нет
единой системы подходов и классификаций, которые можно использовать для палеореконструкций.
Короткие трапециевидные частицы являются одним из индикаторов степных сообществ и характерны
большей частью для ксерофитных злаков. Однако данные формы встречаются и у мезофильных злаков.
Поэтому целью исследования стало выявление диагностической роли морфометрических признаков коротких
трапециевидных частиц в почвенных профилях степных экосистем.
Материалом исследования послужили образцы почвы, взятые из почвенного профиля на участке настоящей
полынно-типчаковой, сильно деградированной степи в окрестностях с. Полуямки Михайловского района
Алтайского края. Обработка материала производилась по методике А.А. Гольевой. Выполнен фитолитный
анализ почвенного профиля, измерены длина и высота коротких трапециевидных частиц. Для характеристики
форм фитолитов использован показатель отношения длины к высоте частиц. Для статистического
представления результатов выбраны следующие непараметрические показатели: медиана, интервал
нестандартного распределения, минимум, максимум. Изменение размеров фитолитов сопоставлено с данными
о встречаемости этого морфотипа в фитолитных спектрах почвенных профилей исследуемого участка.
Измеряемые параметры короткой трапециевидной частицы (А): а – длина; б – высота.
Изменение степени вытянутости коротких трапециевидных частиц:
менее вытянутая трапециевидная частица (Б) и более вытянутая трапециевидная частица (В)
В результате анализа почвенного профиля максимальное количество фитолитов отмечено в слое 2–25 см.
Так же на исследуемом участке до глубины 25 см фитолитные спектры соответствуют степному сообществу, а
на глубине 30– 45 см – луговому, о чем свидетельствует резко возросшая роль трихом и гладких палочек.
Использование промеров длины и высоты различных фитолитных частиц довольно редко привлекается для
выявления диагностической роли частиц, но более информативным, на наш взгляд, является не абсолютная
величина, а соотношение этих промеров. По этому именно при сопоставлении графика отношения длины к
высоте трапеции с графиком долей коротких трапециевидных частиц в профиле мы получили наиболее
заметную зависимость: в большинстве случаев с увеличением количества трапециевидных частиц
увеличивается и вытянутость форм.
Проведенные исследования подтвердили положение о том, что в фитолитном анализе трапециевидные
короткие частицы играют важную роль при диагностике степных фитоценозов – верхняя часть фитолитного
спектра изученного пастбища характерна для настоящей полынно-типчаковой степи. Установлено, что
наибольшей информативной значимостью обладает соотношение высоты и длины изученных частиц.
Признаком мезофитизации фитоценозов может служить изменение степени вытянутости трапециевидных
коротких частиц преимущественно за счет изменения высоты. Чем больше средняя величина этого параметра,
тем более мезофитное сообщество он отражает, и наоборот.
Литература
1. А.А. Гольева/ Фитолиты и их информационная роль в изучении природных и археологических
объектов. – М.; Сыктывкар; Элиста, 2001.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Н.Ю. Сперанская.
50
К ВОПРОСУ О ЖИЗНЕННЫХ ФОРМАХ И МОРФОТИПАХ АЛЬГОГРУППИРОВОК
ПОГРЕБЕННОЙ ПАЛЕОПОЧВЫ (АЛТАЙСКИЙ КРАЙ ТОПЧИХИНСКИЙ РАЙОН)
И. Н. Волкова
Новосибирский государственный педагогический университет, г. Новосибирск
Изучение древних почв позволяет воссоздать климатические условия прошлых геологических эпох Земли и
спрогнозировать вектор дальнейшего развития территории.
Исследования проводились близ села Володарка Алтайского края Топчихинского района в течение двух
полевых сезонов (2013–2014 гг). Из заложенной серии разрезов был исследован разрез № 4–13, который
вскрывает самую древнюю плейстоценовую палеопочву из лессово-палеопочвенной серии.
Материалом для исследования послужили 10 почвенных образцов, которые были отобраны послойно
(каждые 10–20 см). Отбор проб производился согласно всем правилам альгологических сборов. Использовался
метод чашечных культур для выявления видового состава водорослей и цианобактерий. Культуры выращивали
в установке «Флора-1» при 8-часовом освещении в сутки лампами дневного света и температуре 20–22 °C [1].
Определение видового состава проведено с помощью микроскопа MICMED2. Видовой состав водорослей и
цианобактерий не идентифицирован в верхних горизонтах, так как данные почвы являются современными.
Особенности формирования альгофлоры на разных глубинах можно рассмотреть через спектр жизненных
форм. Следует отметить то, что на глубине 110–130 см не выявлено видов B- и H-форм. Как правило, B-форма
представлена видами отдела Bacillariophyta, H-форма – виды трихального морфотипа. На данной глубине
встречаются виды только Х-формы (Pleurochloris magna) и Ch-формы (Bracteacoccus minor), т. е. водоросли
отделов Chlorophyta и Xanthophyta (является доминирующим отделом), что, вероятно, свидетельствует о том,
что почва была не подвержена рекреационным и сельскохозяйственным нагрузкам.
На глубине 130–150 см отмечено появление видов B-формы (Cymbella microcephala) и H-формы (Ulothrix
variabilis). Доминирование видов Ch-формы (Myrmecia bisecta), хотя их количественное соотношение с
глубиной 110–130 см, остается таким же. В 4 раза уменьшается количество представителей X-формы.
Вероятнее всего, это связано с некоторым уплотнением почв, индикатором которых являются представители
желто-зеленых водорослей.
В ходе исследования было выявлено всего 2 морфотипа почвенных водорослей: К11Т2. Необходимо отметить
тот факт, что на глубине 110–130 см были выявлены представители только коккоидного морфотипа (100 %). На
глубине 130–150 см можно отметить встраивание к коккоидному представителей трихального морфотипа
(Ulothrix variabilis, Chlorhormidium flaccidium). Это можно объяснить тем, что даже в таком на первый взгляд
однородном палеопочвенном горизонте создаются различные условия, которые уже могут влиять на такую
перестройку альгоценозов.
На разных глубинах был обнаружен всего один общий вид – это Bracteacoccus minor. С помощью таких
показателей, как активность и ЭЦЗ, можно проследить, как вид проявляет себя в данных альгоценозах. На
глубине 110–130 см вид Bracteacoccus minor более активен и является одним из доминирующих видов в данном
сообществе (активность его составляет 4,47, ЭЦЗ – 0,28). На 130–150 см этот вид из ряда доминантов переходит
в ряд сопутствующих видов, и его активность значительно снижается (с 4,47 до 3,16), а показатели ЭЦЗ
снизились почти в 10 раз (с 0,28 до 0,03). Следовательно, в верхнем слое палеопочвенного горизонта для
данного вида были благоприятные условия. Bracteacoccus minor – вид, относящийся к Ch-форме с коккоидным
морфотипом, вид влаголюбивый.
Фитоценотическая организация альгогруппировок на различных глубинах погребенной палеопочвы имеет
некоторые различия. На 110–130 см доминирующими видами являются Pleurochloris magna и Bracteacoccus
minor. На этой глубине показатели активности и ЭЦЗ выше, чем на 130–150 см, в 1,4 и 9,3 раза. Следует
отметить, преобладание X-формы (57,14 %) и Ch-формы (42,86 %), а также отсутствие В- и Н-форм. Все
выявленные виды являются представителями коккоидного морфотипа. На 130–150 см доминируют виды
Monallantus pyreniger, Myrmecia bisecta, а субдоминантом является Chlorella mirabilis. На этой глубине
показатели активности и ЭЦЗ ниже, чем на 110–130 см в 1,4 и 9,3 раза. Здесь превалирует Ch-форма (42,86 %),
появляются уже B- (14,29 %) и H-формы (28,57 %). В 4 раза уменьшается количество представителей X-формы.
Можно отметить встраивание к коккоидному представителей трихального морфотипа (Ulothrix variabilis,
Chlorhormidium flaccidium).
В погребенной палеопочве (Алтайский край Топчихинский район) обнаружено 13 видов водорослей,
которые относятся к 3 отделам, 4 порядкам, 4 классам, 6 семействам и 10 родам. В общей фитоценотической
организации альгоценозов палеопочв ключевого участка Володарка выявлены: доминантные виды (Monallantus
pyreniger, Pleurochloris magna), спектр жизненных форм (Ch5Х5Н2B1) с доминированием Ch-(38,46 %) и
X-формы (38,46 %), спектр морфоструктур (К11Т2) с преобладанием коккоидного морфотипа (84,62 %). О
достоверной возможности использования водорослей для диагностики состояния палеопочв утверждать пока
трудно. Тем не менее, выявленные виды водорослей (Bracteacoccus minor, Chlorella mirabilis, Myrmecia bisecta,
Botrydiopsis eriensis и др.) характерны в большей степени для лесных экосистем.
Литература
1. Голлербах М. М., Штина Э. А. Почвенные водоросли. – Л., Изд-во «Наука». 1969. – 228 с
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент А. Г. Благодатнова.
51
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ЭПИФИТНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ РИЗОСФЕРЫ
ARTEMISIA SALSOLOIDES WILLD.
А. А. Меликян
Волгоградский государственный университет, г. Волгоград
Эпифитные микроорганизмы, обитающие на поверхности корневой системы растений, выполняют важную
функцию биоредуцентов органических соединений. Комплексы микроорганизмов являются индикаторами
состояния растения и могут служить показателем в микробиологическом мониторинге автотрофного яруса
трофической структуры экосистемы [1]. В связи с этим, целью настоящей работы является изучение эпифитных
микроорганизмов ризосферы полыни солянковидной (Artemisia salsoloides Willd.).
В результате исследований выявлена сезонная численность бактерий ризосферы Artemisia salsoloides Willd.
Эти данные можно объяснить сезонными изменениями численности микроорганизмов. В ноябре температура
атмосферного воздуха резко снизилась, поэтому микроорганизмы, адаптированные к более стабильным
климатическим условиям, оказались нежизнеспособными. Высокая численность эпифитных бактерий весной
может быть связана с закономерным для данного периода повышением уровня выделительной активности
растения, т. е. с приростом питательного субстрата для микроорганизмов.
Таким образом, при исследовании ризосферы Artemisia salsoloides Willd. было установлено, что общая
численность микроорганизмов в весенний период намного выше, чем осенью и летом, следовательно,
эпифитные микроорганизмы характеризуются большой вариабельностью по численности в зависимости от
сезонного развития растений. В состав ризосферной микрофлоры Artemisia salsoloides Willd. входят
микроорганизмы с различными требованиями к условиям питания и источникам энергии, а количественные
соотношения между ними зависят от экологических условий, в которых складывается тот или иной микробный
ценоз.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Е. З. Усубова.
52
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ
БЕЛОКУРИХИНСКОГО ПРИРОДНОГО ПАРКА
А. С. Исадченко
Алтайский государственный университет, г. Барнаул
Планируемый Белокурихинский природный парк занимает часть территорий Смоленского, Алтайского и
Солонешенского районов Алтайского края. Общая площадь составляет приблизительно 37 000 га.
Цель данной работы – описать основные типы растительных сообществ на территории парка. Исходным
материалом послужили геоботанические описания лесов, лугов и степей, выполненные по стандартной
методике на территории планируемого природного парка в июле 2015 года.
В долине ручья Разработного (Смоленский район) отмечен разнотравно-щучково-полевицевый низинный
луг. В 6 км от с. Солоновка (Смоленский район) на склоне северо-западной экспозиции описана ассоциация
разнотравно-полевицево-лабазникового низинного луга. На равнине в 6 км от с. Сосновка отмечен разнотравновейниково-щучковый низинный луг. В окрестностях бывшего с. Сосновка (Алтайский район) отмечен
разнотравно-тимофеевко-ежовый суходольный луг.
По дороге на Белокурихинский рудник на склонах западной и восточной экспозиций были описаны
ассоциации осинников: осинник купырево-скердово-борцовый, осинник разнотравно-борцовый, осинник
ежово-осочковый. На территории Белокурихинского рудника и в его окрестностях (Смоленский район), а также
в окрестностях с. Даниловка (Алтайский район) на склонах северной и западной экспозиций были описаны
следующие ассоциации мелкотравных пихтачей: пихтач кислично-осочковый, пихтач осочково-кисличный,
пихтач разнотравно-кисличный, пихтач фиалково-кисличный, осиново-пихтовый лес с фиалковокоротконожково-осоковым травяным покровом, пихтач разнотравно-крестовидково-осочковый, осочковоосиново-пихтовый лес. Отмечены также ассоциации высокотравных пихтачей: пихтач вейниковокочедыжниковый, пихтач разнотравно-кочедыжниковый, пихтач разнотравный, пихтач борцово-вейниковый,
пихтач кочедыжниково-вейниково-борцовый.
На территории планируемого природного парка были выявлены следующие ассоциации березовых лесов:
березняк заболоченный осоково-лабазниково-вейниковый, березняк заболоченный осоково-хвощевый
(Смоленский район, правый берег реки Черновая), березняк закустаренный разнотравно-подмаренниковоосоковый (Алтайский район, окрестности бывшего села Сосновка, правый берег реки Песчаная), осиновососново-березовый лес с разнотравно-орляково-вейниковым травяным покровом (Алтайский район,
окрестности бывшего села Казанка, правый берег реки Тихая, в 200 м от р. Песчаная), сосново-березовый лес с
разнотравно-орляково-коротконожковым травяным покровом (Алтайский кр., Смоленский р-н, правый берег
реки Песчаная), на выходах гранитов – березняк разнотравно-спирейный, березняк спирейно-орляковый,
березняк закустаренный орляково-вейниково-осоковый (Смоленский район, в 7 км от с. Солоновка, правый
берег реки Песчаная).
В окрестностях бывшего села Казанка (Алтайский район) на правом берегу реки Тихая на склоне южной
экспозиции отмечена закустаренная лапчатково-костянично-овсецовая луговая степь в сочетании с зарослями
степных кустарников (спирейник полынно-горичниково-овсецовый, караганники, жимолостники). В 6 км от с.
Солоновка (Смоленский район) на правом и левом берегу р. Песчаная на склонах западной и северо-западной
экспозиций были описаны ассоциации каменистых (петрофитных) луговых степей разной степени деградации:
закустаренная спирейно-полынно-овсецовая петрофитная луговая степь, прострелово-полынно-овсецовая
петрофитная луговая степь, закустаренная осочково-мятликово-тырсоковыльная степь.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Н.В. Елесова.
53
БИОРАЗНООБРАЗИЕ ФЛОРЫ ВЫСШИХ СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ
СВЕТЛОЯРСКОГО РАЙОНА ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
А. Г. Тарцан
Волгоградский государственный социально-педагогический университет, г. Волгоград
Светлоярский муниципальный район – муниципальное образование в составе Волгоградской области.
Административный центр – рабочий посёлок Светлый Яр. Светлоярский район в нынешних границах
существует с 2005 года в соответствии с Законом Волгоградской области от 14 мая 2005 года N 1059-ОД [3].
Район размещен в пригородной зоне г. Волгограда вдоль правого берега Волги, на юго-востоке
Волгоградской области. Общая площадь составляет 330,6 тыс. га [2]. На севере район граничит с
г. Волгоградом и Среднеахтубинским районом, на северо-востоке с Ленинским районом, на востоке – с
Астраханской областью, на юге – с республикой Калмыкия и Октябрьским районом, на западе – с Калачевским
районом, на северо-западе – с Городищенским районом Волгоградской области.
Биота данной территории исследуется уже достаточно продолжительное время, тем не менее до сих пор не
может считаться изученной. На данный момент нет обобщенных сводок исследуемого района, что и
обусловливает практическую значимость и актуальность данной работы.
Цель работы: изучить биоразнообразие высших сосудистых растений Светлоярского района.
Реализация намеченной цели осуществлялась путем решения следующих задач:
• выявить видовой состав высших сосудистых растений исследуемой территории;
• провести систематический, экологический, биоморфологический, фитоценотический анализ флоры;
• выявить редкие виды растений, подлежащих охране на территории района исследования.
Изучением флоры данной территории в разные годы занимались такие ученые, как Паллас П. С., Сагалаев В.
А., Бялт В. В., Скворцов А. М. и др.
В мае – июле 2013 года и в апреле – июле 2014 года были обследованы окрестности посёлков им. XIX
Партсъезда, Приволжский, Нариман, Дубовый овраг, Райгород, Малые Чапурники, Ивановка, рабочего поселка
Светлый Яр. Исследования велись на степных участках, на пойменных и остепненных лугах, на песчаных
массивах, на околоводных и антропогенно-загруженных участках.
При проведении современных исследований были использованы стандартные методы сбора, гербаризации,
определения материала [1].
Работа относится к теоретическим исследованиям. Значимость работы обусловливается её актуальностью и
практической значимостью. Основой для исследования послужили личные сборы автора.
В результате проведенных исследований было выявлено 186 видов высших сосудистых растений из
136 родов и 40 семейств, относящихся к отделу Цветковые растения. Преобладающими по количеству видов
являются семейства: сложноцветные (Compositae) (43 вида), бобовые (Fabaceae) (17 видов), крестоцветные
(Brassicaceae), злаки (Poaceae) (по 12 видов). К числу наиболее богатых в видовом отношении родов относятся
полынь (Artemisia) (5 видов), астрагал (Astragalus), вероника (Veronica), лапчатка (Potentilla), молочай
(Euphorbia), подмаренник (Galium) (по 4 вида).
Растения района исследования относятся к 4 группам по отношению к влажности. Большинство видов
растений относятся к ксерофитам (74 вида) и к мезоксерофитам (74 вида). Мезофитов оказалось 28 видов.
Заметно им уступают собственно гидрофиты (10 видов).
Биоморфологический анализ по системе Раункиера показал наличие гемикриптофитов (80 видов),
терофитов (42 вида), криптофитов (39 видов), фанерофитов (16 видов) и хамефитов (9 видов).
Большинство из встреченных видов широко распространены по территории Волгоградской области. Однако
было найдено 2 вида, занесенных в Красную книгу России и Волгоградской области – тюльпан Геснера (Tulipa
gesneriana) и тюльпан двуцветковый (Tulipa biflora). Абсолютное большинство растений обладает высокой
жизненностью, образует нормальные вегетативные органы, цветет и плодоносит.
Необходимо отметить, что для получения более достоверных данных необходимо продолжить исследование
данной территории.
Литература
1. Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. 10-е изд. – М.: Товарищество научных
изданий КМК, 2006. – 600 с.
2. Агентство развития туризма Волгоградской области. [Электронный ресурс]. URL: http://www.turizmvolgograd.ru/ (Дата обращения: 15 апреля 2014 г.)
3. Волгоградская областная дума: официальный Интернет-сайт. [Электронный ресурс].URL:
http://volgoduma.ru/mestnoe-samoupravlenie/goroda-i-rajony/172.html (Дата обращения: 22 августа 2013 г.)
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент А. М. Веденеев.
54
НЕКОТОРЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ЭКОСИСТЕМАХ КОМПЛЕКСОВ СКАЛ-ОСТАНЦЕВ
А. А. Душкина, Т. С. Аюшеева
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
Среди разнообразия природных достопримечательностей нашей страны особое место занимают скалыостанцы. Наиболее примечательные из них, например, Красноярские или Ленские столбы, объявлены
памятниками природы. В геологическом понимании останцы – изолированные массивы горных пород, которые
остались после разрушения более неустойчивой породы какими-либо экзогенными факторами (выветривание,
эрозия, дефляция и т. д.). Различают останцы денудационные, которые сложены породами более стойкими к
выветриванию и денудации, останцы свидетели, или столовые горы, представляющие собой сохранившиеся
участки бывшего плато и др. Скалы-останцы образуются в результате разрушения в ходе протекания процессов
выветривания горных пород. Оставшиеся массивы, как правило, сложены очень прочными породами,
гранитами, гнейсами. В Забайкалье, благодаря особенностям геологического строения и расчлененному
рельефу они встречаются практически повсеместно. Особенностью скал-останцев на территории Забайкалья
является то, что, несмотря на похожесть условий образования в разных частях территории, они различаются по
форме, строению, занимаемым площадям. Некоторые подобные геолого-геоморфологические объекты
образуют целые комплексы, где на обширных площадях коренные кристаллические породы являются
территорией со своеобразными экосистемами. Один из таких объектов – скалы-останцы Матвейкины камни.
Матвейкины Камни (1293 м) расположены на водоразделе между реками Куйтунка и Куналейка к юговостоку от села Куйтун. В природном отношении это часть Селенгинского среднегорья, отроги хребта ЦаганДабан [1].
Отличительной особенностью этого комплекса скал останцев является то, что они располагаются в зоне
темнохвойной тайги, имеют большую относительную высоту (до 80 м) и на площади 3 км2 доступа к рыхлым
отложениям нет, а всю территорию занимает гранитный субстрат. Это определяет наличие в пределах
комплекса совершенно уникальных экосистем.
Экосистемы данного объекта имеют ряд особенных черт:
1. Почвообразующих пород на поверхности гранитных монолитных скал нет, но ровные площадки и
вершины скал покрыты растительностью;
2. Растительность, произрастающая фактически на субстрате, разнообразна и представлена следующими
формами:
– древесные породы: сосна сибирская (Pinus sibirica), сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), береза повислая
(Betula pendula), осина (Populus tremula);
– кустарники: рододендрон даурский (Rhododendron dauricum), ива (Salix);
– растения: щитовник мужской (Dryopteris filix-mas) и голокучник трехраздельный (Gymnocarpium
dryopteris);
– лишайники (несколько видов);
3. Древесным формам присуще явление карликовости и флажковость.
Древесная растительность на вершинах Матвейкиных камней (слева), общий вид одного из останцев комплекса.
Проведенные наблюдения позволяют сделать вывод о том, что экосистемы скал-останцев Матвейкины
камни своеобразны, отличны от других и подобное, вероятно, свойственно аналогичным останцовым
комплексам, вплоть до возможности выделения подобных в отдельный тип ландшафта.
Литература
1. Черных В.Н., Черных Н.П. Природные и историко-культурные памятники долины реки Куйтунки как
объект туристско-рекреационной деятельности // Активный туризм в Байкальском регионе: история, реальность
и перспективы: материалы всероссийской научно-практической конференции (с международным участием),
посвященной Году туризма в Республике Бурятия (Улан-Удэ, 3 апреля 2013 г.) / науч. ред. Б.Н. Найданов, И.И.
Дыленова. Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2013 г. – с. 248–252.
Научный руководитель – В. Н. Черных.
55
ФЛОРА ОКРЕСТНОСТЕЙ ОЗЕРА УТКУЛЬ
А. Л. Щербакова
Алтайский государственный университет, г. Барнаул
Изучение флоры является важным элементом в ботанике, т. к. с помощью сведений о флоре решается
множество вопросов в геоботанике, в систематике. На основе изучения флоры также составляются списки
лекарственных, адвентивных, пищевых и ядовитых видов, а также видов, занесенных в Красные книги, что
важно для природоохранных мероприятий. Знание о флоре определенной территории дает возможность
предположить историю флоры этой территории, а также прогнозировать ее изменение в будущем.
Цель: изучить видовой состав растений в окрестностях озера Уткуль.
Географическое положение и морфометрия. Озеро Иткуль находится на юго-востоке Западно-Сибирской
равнины, на древней пойменной террасе правого берега Оби, на высоте 216,4 м. В административном
отношении озеро находится на границе Зонального и Троицкого районов Алтайского края.
Таксономический анализ флоры окрестностей озера Уткуль. Изучив список флоры озера Уткуль (215 видов)
(Малолетко, 2006), «Конспект флоры Алтайского края» (Силантьева, 2013), а также на основе собственных
сборов (112 определенных видов), удалось установить, что на территории произрастает 760 видов из 166 родов
и 86 семейств.
Самые многочисленные семейства (в скобках указано число видов): Сложноцветные (109), Злаковые (62),
Крестоцветные (38), Осоковые (37), Розоцветные (37), Бобовые (33), Губоцветные (28), Норичниковые (28),
Гвоздичные (26), Лютиковые (25).
Также из списка было выделено 10 видов, занесенных в Красную книгу Алтайского края 2006 года. Было
установлено, что девять видов относятся к 3 категории, т. е. это виды, встречающиеся в немногих
местонахождениях. Восемь из них: Nymphaea candida, Nuphar pumila, Orchis militaris, Corallorhiza trifida,
Cypripedium guttatum, Cypripedium macranthon, Menianthes trifoliata, Calla palustris, относят к разряду 3б – это
виды, имеющие широкие ареалы, и в настоящее время, для этих видов особых угроз нет. Neottianthe cucullata
относится к разряду 3в – это виды, входящие в Красную книгу РСФСР, но на территории края особой угрозы
для их существования нет. Вид Paeonia anomala относится к ресурсным растениям.
Заключение. На основе собственных полевых исследований, а также с использованием литературных
источников было установлено, что на данной территории произрастает 760 видов из 166 родов и 86 семейств. В
ходе анализа флоры окрестностей озера Уткуль были выявлены следующие ведущие семейства:
Сложноцветные, Злаковые, Крестоцветные, Осоковые, Розоцветные, Бобовые, Губоцветные, Норичниковые,
Гвоздичные, Лютиковые. Было выявлено 10 видов, занесенных в Красную книгу Алтайского края 2006 года,
девять видов относятся к 3 категории, т. е. это виды, встречающиеся в немногих местонахождениях. Восемь из
них: Nymphaea candida, Nuphar pumila, Orchis militaris, Corallorhiza trifida, Cypripedium guttatum, Cypripedium
macranthon, Menianthes trifoliata, Calla palustris, относят к разряду 3б – это виды, имеющие широкие ареалы, и в
настоящее время, для этих видов особых угроз нет. Neottianthe cucullata относится к разряду 3в – это виды,
входящие в Красную книгу РСФСР, но на территории края особой угрозы для их существования нет. Вид
Paeonia anomala относится к ресурсным растениям.
Литература
1. О.В. Александрова и др. Красная книга Алтайского края //Редкие и находящиеся под угрозой
исчезновения виды растений – Барнаул: ОАО «ИПП» «Алтай», 2006. – 262 с.
2. И.М. Красноборов и др. Определитель растений Алтайского края. – 2003. – 634 с. + 48 с. цв. ил.
3. А. М. Малолетко. Озеро Иткуль в Верхнем Приобье по исследованиям 1981–1982 гг. / А. М. Малолетко,
А. Я. Селезнев. – Томск, 2006. – 159 с.
4. М. М. Силантьева. Конспект флоры Алтайского края. – Барнаул: Изд-во Алт. ун-та. – 2006. – 520 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Т.А. Терехина.
56
ОЦЕНКА ПРОДУКТИВНОСТИ ДЕРЕВЬЕВ LARIX GMELINII НА МЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВАХ
НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
С. А. Родовиков
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Институт леса СО РАН, г. Красноярск
Лиственничные леса Средне-Сибирского плоскогорья представляют широкий научный интерес для
исследований и мониторинга бореальных экосистем, так как характеризуются наличием множества факторов,
сдерживающих рост растительности. Здесь ярко выражено влияние микроклимата и водного режима в
различных элементах ландшафта, что создаёт уникальные условия роста для конкретно взятой фации. Такие
лимитирующие факторы, как вариабельность температурного режима периода вегетации, количество осадков,
толщина подстилающего органического и мохового-лишайникового горизонта, глубина деятельного сезонноталого слоя и периодичность пожаров, представляют особый интерес для получения данных для
дендрохронологического анализа. Деревья имеют один из наибольших жизненных сроков среди всех
организмов, что позволяет использовать их для выявления климатических изменений региона в широких
временных пределах.
Целью данной работы является оценка продуктивности деревьев Larix gmelinii на основе данных
дендрохронологического анализа для территории Центральной Эвенкии.
В летний сезон 2014 года на базе Эвенкийского ОЭП ИЛ СО РАН в п. Тура Илимпийского района
Красноярского края было отобрано 119 кернов лиственницы Larix gmelinii с 25 пробных площадей на
различных водосборных бассейнах. Для анализа продуктивности деревьев были выбраны три пробных площади
(ПП). Территория ПП 690-175А не подвергалась воздействию пирогенного фактора. На ПП 535-270 и ЮС-1
установлено пожарное воздействие, но их территории различаются экспозицией склона, северной и южной
соответственно. Обработка данных, полученных в ходе полевого сезона проводилась в лабораторных условиях
с помощью полуавтоматической установки Lintab3 и программного обеспечения TSAP 3.6 и COFECHA 6.02
(Ваганов и др., 2000). После этого данные переводились в табличный формат программы Microsoft Office Excel
с помощью программы YUX.EXE. Следующим этапом стал расчёт надземной фитомассы с помощью
аллометрической функции зависимости биомассы дерева от его диаметра, полученной ранее на основе
модельных деревьев для рассматриваемых водосборных бассейнов:
AB = (0,1388·DBH2,2657)×1000,
где AB – надземная фитомасса дерева, г; DBH – диаметр на высоте груди, см.
R2 = 0,95, p<0,01.
Отмечено, что деревья, начало роста которых приходится на 18–19 вв., характеризуются гораздо меньшим
ежегодным приростом, чем деревья, рост которых начался в 20 веке. Данный факт свидетельствует о более
существенном лимитировании роста и продуктивности деревьев в конце малого ледникового периода.
Для рассматриваемых участков найдено время прохождения данной территории пожаром. Для пробной
площади 535-270 это пожары, прошедшие в 1750, 1821, 1950 годах, а для ЮС-1 это 1910 год. Установлено
время появления новых постпирогенных генераций деревьев в 20 веке: для участка с южной склоновой
экспозицией это 13 лет, для участка, ориентированного на север, – 22 года. На основании полученных
результатов можно сделать вывод, что локальные условия местообитания в области сплошного
распространения многолетне-мёрзлых пород имеют большое значение для пространственно-временной
изменчивости роста деревьев. Дендрохронологический анализ позволил реконструировать климатические
изменения в прошлом, а выполненный на его основе анализ продуктивности – локальные особенности
годичного прироста как отдельно взятого дерева, так и в целом древостоев в различных элементах ландшафта.
Литература
1. Ваганов Е.А., Шиятов С.Г., Кирдянов А.В., Круглов В.Б., Мазепа В.С., Наурзбаев М.М., Хантемиров Р.М.
(2000) Методы дендрохронологии. Часть I. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой
информации: Учебно-методич. пособие. Красноярск: КрасГУ. 80 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент, А. С. Прокушкин.
57
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ПАРАМЕТРОВ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА ХВОЙНЫХ
НА ТЕРРИТОРИИ ТУРИСТСКО-ЭКСКУРСИОННОГО РАЙОНА ЗАПОВЕДНИКА «СТОЛБЫ»
Я. П. Михальчук
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Вопрос о влиянии изменения климата на древесные растения был поднят давно, и в средних и в высоких
широтах это явление становится все более заметным, проявляясь, в том числе в изменении сроков вегетации.
Быстрые изменения климата могут значительно влиять на метаболизм древесных растений, скорость
прохождения фенофаз, сроки роста и размножения [2]. Одним из таких проявлений является уменьшение
глубины зимнего покоя растений, что приводит к преждевременному выходу из состояния покоя в зимнее
время при кратковременных оттепелях и усыханию, вследствие потерь влаги при транспирации [1].
Целью данной работы было выявление сезонных особенностей фотосинтетического аппарата (ФА) Abies
sibirica (пихта сибирская), Picea obovata (ель обыкновенная), Pinus sibirica (сосна сибирская), Pinus sylvestris
(сосна обыкновенная), произрастающих на территории туристско-экскурсионного района государственного
заповедника «Столбы».
Фотосинтетический аппарат, имеющий огромную поверхность контакта со средой, в первую очередь и в
наибольшей степени подвергается неблагоприятным воздействиям загрязнения среды. К числу методов,
способных давать оперативную информацию о физиологическом состоянии фотосинтетического аппарата,
относится регистрация различных параметров флуоресценции хлорофилл содержащих растений [1].
Параметры флуоресценции хлорофилла определяли с помощью флуориметра JUNIOR-PAM (Walz,
Германия). Обработка результатов флуориметра осуществляется на компьютере с помощью
полнофункционального программного обеспечения WinControl. Расчет величины квантового выхода (Y(II)),
электронного транспорта (ETR) проводили по световой кривой. Данные по температуре предоставлены с
метеостанции заповедника «Столбы».
Во время прохождения осенней фотопериодической реакции и подготовки к переходу в состояние зимнего
покоя основным сигнальным фактором для растений является изменение длины светового дня. Однако,
согласно полученным данным, значения Y(II) и ETR в осенний период достаточно сильно зависят от
температуры воздуха. Корреляция между параметрами Y(II) и максимальных температур (и ETR и
максимальных температур): Abies sibirica = 0,64 (0,5), Picea obovata = 0,81 (0,86), Pinus sylvestris = 0,69 (0,88),
Pinus sibirica = 0,85 (0,81).
В зимний период определяющими для возобновления фотосинтетической активности становятся
среднесуточные температуры. Вероятно, это связано с тем, что растения в это время переходят в состояние
вынужденного покоя, выход из которого сдерживается только низкими температурами.
В весенний период происходит возобновление активности ФА с повышением температуры. Наблюдается
значительное повышение параметров флуоресценции. Квантовый выход (Y(II)) с 0,1 возрастает до 0,24,
скорость электронного транспорта (ETR) – с 9,5 до 21,3 мкмоль/м2.
Определяются видовые различия: пихта сибирская более активно выходит из состояния зимнего покоя,
менее активны ель сибирская и сосна сибирская, наименьшая же активность проявляется у сосны
обыкновенной.
Наибольшие значения Y(II) и ETR наблюдаются в период с мая по июль. Фотосинтетическая активность
светлохвойных видов (сосна сибирская и сосна обыкновенная) выше темнохвойных (пихта сибирская, ель
обыкновенная). Преимущественно эта особенность характерна для двулетней хвои и составляет (средняя
величина Y(II) за этот период) 0,30 и 0,29, 0,25 и 0,24 соответственно.
Осеннее снижение величин квантового выхода (Y(II)) и скорости электронного транспорта (ETR)
соответствует уменьшению длительности светового дня и понижению температуры. Наблюдается высокая
корреляция между параметрами ETR, Y(II) и максимальных температур в осенний период. Хвойные из фазы
активной вегетации переходят в состояние зимнего покоя. Таким образом, полученные данные
свидетельствуют о значительном вкладе температурного фактора в регуляцию активности фотосинтетического
аппарата ели сибирской, пихты сибирской, сосны сибирской и сосны обыкновенной не только в зимневесенний, но и в предзимний период.
Литература
1. Пахарькова Н.В., Калякина О.П., Шубин А.А., Григорьев Ю.С., Пахарьков С.В., Сорокина Г.А. Различия
в акклимационных стратегиях сосны обыкновенной и ели сибирской на загрязнение воздушной среды //
Хвойные бореальной зоны, 2010, № 3, с. 231–236
2. Alberto FJ, Aitken SN, Alía R, González-Martínez SC, Hänninen H, Kremer A, Lefèvre F, Lenormand T,
Yeaman S, Whetten R, Savolainen O Potential for evolutionary responses to climate change – evidence from tree
populations. // Global Change Biology 2013. № 19, P. 1645–1661
Научный руководитель – канд. биол. наук Н.В. Пахарькова.
58
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА У РАСТЕНИЙ,
ВЫРАЩЕННЫХ НА СВЕТУ РАЗЛИЧНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА
А. И. Юнусова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Свет играет важную энергетическую и регуляторную роль в жизни растений. Понимание физиологобиохимических механизмов влияния интенсивности и спектрального состава света на растения позволит
выявить потенциальные возможности их фотосинтетического аппарата и сопряженных с его работой,
процессов роста и развития растений [1]. Выращивание растений в условиях искусственного освещения
является наиболее информативным приемом. Актуальность выбранной темы в том, что изучение влияния
светоизлучающих диодов (СИД) с различным спектральным составом дает возможность использовать в
растениеводстве источники излучения с практически идеальными для роста растений спектрами, что позволит
увеличить урожай и его качество. В настоящее время СИД являются наиболее экономически выгодными
источниками искусственного освещения.
С энергетической точки зрения красная спектральная область возбуждающего фотосинтез света наиболее
эффективна. Синий свет, наряду с энергетической, функцией, выполняет важную функцию в регуляции
белкового обмена, а зеленый свет участвует в регуляции синтеза гормонов. Соотношение трех спектральных
участков в общем световом потоке неодинаково для разных видов, а также для одного вида на разных стадиях
роста и развития. В качестве рабочей гипотезы сделано предположение о том, что доля (и/или) абсолютная
облученность синим светом в красно-синем световом потоке связана обратной зависимостью с фотосинтезом
на красном свету.
Цель данной работы заключалась в оценке физиологических характеристик ряда культурных растений,
выращенных на свету различного спектрального состава от светильников на основе СИД.
Работа включала в себя два этапа: I этап – выявление степени чувствительности растений к смене
спектрального состава света (были изучены следующие растения: однодольные C3 – пшеница (Triticum sp.),
ячмень (Hordeum sp.), овес (Avena sp.), однодольные С4 – просо (Panicum L.), сорго (Sorghum L.) и кукуруза (Zea
mays), двудольные С3 – томат (Lycopersicon sp.), кабачок (Cucurbita sp.) и подсолнух (Helianthus sp.); II этап –
оптимизация спектрального состава света (объектом был выбран кабачок, как наиболее чувствительный к
смене спектрального состава вид). Для выращивания растений на I этапе использовали два вида источников
освещения: ДРЛ-700 («белый свет») и светоизлучающий диод (СИД) (ООО СибИТЦ ANTARES, 15–17,5 В,
1050 mA) с красным спектром излучения. На II этапе использовали СИД с красным спектром излучения с
добавлением к нему зеленого, синего спектров (зеленые и синие СИД). Во всех вариантах облученность
растений была в пределах 230–270 мкЕ/м2сек. Регистрировали морфологические параметры, содержание
фотосинтетических пигментов, скорость транспорта электронов (ETR).
В ходе проделанного эксперимента были получены следующие результаты: растения, выращенные под
красным СИД по морфологическим характеристикам, по составу пигментов, по фотосинтетической активности
заметно уступают растениям, выращенным под ДРЛ. Наибольшие различия зарегистрированы при регистрации
ETR, в меньшей степени – морфологии и содержания пигментов.
На основе сравнения влияния «красного» и «белого» света на морфологические, ростовые показатели и на
фотосинтетическую активность у ряда растений с С3 и С4-типом метаболизма, выявили ряд особо
чувствительных растений к «красному» свету. По возрастающей разнице между растениями, выращенными на
«белом» и «красном» свету, исследованные виды распределились в следующем порядке: С4 однодольные
(просо → кукуруза → сорго) => C3 однодольные (ячмень → пшеница → овес) => C3 двудольные (подсолнух →
кабачок → томат).
На примере кабачка получен положительный результат по изменению спектральных характеристик у
использованного в работе промышленного СИД – источника красного света, путем добавления одновременно
светового излучения СИД синего и зеленого спектров. В этих условиях морфологические параметры, состав
пигментов и фотосинтетическая активность у растений кабачка достоверно приближались к аналогичным
показателям растений, выращенных на естественном свету.
На основании полученных результатов, следующим этапом станет изучение оптимального соотношения
фотопериода и спектрального состава света для выращивания двудольных С4 растений.
Литература
1. Фокин А.А. Применение светодиодных светильников в защищенном грунте, // Вестник МичГАУ. № 2.
2012. С.112.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Н. А. Гаевский.
59
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОМОРФОЛОГИИ КУБЫШКИ ЯПОНСКОЙ (NUPHAR JAPONICA DC.,
NYMPHAEACEAE) КАК УЗКОЛОКАЛЬНОГО ЭНДЕМИКА ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ
А. С. Варфоломеева, Н. А. Савченко
Дальневосточный государственный гуманитарный университет, г. Владивосток
Кубышка японская (Nuphar japonica DC.) – уссуро-японский гидрофильный вид. На Дальнем Востоке
России встречается только в нижнем течении р. Кия – притока Уссури близ ж/д ст. Верино [3]. Общее
распространение вида – Япония и Корейский п-ов [2]. На юге Хабаровского края вид достигает северной
границы ареала. Внесен в список охраняемых растений в Хабаровском крае [1]. Микроморфологические
исследования вида ранее не проводились. Цель работы – анализ микроморфологии вегетативных органов
кубышки японской в связи с экологией вида. Материалом явились экземпляры, собранные нами в августе 2014
года у автомобильного моста через р. Кия на территории пос. Переясловка р-на им. Лазо Хабаровского края.
Микроморфологические исследования проведены по общепринятой методике.
Строение листовой пластинки. Мезофилл листа имеет изолатеральное строение. Палисадная хлоренхима
располагается с обеих сторон листа: под верхней (адаксиальной) эпидермой её 3–4 параллельных слоя, под
нижней (абаксиальной) эпидермой – 2 слоя клеток. Губчатая паренхима рыхлая и представлена аэренхимой,
имеющей вид ажурной сетки с шестиугольными воздушными полостями. Стенки полостей образованы
однорядными паренхимными клетками, соединенными друг с другом одной более крупной узловой клеткой. К
узловой клетке тесно прижата многоветвистая астросклереида, располагающие свои ответвления в трех
смежных воздухоносных полостях аэренхимы. Астросклереиды живые с зернистым содержимым внутри,
утолщения стенок пронизаны поровыми каналами. Наружная поверхность астросклереид неровная. Пучки
листа закрытые, коллатеральные. Флоэма и ксилема развиты в равной степени. В крупных пучках отмечается
протоксилемная полость. Пучки имеют выраженную паренхимную обкладку, клетки которой содержат
хлоропласты. В крупных жилках, выступающих на абаксильной стороне листа, пучки многочисленные. Они
здесь разбросаны среди аэренхимы, армированной астросклереидами. В мелких жилках пучки одиночные,
примыкают к палисадной хлоренхиме под адаксиальной эпидермой.
Строение эпидермы листа. Стенки клеток эпидермы в очертании прямые и целлюлозно утолщенные. В
эпидермальных клетках видны хлоропласты. Абаксиальная эпидерма лишена устьиц и покрыта
многочисленными эфиромасличными железками с округлой одноклеточной головкой и редкими
одноклеточными головчатыми трихомами. Адаксиальная эпидерма содержит широко открытые крупные
устьица. Устьичный аппарат аномоцитный.
Строение черешка. На поперечном срезе черешок округлой формы, выполненный внутри. Однослойная
эпидерма сверху сплошь покрыта эфиромасличными железками с округлой одноклеточной головкой и редкими
одноклеточными головчатыми трихомами, как на нижней стороне листа. Субэпидермально располагаются 6–
7(8) слоев уголковой колленхимы. Остальной объем черешка занят аэренхимой с ажурной сетью крупных
воздухоносных полостей с астросклереидами. Пучки закрытые, коллатеральные, разбросанные. В пучках
имеются по одному–двум ксилемным полостям вместо прото- и метаксилемы. Пучки без обкладок.
Анализируя результаты микроморфологического исследования кубышки японской, отмечаем у вида целый
комплекс типичных гидроморфных микропризнаков. Это присутствие аэренхимы во всех изученных частях
растения, которая функционирует как система проветривания, опорная система и система плавучести.
Прочность аэренхиме придают механические ткани, а именно, многочисленные астросклереиды. В осевых
органах наблюдается редукция водопроводящей ткани ксилемы: на ее месте формируется воздушная ксилемная
полость. Дополнительной ассимиляционной тканью, наряду с мезофиллом, становится верхняя эпидерма:
хлоропласты имеются не только в замыкающих клетках устьиц, но и в основных эпидермальных клетках.
Секреторные структуры, расположенные на верхней стороне листовой пластинки и на поверхности черешка и
цветоноса обеспечивают несмачиваемость в воде органов растения. Приподнимающимся надводным частям
растений кубышки японской (листовая пластинка, черешок и цветонос) присущи некоторые признаки
сухопутности: гипостоматические листья, изопалисадный мезофилл и развитие механических тканей –
уголковой колленхимы в черешке и цветоносах, астросклереид в губчатой хлоренхиме листовой пластинки и в
сердцевине осевых органов. Атактостелия осевых органов, бессосудистость и отсутствие камбия у кубышки
японской – известные эволюционные особенности представителей древнего семейства кувшинковых, близких к
однодольным. Вместе с тем, в жилках листа у кубышки японской обнаружены нами немногочисленные сосуды.
Изучение анатомических особенностей вида позволяют делать вывод, что на северном пределе ареала вид
устойчиво реализует свои наследственные черты гидрофита.
Литература
1. Красная книга Хабаровского края. – Хабаровск, 2008. – 632 с.
2. С. С. Харкевич, Н. Н. Качура. Редкие виды растений советского Дальнего Востока и их охрана. – М:
Наука, 1981. – 234 с.
3. Н. Н. Цвелев. Кубышка японская – Nuphar japonica DC. – Сосудистые растения советского Дальнего
Востока / С.С. Харкевич (ред.). – Л: Наука, 1987. – Т.1. – С. 25 – 26.
Научный руководитель – д-р биол. наук, доцент Д. Ю. Цыренова.
60
К ВОПРОСУ О ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЯХ ОФИЦИАЛЬНОЙ И НАРОДНОЙ МЕДИЦИНЫ
КОТЕЛЬНИКОВСКОГО РАЙОНА ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Е. Ю. Марченко
Волгоградский государственный социально-педагогический университет, г. Волгоград
Наши исследования проводились на территории Красноярского, Семиченского, Нижнеяблочного сельских
поселений в период с июня по июль 2015 года. Нами обследовались степные, околоводные и антропогенно
загруженные участки с использованием маршрутного метода и стандартных методов сбора, гербаризации и
определения материала.
Цель – изучить флору лекарственных растений Котельниковского района.
Задачи:
1. Изучить видовой состав лекарственных растений на исследуемой территории.
2. Охарактеризовать фармацевтические свойства лекарственных растений и выявить группы их
медицинского использования.
В результате проведенных исследований было выявлено 70 видов растений. Из них 30 видов обладают
лекарственными свойствами. Лекарственные растения относятся к 17 семействам и 27 родам. Преобладающим
количеством видов представлено семейство сложноцветные (Asteraceae) (6 видов).
Лекарственные растения района исследования относятся к четырем экологическим группам по отношению к
влажности: мезо-ксерофиты (12 видов), мезофиты (8 видов), ксерофиты (7 видов), собственно гидрофиты (3
вид) и к четырем биоморфологическим группам (по системе Раункиера): гемикриптофиты (11 видов), терофиты
(10 видов), криптофиты (6 видов), фанерофиты (3 вида).
После обработки полученных данных все лекарственные растения были разделены на 2 группы:
лекарственные растения официальной (11 групп) и народной медицины (15 групп), соотношение которых
представлено на рисунке ниже.
Соотношение групп лекарственных растений официальной и народной медицины.
Ниже в алфавитном порядке приведён список лекарственных растений, выявленный в ходе проведенных
исследований. Данный список не может считаться полным и окончательным: воробейник полевой
(Lithospermum arvensis), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis), горец перечный (Polygonum hydropiper), горец
птичий (Polygonum aviculare), гребенщик многоветвистый (Tamarix ramosissima), девясил британский (Inula
britannica), дескурайния Софии (Descurainia sophia), дурнишник обыкновенный (Xanthium strumarium),
дымянка шлейхера (Fumaria schleicheri), зюзник европейский (Lycopus europeaus), ива белая (Salix alba),
коровяк фиолетовый (Verbascum phoeniceum), крестовник якова (Senecio jacobaea), лапчатка гусиная (Potentilla
anserina), лапчатка прямостоячая (Potentilla erecta), лопух большой (Arctium lappa), лох узколистный (Elaeagnus
angustifolia), лютик ползучий (Ranunculus repens), лядвенец рогатый (Lоtus corniculаtus), мята полевая (Mentha
arvensis), паслен черный (Solanum nuigrum), пастушья сумка обыкновенная (Capsella bursa-pastoris),
подорожник большой (Plantago major), подорожник ланцетный (Plantago lanceolata), полынь горькая (Artemisia
absinthium), скерда кровельная (Crepis tectorum), тростник южный (Phragmites australis), тысячелистник
благородный (Achillеa nоbilis), якорцы наземные (Tribulus terrеstris), яснотка стеблеобъемлющая (Lamium
amplexicaule).
Данная научно-исследовательская работа расширяет сведения о флоре лекарственных растений района.
Изучение видового состава лекарственных растений Котельниковского района продолжается.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент А. М. Веденеев.
61
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ КОСМОПОЛИТНОГО ДОЖДЕВОГО ЧЕРВЯ
APORRECTODEA ROSEA (LUMBRICIDAE) В РОССИИ И БЕЛОРУССИИ
Н. Э. Базарова
Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск
Активная хозяйственная деятельность человека привела к тому, что некоторые организмы активно
расширяют свой ареал, вытесняя местные виды. К их числу относятся и некоторые виды дождевых червей,
которые не только повсеместно заселяют сельскохозяйственные земли, но и вытесняют эндемиков из
естественных местообитаний. Примером таких инвазивных дождевых червей является вид Aporrectodea rosea.
Родиной его считается Западная Европа, откуда он распространился по всему миру.
Известно, что дождевые черви отличаются большим генетическим разнообразием. В пределах большинства
космополитных видов были обнаружены от двух до пяти генетических линий, заметно отличающихся по
последовательностям ДНК, но не имеющие заметных морфологических различий [2]. Эта особенность
позволяет в некоторых случаях проследить историю происхождения и расселения популяций дождевых червей.
В данной работе мы исследовали генетическое разнообразие A. rosea при помощи митохондриального гена
цитохром оксидазы 1 (cox1).
Коллекция из 70 особей вида A. rosea была собрана с территории Западной Сибири, Европейской части
России и Белоруссии в 2012–2014 гг. Секвенирование митохондриального гена cox1 проводилось с
использованием универсальных праймеров, как описано в статье [4]. Филогенетические деревья строили при
помощи программ Mega v. 5.0 и MrBayes v. 1.7.2.
Работы зарубежных исследователей показали, что в пределах вида A. rosea присутствуют четыре
митохондриальные генетические линии [3]. Полученные нами последовательности показали, что около
половины (33 образца) последовательностей могут быть отнесены к этим линиям, распространенным в Европе
и в Северной Америке. Так, линия 1, известная из США, Франции и Австрии, была обнаружена в образцах из
Владимирской области, в то время как линия 2 (Франция и Канада) присутствовала только у одного образца из
Белоруссии (Витебская область). Линия 3, известная только из Румынии, в нашей выборке отсутствовала.
Линия 4 была наиболее широко распространена в выборке. Образцы этого вида известны из Франции,
Дании и США. В нашей выборке эта линия была обнаружена в Белоруссии (Витебская область), Европейской
части России (Рязанская область и Татарстан) и Западной Сибири (Омская область и Алтайский край).
В то же время более половины исследованных образцов были отнесены к двум новым митохондриальным
генетическим линиям. В одну вошли образцы из Оренбургской и Саратовской областей, другая включала в себя
образцы из Белоруссии и Центральной России (Саратовская, Оренбургская области и Татарстан).
Несмотря на высокое генетическое различие между линиями (свыше 10 %), внутри линий генетическое
разнообразие очень небольшое, и гаплотипы из различных точек идентичны или отличаются лишь несколькими
нуклеотидными заменами. Так, например, образцы A. rosea линии 4 из США, Франции и различных точек
России и Белоруссии были идентичны. Этот факт свидетельствует о недавнем общем происхождении этих
популяций.
Обособленное положение на филогенетическом дереве занимают образцы с юга Западной Сибири
(Алтайский край и республика Алтай). Известно, что виды A. rosea и Eisenia nordenskioldi pallida
морфологически схожи. У первого из них поясок приходится на 26–27 – 32–33 сегменты, у второго он
несколько сдвинут: с 24–25 по 31–32 сегменты, изредка с 26 по 33 [1]. Поэтому при определении вида в данном
случае легко допустить ошибку. Судя по положению гаплотипов сибирских образцов на филогенетическом
дереве, они представляют собой неверно определенные образцы E. n. pallida. Однако на сельскохозяйственных
землях Западной Сибири нами был найден и подлинный вид A. rosea.
Можно заключить, что расселение A. rosea происходило очень быстро, вероятнее всего, при участии
человека. Сравнение полученных данных с литературными данными [1] показывает, что этот вид сильно
расширил свой ареал. Если в XX в. ареал этого вида не доходил до Урала, то теперь он включает в себя и
антропогенные биотопы Западной Сибири.
Литература
1. Т.С.Всеволодова-Перель. Дождевые черви фауны России: Кадастр и определитель. – М.:Наука, 1997. –
102 с.:ил.
2. R.Andrew King et al. Opening a can of worms: unprecedented sympatric cryptic diversity within British
lumbricid earthworms // Molecular Ecology. 2008. – 17. – P. 4684–4698.
3. David Porco et al. Biological invasions in soil: DNA barcoding as a monitoring tool in a multiple taxa survey
targeting European earthworms and springtails in North America // Biological invasions. – 2013. – 15. – P.899–910.
4. S.V.Shekhovtsov et al. Cryptic diversity within the Nordenskiold’s earthworm, Eisenia nordenskioldi subsp.
nordenskioldi (Lumbricidae, Annelida) // European journal of soil biology. – 2013. – 58. – P.13–18.
Научный руководитель – канд. биол. наук С.Е. Пельтек.
62
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПИТАНИЯ У ГУСЕНИЦ НЕПАРНОГО ШЕЛКОПРЯДА LYMANTRIA DISPAR L.:
АНАЛИЗ В РАМКАХ МОДЕЛИ ОПТИМАЛЬНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ
И. И. Калашникова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на динамику численности популяций, является
плодовитость особей, которая у насекомых определяется массой куколок и гусениц старших возрастов. Масса
особей, в свою очередь, зависит от условий питания гусениц, количества и качества потребленного ими корма.
В связи с этим выявление закономерностей потребления корма насекомыми-филлофагами представляет
значительный интерес [1, 2, 3, 4].
Очень удобным объектом исследований связи процессов потребления корма и плодовитости в
популяционной экологии лесных насекомых является непарный шелкопряд Lymantria dispar L. Это связано с
широкой полифагией вида, высокой экологической пластичностью особей, одногодичным циклом развития и
относительной легкостью разведения в лабораторных условиях [1, 3].
Для описания процессов потребления корма ранее была предложена модель оптимального потребления
корма насекомыми-филлофагами, в которой метаболические затраты представлены в виде двух компонентов –
затрат на усвоение корма и на собственно метаболизм особи [2, 4]. На основе данной модели был проведен
расчет энергетического баланса и эффективности потребления корма гусеницами непарного шелкопряда
различных фенотипов [1, 4]. Для анализа были использованы данные лабораторных экспериментов по
выращиванию гусениц непарного шелкопряда на искусственном корме, представленные нам сотрудниками
Ботанического сада УрО РАН. В этих экспериментах изучалось потребление корма у 109 гусениц непарного
шелкопряда 5–6 возрастов, трех фенотипов, с преобладанием рыжего фенотипа. У гусениц, содержащихся
индивидуально, ежедневно учитывались следующие показатели: масса гусеницы, масса нового корма, масса
оставшегося корма и масса экскрементов.
Для особей гусениц каждого фенотипа, с учетом пола будущих взрослых особей (пол определяется по
куколкам окуклившихся гусениц), были вычислены «цена» а усвоения корма, «цена» (1+b) синтеза биомассы
особи и эффективность потребления корма q, равная отношению массы особи к массе потребленного корма.
Результаты расчетов представлены в таблице.
Экологическая эффективность потребления корма гусеницами непарного шелкопряда
Фенотипы
особей
популяции
непарного
шелкопряда
темный
серый
рыжий
Соотношение особей по полу
самки
«цена» а
усвоения
корма
0,54
0,53
0,54
«цена» (1+b)
синтеза
биомассы
особи
21,69
29,47
23,81
самцы
Показатели потребления корма
эффективность
«цена» а
«цена» (1+b)
потребления
усвоения
синтеза
корма q
корма
биомассы
особи
0,023
0,53
34,41
0,018
0,53
27,14
0,024
0,54
23,49
эффективность
потребления
корма q
0,017
0,020
0,023
Анализ показал, что для гусениц непарного шелкопряда всех фенотипов цены усвоения корма у самцов и
самок практически одинаковы, однако экологические цены синтеза биомассы у гусениц разных фенотипов
непарного шелкопряда различаются.
Работа частично поддержана РФФИ (грант 15-04-01192). Автор выражает благодарность В.И.Пономареву и
Е.А.Андреевой за предоставленные данные экспериментов по выращиванию гусениц.
Литература
1. Андреева Е. М. Трофические аспекты экологии непарного шелкопряда (Lymantria dispar L.) // Автореф.
дисс…канд. биол. наук. Екатеринбург, 2002. 24 с.
2. Исхаков Т. Р., Суховольский В. Г., Овчинникова Т. М., Тарасова О. В. Популяционно-энергетическая
модель вспышки массового размножения лесных насекомых // Биофизика, 2007, т. 52, вып.4, – С. 753–759.
3. Пономарев В. И., Орозумбеков А. А., Андреева Е. М., Мамытов А.М. Непарный шелкопряд Южного
Кыргыстана: экология, динамика плотности, популяционные характеристики. Екатеринбург: УрО РАН, 2008.
121 с.
4. Суховольский, В. Г. Оптимизационные модели межпопуляционных взаимодействий / Т. Р. Исхаков, О. В.
Тарасова. – Новосибирск: Наука, 2008. 162 с.
Научный руководитель – докт. с.-х. наук, проф. О. В. Тарасова.
63
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО ОРНИТОФАУНЕ ЛЕСОСТЕПНОГО ПОЯСА
МАЙКОПСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ АДЫГЕЯ (СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ КАВКАЗ)
Т. Н. Беседина
Адыгейский государственный университет, г. Майкоп
На территории Российской Федерации известно около 780 видов птиц (с учетом подвидов и т. д. – 1334) [2],
среди которых 277 распространены на территории Республики Адыгея (Северо-Западный Кавказ) [3].
Республика Адыгея входит в состав Кубанского варианта поясности Западно-северокавказского степного типа
поясности [3]. Поясной спектр в пределах республики включает: степи, лесостепной пояс, пояса
широколиственных, темнохвойных лесов, субальпийский, альпийский, субнивальный и нивальный. На
территории Майкопского района республики располагается лесостепной пояс, пояса широколиственных,
темнохвойных лесов, субальпийский, альпийский, субнивальный и нивальный. Нами изучалась орнитофауна и
ее особенности в пределах лесостепного пояса Майкопского района республики. В Красную книгу Республики
Адыгея (2012) внесены 13 видов птиц, которые обитают на территории района[1].
Изучение биологических особенностей орнитофауны Майкопского района не проводились, хотя в
настоящее время работы по инвентаризации фауны особо актуальны, поскольку проблема сохранения
биологического разнообразия входит в число приоритетных задач современной биологической науки.
Наши исследования проводились при использовании следующих методов: количественного учёта на
маршрутной ленте; метода учета суточной активности.
В окрестностях п. Совхозного был проложен постоянный маршрут, включающий следующие биотопы,
свойственные для лесостепного пояса Кубанского варианта: сельхозугодья, широколиственный лес, приречный
лес, р. Белая.
За период исследования нами были зарегистрированы следующие виды птиц: зяблик Fringilla coelebs L.,
сойка Garrulus glandarius L., грач Corvus frugilegus L., ворона серая Corvus cornix L., воробей домовой Passer
domesticus L., поползень обыкновенный Sitta europaea L., синица большая Parus major L., синица Московка
Parus ater L., пеночка-теньковка Phylloscopus collybita V., камышовка-барсучок Acrocephalus schoenobaenus L.,
дрозд чёрный Turdus merula L., трясогузка белая Motacilla alba L., жаворонок степной Melanocorypha
calandra L., дятел пёстрый Dendrocopos major L., щурка золотистая Merops apiaster L., стриж чёрный Apus
apus L., кукушка обыкновенная Cuculus canorus L., орёл степной Aguila rapax T., цапля серая Ardea cinerea L.
Эти виды относятся к следующим отрядам: воробьиные, щурковые, стрижеобразные, кукушкообразные,
соколообразные, аистообразные. Преобладают воробьиные.
При изучении суточной активности птиц в летний период выявляются два пика активности, приходящиеся
на утренние (6:00–8:00) и ранние вечерние часы (16:00–18:00). В начале осеннего периода выявляются также
два пика и в те же часы, к середине осени или при наступлении снижения температуры воздуха днем – один
пик активности, приходящийся на обеденные – вечерние часы. Активность связана с температурным режимом
летом и подготовкой к зиме – осенью.
По типу питания зарегистрированные птицы распределились по следующим группам: насекомоядные
(24,64 %), зерноядные (13,7 %) хищные (0,01 %), всеядные (8,2 %). Преобладают насекомоядные и зерноядные.
По месту обитания зафиксированы следующие экологические группы кустарно-лесные и болотно-луговые,
преобладают кустарно-лесные группы.
Редкими (1–3 особи за экскурсию) являлись 3 вида (щурка золотистая, зяблик, цапля серая), обычными (4–
10 особей за экскурсию) – 11 видов (дятел пёстрый, синица Московка, ворона серая, грач чёрный, поползень
обыкновенный, чёрный дрозд, камышовка-барсучок, пеночка-теньковка, орёл степной, кукушка обыкновенная),
многочисленными (более 10 особей за экскурсию) были 6 видов (трясогузка белая, стриж чёрный, воробей
домовой, синица большая, сойка, жаворонок степной).
За время исследования птиц из списка Красной книги РА встречено не было.
Наши исследования будут продолжены и сведения пополнены.
Литература
1. Красная книга Республики Адыгея: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения объекты животного
и растительного мира. – Майкоп: Качество, 2012.
2. Список птиц РФ /Е.А. Коблик, Я.А. Редькин, В.Ю. Архипов. – М.: 2006. – 281 с.
3. Э.А. Шебзухова, К.К. Хутыз. Краткий систематический указатель позвоночных животных Кубанского
варианта (Республика Адыгея). – Майкоп: Изд-во АГУ, 2010. – 140 с.
Научный руководитель – Е.М. Еднич.
64
АНАЛИЗ ПРЕДПОЧТЕНИЙ В ВЫБОРЕ МЕСТ ОБИТАНИЯ И СУТОЧНАЯ АКТИВНОСТЬ
ПОЗДНЕГО КОЖАНА EPTESICUS SEROTINUS (VESPERTILIONIDAE, CHIROPTERA)
НА ТЕРРИТОРИИ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
М. Н. Севостьянова
Саратовский государственный университет, г. Саратов
В Саратовской области поздний кожан (Еptesicus serotinus) известен по нескольким находкам небольших по
численности колоний в г. Саратове и отлову одного молодого самца в окрестностях пос. Степное Вольского
района (Шляхтин и др., 2009). Принадлежит к группе синантропных видов: летние колонии поселяются в
постройках человека на чердаках самых разнообразных зданий, за обшивкой стен и в щелях между обрешеткой
крыши и кровельным железом. Зимует в населенных пунктах. Образует колонии от нескольких десятков до
нескольких сотен особей. Местами охоты служат улицы и парки городов, их окраины, пустыри. В местах, где
населенные пункты граничат с водоемами, животные часто вылетают на их пространства и кормятся, летая над
водой или вдоль берега. В настоящее время это распространенный вид, который активно расселяется в
северном и северо-восточном направлениях. Состояние региональной популяции оценивается как стабильное и
не требует специальных мер охраны.
Целью работы является изучение особенностей выбора основных мест обитания и суточная активность
позднего кожана в летний период на территории Саратовской области.
Материал для настоящей работы был собран в ходе полевых исследований с применением маршрутного
эколого-акустического обследования территории. Исследования проводились на территориях Саратовского,
Аткарского, Хвалынского, Духоницкого, Дергачевского районов Саратовской области с мая по август 2014–
2015 гг. Для сбора акустических данных было заложено 10 пеших трансект без ограничения длины. Маршруты
при поисках летучих мышей проходили по лесным дорогам, тропам, опушкам леса, а также вдоль береговой
полосы водоемов и в населенных пунктах возле жилых и общественных зданий. Исследования
целенаправленно осуществлялись в различных ландшафтных зонах. Учеты рукокрылых начинались с
наступления сумерек и заканчивались с рассветом. Для фиксации наличия летучих мышей и регистрации
ультразвуковых сигналов, а также в качестве средств для определения вида рукокрылых в полете использовался
гетеродинный ультразвуковой детектор модели Magenta Bat5 Bat Detector. Фиксировались частоты,
используемые этим видом летучих мышей для эхолокации в диапазоне 25–35 кГц. Ультразвуковые детекторы
дают возможность бесконтактного изучения животных, не подвергая их стрессу. Существенным
преимуществом акустического метода является относительная легкость изучения больших территорий для
изучения локальной хироптерофауны. Поэтому данный метод все чаще применяется для выявления
статистических закономерностей в распределении летучих мышей по исследуемой территории и анализа
предпочтений рукокрылых в выборе мест обитаний.
Анализ мест нахождения позднего кожана показывает, что вид тяготеет к антропогенному ландшафту.
Места находок вида в регионе приурочены только к населенным пунктам, где он найден как в крупных городах,
так и в небольших поселках. Основными местами находок особей были заброшенные и жилые дома, районы
многоэтажных застроек, здания школы и почты, окрестности различных водоемов близ населенных пунктов. В
Дергачевском районе в с. Восточный была найдена колония позднего кожана количеством не более 15 особей в
здании школы в пространстве между старой деревянной рамой и кирпичной стеной. Вылет зверьков на ночную
кормежку начинался в 21 ч. Окончание активности зафиксировано с 3 до 4 ч. Ночная активность позднего
кожана имеет двухвершинный характер с пиками, приходящимися на 23 и 2 ч. Встречаемость вида определена
методом К. Рауикиера (1909) и составила для территории Саратовской области 31,58 %.
Литература
1. Шляхтин Г.В., Ильин В.Ю., Опарин М.Л и др. Млекопитающие севера Нижнего Поволжья. Книга I.
Состав териофауны. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2009. 248 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Е. Ю. Мосолова.
65
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ГЕОБОТАНИЧЕСКИМИ И ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ ДАННЫМИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС GOOGLE EARTH И GOOGLE MAPS
К. Б. Щукова
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
В результате геоботанического изучения местности накапливаются большие объемы текстовых,
графических, а также пространственных данных. В связи с этим в последнее время наблюдается возрастающий
интерес к ГИС технологиям, как инструменту, позволяющему осуществлять картирование растительного
покрова для оценки его состояния, составление ландшафтных и лесных карт, в том числе на основе данных
дистанционного зондирования Земли из космоса, 3D моделирование ландшафта и пространственный анализ
разнородных данных.
Целью работы является модернизация структуры базы геоботанических данных для работы с
пространственными объектами, расширение функциональных возможностей ИС, представленной в [1] , и
реализация локального геосервера для интеграции веб-сервисов Google Earth и Google Maps в разработанную
ИС. Функциональные возможности ИС обсуждались совместно с сотрудниками Института степи УрО РАН, г.
Оренбург.
Для создания ИС использованы современные технологии, такие как языки программирования С#, JavaScript,
HTML и CSS, СУБД – MS SQL Server 2008, технология доступа к данным – ADO.NET, метод нисходящего
проектирования, методология функционального моделирования IDEF0. На этапе проектирования БД
определены взаимосвязи и семантика между геоботаническими объектами, а также выявлены типовые
структуры в их описании. Разработанная БД содержит 41 таблицу, среди которых 22 справочника. Справочники
предназначены для хранения часто вводимых названий, что облегчает работу пользователей и позволяет
избежать разночтений при дальнейшем анализе данных. БД позволяет хранить не только геоботанические, но и
пространственные характеристики объектов.
Разработанная ИС включает 5 подсистем, обеспечивающих сбор, обработку и загрузку данных, хранение и
управление данными, формирование отчётности, визуализацию данных и взаимодействие с ГИС Google Earth и
Google Maps. ИС обладает клиент-серверной архитектурой под управлением БД и следующими
функциональными возможностями: импорт/экспорт данных из GPS-файлов и MS Excel в реляционную БД;
функции управления геоботаническими и пространственными данными (добавление, удаление, обновление,
поиск, фильтрация); ведение геоботанических бланков с сохранением данных в БД; многопользовательский
доступ к данным; генерация отчетов в формате MS Word и Excel; валидация данных; резервное копирование
БД; создание меток, 3D-моделей местности, смешанных геометрических слоев, тематических карт, путей,
маршрутов наземных исследований на картах Google Earth и Google Maps с сохранением в БД. Поддержка
многопользовательского доступа к БД обеспечивает параллелизм работы и целостность данных.
Пример функционирования ИС
Взаимодействие клиента с веб-сервером Google Earth осуществляется посредством передачи запросов и
ответов локальному геосерверу, который обеспечивает коммуникацию между клиентом и веб-сервисом Google
Earth и Google Maps.
На данный момент ИС используется в тестовом режиме в Институте степи УрО РАН.
Литература
1. К.Б. Щукова. Информационная система для ведения базы данных геоботанических описаний пробных
площадей при изучении ландшафта // Экология России и сопредельных территорий: материалы XIX
Международной экологической студенческой конференции, Новосибирск, 24–27 октября 2014. – Новосибирск:
Изд-во НГУ, 2014 – стр. 37.
Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент кафедры вычислительной техники ТПУ О. С. Токарева.
66
ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА РАЗНООБРАЗИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ
ОСОБО ОХРАНЯЕМОЙ ПРИРОДНОЙ ТЕРРИТОРИИ «БУГОТАКСКИЕ СОПКИ»
Е. И. Панафидина
Новосибирский государственный аграрный университет, г. Новосибирск
Особо охраняемые природные территории (ООПТ) Новосибирской области предназначены для сохранения
уникальных и типичных природных комплексов, разнообразия животного и растительного мира, их
генетического фонда, достопримечательных природных образований, изучения естественных процессов в
биосфере и контроля над изменением ее состояния [1]. Самыми многочисленными ООПТ в Новосибирской
области являются памятники природы, особенность которых заключается в использовании их для
экологического воспитания и просвещения населения. Актуальность проблемы создания охраняемых
территорий многократно возросла.
Целью работы является изучение влияния антропогенной нагрузки на разнообразие растительных
сообществ особо охраняемой природной территории "Буготакские сопки", относящейся к категории
памятников природы.
Исследования выполнены в 2015 г. в Тогучинском районе Новосибирской области, на сопке "Лысая".
Объекты исследования: растительные сообщества. В ходе исследования использовались следующие методы:
для определения видового разнообразия растений, в том числе краснокнижных, применяли определитель
растений Новосибирской области и Красную книгу Новосибирской области; при учете проективного покрытия
применяли метод масштабов (сеточка Раменского); количество растений на 0,25 м2 определяли методом
прямого счёта. Все опыты закладывались в 4 повторностях. Опытным вариантом, где проводилось
исследование влияния антропогенной нагрузки в виде туристической деятельности, служила экотропа, за
контроль взят участок на 25 м удаленный от тропы. Исследования проводились на высотах 300 м, 340 м, 360 м
над уровнем моря.
В ходе работы были получены следующие результаты. Доминирующими среди растительных сообществ
сопки являются злаковые растения. У подножия доминирует луговая растительность (мятликовые и вейник); на
середине сопки – злаковые (ковыль); на вершине сопки доминируют кустарнички.
Более богата видовым разнообразием растений середина сопки, здесь встречаются представители
краснокнижных видов: незабудочник гребенчатый, ковыль Залесского, касатик сибирский.
На высоте 300 м количество растений в контроле составило 190 шт./0,25 м2, что больше, чем в опыте, на
33 шт./0,25 м2. На высоте 340 м количество растений в контроле составило 148 шт./0,25 м2, что на 16 шт./0,25 м2
больше, чем в опыте. На высоте 360 м также отмечается уменьшение количества растений на туристической
тропе. В контроле их численность составила 67 шт. /0,25 м2, что на 7 шт. больше чем в опыте. В контроле на
разных высотах отмечено более богатое видовое разнообразие растений и наличие краснокнижных видов.
Туристическая деятельность приводит к уменьшению площади проективного покрытия.
Антропогенная нагрузка отразилась и на биометрических показателях растений. У подножия сопки средняя
высота растений в контроле составила 76 см, что на 51 см больше, чем в опыте. На высоте 340 м над уровнем
моря средняя высота растений в контроле составила 60 см, что на 30 см больше, чем в опыте. На вершине сопки
средняя высота в контроле составила 34 см, что на 14 см больше, чем в опыте.
Процент участия доминантных растений по массе в контроле, на высотах 300, 340, 360 м, глазомерно,
составил 60-75 %, 40-50 %, 40–50 % соответственно, что на 10–15 % больше, чем в опыте. Жизненность
растений в контроле также была выше, чем на туристической тропе.
Таким образом, можно сделать вывод, что больше всего антропогенная нагрузка сказывается на растениях у
подножия сопки, а именно на количестве растений на 0,25 м2. Туристическая деятельность приводит к
уменьшению видового разнообразия на протяжении всей тропы, снижает численность растений, занесенных в
Красную книгу, отражается на биометрических показателях растений. Это позволяет считать, что создание
экологической тропы является рациональным. Её создание снижает антропогенную нагрузку на всю
территорию и способствует сохранению видового разнообразия растений сопки.
Литература
1. А.Ю. Харитонов. Особо охраняемые природные территории Новосибирской области // Вклад
Всероссийского общества охраны природы в решение экологических проблем Новосибирской области. –
Новосибирск: НГУЭУ, 2004. – 92 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент К.Н. Рыбакова.
67
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫХ СВОЙСТВ СОРГО
Ə. М. Сəрсенбі, А. Б. Қалқораз, М. О. Бұлдырық
Казахский государственный женский педагогический университет, г. Алматы, Казахстан
Показано, что для улучшения кормовой базы РК сорго является самой подходящей зерновой культурой,
хорошо адаптирующейся к любым абиотическим факторам. Для обеспечения животных качественным кормом
в последнее время наряду с традиционными культурами стали применяться малораспространенные виды
растений, таких как сорго и амарант, что позволяет расширить ассортимент кормов и улучшить их
питательность. Рациональное использование хозяйственно-ценных свойств сорго и амаранта возможно при
наличии адаптивных технологий выращивания их в определенных почвенно-климатических условиях. Тем не
менее, в отдельных регионах республики должное внимание изучению вопросов по одновидовым и смешанным
посевам этих растений не уделялось.
В качестве объектов исследования были выбраны сорго и амарант.
Из культурных видов известны сорго обыкновенное (Sorghum vulgare) и суданская трава (Sorghum
sudanence), относящиеся к семейству злаковых и объединяющих 30 ботанических разновидностей зернового,
пищевого и кормового сорго, которые по форме соцветия подразделяются на три группы: кормовое,
развесистое и поникшее сорго [1].
На ценные биоморфологические свойства сорго значительное влияние оказывают абиотические факторы
окружающей среды. В частности, в засушливых районах культура сорго является одной из злаковых,
позволяющих создать устойчивую кормовую базу в этих регионах.
Например, на Волгоградской сельскохозяйственной опытной станции возделывание сорго обеспечивало
достижение урожайности зерна 17,7 ц/га, кукурузы же – 12,3, а зеленой массы – соответственно 142 и 114 ц/га
[2].
В нашу задачу входило исследование влияния полива, как одного из абиотических факторов, на
возделывание кормового сорго. Как известно, по пригодности к использованию сорго подразделяется на 4
группы: зерновое, сахарное, веничное и кормовое. Они, благодаря высокоразвитым наследственным признакам
и свойствам, характеризуются ярко выраженными биоморфологическими особенностями.
Многолетние опытные данные и производственные показатели указывают на несомненно большую
перспективность возделывания кормового сорго как на поливных, так и на богарных землях. Например, в
Алматинской области урожайность зеленой массы суданкового (сахарного) сорго на богаре составила 210,3 ц/га,
на поливе – 702,8 ц/га. Установлено, что на поливных землях сорго по урожайности кормовой массы
превосходит кукурузу. При обеспечении одинаковых условий агрофона урожайность зеленой массы этого
сорго составляет 435 ц/га, а кукурузы 275, при повторном посеве показатели этих культур повышаются:
соответственно 494 и 420 ц/га.
Как известно, сахарное сорго – высокорослое растение с высотой 300–350 см, хорошо кустится, стебли
сочные, в фазу восковой спелости зерна содержит в клеточном соке до 25% сахаров, в то время как зерновое и
веничное сорго достигают в высоту 250–300 см, а также отличаются хозяйственно-ценными свойствами.
Кормовое же сорго может образовать стебли с высотой до 4–5 м, обладая неприхотливостью к условиям
произрастания, в то же время отавностью, адаптивностью и отзывчивостью на орошение и удобрение,
повышенным содержанием углеводов, сахаров и некоторых ценных витаминов, что, несомненно, зависит от
экологии окружающей среды.
По происхождению и своей природе кормовое сорго относится к теплолюбивым растениям, хотя семена его
прорастают при температуре 100С. Оптимальный срок посева наступает в период времени, когда
среднесуточная температура почвы на глубине 10 см достигнет 13–150С.
Температура, при которой начинается прорастание различных видов сорго, разных сортов, составляет 120С,
оптимальная – 26–300С, а понижение температуры до 8–100С не только удлиняет период прорастания семян, но
и снижает их всхожесть.
Показано, что сорго очень чувствительно к заморозкам, особенно в фазу цветения, когда даже при
температуре -10С растения погибают, а критической температурой для всходов считается -20С. Наибольшая
потребность сорго в тепле (14–210С) приходится на период вымётывания метелок – созревания семян.
Значительно меньшее потребление тепла наблюдается в период всходов (достаточная температура не
превышает 7–100С).
К следующему абиотическому фактору, которое не оказывает значительного влияния на потребность сорго,
по нашему мнению, является почва. Сорго может произрастать как на легких песчаных, так и на тяжелых
глинистых и суглинистых почвах, на солонцеватых и засоленных почвах, выдерживая довольно высокую
концентрацию солей.
В засушливых районах всходы сорго появляются на 10–15-е сутки после посева. Через 25–30 суток растения
начинают куститься. Фаза выхода в трубку наступает через 40–50 суток, а выметывание через 55–65 суток
после всходов. Цветение растений начинается через 5–6 суток после выметывания.
Литература
1. Цвелев Н.Н. Сорго // Злаки СССР. – Л.: Наука, 1973. – С. 696-700.
2. Cадвакасов С.С., Сайдаева Г.У. Способы посева и нормы высева семян сорго и амаранта// Вестник
КазНУ им. аль-Фараби, 2006, 3. – С. 205-207.
Научный руководитель – канд. с.-х. наук, доцент Г. У. Байташева.
68
ТРАНСФОРМИРОВАННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ:
БИОРАЗНООБРАЗИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ РАЗВИТИЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ
НА ПРИМЕРЕ САЯНО-ШУШЕНСКОЙ ГЭС
Ю. В. Кирьян, В. В. Егоров
Саяно-Шушенский филиал Сибирского федерального университета, пгт. Черемушки
В обществе доминирует мнение, что ГЭС не наносят ощутимого ущерба окружающей среде. Однако есть
нежелательные эффекты при строительстве ГЭС: отчуждение земель, вырубка лесов, разрушение экосистем,
аварии, деградация почв, климатические изменения, изменения водного баланса водотока, аккумуляция
наносов и загрязнений в водохранилище, снижение надежности и эффективности платин со временем. На
территории Красноярского края и Хакасии размещается 38 водохранилищ с суммарной полезной емкостью
63,3 км3, из них три очень крупных: Саяно-Шушенское, Красноярское и Усть-Хантайское.
Цель исследования – определить экологические последствия строительства и эксплуатации СаяноШушенской ГЭС.
Площадь сельскохозяйственных земель, затопленных Саяно-Шушенским водохранилищем составляет в
пределах 16,6 тыс. га, лесов и кустарников – 32,2 тыс. га. Кроме того, значительные площади земель вблизи
водохранилищ испытывают подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, как
правило, переходят в категорию заболоченных. Уничтожение земель и свойственных им экосистем происходит
также в результате их разрушения водой (абразии) при формировании береговой линии. Плотины
водохранилищ меняют естественный режим речного стока. До возведения Саяно-Шушенской ГЭС на участках
котловин средняя скорость течения в паводок была около 3 м/с, в межпаводковый период снижалась до 1,0 м/с.
В Саянском коридоре скорость течения до 8–12 м/с. После заполнения водохранилища Саяно-Шушенской и
Майнской ГЭС русловые процессы изменились. На участке Енисея, занятом водохранилищем скорость течения
реки уменьшилась в десятки раз и колеблется всего в пределах 0,013 до 0,49 м/с.
Проведенные в сентябре 2014 г. замеры скорости течения р. Енисея в нижнем бьефе показали, что скорость
течения между платинами Майнской и Саяно-Шушенской ГЭС составила только 0,3 м/сек.
Тепловое загрязнение нижнего бьефа ГЭС было определено замерами температуры воды в сентябре –
декабре. Так как, нет возможности в качестве контроля взять бытовой (до строительного периода) использован
ручей Черёмуховый. Следует оговориться, что эти объекты несопоставимы, однако полученный материал
позволяет определить тенденцию теплового загрязнения при работе ГЭС. В сентябре температура воды в
нижнем бьефе р. Енисея была ниже на 2–3 °C. Ниже, чем даже в горном ручье. Замеры, проведенные в декабре,
показали, обратную тенденцию: температура воды в р. Енисее была выше, чем в ручье Черёмуховый.
Создание Саяно-Шушенского водохранилища привело к изменению в соответствии «вода-суша» и вызвало
перераспределение составляющих теплового баланса, что проявилось в изменении среднемесячных значений
температуры и влажности воздуха, условий туманообразования. Климат в прибрежной зоне до 1 км становится
мягче, уменьшаются годовые амплитуды колебаний температуры воздуха, снижается коэффициент
континентальности. За период открытой воды охлаждающее влияние водохранилища длится до середины
сентября, затем до ледостава продолжается отепляющий период. Повышение влажности отмечается в основном
в 100-метровой прибрежной зоне.
Затопленный лес практически потерян для народного хозяйства, влияет на качество воды, а плавающая
древесная масса служит серьезной помехой судоходству и даже гидроэнергетике.
На двух простых примерах можно рассмотреть очевидные аспекты влияния строительства ГЭС на биосферу.
Исходим из того, что среднее по размерам дерево за вегетационный период поглощает 30–35 кг углекислого
газа и выделяет 23–27 кг кислорода. По открытым источникам при строительстве Саяно-Шушенской ГЭС было
затоплено 2,5 млн. км3 леса. Если считать, что среднее дерево это 0,1 км3 древесины, соответственно было
выведено из газообмена 2 500 000 км3 / 0,1 = 25 000 000 деревьев. Ежегодно не будет связываться 750 тыс. т
углекислого газа, будет потеряно около 700 тыс. т кислорода. Следовательно, расчеты по влиянию
водохранилищ на изменение климата должны включать оценку естественного уровня выделения или
поглощения парниковых газов в период, предшествующий строительству плотины, для последующего
определения совокупного воздействия гидростроительства на окружающую среду.
Малоизучено явление сработки водохранилища в зимний период. Выяснено, что когда приходная часть
водохранилища меньше расходной, то повсеместно образуются крутые ледовые склоны, трещины и карнизы,
представляющие смертельную опасность для копытных. Больше всего животных гибнет на льду от травм и от
хищников. Большая зимняя сработка уровня водохранилища губительна и для земноводных, зимующих в
водоемах.
Научный руководитель – канд. с-х. наук, доцент, В. А. Кадычегов.
69
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
МАЛЫХ РЕК РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
А. Ф. Яхина
Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань
Донные отложения (ДО) являются источником вторичного загрязнения воды. Накопление токсикантов в
донных отложениях отрицательно сказывается на продуктивности донных биоценозов. В связи с этим
актуальным является исследование токсичности донных отложении водных объектов.
Цель работы – оценить уровень токсичности донных отложений водных объектов Республики Татарстан.
Объекты исследования: донные отложения рек Шешма, Кичуй, Казанка, Сумка, Юшут и Куйбышевского
водохранилища.
Методы исследования:
1.Элюатные тесты на на инфузориях Paramecium caudatum и на водорослях Chlorella vulgaris.
2. Контактные тесты на мелких ракообразных Daphnia magna и Heterocypris incongruens.
При оценке уровня токсичности донных отложений каждого исследованного водного объекта отдельно в
элюатных и контактных тестах можно отметить, что наименьшую токсичность проявили пробы ДО реки
Юшут: на всех тест-объектах она составила менее 20 %, чуть превышен допустимый уровень на инфузориях
(26 %). В хроническом тесте на дафниях наблюдался небольшой стимулирующий эффект (–6 %) по критерию
репродукции. Отсутствие значительных источников загрязнения в совокупности с преобладанием песчанистых
фракций в ДО р. Юшут, не накапливающих загрязняющих веществ, является причиной низкого уровня
токсичности.
А
Б
Токсичность донных отложений исследованных объектов в элюатных тестах (А) и контактных тестах (Б)
(1 – Куйбышевское вдхр, 2 – р. Юшут, 3 – р. Сумка, 4 – р. Казанка, 5 – р. Шешма, 6 – р. Кичуй)
(ИР – ингибирование роста, С – смертность)
ДО реки Сумка также характеризуются невысоким уровнем токсичности (10–34 %). Отличительной чертой
для р. Сумки является стимуляция роста водорослей на 9,4 %. ДО этой реки отличаются большим содержанием
илистой фракции, в водосборе осуществляется интенсивная сельскохозяйственная деятельность, что приводит к
накоплению биогенных элементов. Наибольшая токсичность проявилась в контактном тесте на дафниях по
критерию ингибирования репродукции (34 %).
Наибольшие значения токсичности на дафниях по критерию ингибирования репродукции отмечены для ДО
рек Шешма (93 %), Кичуй (84 %) и Куйбышевского водохранилища (71 %), средний уровень – для реки Казанка
(37 %). Высокие значения токсичности на водорослях проявили ДО рек Кичуй (52 %), Казанка (41 %) и
Куйбышевского водохранилища (32 %). Токсический эффект по критерию ингибирования роста остракод
наблюдался в ДО рек Казанка (45 %) и Шешма (31 %).
Сравнение токсического ответа организмов, относящихся к различным трофическим уровням (водоросли,
инфузории, дафнии, остракоды), показало, что смертность рачков, как дафний, так и остракод, в контактных
тестах была ниже, чем ингибирование репродукции инфузорий и роста водорослей в элюатных тестах. Уровень
токсичности в контактных тестах на основе сублетальных критериев (ингибирование репродукции дафний и
роста остракод) был выше по сравнению с токсичностью в элюатных тестах, что связано с большим временем
экспозиции и роющей активностью рачков (остракод), способствующей поступлению токсикантов с
мелкодисперсными частицами.
По количеству проб, отнесенных к категории токсичных на основании тестирования, тест-организмы можно
расположить в ряд: дафнии – ингибирование репродукции (82 %) → инфузории – ингибирование репродукции
(64 %) → водоросли – ингибирование роста (55 %) → остракоды – ингибирование роста (44 %).
Уровень токсичности донных отложений водных объектов увеличивается в соответствии с уровнем
антропогенной нагрузки на водосборе: р. Юшут (0 %) – р. Сумка (34 %) – р. Казанка (37 %) – Куйбышевское
водохранилище (71 %) – р. Кичуй (84 %)– р. Шешма (93 %).
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Н.Ю. Степанова.
70
СОСТОЯНИЕ ГОРОДСКОГО ПРУДА РОДНИЧОК НАДЕЖДЫ
В. Д. Фролова
Самарский государственный университет, г. Самара
Городские водоёмы сильно влияют на санитарное состояние окружающих территорий. Поэтому важно
выясненить видовой состав водных животных, являющихся индикаторами состояния среды урбанизированных
водоемов и участвующих в процессах самоочищения. Ведущую роль среди таких животных играют
ракообразные.
В центре квартала в Советском районе г. Самары находится небольшой пруд «Родничок надежды»
площадью 700 м2 и глубиной до 1,2 м. Это место отдыха для жителей окрестных домов. Однако вода в пруду
мутная, массово развиваются сине-зеленые и нитчатые водоросли, санитарное состояние неудовлетворительно.
В 2013 году было выявлено 3 вида ракообразных надотряда Copepoda, 13 – надотряда Cladocera, по
численности доминируют Cyclopidae.
Все обитающие в пруду ракообразные относятся к эврибионтам. 14 видов по способу питания фильтраторы,
2 вида циклопов сочетают питание водорослями и хищничество. Daphnia longispina – единственный чисто
пелагический вид, остальные – литоральные и зарослевые. Среди индикаторов органического загрязнения воды
преобладают олиго-β-мезосапробные или β-мезосапробные виды. Это, а также небольшое превышение в воде
концентрации фосфатов позволяет отнести водоём к β-мезосапробному типу.
По сравнению с предыдущим годом численности ракообразных в 1,5–2,0 раза выше. Это связано, скорее
всего, с проведенной весной 2013 г. очисткой дна пруда и пополнением его водой. Однако массовое развитие
сине-зеленых и нитчатых водорослей продолжается.
Число видов ракообразных, обитающих в пруду парка «Родничок надежды», меньше, чем в других прудах
г. Самары, сопоставимых с ним по глубине и размеру. Мы полагаем, что это связано с отсутствием в нем
сосудистых водных растений, заросли которых развиты в большинстве самарских прудов. К сожалению,
очистка ложа пруда сопровождалась уничтожением нескольких куртин рогоза узколистного, ранее там
произраставшего.
Больщое число видов ракообразных показывает хороший потенциал самоочищения водной экосистемы.
Для повышения и сохранения устойчивости экосистемы пруда необходимо убрать накопившийся донный ил,
обеспечить поддержание уровня воды на проектной высоте. Следует также периодически удалять нитчатые
водоросли.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент, Ю.Л. Герасимов.
71
ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ ШЕРШНЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЗООПЛАНКТОНА
П. П. Хасанова
Челябинский государственный университет, г. Челябинск
Учебный научно-исследовательский центр биотехнологий, г. Челябинск
Шершневское водохранилище сооружено на р. Миасс (Обь-Иртышский речной бассейн) и является
единственным источником питьевого, хозяйственно-бытового и промышленного водоснабжения г. Челябинска,
а также населенных пунктов, входящих в состав Челябинской агломерации. Водоем активно используется для
рекреационных нужд населения и эксплуатируется рыбоводческими хозяйствами. Ежегодно отмечается
тенденция к ухудшению качества воды водохранилища в результате возросшей хозяйственной деятельности
человека в пределах его акватории, что приводит к нарушению баланса веществ в водной экосистеме. Всё это
дает основание считать актуальными вопросы, связанные с изучением экосистемы водоема.
Целью данной работы являлось изучение зоопланктона как индикатора экологического состояния
Шершневского водохранилища.
В работе приводится оценка экологического состояния воды Шершневского водохранилища по показателям
зоопланктона в июле 2012 и августе 2013 гг. Шершневское водохранилище – руслового типа, разделяется на 3
плеса: речной, срединный и приплотинный. Параметры водохранилища: длина 18 км, ширина наибольшая 4 км,
средняя 1,6 км, площадь водного зеркала 39 км2, объем воды 176 млн м3, глубина максимальная 14 м, средняя
4,5 м. Общее водопотребление, независимо от водности года, составляет 420 млн м3/год.
Отбор проб зоопланктона производили на 5 станциях по акватории водоёма. Станция ШВ1 расположена в
переходном биотопе от речной экосистемы в экосистему водохранилища. Этот участок находится под
влиянием стока с территории водосбора р. Миасс. Станция ШВ2 характеризует участок Шершневского
водохранилища, где ведется отбор воды очистными сооружениями водопровода г. Челябинска, глубина здесь
составляет около 1,5 м. Станция ШВ3 характеризует участок ниже места отбора воды очистными
сооружениями водопровода с глубиной до 5 м. Станция ШВ4 расположена в центре Шершневского
водохранилища, глубиной до 8 м. Станция ШВ5 расположена в приплотинной области. Для этого участка
характерна максимальная глубина – до 14 м. Отбор проб зоопланктона проводили методом средневзвешенных
проб автоматическим батометром Паталаса. Весь объем воды фильтровали через планктонный сачок,
концентрируя пробу до 10 мл. Полученный объем пробы помещали в пластиковую емкость и фиксировали 1 мл
40 %-го формалина.
Оценку проводили по показателям основных групп зоопланктона: коловраток (Rotifera), ветвистоусых
(Cladocera) и веслоногих (Copepoda) ракообразных. В июле 2012 г. было обнаружено 22 вида коловраток,
10 видов ветвистоусых и 3 вида веслоногих, в августе 2013 г. коловраток обнаружено 19 видов, ветвистоусых –
8 видов, веслоногих – 2 вида. Самой распространенной группой по акватории оказались коловратки, они
присутствовали во всех пробах в массовом количестве в двух исследуемых периодах.
По данным, полученным при расчете индекса Шеннона, можно судить о том, что зоопланктонное
сообщество Шершневского водохранилища характеризуется довольно высоким видовым разнообразием.
Значение индекса Шеннона колеблется от 2,5 в верховье водохранилища, до 2,9 в его приплотинной области.
Расчет коэффициента общности видового состава Съеренсена показал, что по акватории Шершневского
водохранилища формируются два типа зоопланктонных сообществ: сообщество зоопланктона, характерного
для речного плеса, где сохраняется достаточно высокая проточность воды, и сообщество срединного и
приплотинного плесов, относительно глубоководных и с замедленным течением.
В июле 2012 г. по показателям зоопланктона обследованные участки на акватории водохранилища
относились к β-мезосапробной и олигосапробной зонам, в августе 2013 г. – к олигосапробной зоне.
Сапробиологический анализ качества вод Шершневского водохранилища, проводимый ранее, неоднократно
указывал на соответствие всей акватории водохранилища в основном β-мезосапробной зоне, что, в свою
очередь, соответствует 3 классу качества воды по ГОСТ 17.1.3.07-82 «умеренно загрязненные». В связи с этим,
можно предположить, что олигосапробное состояние Шершневского водохранилища в августе 2013 года могло
определяться благоприятными погодными условиями в тот период – относительно невысокой температурой и
сильным ветровым перемешиванием воды.
Научный руководитель – канд. биол. наук Л. В. Дерябина.
72
УЧАСТИЕ ЗООПЛАНКТОНА РЕФУГИУМОВ В САМООЧИЩЕНИИ МАЛЫХ ВОДОТОКОВ
г. НИЖНЕГО НОВГОРОДА
Д. Е. Гаврилко
Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, г. Нижний Новгород
Антропогенное воздействие на малые водотоки урбанизированных территорий резко ухудшает качество
воды, приводит к снижению биологического разнообразия вплоть до полной деградации экосистем.
Гидробионты активно участвуют в самоочищении водотоков, формируя качество воды. Особую роль в
самоочищении воды играют организмы зоопланктона – фильтраторы. В комплексе с макрофитами они
представляют собой биологический фильтр, очищающий воду от взвешенных и растворенных органических и
минеральных веществ, в том числе токсичных, бактерио- и фитопланктона. Большую роль в функционировании
экосистем водотоков играют рефугиумы (лат. refugium – убежище) – участки реки, где вид или группа видов
пережили или переживают неблагоприятный для них период времени [1]. В качестве рефугиумов в реках
выступают затишные участки русла, притоки основного русла, заросли макрофитов [2, 3].
Целью данной работы явилась оценка роли зоопланктона рефугиумов в самоочищении двух водотоков
г. Н. Новгорода: Шуваловского канала и р. Ржавка. Шуваловский канал расположен в низинной заречной части
города и состоит из 6 озёрных расширений и крупной протоки с замедленным течением, а также небольших
проточных участков. Сток из канала осуществляется в подземный коллектор, который соединяется с р. Ржавка,
впоследствии впадающей в р. Оку. Притоками р. Ржавка является р. Борзовка и небольшой пойменный пруд.
Материалом для работы послужили 32 пробы зоопланктона, отобранные в июле 2014 г. Сбор и обработка
материала проводились общепринятыми в практике гидробиологических исследований методами [4].
Шуваловский канал имел богатый биофонд планктонной фауны, насчитывающий 105 видов, среди которых
53 – коловратки, 35 – ветвистоусые рачки, 17 – веслоногие рачки. С увеличением доли фильтраторов от общей
численности зоопланктона в озёрных расширениях канала (от 20,8 % до 80,7 %) наблюдалось увеличение
интенсивности фильтрации рачковым планктоном (от 466 до 3223 л/сут.). Высокая фильтрационная активность
в озёрных расширениях обусловлена, преимущественно, массовым развитием ветвистоусого рачка Bosmina
longirostris (O. F. Muller, 1785). В протоке канала доля фильтраторов составляла 24,2 % от общей численности
зоопланктона, а интенсивность фильтрации – 1076 л/сут, что выше, чем в озёрных расширениях с большей
долей фильтраторов в зоопланктоне. Это обусловлено развитием крупных фитофильных ракообразных –
Simocephalus vetulus (O. F. Muller, 1776), Eurycercus lamellatus (O. F. Muller, 1776), Sida cristallina (O. F. Muller,
1776). В протоке массово развивалась уруть мутовчатая (Myriophyllum verticillatum L.), заросли которой
формировали рефугиум для планктонных фильтраторов. Здесь наблюдалось наибольшее видовое богатство
зоопланктона (55 видов). На участке со значительной скоростью течения и отсутствием макрофитов
наблюдалась низкая интенсивность фильтрации (0,8 л/сут.), доля фильтраторов составила 41,1 %.
В р. Ржавка и сообщающемся с ней пойменном пруду идентифицировано 37 видов зоопланктонных
организмов: 18 видов коловраток, 11 – ветвистоусых рачков, 8 – веслоногих рачков. Верхний участок р. Ржавка
характеризовался низким видовым богатством зоопланктона (5 видов) и отсутствием макрофитов и
планктонных фильтраторов. В среднем течении реки доля фильтраторов составляла 0,5 %, а интенсивность
фильтрации была крайне низкой – 0,007 л/сут, видовое богатство составило 15 видов. В нижнем течении
зоопланктон реки обогащался видами за счёт придаточного пруда, в котором развивались крупные
ракообразные – фильтраторы Daphnia pulex (Leydig. 1860) и Daphnia longispina (O. F. Muller, 1785). Доля
фильтраторов в пруду составляла 25,4 %, интенсивность фильтрации ракообразными – 17 л/сут. После
впадения ручья из пруда видовое богатство зоопланктона р. Ржавка возросло до 21 вида. Доля фильтраторов
составила 1,9 %, а интенсивность фильтрации – 0,5 л/сут. Придаточный пруд р. Ржавка является рефугиумом
для зоопланктона и играет важную роль в поддержании самоочищающей способности реки.
Планктонные фильтраторы вносят существенный вклад в самоочищение озерных участков Шуваловского
канала, профильтровывая огромные количества воды. Участки замедленного течения водотоков, придаточные
водоёмы, а также заросли макрофитов служат рефугиумами для водных организмов и характеризуются
наибольшим видовым богатством зоопланктона, формируя планктонофонд для всей водной экосистемы. Здесь
идут интенсивные процессы самоочищения и существует значительный потенциал для восстановления
экосистем антропогенно нарушенных водотоков. Создание участков интенсивного самоочищения на водотоках
является одним из методов экологической реабилитации водных объектов.
Литература
1. Быков Б.А. Экологический словарь. Алма-Ата: Наука, 1983. – 216 с.
2. Богатов В.В. Комбинированная концепция функционирования речных экосистем // Вестн. ДВО РАН,
1995. № 3. С. 51 – 61.
3. Крылов А.В. Зоопланктон равнинных малых рек. М: Наука, 2005. – 263 с.
4. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях
на пресноводных водоемах // Зоопланктон и его продукция. Л.: ГОСНИОРХ, 1982. – 33 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук, доцент Г. В. Шурганова.
73
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ ЗООПЛАНКТОНА ЧЕБОКСАРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
И УСТЬЕВОГО УЧАСТКА р. ОКИ В РАЙОНЕ г. НИЖНЕГО НОВГОРОДА
В. С. Жихарев, И. А. Кудрин
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород
Изучение континуальности и дискретности видовой структуры сообществ зоопланктона, а также проблема
выделения ценозов и занимаемых ими акваторий являются фундаментальными и актуальными проблемами в
экологии [1]. Немаловажной проблемой является и проникновение новых видов в водные экосистемы.
Исследования показали, что вступление видов-вселенцев в контакт с аборигенными видами может существенно
изменить структуру биоценозов и привести к серьезным экологическим последствиям [2].
Целью данной работы являлась характеристика видовой структуры и пространственного размещения
зоопланктона, а также оценка качества вод Чебоксарского водохранилища и устьевого участка р. Оки в районе
г. Нижнего Новгорода. Чебоксарское водохранилище – пятая ступень Волжского каскада водохранилищ.
Расположено в центре Среднего Поволжья и имеет площадь водосборного бассейна 604 тыс. км2 [1]. Река Ока –
крупнейший правый приток Чебоксарского водохранилища. Длина реки – 1499 км. Площадь водосборного
бассейна 245 тыс. км2. Материалом для работы послужили пробы зоопланктона, отобранные при
единовременной съемке в июле 2015 года. Обработка материала осуществлялась общепринятыми в практике
гидробиологических исследований методами.
Видовое богатство Чебоксарского водохранилища и устьевого участка р. Оки было представлено 44 видами
(Rotifera – 22, Cladocera – 15, Copepoda – 7) зоопланктона. Большая часть видов являлись типичными и широко
распространёнными в водоёмах и водотоках умеренных широт, за исключением южного вида-вселенца – рачка
Diaphanosoma orghidani (Negrea, 1982).
Использование многомерного векторного и кластерного анализов [3] позволило разделить отобранные
пробы на две группы: лимнофильную и реофильную. Лимнофильная группа характеризовалась
доминированием науплиальных и копеподитных стадий веслоногих ракообразных, а также олигосапробной
колониальной коловратки Conochilus unicornis (Rousselet, 1892), характерной для озёрных и прудовых
сообществ. Реофильная группа характеризовалась доминированием планктонной β-α-мезосапробной
коловратки Brachionus calyciflorus (Pallas, 1776), которая является типичным представителем текучих вод.
Также в число доминантов входили β-α-мезосапробная коловратка Brachionus angularis (Gosse, 1851) и широко
распространённая в планктоне разнотипных водоёмов олигосапробная коловратка Synchaeta pectinata
(Ehrenberg, 1832). По видовой структуре лимнофильная и реофильная группы существенно различались и, по
всей видимости, принадлежали к разным ценозам.
Вид-вселенец южного происхождения D. orghidani с 2003 года активно расселяется на территории
Европейской части России. Центрами расселения D. orghidani служит Средняя Волга, особенно Чебоксарское
водохранилище, а на Верхней Волге Иваньковское и в последнее время Шекснинское водохранилища [4]. Вид
D. orghidani был обнаружен как в лимнофильной, так и в реофильной группах – средняя численность
составляла 7 экз./м3 и 222 экз./м3 соответственно. На акватории реофильной группы этот вид-вселенец входил в
комплекс видов субдоминантов (1,87 % от общей численности зоопланктона).
На основании рассчитанного индекса сапробности Пантле и Букк в модификации Сладечека акватория
Чебоксарского водохранилища в период наших исследований соответствовала олигосапробной зоне и
оценивалась II классом качества вод (вода чистая). Акватория устьевого участка р. Оки соответствовала
β-мезосапробной зоне и оценивалась III классом качества вод (вода умеренно загрязнённая). Основываясь на
анализе индекса сапробности, экологическое состояние Чебоксарского водохранилища и устьевого участка
р. Оки в районе г. Нижнего Новгорода можно оценить как «удовлетворительное».
Литература
1. Г. В. Шурганова. Динамика видовой структуры зоопланктоценозов в процессе их формирования и
развития (на примере водохранилищ Средней Волги: Горьковского и Чебоксарского). Автореферат диссертации
на соискание учёной степени доктора биологических наук. – Нижний Новгород, 2007. – 48 с.
2. П. И. Данилов. Мониторинг и сохранение биоразнообразия таёжных экосистем Европейского Севера
России. – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2010. – 309 с.
3. Г. В. Шурганова, В. В. Черепенников. – Методы выделения и идентификации сообществ гидробионтов //
Экологический мониторинг. Методы биологического и физико-химического мониторинга. Учебное пособие. –
Часть VII. – Н. Новгород: ННГУ, 2011. – стр. 133 – 155.
4. В. И. Лазарева, С. Э. Болотов. Анализ сосуществования недавнего вселенца Diaphanosoma orghidani
Negrea с аборигенным видом D. brachyurum (Lievin) (Crustacea, Cladocera) в Рыбинском водохранилище //
Российский журнал биологических инвазий. – 2013. – № 2. – стр. 18 – 34.
Научный руководитель – д-р биол. наук, доцент Г. В. Шурганова.
74
БЕНТОСНЫЕ СООБЩЕСТВА ВОДОТОКОВ г. НОВОСИБИРСКА И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ
В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
Д. В. Лимонов
Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск
Увеличение концентраций тяжелых металлов (ТМ) в воде и грунтовых отложениях водотоков урбоценозов
приводит к их накоплению в телах бентосных организмов, что способствует элиминации некоторых таксонов
из биоценозов, и, как следствие, снижению стабильности водных экосистем. Очевидно, что для урбоценозов
необходимо проводить мониторинг видового разнообразия бентосных сообществ и исследовать характер
накопления ТМ в телах беспозвоночных. Цель данной работы – выявить характер влияния антропогенной
нагрузки на бентосные сообщества водотоков города Новосибирска и его окрестностей.
Сбор макрозообентоса проводили стандартными гидробиологическими методами на рр. Зырянка, Ельцовка,
Камышенка, Плющиха, 1-я Ельцовка, Карпысак, Выдриха (контрольный участкок ненарушенной экосистемы) в
2013–2014 гг. Для оценки степени сходства сообществ использовался индекс Брея-Кертиса, а для оценки
разнообразия – индекс Шеннона. Определение содержания ТМ в бентосных организмах проводили с помощью
атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой при предварительной подготовке проб
методом минерализации.
Установлено, что отловленные организмы относятся к 30 семействам, наиболее широко представлен отряд
Diptera. На территории жилого сектора c городским типом застройки значения индекса Шеннона не превышали
0,6, на территории частного сектора – 1,5, и наиболее разнообразны сообщества р. Выдриха – значение индекса
составило 2,1. Установлено, что таксономическая структура населения бентоса городских рек (1-я Ельцовка,
Камышенка, Плющиха) подвержена наиболее значительной трансформации относительно контрольных
сообществ – степень сходства составила 0,14. Выявлено, что большая концентрация Cu характерна для
сообществ, населяющих реки на территории жилого сектора (р. Ельцовка), а также для представителей класса
Hirudinea в целом. Для представителей классов Phylactolaemata, Malacostraca зафиксированы высокие
концентрации Cd, Co, Ni, Pb, относительно других таксонов. Для представителей класса Insecta на участках,
расположенных вблизи автомагистрали и железной дороги, отмечено повышенное значение концентраций Cd,
Co, Ni.
Научный руководитель – Н. С. Батурина.
75
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ МЕТОДАМИ БИОИНДИКАЦИИ
(НА ПРИМЕРЕ РЕСНИЧНЫХ ИНФУЗОРИЙ)
Г. Ю. Знаменщикова
Ишимский педагогический институт им. П.П.Ершова (филиал ТюмГУ), г. Ишим
В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации, оценка качества
окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия,
гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда и обеспечивающих
рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития
хозяйственной деятельности [Федеральный закон. 2002, ст. 1, 3, 19, 63].
Любая экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных
биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Биологический метод
оценки состояния системы позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью физических и
химических методов невозможно. Рекогносцировочная оценка степени загрязнения по составу бионтов
позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его
распространения в экосистеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов
естественного самоочищения. Методы биоиндикации используют для оценки качества среды обитания и ее
отдельных показателей по состоянию организмов и биоценозов в природных условиях. Биоиндикаторы – это
виды, группы видов или сообщества, по различным показателям которых судят о качестве воды, воздуха, почвы
и состояния экосистем. Методы биоиндикации обычно достаточно просты, не требуют специального
оборудования и больших затрат. Гидробиологические показатели являются важнейшим элементом системы
контроля загрязнения водной среды. Контроль окружающей природной среды по гидробиологическим
показателям является высокоприоритетным с точки зрения обеспечения возможности прямой оценки состояния
водных экосистем. [Израэль, 1984, 1991]. Оценка качества или степени загрязнения вод по биологическим
показателям может производиться по организмам-индикаторам. Разработаны системы индикаторных
организмов, с помощью которых по присутствию или отсутствию видов или их групп можно отнести водоем к
определённому классу. Наиболее разработанной является система Кольквитца и Марссона и ее последующей
модификации [Kolkwitz, 1902; Макрушин, 1974]. Указанные авторы разделили водоемы на три категории:
полисапробная зона (сильно загрязненные органикой); мезосапробная зона (среднее загрязнение органикой);
олигосапробная зона (слабое загрязнение водоема). В каждой из зон сапробности развивается присущий ей
комплекс организмов, способных существовать в данных условиях.
Для оценки качества вод по индикаторной значимости простейших широко используют метод Р. Пантле и
Х. Букка [Макрушин, 1974]. Степень органического загрязнения водоема, характеризующуюся индексом
сапробности S, вычисляют по формуле: S =
sh
,
h
где s – индикаторная значимость, h – относительное количество особей
На основе проведенных исследований по определению видового состава ресничных инфузорий и степени
сапробности старицы Ишимчик было выявлено следующее: в пробах из старицы Ишимчик (5 станций)
определено 23 вида ресничных инфузорий, относящихся к 8 классам (Karyorelictea, Heterotrichea, Spirotrichea,
Armophorea, Phyllopharyngea, Colpodea, Prostomatea, Oligohymenophorea). Анализ соотношения видов,
характеризующихся разной индикаторной значимостью, показал, что на 2, 3 и 4 станциях доминируют альфамезосапробные виды простейших (способные обитать в воде с достаточно сильным органическим
загрязнением). Наибольший удельный вес бета-мезосапробных видов (57,1 %) отмечен в сообществах
простейших на первой стации (у дороги). Во всех пробах, кроме 4 (район автошколы) выявлены полисапробные
виды, однако их доля невелика (от 11,1 % до 14,3 %). И только на 5 стации (в районе гаражного кооператива)
удельный вес полисапробов повышается до 20 %. При этом доля альфа-мезосапробов и бета-мезосапробов в
пробах с данного участка одинакова и составляет по 40 %. Анализ сапробности обследуемых участков старицы
Ишимчик по индикаторной значимости и численности простейших показал, что все обследуемые участки, за
исключением первой станции (у дороги), характеризуются значительным органическим загрязнением и
относятся к альфа-мезосапробной зоне.
Сопоставление результатов гидрозоологических и гидроботанических исследований позволяет
предположить, что высокий уровень сапробности старицы Ишимчик может быть обусловлен не только
аллохтонным органическим загрязнением вследствие хозяйственной деятельности человека, но и автохтонным
загрязнением в результате обильного разрастания, а затем отмирания водной растительности, усиливающегося
в связи с обмелением водоёма.
Научный руководитель – канд. биол. наук Н.Е.Суппес.
76
ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ РЕСНИЧНЫХ ИНФУЗОРИЙ РЕКИ ИШИМ
А. С. Данилова
Ишимский педагогический институт им. П.П.Ершова (филиал ТюмГУ), г. Ишим
Река Ишим принадлежит бассейну Иртыша, истоки ее – в горах Ниаз в Казахстане и по территории России
она протекает 667-километровым участком нижнего течения. Протяженность реки Ишим в пределах городской
черты составляет 15 км. Протекая по территории города, Ишим образует 2 излучины и ряд старичных озер.
Устойчивое снижение уровня воды в реке создает благоприятные условия для развития трофных процессов.
Кроме этого, река принимает грунтовые и поверхностные воды, сформировавшиеся на территории города в
контакте с городскими почвами и свалками, которые загрязнены в значительных объемах органическими
остатками, биогенами, солями тяжелых металлов.
Всего в пробах из реки Ишима (5 станций) в ходе исследования было встречено 30 видов простейших из
типа Ciliophora – ресничные инфузории. Выявленные виды относятся к двум подтипам (Postciliodesmatophora,
Intramacronucleata), восьми классам (Karyorelictea, Heterotrichea, Spirotrichea, Armophorea, Phyllopharyngea,
Colpodea, Prostomatea, Oligohymenophorea). Наибольший вклад в таксономическое разнообразие простейших
изученных участков водотока вносит класс Oligohymenophorea, представленный пятью семействами
(Frontoniidae, Parameciidae, Epistylididae, Vorticellidae, Zoothamniidae), семью родами (Frontonia, Paramecium,
Epistylis, Vorticella, Zoothamnium, Carchesium, Thuricola) и двенадцатью видами, что составляет 40 % от общего
числа выявленных видов.
Второе место по величине вклада в видовое разнообразие протозой обследованных участков реки Ишима
занимает класс Spirotrichea, представленный 8 видами (26,7 %). Остальные классы представлены одним-тремя
видами, и их доля в формировании видовой структуры сообществ составляет от 3,33 % до 10 %.
Наибольшее количество видов инфузорий (12) отмечено в районе старого моста через реку Ишим,
наименьшее (7) – в районе ул. Рокоссовского.
В пробах со всех станций преобладают альфа и бета-мезосапробные виды инфузорий. Доля альфамезосапробных видов возрастает от первой станции (район старого моста через р. Ишим) до четвёртой (район
городского пляжа) с 33,3 % до 63,6 %, на пятой станции составляет 42,9 %. В этом же направлении сокращается
удельный вес бета-мезосапробных видов с 50 % на первой станции до 9,1 % – на четвёртой. На пятой станции
доля альфа и мезо-сапробных видов одинакова (по 42,9 %). В пробах с 1,2,5 станций встречаются единичные
олигосапробные виды (Holophrya simplex, Frontonia acuminate). Их доля в сообществах составляет
соответственно 8,3 %, 10 %, 14,3 %. На 1,2 станциях отмечено по одному полисапробному виду (8,3 %, 10 %).
Наибольшее число полисапробных видов (3) отмечено в районе городского пляжа, где их удельный вес
достаточно высок и составляет 27,3 %. В сообществе простейших в районе городского пляжа полисапробные
виды инфузорий содоминируют с альфа-мезосапробными. В пробах с этой станции отмечен лишь один бетамезосапробный вид и ни одного олигосапробного. Таким образом, в направлении от первой к четвёртой
станциям возрастает количество видов, индицирующих высокий уровень органического загрязнения. На всех
исследованных участках вода тяготеет к альфа-мезосапробности, а в районе городского пляжа – к
полисапробности.
Ещё Кольквитц и Марссон подчеркивали, что основное значение следует придавать не отдельным видам, а
биоценозам, т. е. сообществу показательных организмов. Поэтому мы провели анализ структуры протозойных
сообществ исследуемых станций и выявили, что наибольшими индексами видового богатства и видового
разнообразия характеризуется протоценоз в районе старого моста, а наименьшими – в районе улицы
Рокоссовского. Последний отличается также наибольшим доминированием (т. е. численным преобладанием
отдельных видов) и самыми низкими значениями упругой и общей устойчивости системы. Самое низкое
значение резистентной устойчивости, характеризующей способность экосистемы сопротивляться
трансформирующему воздействию среды, отмечено в протоценозе городского пляжа.
Анализ сапробности обследуемых участков водотока по индикаторной значимости и численности
простейших показал, что первый и пятый участки характеризуются самыми низкими значениями индексов
сапробности и по общепринятой классификации могут быть отнесены к бета-мезосапробной зоне (зоне со
слабым органическим загрязнением); 2, 3, 4 участки характеризуются более высокими индексами сапробности
(от 2,6 до 3,2) и могут быть отнесены к альфа-мезосапробной зоне (зоне со значительным органическим
загрязнением) Самым высоким индексом сапробности характеризуется участок водотока в районе городского
пляжа. Следовательно, на этом участке наблюдается наиболее высокий уровень насыщения воды
органическими веществами.
Данные по сапробности хорошо согласуются с показателями видового биоразнообразия и устойчивости
изучаемых протоценозов. Наблюдается тенденция к снижению индексов видового разнообразия и
устойчивости сообществ по мере нарастания органического загрязнения. Одновременно возрастает
доминирование в сообществе одного или немногих видов, по-видимому, способных к существованию в воде,
насыщенной органическими веществами (альфа-мезосапробов и полисапробов).
Научный руководитель – канд. биол. наук Н.Е.Суппес.
77
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИЗОЦИМНОЙ АКТИВНОСТИ ТКАНЕЙ МОЛЛЮСКОВ UNIO PICTORUM
КАК ОДНОГО ИЗ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПРИСУТСТВИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ
В ПРИРОДНОМ ВОДОЁМЕ
Р. К. Рафикова, Т. В. Осинкина
Оренбургский государственный медицинский университет, г. Оренбург
По причине систематического воздействия антропогенной деятельности на объекты окружающей среды,
актуальным является совершенствование методов их защиты, а прежде – прогноза и определения уровня
загрязнения.
Известно, что оценить общую токсичность пресного водоёма возможно по уровню активности фермента
лизоцима, который разрушает клеточные стенки бактерий, попадающих в мантийную полость моллюсков, и
служит главным защитным фактором данных организмов. Исследованиями Минаковой В.В. (2005) показано,
что на загрязнённых участках реки уровень лизоцимной активности (ЛА) моллюсков выше, чем на
относительно чистых.
Цель исследования – определить уровень ЛА тканей моллюсков U. pictorum, взятых с некоторых участков
среднего течения реки Урала.
ЛА определяли спектрофотометрическим методом, отлов моллюсков производили вручную. Видовую
принадлежность определяли по методике Шкорбатова Г.П., Старобогатова Я. И. (1990).
Анализируя результаты, следует отметить, что величины ЛА варьировали как в пределах одного участка в
разных тканях моллюсков, так и на разных участках данный показатель не был одинаков.
Наибольшая суммарная ЛА зафиксирована у моллюсков со станции «р. Урал – лагерь «Чайка»»
1,1025 ± 0,0103 ед./мг белка (см. рис.), наименьшая – в районе «р. Урал – Водозабор» значение составило
0,1525 ± 0,0001 ед./мг белка. Высокой по сравнению с Водозабором ЛА оказалась также на участках «р. Урал –
Железнодорожный мост» и «р. Урал – «Дубки»» 1,0225 ± 0,0002 и 1,0740 ± 0,00046 ед./мг белка,
соответственно.
Средняя суммарная ЛА двустворчатых моллюсков U. pictorum по станциям
Ранее показано, что уровень ЛА моллюсков наряду с другими факторами зависит от величины микробной
обсеменённости воды, т. е. увеличивается с возрастанием количества микроорганизмов и снижается с
уменьшением их числа [2]. Известно, что уровень микробной нагрузки во многом определяется общей
токсичностью природного водоёма и количеством разнообразных форм органических соединений, создающих
благоприятную среду для размножения бактерий [1].
Таким образом, можно сформулировать следующие выводы: во всех тканях моллюсков U. pictorum,
отобранных с участков р. Урала зафиксирован определенный уровень ЛА. Наибольшая средняя ЛА определена
у моллюсков на участках «р. Урал – лагерь «Чайка»» и «р. Урал – Железнодорожный мост», расположенных в
зонах, подверженных высокой аккумуляции токсикантов различного уровня активности и происхождения.
Литература
1. Г.П. Алёхина. Влияние поллютантов различной химической природы на микрофлору внутренних
органов двустворчатого моллюска U. pictorum // Вестник ОГУ. – 2012. – № 10 (146). – стр. 58–60.
2. В.В. Минакова. Моллюски родов Unio и Anodonta – компоненты биологических ресурсов р. Урал и
участие их лизоцима в процессах регуляции бактериоценозов: автореф. дис. – Оренбург, 2005. – 25 с.
Научный руководитель – Т. В. Осинкина.
78
ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ ОЗЕРНЫХ
(PELOPHYLAX RIDIBUNDUS PALLAS) И ПРУДОВЫХ (PELOPHYLAX LESSONAE CAMERANO)
ЛЯГУШЕК ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ г. НИЖНЕГО НОВГОРОДА
А. В. Копылов
Нижегородский государственный университет им. Лобачевского, г. Нижний Новгород
Актуальность работы обусловлена необходимостью выявления гематологических и цитологических
особенностей организмов, территориально сосуществующих с людьми в условиях промышленного загрязнения.
В данной работе для оценки цитогенетической стабильности популяций используется микроядерный тест:
метод биологической индикации, который может дать интегральную оценку состояния окружающей среды [2].
Проведенные ранее исследования показывают, что зеленые лягушки как биоиндикаторы отражают качество
среды обитания как на «квазиэталонных» территориях, так и на антропогенно трансформированных [3].
Цель работы: дифференцированная оценка эритроцитов с микроядрами в периферической крови
популяций озерных и прудовых лягушек водных объектов г. Нижнего Новгорода.
Объекты исследования: озерные лягушки (Pelophylax ridibundus Pallas, 1771) и прудовые лягушки
(Pelophylax lessonae Camerano, 1882), отловленные в водных объектах Нижнего Новгорода. Отлов озерных
лягушек осуществлялся в период с 01.06.15 по 31.07.15 в следующих водных объектах: оз. Сормовская ТЭЦ
(г. Н. Новгород, Сормовский район); оз. Лунское (г. Н. Новгород, Сормовский район); оз. Силикатное
(г. Н. Новгород, Сормовский район); отлов прудовых лягушек в тот же период в оз. Вторчермет (г. Н. Новгород,
Московский район). Объем каждой из выборок составлял десять особей (самцы).
Забор крови осуществляли из сердца лягушки. Затем готовили мазок крови на предметном стекле с
последующим окрашиванием по Романовскому-Гимзе. Приготовленные препараты просматривали под
микроскопом, анализируя 1000 клеток на препарат при общем увеличении ×1500 (100·10·1,5). Выделяли
следующие виды микроядер: стандартные (1), прикрепленные: на поверхности ядра (2) или соединенные с ним
хроматиновой нитью (3), «палочковидный» (4) и «клубочковидный» (5) неоформленный ядерный материал,
крупные ядерные образования (6). Образования микроядер видов 1–3 связывают со структурными аберрациями
хромосом, тогда как виды 4–6 образуются в результате отставания хромосом в мета- и анафазе [1]. Частоту
встречаемости микроядер выражали в промилле (‰) к числу просмотренных клеток.
Полученные данные обрабатывали методами вариационной статистики с расчетом непараметрических
критериев Краскала-Уоллеса, Данна, Спирмена, реализованных в пакете прикладных программ Statistica 10. За
уровень статистической значимости принимали p = 0,05.
Результаты: Показатель суммарной частоты встречаемости микроядер в эритроцитах особей популяции оз.
Силикатное (19,55 ± 1,11) статистически значимо превышал аналогичные показатели других популяций (оз.
Лунское: 11,55 ± 0,68; оз. Вторчермет: 12,50 ± 0,96; оз. Сормовская ТЭЦ: 13,50 ± 0,51). Корреляционный анализ
выявил зависимость между суммарной частотой встречаемости микроядер и содержанием в водных объектах
сульфатов (r = 0,986; p = 0,014).
Частота встречаемости стандартных микроядер в эритроцитах особей популяции оз. Силикатное
(7,65 ± 1,05)
статистически
значимо
превышала
аналогичные
показатели
других
популяций
(оз. Лунское: 1,60 ± 0,39; оз. Вторчермет: 1,65 ± 0,38; оз. Сормовская ТЭЦ: 2,15 ± 0,27). Также отметим
зависимость между частотой встречаемости стандартных микроядер и содержанием в водных объектах
сульфатов (r = 0,999; p < 0,001). По прикрепленным микроядрам вида (2) наблюдалось статистически значимое
различие в паре популяций: оз. Силикатное (6,35 ± 0,33) – оз. Вторчермет (4,95 ± 0,66). В данном случае
корреляционный анализ также выявил зависимость между частотой встречаемости микроядер и содержанием в
водных объектах сульфатов (r = 0,955; p = 0,045). Показатели частоты встречаемости «палочковидного»
неоформленного ядерного материала в эритроцитах особей популяций оз. Вторчермет (1,25 ± 0,23) и оз.
Сормовская ТЭЦ (1,25 ± 0,18) статистически значимо превышали показатель популяции оз. Лунское
(0,45 ± 0,15); по «клубочковидным» микроядрам различия выявлены в паре популяций: оз. Сормовская ТЭЦ
(2,50 ± 0,18) – оз. Лунское (1,60 ± 0,20).
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что популяции лягушек оз. Лунское,
оз. Вторчермет, оз. Сормовская ТЭЦ обладают схожей цитогенетической стабильностью, напротив популяция
лягушек оз. Силикатное характеризовалась наименьшей цитогенетической стабильностью, что может быть
тесно связано с повышенным содержанием в воде различных форм отдельных химических элементов
природного и техногенного происхождения.
Литература
1. Л.Ю. Жулева, Н.П. Дубинин. Использование микроядерного теста для оценки экологической обстановки
в районах Астраханской области // Генетика. – 1994. – Том 30. – № 7. – стр. 999–1004.
2. Н. Н. Ильинских, В. В. Новицкий, Н. Н. Ванчугова, И.Н. Ильинских. Микроядерный анализ и
цитогенетическая нестабильность. – Томск: ТГУ, 1992. – 270 с.
3. В.В. Логинов. Фенотипическая изменчивость и цитогенетические характеристики природных популяций
зеленых и бурых лягушек, обитающих на антропогенно трансформированных и заповедных территориях:
автореф. дис. канд. биол. наук. – Н.Н.:ННГУ, 2004. – 23 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Е.Б. Романова.
79
ВЛИЯНИЕ ЛИВНЕВЫХ СТОКОВ НА ПОПУЛЯЦИЮ АМФИПОДЫ GMELINOIDES FASCIATUS
ПЕТРОЗАВОДСКОЙ ГУБЫ ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА
А. С. Лобанова
Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск
Проблема биологических инвазий весьма актуальна для прибрежных и внутренних вод России. Вселение
чужеродных видов животных и растений в природные сообщества в результате человеческой деятельности
представляет собой своего рода «биологическое загрязнение». Такое «биологическое загрязнение» сравнимо по
своим последствиям с другими видами загрязнения, а в ряде случаев ущерб окружающей среде от видоввселенцев значительно превышает отрицательные последствия всех других антропогенных факторов. Более
того, в отличие от большинства загрязняющих веществ, которые в водных экосистемах обычно разрушаются в
ходе процессов самоочищения и поддаются эффективному контролю со стороны человека, успешно
вселившиеся чуждые организмы могут размножаться и распространяться в окружающей среде часто с
непредсказуемыми и необратимыми последствиями [1, с.16].
Для Онежского озера проблема «биологического загрязнения», связанная с вселением амфиподы G. fasciatus
появилась в 2001 году [2, c. 731].
Цель исследовательской работы: сравнить показатели численности и биомассы Gmelinoides fasciatus на двух
мониторинговых станциях.
Материалом для изучения динамики численности и биомассы послужили пробы бентоса. Пробы бентоса
отбирались на глубине до метра, начиная с мая и заканчивая в октябре.
Все полевые данные обработаны математически в соответствии с эмпирическими закономерностями,
установленными в процессе работы. Для доказательства достоверности различий в показателях биомассы на
двух мониторинговых станциях применялся метод χ2.
Исследованы показатели численности и биомассы популяции Gmelinoides fasciatus в районе городского
водозабора на ул. Московская (Станция 1). Мониторинговая станция 1 – каменистый, прибойный биотоп,
подвергающийся воздействию ливневых стоков. Роль антропогенного фактора изучали в Петрозаводской губе
на станции наблюдения 1, в сравнении с результатами наблюдений на условно фоновой станции 2. Станции 1 и
2 характеризуются одинаковым типом биотопа [3, c.15].
Полученная средняя биомассы за период прохождения летней практики была сравнена с показателями
биомассы амфиподы в районе Бараньего Берега.
Средняя биомасса на момент сбора проб составила 1,2 г/м2. Этот показатель соответствовал более высокому
значению, чем в прошлые годы. Из этого можно предположить, что биомасса G. fasciatus несколько возросла с
момента освоения амфиподой литорали Онежской губы.
Средняя численность на станции 1 в районе городского водозабора составила 842 экз./м2.
Проведено сравнение показателей биомассы G. fasciatus в районе Бараньего Берега (Станция 2) и в районе
городского водозабора (данные 2010 года). На мониторинговой станции 2 (каменистый, прибойный биотоп),
средняя биомасса – 4,0 г/м2 при средней численности 7000 экз./м2. На станции 1 эти показатели были
минимальными и составили 796 экз./м2 и 1,1 г/м2. Они были достоверно ниже (в 2–3 раза), чем на фоновой
станции 2. В отличие от станции 1, на мониторинговой станции 2 первая немногочисленная молодь (с длиной
тела не менее 1,5 мм) зарегистрирована уже в конце мая [3, c.15].
При сравнении значений численности и биомассы байкальской амфиподы в районе городского водозабора и
Бараньего Берега наблюдалось значительное преобладание этих двух значений в районе Бараньего Берега. Это
объясняется наиболее благоприятными условиями для обитания G. fasciatus в этом районе. На литорали
Онежской губы в районе городского водозабора пагубное влияние оказывает загрязнение сточных и ливневых
вод.
В сравнении с фоновыми условиями (Бараний Берег) полученные показатели значений по городскому
водозабору в 2–3 раза ниже. Это объясняется влиянием сточных вод на репродукцию и жизнедеятельность
G. fasciatus.
Литература
1. Алимов А.Ф., Богутская Н.Г., Орлова М.И., Паевский В.А., Резник С.Я., Кравченко О.Е., Гельтман Д.В.
Антропогенное распространение видов животных и растений за пределы исторического ареала: процесс и
результат. В кн: Биологические инвазии в водных и наземных экосистемах. М.: Товарищество научных изданий
КМК, 2004. С.16–43.
2. Березина Н. А., Панов В. Е. 2003. Вселение байкальской амфиподы Gmelinoides fasciatus (Stebbing) в
Онежское озеро// Зоол. журн. Т. 82. Вып. 6. С. 731–734.
3. Сидорова А.И. Cтруктурно-функциональные характеристики популяции байкальского вселенца
Gmelinoides fasciatus Stebbing (Crustacea: Amphipoda) на северной границе ареала (Онежское озеро)//
Автореферат. С. 15–17.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Ю.А. Шустов.
80
ЗАВИСИМОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УРЕАЗНОЙ И ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
ОТ СТЕПЕНИ МЕХАНИЧЕСКОГО НАРУШЕНИЯ ЗОНАЛЬНЫХ ПОЧВ
НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
С. С. Шахов
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, г. Нижний Новгород
Увеличивающаяся ежегодно антропогенная нагрузка на все компоненты окружающей среды ведёт к
происходящим в них отрицательным изменениям, в том числе и в педосфере. Почва, будучи уникальным
природным объектом и активно участвуя во всех биогеохимических циклах, особо уязвима перед негативными
антропогенными факторами. Последние нередко ведут к таким неблагоприятным последствиям, как деградация
или же полное уничтожение почвенного покрова. Почвы, нарушенные в результате строительства различных
объектов инфраструктуры, нуждаются в возвращении им исходного уровня плодородия верхнего пахотного
слоя, а иногда и всего почвенного профиля. В одной только Нижегородской области в процессе строительства
магистральных трубопроводов, автодорог, высоковольтных линий электропередач, площадных и точечных
сооружений, разработки карьеров и других объектов инфраструктуры ежегодно механически нарушается в
общей сложности 14 тыс. га земель сельскохозяйственного назначения. Учёт подобных территорий ведётся
органами Роскомзема и Минприроды, однако основными критериями техногенного нарушения почв,
официально закреплёнными в нормативно-правовых актах, являются лишь кислотность почвы, а также
содержание в ней гумуса, подвижного фосфора и обменного калия. При этом проблема изменения
качественного и количественного состава почвенно-биотического комплекса таких образований зачастую
игнорируется, хотя показатели биологической активности данных почв могут выступать в роли индикаторов
происходящих в системе «почва-организмы» изменений, говорить о тенденциях происходящих в ней процессов,
сукцессии микробоценоза и перестройке круговорота элементов питания.
Биологическая активность подобных почв изучалась в модельном вегетационно-полевом опыте на
зональных почвах Нижегородской области (дерново-подзолистая супесчаная, светло-серая лесная
легкосуглинистая, чернозём оподзоленный среднесуглинистый), где в процессе моделирования почв разной
степени нарушенности использовались исходные ненарушенные почвы (вариант 1, контроль), в которых
верхний пахотный горизонт смешивали с подпахотными слоями в соотношениях 1:1 и 1:2 (варианты 2 и 3,
соответственно). Целлюлолитическая активность почв определялась при помощи аппликационного полевого
метода, уреазная активность – экспресс-методом Аристовской.
Корреляционная зависимость интенсивности разложения целлюлозы и мочевины от содержания углерода в
почве и её реакции среды (по Пирсону)
Почва
Корреляция интенсивности
разложения с
содержанием углерода в почве
Корреляция интенсивности
разложения
с реакцией среды почвы
Целлюлоза
Мочевина
Целлюлоза
Мочевина
Дерново-подзолистая
супесчаная
0,9463
– 0,9872
0,9077
– 0,9839
Светло-серая лесная
легкосуглинистая
0,9856
– 0,9898
0,9377
– 1,0000
Чернозём оподзоленный
среднесуглинистый
0,9344
– 0,9808
0,9436
– 0,9971
Установлена тесная, приближающаяся к функциональной, зависимость вышеперечисленных биологических
показателей от содержания в почвах углерода и реакции среды. С уменьшением содержания доступных
органических веществ и подкислением почвы во всех механически нарушенных образцах наблюдается
угнетение уреазной и целлюлолитической активности, что демонстрируют темпы снижения интенсивности
разложения мочевины и клетчатки. Таким образом, учитывая, что при механическом нарушении почв
некоторые абиотические факторы среды претерпевают значительные изменения, микробиологическую
активность подобных почв можно рассматривать как необходимую и важную часть мониторинга состояния как
самих почв, так и почвенно-биотического комплекса.
Научный руководитель – д-р с.-х. наук, проф. В.И. Титова.
81
ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРОФИЛЯ СЕРЫХ ПОЧВ НА ПРОСЕКАХ ПОД ЛЭП
С. И. Троханова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, г. Красноярск
Значительное влияние на состояние экосистем оказывают различные техногенные линейные объекты.
Линии электропередач (ЛЭП) являются уникальным техногенным объектом, сочетающим множество
экологических факторов. Помимо электромагнитного воздействия, при строительстве ЛЭП происходит
вырубка и дальнейшая транспортировка леса, установка опор, что влечет за собой существенную
трансформацию исходного биогеоценоза. Почвенный покров просеки ЛЭП подвергается механическому
воздействию как во время строительства ЛЭП, так и на протяжении всего периода ее функционирования.
Целью данной работы является изучение трансформации почв в южной тайге Средней Сибири на просеках
под ЛЭП. В задачи исследования входила характеристика изменений морфологических и физико-химических
свойств серых почв.
Исследования состояния почвенного покрова выполнялись на просеке под двумя параллельно
проложенными ЛЭП-500 кВ, построенными в 1969 г. и расположенными в верхнем течении реки Кача на
территории Емельяновского района Красноярского края. Для изучения трансформации почв были заложены два
трансекта, проходящие перпендикулярно линейному объекту. Трансект № 1 заложен на вершине увала и
проходит через сосняк разнотравный, переходную зону между лесом и лугом под ЛЭП (экотон) и луг
непосредственно под ЛЭП. Трансект № 2 заложен в понижении рельефа и проходит через осиново-березовое
сообщество с примесью пихты с высокотравьем в напочвенном покрове. Затем так же, как и на трансекте № 1,
он захватывает переходную зону между лесом и лугом под ЛЭП (экотон) и луг непосредственно под ЛЭП.
Облик техногенного ландшафта просеки ЛЭП в течение 50 лет претерпевает существенные изменения.
Трансформация морфологического облика почвенного профиля изучалась с помощью сопряженного анализа
визуальной экспертной оценки и радиометрической съемки в инфракрасном диапазоне. Результаты
исследований показали, что происходит существенное изменение свойств серых почв под ЛЭП. На просеках в
изменившихся условиях почвообразования с течением времени формируется новый профиль,
восстанавливается напочвенный покров, формируя на поверхности дерновый горизонт с отличающимися от
лесных почв фоновой территории свойствами. Строение почвенного профиля зависит от степени нарушенности
в момент строительства. При сильном нарушении дерновый горизонт формируется на нижних минеральных
горизонтах BEL или BT. Форма границ горизонтов в профилях сильнонарушенных почв характерна для
техногенных почв, переходы четкие или даже резкие, наблюдается перемешивание материала соседних
горизонтов. При анализе морфологического строения и физических свойств почв выявлено уплотнение в
средней части профиля. В верхней части под действием растительности за истекший период с момента
строительства ЛЭП плотность уменьшилась, но на просеках под ЛЭП этот показатель остается еще значительно
выше, чем в естественных лесных почвах. Такая трансформация почв наблюдается как на трансекте № 1, так и
на трансекте № 2.
Техногенно-нарушенные почвы под ЛЭП на трансекте № 1 характеризуются высоким содержанием
углерода органического вещества в горизонте AY (10 %). Увеличение содержания углерода по сравнению с
фоновыми почвами связано со сменой растительности и соответственно качественным составом опада, а также
с изменением гидротермического режима на открытой территории под ЛЭП. Реакция среды верхних
горизонтов кислая, вниз по профилю смещается в слабокислую (5,65 – 5,11).
Почвы на трансекте № 2 характеризуются меньшим содержанием углерода, но подстилка отличается
высоким уровнем гумуса (13 %). Это также связано со сменой растительности и качественным составом опада.
Реакция среды верхних горизонтов кислая, вниз по профилю изменяется от 5,27 до 4,92.
Трансформация почв под ЛЭП в наибольшей степени проявляется в изменении морфологического облика
после действия тяжелой техники и физико-химических свойств, обусловленных сменой условий
почвообразования (смены типа растительности, гидротермического режима). В связи с особенностями
формирования почв на просеках под ЛЭП наблюдается высокая мозаичность почвенного покрова на
техногенных объектах такого типа.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 14-04-00858а)
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Т.В. Пономарева.
82
ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПОЧВЕННОГО УГЛЕРОДА И АЗОТА НА ЭМИССИЮ СО2
НА ЭРОДИРОВАННЫХ АГРОЛАНДШАФТАХ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
И. В. Абросимова
Новосибирский государственный университет экономики и управления, г. Новосибирск
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, г. Новосибирск
Почвенный органический углерод (ПОВ) и азот (Nобщ) являются важными компонентами глобальных циклов,
обеспечивающих существование биосферы в целом [1]. Динамика содержания углерода и азота в почве зависит
от различных природных и антропогенных факторов, включая эрозию почв. Эрозия – один из наиболее
масштабных и опасных видов деградации во всем мире, характеризующийся разрушением и истощением
почвенного покрова [2, 3]. Установлено, что в России ежегодно теряется около 1,5 млрд т плодородного слоя
сельскохозяйственных угодий, а в Западной Сибири 18 % пашни расположено на эрозионноопасных землях [4].
Известно, что почвенный азот представлен на 80–90 % органическими соединениями. Почвенные
микроорганизмы в результате своей жизнедеятельности преобразуют сложные органические вещества в
простые. Одним из показателей состояния почвенной биоты является почвенное дыхание.
Целью работы является выяснение влияния содержания ПОВ и азота на эмиссии СО2 из почв,
расположенных на разных элементах склона в условиях агроландшафта. Для решения поставленной цели
необходимо: 1) оценить содержание ПОВ, углерода и азота в неэродированных и эродированных почвах;
2) изучить основные факторы, влияющие на эмиссию СО2 (дыхание почв) и 3) выяснить влияние
эродированности почв на содержание СN и процесс почвенного дыхания.
Инкубационные эксперименты проводили в лаборатории агрохимии ИПА СО РАН. В качестве объекта
исследования использованы почвенные образцы чернозема выщелоченного и серой лесной почвы различной
степени смытости. Дыхательную активность в почве определяли абсорбционным методом [5]. Для этого
почвенный образец увлажняли до 80 % от ПВ. На поверхность почвы устанавливали стеклянные бюксы,
заполненные 0,4 Н раствором NaOH, после этого отверстие емкости плотно закрывали и инкубировали образец
в термостате при t = 28 °C. Через необходимые промежутки времени щелочь титровали и затем рассчитывали
интенсивность дыхания почвы по формуле:
СО2 = (а – б) × н × К,
где а – б – количество NaOH, израсходованное на связывание СО2, н – нормальность раствора кислоты, К –
коэффициент, эквивалентный связыванию 44 мг СО2 1 мл 1 Н раствора кислоты.
В изученных почвах установлены существенные различия в содержании и запасах почвенного
органического вещества, общего и минерального азота. В 0–20 см слое смытых почв обнаружено снижение
запасов гумуса в 1–3 раза. Содержание азота в смытых почвах снизилось в 1,3–4 раза по сравнению с
несмытыми. Отмечено достоверное снижение запасов и содержания ПОВ, углерода и азота в почве как с
глубиной, так и со степенью смытости чернозема и серой лесной почв. Запасы ПОВ и азота существенно
снижаются как с глубиной, так и с усилением степени смытости почв. При этом следует отметить, что в
несмытом черноземе содержание ПОВ снижалось постепенно и достигало минимума в слое 80–100 см, тогда
как в смытых почвах резкое снижение отмечается уже в подпахотном (20–40 см) слое. Подобные тенденции
зафиксированы и для серой лесной почвы. Высокие коэффициенты корреляции содержания ПОВ и азота в
типичных почвах склоновых экосистем изученных территорий (r = –0,56 и r = –0,82) свидетельствуют не только
об обеднении верхних горизонтов органическим веществом, но и о деградации потенциального плодородия в
целом. В регулируемых гидротермических условиях показаны существенные различия дыхательной активности
почв, расположенных на разных элементах склона, максимальное количество выделившегося СО2 отмечено на
несмытых почвах, в смытых на 50 % ниже.
Полученные результаты свидетельствуют о существенном снижении ПОВ и Nобщ в эродированных почвах,
что влечет ухудшение биологических свойств почв на склоне, выражающееся в снижении эмиссии СО2 на
эродированных почва в сравнении с неэродированными.
Литература
1. V. Polyakov. Lal R. Soil erosion and carbon dynamics under simulated rainfall // Soil Science. 2004. № 169.
P.590–599.
2. Г. Д. Гогмачадзе. Деградация почв: причины, следствия, пути снижения и ликвидации / Предисл. и общ.
ред. Д.М. Хомякова. – М.: Издательство Московского университета, 2011. – 272 с.
3. Е. В. Дубовик, Д.В. Дубовик. Агрохимические свойства серых лесных почв склонового ландшафта //
Агрохимия. 2013. № 11. С. 19–23.
4. Н. И. Балакай. Оценка интенсивности проявления эрозии и почвозащитное действие
сельскохозяйственных культур // Научный журнал КубГАУ. 2011. № 65(01). С.1–11.
5. И.Н. Шарков. Влияние азотных удобрений на баланс углерода в почве в условиях вегетационного опыта
// Агрохимия. – 1984. – № 10. – С. 3–10.
Научный руководитель – канд. биол. наук Н. В. Смирнова.
83
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЧВЕННЫХ ВОДОРОСЛЕЙ ГОРОДА САРАТОВА
А. А. Кузина, Н. Д. Нелюбина, А. И. Султанова
Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова, г. Саратов
Водоросли (лат. Algae) – гетерогенная экологическая группа преимущественно фототрофных
одноклеточных, колониальных или многоклеточных организмов, обитающих, как правило, в водной среде. В
систематическом отношении это совокупность многих отделов. В каждом из них есть организмы, которые
играют важную роль в создании и поддержании качества почвы. Оно выражается в способности обеспечивать
продуктивность высших растений и животных [1]. Роль водорослей как фотосинтезирующих организмов
особенно велика в биогеоценозах, существующих в условиях антропогенных воздействий, которые приводят к
резкой контрастности физико-химических и биологических свойств почвы, потере её связи с
почвообразующими породами, ярко выраженному загрязнению тяжелыми металлами и нефтепродуктами,
бытовым и промышленным мусором [2].
Водоросли, как и другие почвенные микроорганизмы, демонстрируют индикаторные свойства благодаря
микроскопическим размерам, неподвижности, зависимости жизненной активности от уровня увлажнения. В
тоже время они теснейшим образом связаны с растительностью, занимающей данную территорию [3].
Цель нашего исследования заключалась в изучении видового разнообразия почвенных водорослей в
придорожных растительных сообществах г. Саратова.
Для изучения выбрали растительные сообщества из Волжского и Заводского районов города Саратова,
находящихся на обочинах автострад с активным автомобильным движением, при этом исследовали верхний
горизонт почвы мощностью 10 см. Контролем являлась почвенная проба, взятая в естественном степном
растительном сообществе, находящемся в Саратовском районе Саратовской области. Отбор и хранение
почвенных проб производили по общепринятой методике [4], Почвенные водоросли выделяли методом «стекол
обрастания» [5], анализировали с помощью светового микроскопа серии «Биомед-1» при увеличении ×1000 с
масляной иммерсией. Одновременно с отбором почвенных образцов производили гербаризацию высших
растений. Определение систематической принадлежности водорослей вели по [4], высших растений – по [6].
Мы выявили, что в почвах города Саратова обитают водоросли из отделов Cyanophyta, Bacillariophyta,
Xanthophyta, Chlorophyta. Отдел Cyanophyta представлен Nostoc sp., Gleokapsa sp., Microcystis sp., отдел
Chlorophyta – Chlamidomonas sp., Cylindrocystis sp., Gongrosira sp., отдел Bacillariophyta – Pinnularia sp.,
Nitzschia sp., Hantzschia sp., отдел Xanthophyta – Botrydiopsis sp., Monodus sp., Bumellaria sp. Максимальное
количество видов водорослей (10) было найдено в контрольном почвенном образце, этому соответствует
максимальное видовое разнообразие степного растительного сообщества – около 70 видов из семейств Fabaceae,
Rosaceae, Brassicaceae, Lamiaceae, Boraginaceae, Scropulariaceae, Polygonaceae, Asteraceae, Poaceae, в то время
как в почвах, взятых с придорожных территорий улиц им. Н. Г. Чернышевского и Ново-Астраханского шоссе,
являющихся важнейшими автострадами города, обнаружено 4 и 3 вида водорослей соответственно. Для
придорожных растительных сообществ характерно также незначительное видовое разнообразие: на улице
им. Н. Г. Чернышевского сообщество состояло из двух видов – Ulmus glabra Huds. и Taraxacum officinale Wigg.,
на Ново-Астраханском шоссе в сообщество входили U. glabra, Polygonum aviculare L. s. str., Lamium
paczoskianum Worosch., Elytrigia repens (L.) Nevski.
Во всех пробах присутствовали сине-зеленые и зеленые водоросли, диатомовые и желто-зеленые водоросли
не были обнаружены в почвенных образцах, взятых на улице им. Н. Г. Чернышевского и на Ново-Астраханском
шоссе. Таким образом, по степени устойчивости к антропогенному воздействию отделы водорослей можно
расположить следующим образом: Cyanophyta > Chlorophyta > Bacillariophyta > Xanthophyta. Наибольшую
устойчивость сине-зеленых водорослей можно объяснить разнообразием способов получения питательных
веществ – миксотрофным питанием и азотофиксацией.
Литература
1. А. И. Нетрусов, Е. А. Бонч-Осмоловская, В. М. Горленко и др. Экология микроорганизмов: учеб. для
студ. вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004 – 272 с.
2. Н. Г. Федорец, М. В. Медведева. Методика исследования почв урбанизированных территорий. –
Петрозаводск: Карельский научный институт РАН, 2009. – 84 с.
3. О. П. Мелехова, Е. И. Егорова, Т. И. Евсеева и др. Биологический контроль окружающей среды:
биоиндикация и биотестирование. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 288 с.
4. Г. М. Зенова, Э. А. Штина. Почвенные водоросли: учеб. пособ. – М.: Изд-во МГУ, 1990. – 80 с.
5. Г. М. Зенова, А. Л. Степанов, А. А. Лихачева, Н. А. Манучарова. Практикум по биологии почв: учеб.
пособ. – М.: Изд-во МГУ, 2002. – 120 с.
6. П. Ф. Маевский. Флора средней полосы европейской части России. – М.: Т-во научных изданий КМК,
2006. – 600 с.
Научные руководители – д-р биол. наук, проф. И. В. Сергеева, доцент, канд. с.-х наук, Н. А. Спивак, Е. В.
Гулина.
84
ФИТОТОКСИЧНОСТЬ ПОЧВ ГОРОДА РЫБНИЦЫ
(ПРИДНЕСТРОВСКАЯ МОЛДАВСКАЯ РЕСПУБЛИКА)
О. Н. Онофрейчук
Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского, г. Брянск
Мониторинг состояния почв городов – актуальное направление прикладной экологии, основная задача
которого заключается в оценке и прогнозе химического загрязнения почв. Изменение качеств почвенного
покрова (урбанозёмов) в городах оказывает влияние на качество биоты, а в первую очередь – на здоровье
человека. Цель работы – провести комплексную экологическую оценку почв города Рыбницы
(Приднестровская Молдавская Республика). Пробы почвы, листьев биоиндикатора клевера белого отбирались в
трёх группах ландшафтов города Рыбницы, обрабатывались в лаборатории с применением биоиндикационных,
лабораторно-химических и экологических методов и методик [1–5].
Комплексная оценка состояния почв урбоэкосистемы согласно экологической оценке экосистем отражена в
таблице.
Шкала экологической оценки состояния почвенной среды урбоэкосистемы Рыбницы
Показатели, единицы
измерения абсолютных
величин
Фон
Рi фенов клевера
до
30 %/100
-
Состояние экосистем
Zc, средние значения
Оценка степени
загрязнения почв ТМ
(данные экоаналитических
исследований)
Индекс токсичности (J), %
(биоиндикатор – пшеница
посевная)
Отклонение показателей относительно фона
(потери качества ОПС), %
Рекреационная
СелитебноПромышленная
зона
транспортная зона
зона
до 40 %
41–82 %
Более 82 %
Экологическая норма
(±30 %)
16
Допустимый,
низкий, (Zc,<16)
25
Средний, умеренно
опасный,
(Zc,16–32)
16,7, допустимая
токсичность
20,7, допустимая
токсичность
Переходное
состояние от зоны
экологического
риска в зону
деградации
58
Высокий, опасный,
(Zc,32–128)
21,2,
допустимая
токсичность
В результате выполненных исследований выявлено, что в рекреационной и селитебно-транспортной зонах
происходит увеличение некоторых показателей относительно фона. В связи с этим получены как
положительные, так и отрицательные отклонения относительно фоновых значений. На основании показателей
потери качества химических и биотических показателей установлено среднее их отклонение от фоновых
значений. Показано, что состояние сред обитания в урбоэкосистемах рекреационной и селитебно-транспортной
зон с низким и средним уровнем загрязнения соответствует экологической норме. Почвы промышленной зоны
с высоким уровнем загрязнения находятся в зоне экологического риска с переходом в отдельных точках
наблюдения в зону деградации.
Литература
1. ГОСТ Р ИСО. ГОСТ Р ИСО 22030-2009. Качество почвы. Биологические методы. Хроническая
фитотоксичность в отношении высших растений // http: nordoc.ru›doc/58-58832.
2. ГОСТ 17.4.3.01-83 Почвы. Общие требования к отбору проб.
3. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных
пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М 049-П/04. – СПб.: ООО НПО «Спектрон», 2004. –
20 с.
4. Методика выполнения измерений всхожести семян и длины корней проростков высших растений для
определения токсичности техногенно загрязненных почв. ФР.1.39.2006.02264
5. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. О.Г. Звягинцева. – М.: Изд. МГУ. 1991. – 291 с.
Научный руководитель – д-р с.-х. наук, доцент Л.Н. Анищенко.
85
КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ МИКРООРГАНИЗМОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ПОЧВ
РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН ГОРОДОВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Т. Н. Ажогина, М. В. Бузулукская
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
Городская экосистема формируется в результате антропогенного и природного взаимовлияния.
Антропогенный фактор доминирует над прочими средообразующими факторами на стадии сложившихся
урбоэкосистем. Почвенный покров как один из ключевых компонентов экосистем является ядром городской
геотехсистемы и наиболее подвержен изменениям в урбанизированной среде (Медведева, Федорец, 2004). В
связи с этим городские почвы – ключевой объект городского урбоэкологического мониторинга,
предполагающего их комплексную, всестороннюю оценку. В таком плане микробиологический мониторинг
почв представляется наиболее показательным. Микробиота почв, а именно ее качественная, количественная и
структурно-популяционная динамика, становится достоверным индикатором состояния почвенной среды
(Микроорганизмы и охрана почв, 1989).
В связи с вышесказанным, целью данной работы было изучение бактериального разнообразия почв
рекреационных зон городов Ростовской области. В задачи исследования входили выделение и идентификация
доминирующих родов бактерий в почвах рекреационных зон городов Ростовской области.
Объектом данного исследования были почвы рекреационных зон мегаполиса Ростова-на-Дону и двух
меньших близлежащих городов, Азова и Аксая. Материалом данного исследования являлись почвы,
отобранные методом «конверта» в следующих парках: в Ростове-на-Дону в парках им. Горького (Г) и
им. Островского (О); в Азове – «Жемчужина Азова» (ЖА) и «Сквер Азова» (СА); в Аксае – Культуры и отдыха
(КО) и Мухина Балка (МБ). Парки им. Островского, Сквер Азова и Мухина Балка расположены ближе к
окраине исследуемых городов, а парки им. Горького, «Жемчужина Азова» и Культуры и отдыха – ближе к
центру.
Методы: питательной средой для выделения и определения бактерий был МПА. Актиномицетов выделяли
на крахмало-аммиачном агаре. Для идентификации выбирались доминирующие колонии, высеянные из проб
почвы каждой рекреационной зоны, которые затем были определены до рода (бактерии) и до вида
(актиномицеты) общепринятыми методами (Лысак, Добровольская, Скворцова, 2003).
При изучении бактериального разнообразия было установлено, что в почвах парков города Ростова-на-Дону
преобладали бактерии рода Bacillus (см. табл.). В почвах города Аксая наряду с бактериями рода Bacillus,
встречались бактерии рода Pseudomonas. Что касается почв города Азова, то для них нельзя выделить
характерных представителей. Так, в почве парка Жемчужина Азова преобладали бактерии родов Acinetobacter и
Agrobacterium, а в почве Сквера Азова встречались преимущественно бактерии рода Bacillus. Таким образом,
можно сделать вывод о том, что преобладающим родом среди бактерий, выделенных из почв рекреационных
зон городов Ростовской области является род Bacillus.
Доминирующие роды бактерий и актиномицетов в почвах исследуемых рекреационных зон
Город
Ростов-наДону
Азов
Аксай
Парк Преобладающие роды бактерий
Преобладающие виды актиномицетов
Г
Bacillus
S. viridogenes
О
Bacillus
S. alboflavus, S. wedmorensis, Stv. albireticuli, S. albolongus
ЖА
Acinetobacter, Agrobacterium
S. lobosus
СА
Bacillus
S. alboflavus
КО
Bacillus, Pseudomonas
S. lobosus
МБ
Bacillus, Pseudomonas
S. albolongus
Разнообразие актиномицетного комплекса исследуемых почв ограничено родом Streptomyces, при этом
самым большим видовым разнообразием обладала почва парка им. Островского. В почве только этого парка
был обнаружен актиномицет другого рода – Streptoverticillium albireticuli.
Следует отметить, что для почв всех окраинных парков характерно доминирование представителей секции
Albus.
Таким образом, преобладающими видами в почвах рекреационных зон исследуемых городов были роды
Bacillus и Streptomyces. Для установления того, насколько эти роды постоянно обитают в данных почвах, и их
сезонной динамики, необходимы дальнейшие исследования.
Литература
1. Медведева М. В., Федорец Н. Г. Комплексная оценка состояния почв, находящихся в условиях
урбанизации // Экологические системы и приборы. 2004. № 7. С. 5–8.
2. Микроорганизмы и охрана почв / под ред. Д. Г. Звягинцева. М., 1989.
3. Лысак Л.В., Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н. Методы оценки бактериального разнообразия почв и
идентификации почвенных бактерий. – М.: МАКС Пресс, 2003. – 120 с.
4. Хоулт Дж., Криг Н., Снит П. Определитель бактерий Берджи т.1, т.2. – М.: Мир, 1997. – 800 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Л.Н. Илюшкина.
86
ОЦЕНКА ФИТОПРИГОДНОСТИ ЭДАФОТОПА ОТВАЛОВ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ
КАНСКО-АЧИНСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА
Т. А. Спорыхина, А. Д. Прибура
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, г. Красноярск
Большие площади техногенных земель, их негативное влияние на окружающую среду ставят проблему
оптимизации и фиторекультивации этих территорий в ранг первостепенных [1, 2, 5]. В этой связи актуальным
является исследование эдафотопа техногенных экотопов на предмет фитопригодности с целью
прогнозирования динамики их состояния, определения возможности и направления биологической
рекультивации нарушенных земель [3]. В Сибири подобные исследования активно проводятся в Кузбассе, в
западной части Канско-Ачинского угольного бассейна, в то же время восточная часть данного месторождения
остается неизученной. Предпосылкой к проведению региональных исследований является специфичность
каждого из промышленных объектов по открытой добыче полезных ископаемых [1].
Цель настоящей работы сводится к оценке фитопригодности эдафотопа породного отвала,
рекультивированного в лесохозяйственном направлении.
Исследования проводятся на экспериментальном полигоне ИЛ СО РАН, заложенном на территории
Бородинского угольного разреза (Красноярский край). Это один из крупнейших угольных разрезов в восточной
части Канско-Ачинского угольного бассейна. В качестве объекта исследования выбран спланированный
породный отвал, сформированный в 2007 г. Через 2 года на поверхность отвала рядовым способом, с шириной
междурядий 4–5 м высажены 2–3-летние культуры сосны.
Анализ опубликованных работ показал, что исследование фитопригодности техногенных экотопов
породных отвалов угольных разрезов необходимо проводить путем комплексного изучения как основных и
актуальных свойств молодых почв, так и индикационно-диагностических параметров состояния
формирующихся растительных сообществ [1, 5]. В числе параметров состояния молодых почв в рядах и
междурядьях культур определяли: содержание гумуса (по Тюрину), подвижного фосфора (по Чирикову),
нитратов (с дисульфофениловой кислотой), аммония (с реактивом Несслера), pH (потенциометрически). Для
оценки состояния растительного покрова определяли: видовой состав, общее проективное покрытие
растительного покрова; таксационные параметры, верхушечный прирост, показатель напряжения роста (h:g, где
h – высота деревьев, g –площадь их сечения на 1,3 м, см2) и структуру запаса фитомассы древостоя.
Согласно полученным данным, молодые почвы нейтральны (pHводн 6,7–7), отличаются низким содержанием
фосфора – 4–12 мг/кг почвы. Верхний 0–10 см слой хорошо обеспечен минеральным азотом: 19,7–39 и 22–
69 мг/кг почвы на участках под лесной и травянистой растительностью, соответственно. Довольно высокие
показатели содержания гумуса (2,5–5 %) литостратов, вероятно, обусловлены присутствием окисленного угля и
углистой пыли.
В настоящее время растительный покров изучаемого породного отвала представляют два растительных
комплекса: 1) искусственный – культуры сосны обыкновенной и 2) естественный – спонтанная травянистая
растительность (кипрей узколистный, вейник наземный, полынь обыкновенная, бодяк щетинистый, донник
лекарственный, осот полевой).
По биометрическим параметрам изучаемые культуры сосны не уступают искусственным соснякам близкого
возраста, произрастающим на естественных почвах Назаровской котловины [5], Кемчугской возвышенности [4].
За период наблюдения 2009–2014 гг. величина верхушечного прироста увеличивалась от 24 до 56 см, а
показатель напряжения роста снижался от 24 до 7. Запас фитомассы культур фитоценоза достигает 88,5 ц/га.
71 % данного количества – надземная фитомасса, большей частью сосредоточенная в древесных растениях, на
долю травяного покрова приходится 22 %. Примерно треть фитомассы сосен – стволовая древесина (в коре),
относительная доля хвои – 29 %, ветки – 25 % и скелетные корни – 15 %. Величины запаса подземной
фитомассы в 0–10 см слое молодой почвы междурядий – 10 ц/га, что в 4,4 раза ниже, чем на участках рядов
сосны.
Таким образом, несмотря на то, что состояние и рост культур удовлетворительны, относительная доля
фитомассы скелетных корней культур оказалась относительно низкой, что предполагает уточнение полученных
оценок и анализ водно-физических свойств пород отвала. На данном этапе исследования молодые почвы
изучаемых отвалов нельзя признать полностью фитопригодными для выращивания культур сосны.
Литература
1. В. А. Андроханов, Е. Д. Куляпина, В. М. Курачев Почвы техногенных ландшафтов: генезис и
эволюция. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. – 151 с.
2. Л. П. Баранник Биоэкологические принципы рекультивации. Новосибирск: Наука, 1988. – 85 с.
3. А. З. Глухов, А. И. Хархота, С. И. Прохорова, И. В. Агурова Фитоадаптивная типизация техногенных
экотопов // Промышленная ботаника. 2012. Вып. 12. С. 3–11.
4. Моделирование развития искусственных лесных биогеоценозов – Новосибирск: Наука, 1984. – 154 с.
5. Л. С. Шугалей, Г. И. Яшихин Формирование искусственных лесных биогеоценозов на отвалах угольных
разрезов КАТЭКа // Современное состояние биогеоценозов зоны КАТЭКа. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – С.
175 – 186.
Научный руководитель – канд. биол. наук О. В. Трефилова.
87
АНАЛИЗ ФЛОРИСТИЧЕСКОГО СОСТАВА СОРНЫХ ВИДОВ В ООО «УЧХОЗ МИНДЕРЛИНСКОЕ»
СУХОБУЗИМСКОГО РАЙОНА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
Е. А. Старикова
Красноярский государственный аграрный университет, г. Красноярск
В условиях адаптивно-ландшафтного земледелия существенно изменяются экологические условия развития
агрофитоценозов, характер и направленность взаимодействий культурного и сорного растительных
компонентов. Для контроля и регулирования численности сорных растений, прогнозирования их вредоносности
необходимы знания основных закономерностей их развития и распространения при почвозащитных обработках
почвы, различных по интенсивности агротехнологиях в условиях Красноярской лесостепи. В связи с широким
внедрением энергоресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур систематический
мониторинг сорного компонента агрофитоценозов повысит эффективность и качество современного
земледелия в регулировании обилия сорняков. Отсутствие систематизированных сведений по Красноярскому
краю и предопределяет актуальность данной работы.
Цель исследования. Изучить и уточнить флористический состав сорных растений, выявить преобладающие
семейства и наиболее распространенные виды в условиях Сухобузимского района Красноярского края.
В условиях Красноярской лесостепи в результате обследования сельскохозяйственных угодий ООО «Учхоз
Миндерлинское» и примыкающих к ним территорий выявлены виды сорных растений, общее число которых
составляет 95, значительная часть приходится на покрытосеменные растения (97,8 %).
Анализ флористического состава сорных растений, выявленных на территории Сухобузимского района,
показал, что сообщество состоит из 95 видов, принадлежащих 51 роду из 25 семейств.
Преобладают виды семейств: Asteraceae Dumort. – 15,8 %, Brassicaceae Burnett. – 14,7 %, Poaceae Bernhart, –
9,5 %, Lamiaceae Lindl. – 8,4 %; Polygonaceae Juss – 7,4 %, Caryophyllaceae Juss. – 6,3 %, Chenopodiaceae Vent., –
5,3 %, Plantaginaceae Juss. и Fabaceae Lindl. – по 3,2 %. Ведущие 9 семейств включают 74 вида (77,9 %),
остальные представлены одним-двумя видами.
Анализ состава сорных растений по продолжительности жизни показал, что преобладают малолетние
виды – 69,5 % (66 видов), доля многолетних видов составляет 30,5 % (29 видов) от общего числа сорных
растений.
По данным обследования территории учебного хозяйства в 2015 г., имеют широкое распространение
29 сорных видов 14 семейств: Cirsium arvense (L.) Scop., Sonchus arvensis L., Taraxacum officinale Wigg.,
Artemisia vulgaris L., Arctium lappa, Avena fatua L., Echinochloa crusgalli (L.) Beauv, Elytrigia repens (L.) Nevski,
Setaria viridis (L.) Beauv, Bromopsis inermis, Chenopodium album L., Chenopodium aristatum L., Axyris
amaranthoides L., Plantago lanceolata L., Plantago major L., Plantago media L., Sisymbrium loeselii L., Lepidium
ruderale L., Amaranthus retroflexus L., Amaranthus blitoides S. Wats., Polygonum convolvulus L., Polygonum
aviculare L., Melandrium album (Mill.) Garcke, Erodium cicutarium (L.), Galeopsis bifida Boenn., Lappula squarrosa
(Retz.) Dumort, Galium aparine L., Cannabis ruderalis Janish, Melilotus officinalis (L.) Pall, Malva neglecta Wallr.
Общая площадь пашни в ООО «Учхоз Миндерлинское» – 4618 га, посевы зерновых культур занимают
1544 га, что составляет 33,4 % площади пашни, из них яровая пшеница 1100 га и яровой ячмень 444 га.
Зерновые высевают по чистому пару, обследовано 430 га яровой пшеницы, 170 га зерносмеси (ячмень + овес).
Обилие сорный видов в посевах зерновых культур в 2015 г., шт/м2
Виды сорных растений
Galium aparine L.
Echinochloa crusgalli (L.) Beauv
Amaranthus retroflexus L.
Polygonum convolvulus L.
Cirsium arvense (L.) Scop
Другие
Яровая пшеница,
88 га
36
11
2
7
–
2
Яровая пшеница,
170 га
30
–
–
–
–
2,4
Яровая пшеница,
172 га
16
0,2
–
–
–
0,4
Ячмень + овес,
170 га
18
5
11
1,6
4,4
3,4
Обследование посевов яровой пшеницы выявило, что на всех полях преобладает Galium aparine L.,
встречается Polygonum convolvulus L., Echinochloa crusgalli (L.) Beauv, присутствуют одиночные растения
Amaranthus retroflexus L., Erodium cicutarium (L.), Avena fatua L., Cannabis ruderalis Janish.
В посевах зерносмеси наблюдается сильное засорение Cirsium arvense (L.) Scop., из малолетних сорняков
преобладают Galium aparine L., Amaranthus retroflexus L., Echinochloa crusgalli (L.) Beauv. Присутствуют
одиночные растения Polygonum convolvulus L., Chenopodium album L., Sonchus arvensis L., Setaria viridis (L.)
Beauv, Erodium cicutarium (L.), Avena fatua L., Cannabis ruderalis Janish.
Таким образом, в посевах зерновых обитает 11 видов сорных растений, из них однодольные представлены
тремя видами, двудольные – восемью видами.
Научный руководитель – канд. с.-х. наук, доцент О. А. Бекетова.
88
СОХРАНЕНИЕ ФИТОРАЗНООБРАЗИЯ НА ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЛЯХ
К. А. Кувшинова, В. А. Салтаева
Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова, г. Саратов
Сокращение фиторазнообразия, сопровождается не только снижением устойчивости растительного покрова
к различного рода внешним воздействиям, но и сокращением потенциальных возможностей эволюции и
искусственным обеднением филогенеза. Поэтому проблема сохранения фиторазнообразия особенно актуальна
для антропогенных ландшафтов, сформировавшихся под влиянием хозяйственной деятельности человека. Нами
проводились исследования по изучению флористического разнообразия залежных земель Татищевского района
Саратовской области в окрестностях села Карякино в 2014 г. С момента их последней обработки прошло около
15 лет. Общая площадь залежей 300 га. Для изучения флоры залежей использовался маршрутный метод
(Матвеев, 2006). Номенклатура видов дана по сводке С. К. Черепанова (1995).
Татищевский район расположен на востоке Саратовского Правобережья. Рельеф территории района
грядово-холмистый. Возвышенные участки и крутые склоны верхней поверхности выравнивания Приволжской
возвышенности сменяются волнистыми равнинами средней и нижней ступеней, расчлененными речными
долинами, соответственно. Особенности рельефа непосредственно повлияли на разнообразие почвенного
покрова изучаемого района. В основном, преобладают черноземы разных подтипов – от выщелоченных до
южных. Около 70 % всех земель района относится к черноземам обыкновенным. На высоких лесных грядах
встречаются темно-серые почвы. Механический состав почв также различен. Много щебнистых почв на окопах
и песчаниках. Преобладают культурные ландшафты, сформированные на месте разнотравно-типчаковоковыльных степей.
На изученной залежи было обнаружено 129 видов высших сосудистых растений. Встречаются как сорные
виды, сохранившиеся с момента возделывания поля, так и виды, характерные для естественных фитоценозов.
Из сорных растений нами были отмечены следующие: Euphorbia virgata Waldst. et. Kit., Crepis tectorum L.,
Camelina microcarpa Andrz. ex DC., Buglossoides arvensis (L.) Johnst, Elytrigia repens (L.) Nevski, Artemisia
vulgaris L., Linaria vulgaris Mill. Taraxacum officinale Wigg. s. l., Lapulla squarrosa (Retz.) Dumort., Convolvulus
arvensis L., Plantago major L., Carduus nutans L., Filago arvensis L., Tanacetum vulgare L., Berteroa incana (L.)
DC., Lepidium ruderale L.; Carduus acanthoides L., Tragopogon dubius Scop., Melandrium album (Mill.) Garcke,
Conyza canadensis (L.) Cronqist, Bromus squarrosus L. и некоторые др. Сорные виды немногочисленны и не
образуют массивных зарослей.
Виды характерные для естественных фитоценозов представлены большим разнообразием. Из декоративных
видов можно отметить: Anthemis tinctoria L., Centaurea scabiosa L., Lavatera thuringiaca L., Leucanthemum
vulgare Lam., Senecio erucifolius L., Knautia arvensis (L.) J. M. Coult., Centaurea cyanus L., Campanula
persicifolia L., Dianthus borbasii Vandas и др.
Кроме того, были встречены пищевые растения, такие как Fragaria viridis (Duchesne) Weston, Cichorium
intybus L., Prunus domestica L., Pyrus communis L., Malus domestica Borkh., Sorbus aucuparia L.
Найдены лекарственные виды – Origanum vulgare L., Helichrysum arenarium (L.) Moench, Achillea nobilis L.,
Hypericum perforatum L., Melilotus officinalis (L.) Pall., Agrimonia eupatoria L., Thymus serpyllum L. и др.
На залежах присутствуют представители степных фитоценозов Stipa lessingiana Trin. & Rupr., Koeleria
cristata (L.) Pers. и Festuca valesiaca Gaudin.
Из высших споровых растений были отмечены представители отдела Bryophyta. Также был обнаружен вид
из отдела Gymnospermae – Pinus sylvestris L.
Среди жизненных форм доминируют травянистые растения, из древесных видов встречаются Betula pendula
Roth, Fraxinus sp., Acer negundo L., A. tataricum L.
Отмечен также вид, занесенный в Красную книгу Саратовской области Campanula persicifolia L. – категория
и статус 2 (V) редкий вид (Красная книга, 2006).
Таким образом, данная залежь представляет собой сообщество, близкое к естественным фитоценозам,
характерным для данного района. На территории произрастают декоративные, пищевые, лекарственные и
редкие охраняемые растения. Данная залежь в дальнейшем может стать местом сохранения этих видов.
Литература
1. Матвеев Н. М. Биоэкологический анализ флоры и растительности (на примере лесостепной и степной
зоны): учебное пособие. – Самара: Изд-во «Самарский университет», 2006. – 311 с.
2. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР).
СПб., 1995. 992 с.
3. Красная книга Саратовской области: Грибы. Лишайники. Растения. Животные / Комитет охраны
окружающей среды и природопользования Саратов. обл. – Саратов: Изд-во Торгово-промышленной палаты
Саратов. обл., 2006. – 528 с.: ил.; 16 с. ил.
Научные руководители – д-р биол. наук, проф. И.В. Сергеева; канд. с.-х. наук, доцент Е.Н. Шевченко; канд. с.-х.
наук, доцент А.Л. Пономарева.
89
ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В г. МУРМАНСКЕ
КАК ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
В. В. Медведкова
Мурманский государственный гуманитарный университет, г. Мурманск
Изучение состояния древостоя в условиях урбанизированной среды представляет интерес, так как, выполняя
защитную и санитарно-гигиеническую функцию, древесная растительность может быть заметно угнетена:
происходит ухудшение жизнеспособности древостоя, а в некоторых случаях – гибель деревьев.
Городские скверы на Кольском Севере – среди наиболее распространенных категорий зеленых устройств,
являются простейшей и массовой формой озеленения территории общественного пользования, выполняют роль
парков культуры и отдыха.
В связи с этим, целью нашего исследования являлся анализ жизнеспособности древесной растительности
скверов г. Мурманска.
Исследование проводилось в течение 2014 и 2015 гг., всего было обследовано 1249 деревьев и кустовых
форм деревьев. Отметим, что в большинстве случаев в городских посадках деревья из р. Рябина формируют
кустовые формы (при учете древостоя деревья каждого куста оценивались как единый экземпляр). Среди
преобладающих видов деревьев скверов г. Мурманска: Рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia), Рябина
финская (Sorbus hybrida L.), Лиственница сибирская (Larix sibirica), р. Береза (Betula), р. Ива (Salix).
В ходе исследования был проведен анализ семи скверов г. Мурманска: на ул. Воровского (Октябрьский АО),
у ДК Моряков (Октябрьский АО), у Драматического театра (Октябрьский АО), Театральный бульвар
(Октябрьский АО), на ул. Торцева (Роста), проспект Героев-Североморцев (Ленинский АО), на пр. Ленина
(район ресторана «Царская охота») (Первомайский АО).
Оценка состояния древесной растительности проводилась в соответствии с «Методическими
рекомендациями по оценке жизнеспособности деревьев и правилами их отбора и назначения к вырубке и
пересадке». В соответствии с ними все исследуемые деревья были разделены на 3 группы качественного
состояния: 1 – хорошее, 2 – удовлетворительное и 3 – неудовлетворительное.
Результаты анализа представлены в таблице ниже.
Оценка состояния древостоя с использованием простейшей шкалы
Название сквера
на ул. Воровского
(Октябрьский АО)
Количество деревьев
94
Балл состояния, %
14,8 – хорошее (1)
62,7 – удовл. (2)
22,5 – неудовл. (3)
у ДК Моряков
(Октябрьский АО)
64
у Драматического театра
(Октябрьский АО)
114
Театральный бульвар
(Октябрьский АО)
408
на ул. Торцева
(Роста, Ленинский АО)
95
проспект ГероевСевероморцев
(Ленинский АО)
на пр. Ленина (район
ресторана «Царская охота»)
(Первомайский АО)
360
42,3 – хорошее (1)
44,6 – удовл. (2)
13,1 – неудовл. (3)
38,1 – хорошее (1)
37 – удовл. (2)
24,9 – неудовл. (3)
30 – хорошее (1)
62 – удовл. (2)
8 – неудовл. (3)
46 – хорошее (1)
36,2 – удовл. (2)
17,8 – неудовл. (3)
20 – хорошее (1)
48 – удовл. (2)
32 – неудовл. (3)
10 – хорошее (1)
57,5 – удовл. (2)
32,5 – неудовл. (3)
114
По итогам проведенного исследования нами составлена карта скверов г. Мурманска с указанием
соотношения деревьев в соответствии с их жизненным состоянием.
Анализ состояния древесной растительности свидетельствует о том, что, в основном, превалирует древостой
удовлетворительного состояния. Среди основных характеристик повреждений – морозобойные трещины,
оголившийся древесный ствол, мелкие размеры листьев, сухие ветви, срезанные нижние ветви (в результате
усыхания), повреждения вредителями (мелкие ходы, отверстия). Требуется принятие соответствующих мер по
восстановлению древесной растительности.
Научный руководитель – канд. пед. наук, доцент Е.Ю. Александрова.
90
МИКРОМИЦЕТЫ В ВОЗДУХЕ ЖИЛЫХ КВАРТИР г. СУРГУТА
А. С. Новак
Сургутский государственный университет, г. Сургут
Общепризнано, что плесневые грибы и продукты их жизнедеятельности – метаболиты, способны негативно
воздействовать на живые организмы, оказывая токсическое действие, развивая микозы. Уже более десятка лет
назад появилось такое понятие, как «синдром больных зданий», виновниками которого как раз и являются
микромицеты. Именно поэтому в настоящее время обострилась проблема изучения микобиоты различных
помещений, преимущественно жилых, т. к. именно в них большая часть городского населения проводит
значительную часть своего времени.
Уровни бактериальной обсемененности воздушной среды помещений регламентируется СанПиН
2.1.3.2630-10, но в данных санитарно-эпидемиологическх правилах и нормативах отражены допустимые
концентрации плесневых грибов только для лечебных учреждений. Нормативных документов, отражающих
допустимые концентрации спор микромицетов в жилых квартирах, нет. Только некоторые исследователи в
своих работах указывают предельные значения КОЕ/м3, превышение которых может привести к повышенному
риску возникновения и развития респираторных заболеваний. Эти факторы еще раз подтверждают
необходимость изучения микобиоты жилых помещений.
Цель исследования: охарактеризовать структурную организацию микобиоты жилых квартир г. Сургута.
Методы и материалы исследования: проводился отбор проб воздуха в 7 жилых квартирах г. Сургута. Забор
проб воздуха осуществлялся методом седиментации на чашки Петри с агаризованными средами Чапека-Докса
и Сабуро, диаметром 90 мм в пятикратной повторности. Время экспозиции – 1 час. Инкубация чашек с пробами
проводилась в течение 7 дней при температуре +28,5 °C. Численность пропагул микромицетов в воздухе
пересчитывали на кубический метр по формуле Омелянского (табл. 1) и идентифицировали с помощью
специальных определителей.
Численность пропагул микромицетов и бактерий в воздухе.
Исследуемое
помещение
Жилая квартира№ 1
Жилая квартира № 2
Жилая квартира № 3
Жилая квартира № 4
Жилая квартира № 5
Жилая квартира № 6
Жилая квартира № 7
КОЕ/м3 на
среде Сабуро
183,5 ± 59,9
170,4 ± 64,2
240,3 ± 49,8
480,6 ± 142,4
173,7 ± 64,3
566,2 ± 84,2
144,2 ± 48,9
КОЕ/м3 на
среде ЧапекаДокса
926,2 ± 67,8
353,9 ± 62,1
347,3 ± 43,1
808,3 ± 41,01
179,1 ± 9,4
996,1 ± 109,3
576,7 ± 84,7
Количество микромицетов
от общего числа КОЕ, ( %)
На среде
Сабуро
На среде
Ч.-Докса
11,4
12,3
18,2
18,2
60,4
25,5
15,2
2,8
8,2
6,6
12,4
22
10
35,6
Температура воздуха
в помещении ( °C) /
влажность ( %)
23 / 20
22,5 / 20
23,9 / 33
23,6 / 43
24,1 / 34
25 / 36
20 / 22
Проводилась оценка воздуха замкнутых помещений, исходя из которой во всех исследуемых помещениях
чистый воздух. Оценив температурные параметры микроклимата, выяснили, что норма была превышена в
квартирах № 5 и № 6, незначительно превышена – в № 3, № 4. Влажность во всех квартирах, кроме квартиры
№ 4, была значительно ниже оптимальной.
Результаты исследования показали, что численность пропагул микромицетов и бактерий выше на среде
Чапека-Докса. Касательно процентного доминирования между микромицетами и бактериями, отмечено, что
процент выявляемых микромицетов на среде Сабуро выше и в среднем составляет 12–15 %. Исключение
составляют жилая квартира № 7, в которой процент микромицетов составляет 35,6 %, и жилая квартира № 5 –
процент микромицетов превышает процент бактерий и составляет 60,4 %. Общими факторами для этих квартир
являются этажность зданий (9 этажей) и срок эксплуатации (10–11 лет), близкое расположение к
многополосным автомобильным магистралям, отсутствие зеленых насаждений как на улице, так и в самих
квартирах, отсутствие кондиционеров и других устройств, поддерживающих определенные параметры воздуха
в закрытых помещениях, и наличие домашних животных.
В результате исследований были выявлены наиболее часто встречающиеся представители родов Penicillum,
Aspergillus, Mucor, Fusarium.
Таким образом, полученные данные могут быть использованы в учете абиотических, биотических и
социальных факторов, влияющих на микогенную нагрузку в жилых помещениях.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Т. Д. Ямпольская.
91
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДРЕВЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ПАРКА СОКОЛОК, г. БИРСК
Д. Ю. Шангареева
Бирский филиал Башкирского государственного университета, г. Бирск
Оценка экологического состояния древесных насаждений парков в городах является вполне актуальной, т. к.
древесные насаждения играют большую роль в поддержании комфортных микроклиматических, санитарногигиенических и эстетических условий жизни.
Цель исследований – изучение видового состав флоры, проведение санитарно-гигиенической и эстетической
оценки деревьев парка для оценки экологического состояния древесных растений в парке «Соколок» за период
2013–2015 гг.
Парк «Соколок» – один из парков г. Бирск – расположен на правом берегу реки Белой, на Соколиной горе, в
зоне Северной лесостепи, в самом теплом, незначительно – засушливом агроклиматическом регионе
Башкортостана [1].
Общее количество семенных деревьев в парке – 807. Доминантным видом-эдификатором является Betula
pendula Roth – 266 деревьев (33 %). Также многочисленны: Fraxinus americana L. – 189 деревьев (24 %), Malus
domestica Borkh. – 125 деревьев (16 %), Acer negundo L. – 107 деревьев (13 %); немногочисленны: Picea pungens
Engelm. – 51 деревьев (6 %), Populus nigra L. – 34 деревьев (4 %), Tilia cordata Mill. – 25 деревьев (3 %), Sorbus
aucuparia L. – 5 деревьев (0,5 %), Pinus sylvestris L. – 5 деревьев (0,5 %).
Санитарно-гигиеническая оценка деревьев проводилась по методике санитарно-гигиенической, или
жизненной, устойчивости деревьев (по Б. Г. Нестерову). Деревья оценивались по 5 классам устойчивости.
Деревьев 1 класса устойчивости в парке насчитали 178 шт., что равно 22 % от общего количества деревьев
(807 шт.), деревьев 2 класса устойчивости – 305 шт. (38 %). Деревьев 3 класса устойчивости – 150 шт. – 19 %.
Деревьев 4 класса устойчивости – 110 шт. – 14 %. Деревьев 5 класса устойчивости – 64 шт. (7 %). Во флоре
парка преобладают деревья 2 класса устойчивости (38 %).
Санитарно-гигиеническое состояние древесных насаждений парка Соколок хорошее, но за ними требуется
уход, рекомендуется обрезать сухие ветки.
Эстетическая оценка проводилась при наружных обследованиях в трехбалльной системе по методике
эстетической оценки деревьев (по В. А. Агальцовой). Нами были получены следующие результаты: 1 балл
эстетического состояния имеют 231 дерева парка, что составляет 29 % от всех деревьев парка (807 шт.);
2 балла – 425 деревьев – 53 %; 3 балла – 151 дерева – 18 %.
По количественному составу преобладают Betula pendula Roth, Populus nigra L., Acer negundo L. У
большинства особей данных видов отсутствуют заболевания и повреждения. Значительно больше повреждений
имеют особи Malus domestica Borkh., Fraxinus americana L. и Picea pungens Engelm.
Основные повреждения деревьев – сухие ветки. Большинство повреждений деревьев естественного
происхождения (растрескивание коры, обламывание ветвей).
Общее эстетическое состояние парка Соколок хорошее, его нужно привести к более высокому
эстетическому виду, также рекомендуется проводить своевременную обрезку и санитарные мероприятия.
Таким образом, по результатам экологической оценки всего в парке «Соколок» 807 экземпляров семенных
деревьев, доминантным видом – эдификатором является Betula pendula Roth – 266 деревьев (33 %), также
присутствуют Fraxinus americana L., Malus domestica Borkh., Acer negundo L., Picea pungens Engelm., Populus
nigra L., Tilia cordata Mill., Sorbus aucuparia L., Pinus sylvestris L. Во флоре парка преобладают деревья, которые
получили 2 балла эстетической оценки (53 %) и имеют 2 класс устойчивости (38 %). Экологическое состояние
древесных насаждений парка Соколок хорошее. Необходимо высаживать деревья для обновления парка и
своевременно проводить обрезку и санитарные мероприятия.
Литература
1. Р. З. Шакуров. Башкортостан: краткая энциклопедия. – Уфа: Башкирская энциклопедия, 1996. – 672 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Н. Н. Минина.
92
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПАРК В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ КАРКАСЕ г. НОВОСИБИРСКА
Н. С. Буслаева
Новосибирский государственный педагогический университет, г. Новосибирск
Новосибирск является третьим по численности населения городом в России и центром крупнейшей в
Сибири агломерации. В связи с интенсивным развитием города, в том числе с постоянным уплотнением
застройки, возникают проблемы с недостатком зеленых насаждений, которые не только являются компонентом
ландшафтного дизайна, но и способствуют улучшению климата и атмосферного воздуха. Для решения этой
проблемы, на первом этапе, необходимо иметь представления об актуальном состоянии парков и скверов, уже
имеющихся в городе. Для исследования был выбран ПКиО «Центральный» – один из старейших и наиболее
посещаемых парков.
Цель данной работы – оценить экологическое состояние и роль флоры и растительности Центрального
парка культуры и отдыха в формировании экологического каркаса города Новосибирска. Для ее реализации
были поставлены следующие задачи:
1. Выявить флору Центрального парка культуры и отдыха.
2. Дать геоботаническую характеристику зеленым насаждениям Центрального парка.
3. Определить уровень связности изучаемой территории с другими «природными» ландшафтами города и ее
место в экологическом каркасе.
При выполнении данной работы использовались следующие методы: метод флористического учета,
метод геоботанических описаний, метод картирования растительности (подеревная съемка, выделение
контуров с однородным напочвенным покровом).
В результате проведенного исследования было выявлено 23 вида деревьев (5 видов формируют 70 %
насаждений); 20 видов кустарников (3 вида встречаются в более чем половине кустарниковых посадок);
85 видов травянистых растений естественной флоры, стихийно формирующих напочвенный покров; 43 вида
декоративных травянистых растений, использующихся в цветочном оформлении. Видовая насыщенность на
100 кв. м не превышает 15 видов, что является крайне низким показателем.
По результатам обследования в общей сложности учтено 3415 экземпляров деревьев и кустарников,
относящихся к 43 видам. Основу древесных насаждений парка составляет береза повислая (Betula pendula Roth)
(732 экз.), более чем вдвое меньше рябины сибирской (Sorbus sibirica Hedl.), липы сердцевидной (Tilia cordata
Mill.), яблони ягодной (Malus baccata (L.) Borkh), клена ясенелистного (Acer negundo L.), ели сибирской (Picea
obovata Ledeb.), тополя бальзамического (Populus balsamifera L.), сирени обыкновенной (Syringa vulgaris L.) и
ясеня обыкновенного (Fraxinus excelsior L.). Для остальных 33 видов число экземпляров не выше 100. В
древесных насаждениях преобладают старовозрастные деревья высотой от 10 до 15 м. Кустарниковые
насаждения представлены преимущественно отдельными старыми экземплярами выше 2 м.
В напочвенном покрове парка отмечено 85 видов травянистых растений. Основными доминантами
выступают одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale F.H. Wigg), подорожник большой (Plantago
major L.), подорожник средний (Plantago media L.), клевер ползучий (Trifolium repens L.), мятлик луговой (Poa
pratensis L.), мятлик обыкновенный (Poa trivialis L.), мятлик узколистный (Poa angustifolia L.), ежа сборная
(Dactylis glomerata L.) и др. В целом весь напочвенный покров парка площадью около 5 га является стихийно
сформированным.
В цветочном оформлении отмечено около 43 видов (преобладают декоративные однолетники), среди
которых также есть и древесные виды. Живые изгороди на территории парка большей частью старые,
изреженные или сильно изреженные, не выполняющие своих главных функций.
Центральный парк не входит в состав природных экосистем и не связан с другими парками и скверами
Новосибирска. Он представляет собой совокупность неустойчивых, деградирующих культурных растительных
сообществ из-за недостаточного видового богатства и преобладания старовозрастных насаждений.
Научные руководители – канд. биол. наук, доцент С. А. Гижицкая, Н. Н. Веснина, П. В. Шелковников.
93
БИОМОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ СКВЕРОВ И ПАРКОВ г. БРЯНСКА
Н. Г. Митрошина
Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского, г. Брянск
По данным Департамента природных ресурсов и экологии Брянской области, в области насчитывается 38
парков и 146 скверов, из них 9 парков и 95 скверов – в г. Брянске [1]. Влияние агрессивных факторов городской
среды, отсутствие необходимого ухода за растениями скверов и парков приводит к потере санитарногигиенических и декоративных качеств зеленых насаждений, значительно сокращается их период жизни. В
связи с этим необходимо вести постоянный биомониторинг за состоянием парков и скверов города с целью
оптимизации качества среды обитания городского населения.
Цель работы – провести биомониторинг состояния парков и скверов города Брянска.
В работе использовали флористический метод, методики оценки состояния деревьев и кустарников,
разработанные в дендрологии. Работа выполнена при лаборатории «Мониторинг сред обитания» на кафедре
экологии и рационального природопользования.
Результаты биомониторинга приведены в таблице «Индексы состояния древесных насаждений в парках и
скверах г. Брянска»
Индексы состояния древесных насаждений в парках и скверах г. Брянска
Парки и скверы
Сквер у памятника
чернобыльцам
Треугольный сквер
Сквер
Комсомольский
Парк Юность
Майский парк
К
1,75 – ослабленные,
2 балла
1,61 – ослабленные,
2 балла
2,6 – сильно
ослабленные, 3 балла
1, 63 – ослабленные,
2 балла
1, 69 – ослабленные,
2 балла
Парки и скверы
Парк 1000-летия Брянска
К
Не существует
Парк Лесные сараи
Парк имени Пушкина
2,9 – сильно ослабленные,
3 балла
1,72 – ослабленные, 2 балла
Сквер имени И. К. Гайдукова
1,61 – ослабленные, 2 балла
Парк имени А.К. Толстого
1,6 – ослабленные, 2 балла
Целесообразный (с точки зрения ландшафтного проектирования) дизайн в парках «Юность», «Лесные
сараи», сквере у памятника чернобыльцам и сквере «Комсомольский». Наибольшая рекреационная ценность
выявлена у скверов имени К. Маркса, «Треугольный», у памятника чернобыльцам, у парка «Юность»,
наименьшая – у парков имени Пушкина, «Лесные сараи», «Майский парк». Эти оценки присваивались по
комплексным показателям оценки экологического состояния. Практически все исследованные объекты имели
показатель К от 1,6 до 1,8, что свидетельствует о значительной устойчивости этих насаждений. В
обследованных парках количество деревьев и кустарников, находящихся в хорошем состоянии, составило от
47 % до 73 % от их общего количества. В неудовлетворительном состоянии находилось 4–16 % экземпляров
деревьев и кустарников. В целом состояние насаждений обследованных объектов озеленения хорошее, но
необходимы мероприятия по уходу за насаждениями и удаление растений в неудовлетворительном состоянии.
В насаждениях обследованных объектов озеленения от 19 % до 66 % экземпляров различных видов тополя
находились в неудовлетворительном состоянии. Большая часть тополей находится в структурных насаждениях
парков – массивах. Очевидна необходимость замены тополя в массивах на более долговечные виды.
Состояние кустарников в парковых насаждениях в основном хорошее, но в неудовлетворительном
состоянии находилось от 2 % до 15 % экземпляров кустарников. Наиболее поврежденные виды среди
кустарников – карагана древовидная, бузина красная и роза морщинистая. Хорошая оценка состояния
установлена у различных видов барбариса, спиреи, кизильника блестящего, сирени венгерской,
снежноягодника белого.
Живые изгороди на объектах озеленения сформированы в основном из караганы древовидной, кизильника
блестящего, спиреи средней. В хорошем состоянии находились кизильник блестящий и виды спиреи, карагана
древовидная имела удовлетворительное состояние. На обследованных объектах озеленения необходимо
восстановление живых изгородей и регулярный уход за ними.
Таким образом, в парках и скверах г. Брянска рекомендуются следующие мероприятия, повышающие их
рекреационную ценность: вырубка сухих и усыхающих деревьев и кустарников; цветочное оформление;
улучшение состояния дорожно-тропиночной сети без применения твердого покрытия; установка скамеек и
прочей садово–парковой мебели (вдоль дорожек на специальных площадках); очистка территории от мусора.
Литература
1. С. А. Ахременко, А.В. Городков, Г.В. Левкина. Государственный доклад «О состоянии окружающей
среды Брянской области в 2011 году // Комитет природопользования и охраны окружающей среды,
лицензирования отдельных видов деятельности Брянской области. – Брянск, 2012. – 299 с.
Научный руководитель – д-р с.-х. наук, доцент Л. Н. Анищенко.
94
ИНДИКАТОРНАЯ РОЛЬ ПИГМЕНТНОГО КОМПЛЕКСА ОДУВАНЧИКА ЛЕКАРСТВЕННОГО
В ОЦЕНКЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УРБАНИЗИРОВАННЫЕ ТЕРРИТОРИИ
С. И. Денисова, Д. А. Пирогова
Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск
Загрязнение атмосферы является одной из самых распространенных проблем современного общества.
Пигменты растений, входя в состав фотосинтезирующих систем, чрезвычайно чувствительны к действию
природных и антропогенных факторов. Широко распространенной индикаторной реакцией, вызванной
действием загрязняющих воздух веществ, является снижение содержания хлорофилла, сдвиги в структуре
мембран хлоропластов, низкие значения устьичной и мезофильной проводимости [1, 2].
Цель работы – обосновать возможность использования пигментного комплекса одуванчика лекарственного
в оценке антропогенного воздействия на урбанизированные территории.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
– обоснование выбора одуванчика лекарственного как вида-биоиндикатора;
– определение содержание хлорофиллов a, b и каротиноидов в растительном сырье.
Методы исследований. Сбор растительного материала осуществлялся на экспериментальных площадках
г. Челябинска, г. Копейска и прилегающих к ним территорий. При проведении исследований нами было
обследовано пять точек, расположенных на территориях с разной антропогенной нагрузкой. Одуванчик
лекарственный произрастал под пологом леса. С экологической точки зрения виды травяного покрова в лесу
относятся к числу теневыносливых растений, что отражается в строении их пигментного аппарата, в
увеличенном содержании хлорофилла a.
Работа проводилась в несколько этапов и включала: определение и разметку площадок, сбор материала,
работу по методикам в полевых условиях и в лаборатории ЮУрГУ, анализ полученных результатов. В местах
закладки экспериментальных площадок климатические условия различаются незначительно, возможны
периодические туманы. Доминирующий тип почвы – темно-серая лесная. Фоновый ветер: западный, юго–
западный. Количество осадков 400–500 мм/год. Определение содержания хлорофиллов и каротиноидов
проводили по методике С. В. Трифонова (2011). Метод основан на извлечении хлорофилла из растительного
сырья растворителями (спирт, ацетон) и определении его количества на спектрофотометре.
Результаты исследований. Анализируя имеющиеся данные, можно отметить, что наименьшее содержание
хлорофилла a в группе предгенеративных растений наблюдается в точке «Курлады». При этом концентрация
хлорофилла a на данной экспериментальной площадке остается приблизительно на одном уровне: от 4,82 мг/л у
молодых особей до 4,39 мг/л у старых особей. Отмечено, что хлорофилл a более чувствителен к
промышленным выбросам, чем хлорофилл b [4]. Содержание хлорофилла a в других точках исследования более
высокое и колеблется в пределах 7,64 мг/л у молодых особей до 11,40 мг/л у взрослых особей. Содержание
хлорофилла b в растительном сырье одуванчика лекарственного, произрастающего в точке «парк Гагарина» в
группе молодых растений, имеет величину, равную 7,36 мг/л по сравнению с данными, полученными для
одуванчика лекарственного той же возрастной группы, но произрастающего в районе «Курлады» (по
хлорофиллу b – 4,53 мг/л). Нами отмечено увеличение концентрации по хлорофиллу b у генеративных и
постгенеративных особей, произрастающих на территории «парк Гагарина» и «ЧМЗ».
Концентрация суммы пигментов хлорофиллов a и b значительно возрастает на экспериментальной
площадке «парк Гагарина» в группе генеративные особей (27,82 мг/л) по сравнению с группой
предгенеративных (16,05 мг/л). Установлено незначительное увеличение каротиноидов растительного сырья
одуванчика лекарственного экспериментальной площадки «ЧМЗ» во всех возрастных группах (4,39 мг/л –
8,64 мг/л – 6,99 мг/л соответственно).
Заключение. Одуванчик лекарственный (по активности фотосинтетического аппарата) оказался
относительно устойчивым видом к антропогенным стрессовым воздействиям. Наименьшие значения
хлорофилла a, b зарегистрированы в растительном сырье одуванчика в экспериментальной точке «Курлады»,
испытывающей наибольшую антропогенную нагрузку.
Литература
1. Л. Н. Чермных, Н. Г. Чугунова, А. А. Кособрюхов. Активность фотосинтетического аппарата огурцов
при адаптации к световым и температурным условиям // Исследование биогенеза, структуры и функции
фотосинтетического аппарата в связи с преобразованием солнечной энергии. – Пущино: ОНТИ, 1981. – стр. 55.
2. И. Н. Полевая, И. Э. Илли. Фотосинтетическая активность растений люцерны при интродукции сортов в
Приангарье //Вестник ИрГСХА. – 2005. – Вып.27. – стр. 17–21.
3. С. В. Трифонов. Определение содержания основных пигментов фотосинтетического аппарата в листьях
высших растений. – Красноярск: СФУ, 2011. – 15 с.
4. А. Г. Шубина. Содержание хлорофилла и каротиноидов в листьях одуванчика лекарственного
(Taraxacum officinale) и березы повислой (Betula pendula Roth.), растущих в г. Тамбове //Вестник ТГУ. – 2011. –
Том 16. – Вып. 1. – стр. 353 – 355.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент М. А. Попкова.
95
ПРЕДСТАВЛЕННОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ГРУПП НАСЕКОМЫХ,
ПОВРЕЖДАЮЩИХ ТОПОЛЬ БАЛЬЗАМИЧЕСКИЙ И ЯБЛОНЮ СИБИРСКУЮ,
В РАЗЛИЧНЫХ РАЙОНАХ г. КРАСНОЯРСКА
Е. А. Чернявский
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Насекомые-филлофаги играют столь значительную роль как в естественных, так и в искусственно
созданных насаждениях благодаря повреждаемому ими при питании объекту – листовой пластинке, которая
относится к самым приоритетным функциональным структурам дерева. Площадь поверхности листвы
признаётся наиболее информативной экологической характеристикой дерева, что обусловливает высокую
важность, в том числе, исследований насекомых – потребителей листвы [1]. Детализация повреждений даёт
дополнительную информацию об активности отдельных групп и фаз развития. Например, имаго многих видов
филлофагов при дополнительном питании обгрызают листья по краям или выгрызают отверстия в листовой
пластинке, личинки же листья скелетируют.
Цель работы – анализ повреждений листьев насекомыми-филлофагами разных экологических групп двух
видов деревьев – тополя бальзамического (Populus balsamifera) и яблони сибирской (Malus baccata) в
различных районах г. Красноярска.
Для исследования были выбраны два района г. Красноярска – Октябрьский (парк «Троя»), с меньшим
уровнем загрязнения атмосферного воздуха; и Советский район (парк «Остров Татышев»), где воздух с более
высоким уровнем загрязнения [2]. Учёты повреждённых листьев проводились в конце вегетационного сезона
2015 г. Изученные деревья размещены вдоль пешеходных дорожек и в глубине парковых территорий. Для
учётов выбиралось 10 деревьев. Выборка состоит из 2000 просмотренных листьев, у каждого вида в каждом
районе бралось по 500 листьев. Учитывали повреждения листьев насекомыми-филлофагами следующих
экологических групп: листогрызущие, сосущие и минирующие. Зачастую листовая пластинка несёт на себе
следы повреждений сразу нескольких групп. Отмечались также и неповреждённые листья.
Повреждение листьев тополя насекомыми-филлофагами
Повреждённые листья насекомыми разных экологических
групп, % от всей выборки
Грызущие
Сосущие
Минёры
Район
исследований
Неповреждённые листья, %
от всей выборки
Октябрьский
14,6
7,6
68,4
9,4
Советский
23,4
13,1
54,0
9,5
Повреждение листьев яблони насекомыми-филлофагами
Район
исследований
Неповреждённые листья, %
от всей выборки
Октябрьский
24,8
Советский
26,8
Повреждённые листья насекомыми разных экологических
групп, % от всей выборки
Грызущие
Сосущие
Минёры
46,2
18,2
10,8
36,8
22,6
13,8
Как видно в представленных выше таблицах, к окончанию вегетационного периода в г. Красноярске более
70 % листьев освоено насекомыми-филлофагами. Исследованные виды в разной степени подвержены атакам
сосущих и грызущих филлофагов, что выявлено на обеих пробных площадках. Листья тополя повреждены
сосущими (более 50 %) и минирующими (не более 10 %) насекомыми. У яблони листья поражены
преимущественно грызущими насекомыми (не более 50 %), при этом доля неповреждённых листьев превышает
25 %. Яблоня в условиях техногенного загрязнения находится в лучших условиях, чем тополь. Таким образом,
комплекс насекомых – филлофагов представлен всеми экологическими группами как на тополе, так и на яблоне.
В то же время, на тополе доминирует группа сосущих насекомых, а на яблоне – группа грызущих.
Литература
1. О. В. Чернышенко. Древесные растения в экстремальных условиях города // Экология, мониторинг и
рациональное природопользование. – М.:МГУЛ, 2001. – С. 140–146.
2. Р. Г. Хлебопрос. Красноярск. Экологические очерки: монография / Р. Г. Хлебопрос, О. В. Тасейко, Ю. Д.
Иванова, С. В. Михайлюта. – Красноярск: СФУ, 2012. – 136 с.
Научный руководитель – д-р с.-х. наук, проф., О. В. Тарасова.
96
ВИДОВОЙ СОСТАВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ МУРАВЬЕВ
ЮЖНЫХ РАЙОНОВ г. ВОЛГОГРАДА
Е. Ю. Леонова
Волгоградский государственный университет, г. Волгоград
Муравьи – один из основных компонентов большинства наземных биоценозов. Роль муравьев в
биогеоценозах большая и разносторонняя: многие из них хищники, которые играют важную роль в регуляции
численности вредителей; другие виды распространяют семена растений, велика их роль в почвообразовании,
особенно в аридных и семиаридных зонах.
Данная работа проводилась в 2014 году на аридных участках Голубинских песков и в 2015 году в
Кировском районе города Волгограда. Муравьев собирали ручным способом, в лабораторных условиях
собранные виды муравьев подвергались камеральной обработке. Всего в ходе исследования было собрано и
подвергнуто камеральной обработке около 165 экземпляров муравьев. В работе использовались стандартные
методы изучения муравьев. Видовую принадлежность определяли по строению тела, используя определитель
Дунаева [1].
Основная цель данной работы: сравнить видовое разнообразие фауны муравьев урбанизированных и
естественных биотопов районов исследования. Были поставлены задачи: определить видовой состав и
соотношение числа видов муравьев в исследуемых биотопах; узнать, в каких условиях обитает данный вид
муравьев; изучить суточную активность видов.
Сбор муравьев проходил как в урбанизированных биотопах Кировского района г. Волгограда: в районе
деревянных, бетонных и каменных застроек, в парковых зонах, на территориях свалок, в районе набережной
имени В. Высоцкого, так и в рамках комплексной экологической экспедиции лицея 10 на участках
Иловлинского района.
В естественных биотопах Голубинского песчаного массива Иловлинского района видовой состав муравьев
был довольно разнообразен. Отмечены: Подсемейство Mermicinae (4 вида): Myrmica scabrionodis, Myrmica
ruginodis, Myrmica rugulosa, Tetramorium caespitum. Подсемейство Formicinae (7 видов): Formica truncorum,
Serviformica pisea, Serviformica cinerea, Serviformica cunicularia, Lasius fuliginosus, Coptoformica pressilabris.
На урбанизированных биотопах в Кировском районе были встречены: Подсемейство Myrmicinae (8 видов):
Myrmica ruginodis, Myrmica lobicornic, Myrmica rubra, Myrmica scabrionodis, Messor structor, Messor denticulatus,
Monomorium pharaonis, Formicoxenus nitidulus. Из подсемейства Formicinae(5 видов): Serviformica fusca, Lasius
fuliginosus, Lasius alienus, Lasius niger, Camponofus fallax, Polyergus rufescens. В городе преобладали
подсемейство Myrmicinae 66,7 % (Formicinae 33,3 %), а в Иловлинском районе – Formicinae 58,3 % (Myrmicinae
41,7 %). Возможно, Myrmicinae лучше приспособлены для урбанизированной среды.
Для проведения анализа суточной активности были отобраны 3 массовых вида муравьев: Messor structor,
Messor denticulatus и Serviformica fusca. Результаты изучения суточной активности показали, что самым
активным видом был Messor structor. Большинство видов муравьев наиболее активны в период с 7–8 и 20–
21 часов. В этот период активность достигала до 217 заходов в муравейник (Messor structor). По типу питания
мы выделяли экологические группы муравьев миксофагов, фитофагов и зоофагов.
Экологические группы муравьев по типу питания
Станции
Экологические группы по типу питания
миксофаги
фитофаги
зоофаги
Урбанизированные
38,4 %
15,3 %
53,8 %
Естественные
9,0 %
54,5 %
27,2 %
В урбанизированных биотопах преобладали зоофаги, регулирующие численность насекомых вредителей, а в
естественных – фитофаги (54,2 %), участвующие в диссеминации семян.
Литература
1. Дунаев Е.А. Муравьи Подмосковья. Методы экологических исследований. // Москва, 1999 г, 39 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук В. А. Сагалаев.
97
СОДЕРЖАНИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (РЗЭ) В ПЕЧЕНИ И РЕПРОДУКТИВНОЙ
СИСТЕМЕ РЫЖЕЙ ПОЛЕВКИ В ФОНОВЫХ УСЛОВИЯХ И УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕНЕЗА
А. И. Беляновская
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Сформулированные В. И. Вернадским [1] основные принципы и проблемы биогеохимии определили место
и роль биогенной миграции РЗЭ в биологическом круговороте вещества и энергии. По распространенности в
земной коре РЗЭ сравнимы с Co, Cu, содержание составляет 8·10–5 % [2], в растениях – до 16 мг/кг сухой массы
[3]. Промышленные выбросы содержат оксиды РЗЭ в пламени и дымах могут поступать в живые организмы с
питьевой водой, с атмосферной пылью [4]. Мелкие млекопитающие – это традиционный объект
биоиндикационных исследований. (Безель, 1987) [5]. Репродуктивная система является биологическим
индикатором экологического состояния окружающей среды. Печёночный барьер обезвреживает ядовитые
соединения, образующиеся в кишечнике и поступающие из него в кровь [6].
Материалы и методы исследования. В работе использованы материалы, полученные при изучении мелких
млекопитающих в зоне действия крупного медеплавильного комбината (г. Ревда, Средний Урал). На основании
анализа содержания тяжелых металлов в природных депонирующих средах (почве, лесной подстилке, снежном
покрове) были выделены фоновые или контрольные (20–30 км от завода), буферные (4–10 км) и импактные (1–
3 км) участки. Подробная характеристика территорий приведена ранее (Воробейчик и др., 1994; Мухачева,
2007). В качестве модельного объекта рассматривали рыжую полевку (Clethrionomys glareolus). В анализе
использовали эмбрионы (и плаценты) только на поздних стадиях беременности (18–20 дней). Для анализа проб
использовался метод инструментального нейтронно-активационного анализа, аналитик – с. н. с. А. Ф. Судыко.
Данный метод ИНАА обладает рядом преимуществ по сравнению с другими, в том числе дает возможность
определять в широком диапазоне (от n.1 до n.10–6 %) содержание химических элементов. [7].
Результаты. Результаты, проведенных исследований биологического материала на территории действия
Ревдинского медеплавильного комбината представлены ниже.
Среднее содержание и коэффициент вариации редкоземельных элементов на территории действия Ревдинского
медеплавильного комбината
Х/э
La
Ce
Nd
Sm
Yb
Б
K
X±λ
0,12 ± 0,01
0,45 ± 0,08
0,83 ± 0,1
0,09 ± 0,01
0,14 ± 0,01
V, %
86
60
85
119
160
X±λ
0,12 ± 0,01
0,4 ± 0,09
0,69 ± 0,08
0,12 ± 0,03
0,13 ± 0,01
И
V, %
156
55
108
52
147
X±λ
0,13 ± 0,01
0,35 ± 0,12
0,55 ± 0,09
0,13 ± 0,04
0,11 ± 0,02
V, %
212
70
151
80
111
Примечания: К – контрольная зона, Б – буферная зона, И – импактная зона,
Х ± λ – среднее значение и стандартная ошибка, V – коэффициент вариации, %
По результатам проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
1. Содержание редкоземельных элементов не связано с возрастными особенностями полёвок, но можно
отметить уменьшение концентраций Nd, Yb, Ce от контрольной зоны к импактной.
2. Среднее содержание La, Sm, напротив, увеличивается.
Выражается благодарность д-ру биол. наук, профессору Безелю В.С. и канд. биол. наук, старшему научному
сотруднику Мухачевой С.В., Институт экологии растений и животных УрО РАН, г. Екатеринбург, за
предоставленные материалы.
Литература
1. Вернадский В.И. Труды по биохимии и геохимии почв. – Москва, 1992. – 437 с.
2. Серебренников В.В. Химия редкоземельных элементов, т.1: Редкоземельные металлы и их соединения. –
Томск: Изд-во Том. Ун-т, 1959. – 516 с.
3. Добрынина Н.А. Бионеорганическая химия, методическое пособие для студентов, 2007, Москва
4. Безель В.С. Популяционная экотоксикология млекопитающих / В.С. Безель. М.: Наука, 1987. 129 с.
Медведев Н.В. Экотоксикологический анализ природных популяций птиц и млекопитающих Карелии в
условиях нарастающего техногенного загрязнения: дис.... д-р. биол. наук: 03.00.08, 03.00.16. Петрозаводск, 2004.
261 с.
5. Elinder Cake-Gustaf, Friherg Lars. Antinomy: Handbook on the toxicology of metals // Edited by L. Fliberg et
ol. – Elsevier / О North – Holland; Biomedical Press, 1979. p.
6. Штерн Л. С., Непосредственная питательная среда органов и тканей, М., 1960; Развитие и регуляция
гисто-гематических барьеров. Сб., под ред. Л. С. Штерн, М., 1967.
7. Рихванов Л.П., Язиков Е.Г., Сухих Ю.И. и др. Эколого-геохимические особенности природных сред
Томского района и заболеваемость населения. Томск: Курсив, 2006. 216 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук, профессор Н. В. Барановская.
98
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОБИОЦЕНОЗА ВОДЫ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
К. А. Пронина
Мурманский государственный технический университет, г. Мурманск
Характеристика водных ресурсов определяет их пригодность для конкретного вида водопользования,
поэтому к рыбохозяйственным водоёмам предъявляются особые требования, так как качество воды влияет на
состояние рыбы, что определяет в дальнейшем здоровье человека.
Систематические наблюдения за санитарным состоянием водоемов, используемых для рыбоводческих целей,
помогают диагностировать первые признаки загрязнения и способствовать принятию мер по предупреждению
заболеваний рыбы и дальнейшего загрязнения водоема
Целью работы является исследование микробиоценоза воды рыбохозяйственного предприятия.
Исследование микробиоценоза проводили в период осень–весна 2014–15 гг. на базе пресноводного
форелевого садкового хозяйства, расположенного на реке Тулома.
Исследованы физиологические группы гетеротрофных микроорганизмов, культивируемые при разных
температурах на жидких питательных средах [1].
Интенсивный рост эвтрофных бактерий при всех температурных режимах (10, 21, 37ºС) наблюдался в
весенний сезон исследований, их количество достигало 108 клеток в 1 см3, что можно связать с сезонными
изменениями, а также биологическим состоянием рыбы, связанным с ее возрастом, активностью, изменением
объемов и качеством кормов, потребляемых форелью.
В осенне-зимний период исследований численность как эвтрофной, так и олиготрофной групп
микроорганизмов воды была примерно одинакова и достигала количества в диапазоне 104–105 кл/см3.
Таким образом, микробиологические исследования позволяют определить тенденцию изменения
характеристик среды обитания, выражающуюся в структурных перестройках состава микробиоценоза воды.
Для выяснения более четкой характеристики экологического состояния исследуемого аквахозяйства
требуется дальнейшее проведение комплексных эколого-микробиологических исследований.
Литература
1. Anokhina V.S., Uskova I.V. Complex studies of trout fish farm of the Murmansk region// Anokhina V.S.,
Uskova I.V. // Science, Technology and Higher Education [Text]: materials of the VI International research and practice
conference, Westwood, November 12th – 13th, 2014/ publishing office Accent Graphics communications, Westwood,
Canada, 2014. – 39 – 43 p.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент И. В. Ускова.
99
ИЗУЧЕНИЕ МИКРОБИОЦЕНОЗА КИШЕЧНИКА РАДУЖНОЙ ФОРЕЛИ
САДКОВОГО ХОЗЯЙСТВА МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ
В. А. Якименко
Мурманский государственный технический университет, г. Мурманск
Заболевания аквакультуры могут наносить большой ущерб рыболовству, поэтому для успешного разведения
рыбы, получения высокой продуктивности важно знать принципы создания благоприятных условий для их
роста и развития.
Недостаток или избыток того или иного субстрата или метаболита, а также изменения окружающей среды
служат сигналом для адаптивных или необратимых изменений в соответствующем звене микроэкологической
системы кишечника гидробионтов. Включая элементы саморегуляции, эта система способна противостоять
изменениям условий среды и колебаниям плотности и состава микробных популяций. Поэтому меняющаяся
динамика микробиоценоза кишечника может служить индикатором состояния иммунитета организма рыб,
выращиваемых на аквафермах.
Учитывая слабую изученность микробиоценоза радужной форели в садковых хозяйствах Мурманской
области, подобные исследования представляют научный и практический интерес.
Целью данной работы являлось изучение качественного и количественного состава микробиоценоза
кишечника радужной форели (Parasalmo (=Oncorhynchus) mykiss).
Объектами исследования послужили микроорганизмы, обитающие в кишечнике радужной форели
(Parasalmo (=Oncorhynchus) mykiss).
Исследование микробиоценоза проводили в период зима-весна 2014–15 гг. на базе пресноводного
форелевого садкового хозяйства, расположенного на реке Тулома.
Исследованы физиологические группы гетеротрофных микроорганизмов, обитающих в кишечнике рыбы,
культивируемые на жидких питательных средах [1].
В ходе работы было выявлено, что количество эвтрофных микроорганизмов в кишечнике радужной форели
варьирует в пределах от 104 кл/г в зимний период до 1010 кл/г весной. Ситуация с углеводородокисляющими
бактериями представляет кардинально-противоположную картину, их численность зимой достигала 1012 кл/г,
весной снижалась до 103 кл/г. Такие изменения численности микробиоценоза кишечника форели связаны,
скорее всего, с увеличением интенсивности питания рыбы в период таяния льда на реке. При получении в
достаточном объеме кормов, богатых белком и жирами, у рыбы активизируются процессы метаболизма, о чем
свидетельствует сдвиг динамического равновесия между микробными ассоциациями, заселяющими кишечник
гидробионтов.
Численность группы аммонифицирующих микроорганизмов составляла стабильную систему, независимо от
сезона исследований, и находилась в диапазоне 104–105 кл/г. Это, возможно, указывает на умеренное,
контролируемое иммунитетом организма бактериальное гниение белков, что является необходимой частью
пищеварения и происходит в толстом кишечнике животных. При этом для аммонификаторов характерно
использование широкого круга органических соединений, в том числе сахаров, органических кислот, которые,
как правило, они предпочитают белкам. Форм, приспособленных к использованию только белков, немного.
В составе микробиоценоза кишечника форели были обнаружены молочнокислые бактерии,
представляющую автохтонную микробиоту. Выявлены единичные клетки бактерий коагулазо-отрицательного
Staphilococcus spp. и Clostridium spp., которые могут входить в состав аллохтонной микробиоты. Скорее всего,
группа молочнокислых бактерий (помимо собственного иммунитета организма рыбы) и является одним из
сдерживающих факторов в развитии аммонифицирующей и условно-патогенной микробиоты кишечника
исследованных животных.
Таким образом, в условиях искусственного питания аквакультуры, систематически контролируя микробное
сообщество внутренних органов гидробионтов, можно выявлять неблагополучие хозяйства и своевременно
разрабатывать практические рекомендации по предупреждению заболеваний рыб.
Литература
1. Anokhina V.S., UskovaI.V.Complex studies of trout fish farm of the Murmansk region// Anokhina V.S., Uskova
I.V. // Science, Technology and Higher Education [Text]: materials of the VI International research and practice
conference,Westwood,November 12th – 13th, 2014/ publishing office Accent Graphics communications, Westwood,
Canada, 2014. – 39 – 43 p.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент И. В. Ускова.
100
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЛИЗИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ
КУЛЬТИВИРУЕМОЙ В САДКАХ ФОРЕЛИ
В. С. Грицкевич
Мурманский государственный технический университет, г. Мурманск
Кольский полуостров в силу своего уникального географического положения и экологических условий
обитания гидробионтов является одним из самых перспективных районов для развития садкового
форелеводства.
В 80–90-х гг. в аквакультуре Севера не было проблемных инфекций, требующих применения карантинных
мер и больших затрат на их ликвидацию, но в настоящее время ситуация обостряется. Для сохранения здоровья
рыб и хорошей эпизоотической ситуации в хозяйствах требуется специфический подход в изучении и
разработке методов профилактики.
Целью работы является оценка биологического состояния радужной форели по микробиологическим
показателям ее слизистой поверхности.
Исследование микробиоценоза проводили в период осень-весна 2014–15 гг. на базе пресноводного
форелевого садкового хозяйства, расположенного на реке Тулома.
Исследованы физиологические группы гетеротрофных микроорганизмов, обитающих на слизистой
поверхности рыбы, культивируемые при разных температурах на жидких питательных средах[1].
Интенсивный рост эвтрофных бактерий слизистой поверхности радужной форели при всех трех
температурных режимах наблюдался в весенний сезон исследований, их обилие достигало максимума до
108 клеток в 1 см3 при 21 °C инкубации, что можно связать с наступлением полярного дня и повышением
метаболической активности форели. Но также известно, что состав микробиоты наружных покровов тесным
образом связан с условиями содержания рыб.
По нашему мнению, причиной такого роста микробиоценоза слизистой поверхности гидробионтов могло
быть стрессированное состояние, в котором находилась рыба после применения рыбоводами «солевых ванн»
для профилактики паразитарных заболеваний.
В осенне-зимний период исследований численность как эвтрофной, так и олиготрофной групп
микроорганизмов слизистой поверхности кожи рыбы была примерно одинакова и достигала количества в
диапазоне 102–103 кл/см3, при этом численность группы углеводородокисляющих бактерий была на порядок
выше. В этот же период состояние микробиоты слизистой жаберных крышек исследованных рыб несколько
отличается и характеризуется полным отсутствием эвтрофной группы бактерий, культивированных при
температуре 21 °C, в ноябре наблюдается интенсивный рост (до 105 кл/см3) углеводородокисляющих
микроорганизмов.
Таким образом, микробиологические исследования позволяют определить тенденцию изменения
характеристик среды обитания, выражающуюся в структурных перестройках состава микробиоценоза рыб. Для
выяснения более четкой характеристики экологического состояния исследуемого аквахозяйства требуется
дальнейшее проведение комплексных эколого-микробиологических исследований.
Литература
1. Anokhina V.S., Uskova I.V. Complex studies of trout fish farm of the Murmansk region// Anokhina V.S.,
Uskova I.V. // Science, Technology and Higher Education [Text]: materials of the VI International research and practice
conference,Westwood,November 12th – 13th, 2014/ publishing office Accent Graphics communications, Westwood,
Canada, 2014. – 39 – 43 p.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент И. В. Ускова.
101
ГЕОЭКОЛОГИЯ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИС ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ЕВРОАРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА
М. В. Ларионова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова, г. Архангельск
Арктические и приарктические территории отличаются повышенной уязвимостью компонентов природной
среды, низкой устойчивостью экосистем, выполняя при этом важную социальную, экономическую и
экологическую функцию. При загрязнении окружающей среды почвы являются биогеохимическим барьером,
который поглощает тонкодисперсные вещества и газы, поступающие из атмосферы, одновременно очищая
другие сопредельные среды. В атмосфере и гидросфере происходит периодическое самоочищение от
загрязнителей, почва же практически не обладает такой способностью. Учитывая слабую восстанавливаемость
северных почв и ландшафтов, загрязнение тяжёлыми металлами – основными поллютантами арктических
территорий наряду с органическими загрязнителями и искусственными радионуклидами, представляет
актуальную проблему.
Использование современного информационного подхода, основанного на геоинформационных системах
(ГИС), позволяет адекватно и оперативно определить структуру и механизм загрязнения почвенного покрова
Евроарктического региона, рассчитать оптимальную степень антропогенного влияния на экосистемы.
ГИС-технологии позволяют оценить:
– уровни загрязнённости почв, атмосферного воздуха, гидрографических объектов различными
поллютантами, в том числе тяжёлыми металлами;
– обеспеченность подвижными формами биогенных элементов – нитратным и аммонийным азотом,
фосфором, калием, серой;
– физико-химические характеристики почв – гранулометрический состав, кислотность, содержание
органического вещества;
– районы, нуждающиеся в рекультивации, подвергающиеся зафосфачиванию, засолению, механическому
выветриванию и другим воздействиям и многое другое.
Для решения проблемы мониторинга загрязнения почв могут применяться аэрокосмические, биологические,
физико-химические или математические методы, но все они не дают точной картины распределения
загрязняющих веществ, границ превышения фоновых значений и прогноза изменения концентраций в будущем.
Цель работы – показать возможности использования ГИС-технологий
для
оценки
экологического
состояния
почвенного
покрова
Евроарктического региона на примере эколого-геохимического
картографического
зонирования
территории
Архангельской
промышленной агломерации.
На основании данных о почвах городов Архангельска, Новодвинска и
Северодвинска были рассмотрены токсикологические, биологические и
почвенно-экологические свойства тяжёлых металлов и биофильных
элементов, а также источники и пути их поступления в почвы города;
создан комплект карт, показывающих свойства почв городов
Архангельской промышленной агломерации: типы, кислотность и
гранулометрический состав. Составлена серия тематических карт,
показывающих валовое содержание тяжёлых металлов и степень
обеспеченности биофильными элементами почв. Были также составлены
карты сравнения валового содержания тяжёлых металлов с ПДК, ОДК и
фоновыми концентрациями, карта суммарного показателя загрязнения
тяжёлыми металлами (пример на рисунке). Был проведён статистический
анализ данных в программе SPSS 17.0. Полученные данные были
проанализированы.
Почвы городов Архангельской промышленной агломерации в отличие от естественных зональных почв
области сильно опесчанены с нейтральной и слабощелочной реакцией среды почвенного раствора. В городах
Архангельской промышленной агломерации установлено наличие полиэлементного загрязнения тяжёлыми
металлами. При этом приоритетными загрязнителями г. Архангельска являются свинец, мышьяк и цинк,
г. Новодвинска – никель, цинк, и свинец, г. Северодвинска – цинк, медь и мышьяк.
Проведённый в программе SPSS 17.0 анализ данных, позволил сделать вывод, что самые сильные
корреляционные связи образуют марганец, цинк, свинец и медь в реплантозёмах г. Архангельска, свинец, цинк
и кадмий – в урбанозёмах. В реплантозёмах г. Новодвинска такие связи образуют кобальт и никель, а в
урбанозёмах – кобальт, никель, медь и цинк. В г. Северодвинске самые сильные корреляционные связи
устанавливают в реплантозёмах – свинец и цинк, а в урбанозёмах – медь, цинк и мышьяк.
В целом, почвы городов Архангельской промышленной агломерации в различной степени загрязнены
тяжёлыми металлами и хорошо обеспечены основными биофильными элементами, поэтому имеют более или
менее благоприятные условия для жизни растений и почвенной биоты.
Научный руководитель – д-р хим. наук, доцент Л. Ф. Фёдоровна.
102
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ С ЛЕСНЫМИ ПОЖАРАМИ
В ЗАБАЙКАЛЬЕ В 2015 ГОДУ (НА ПРИМЕРЕ ЦАГАН-ДАБАНСКОЙ ТАЙГИ)
Е. Е. Дойникова
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
Большая часть территории Республики Бурятии покрыта лесом. Тайга распространена на обширной
территории от берегов Байкала до границ Монголии. В начале лета 2015 года в Бурятии был объявлен сначала
особый противопожарный, а затем и режим чрезвычайной ситуации. К концу августа горело 160 тысяч га лесов.
В средствах массовой информации, среди обывателей и ученых было множество мнений о причинах столь
катастрофической ситуации. Главной причиной посчитали человеческий фактор, наряду со сложившейся
природно-климатической обстановкой. В итоге множество людей, в том числе с высших должностей
республики были уволены, а пожары удалось потушить лишь в сентябре, когда пошли дожди. Вопрос же о
причинах пожаров лета 2015 остается актуальным. В данной работе делается попытка объяснить
произошедшую ситуацию с точки зрения особенностей климатической обстановки.
В качестве территории исследования в работе рассматривается территория в западных отрогах хр. ЦаганДабан, на правобережье р. Селенги в пределах Селенгинского среднегорья. Хребет представляет собой
средневысотные горы, покрытые тайгой. У подножий и на южной стороне склонов распространены
светлохвойные и лиственные леса, выше отметки 900 м над у. м. – темнохвойная тайга с елью и пихтой.
Осенью 2014 года с целью изучения особенностей климата горно-таежных ландшафтов были начаты
систематические наблюдения за погодой, климатом, наледями и особенностями стока рек территории. Были
установлены автоматические датчики регистрации температуры и влажности воздуха (термохроны), проведены
маршрутные снегомерные съемки (январь-март 2015 г.), выполнены инструментальные наблюдения за
наледями на реке Куналейка. Полученные результаты были обработаны. Для сравнительной характеристики
использовались материалы по прошлым годам (космоснимки наледей за 2014 г., данные с МС «Тарбагатай»).
Они позволяют сделать выводы о роли климатических факторов в возникновении пожаров в тайге.
Главным условием риска возникновения пожара в тайге являются засушливые условия. Буйство
растительности, вечнозеленые хвойные породы деревьев не способствуют возникновению пожаров. Для
возникновения пожара нужна сухая трава, большое количество валежника и т. д., что напрямую зависит от
условий увлажнения. Влага в таежных лесах поступает с осадками. Важную роль играют зимние осадки, так
как при медленном снеготаянии почва и грунты насыщаются влагой, что в свою очередь обеспечивает сток рек,
пополнение запасов грунтовых вод. Поэтому важно знать закономерности и основные характеристики
снежного покрова, чтобы предсказывать ситуацию с увлажнением. Если мощность снежного покрова
небольшая, запасы воды невелики, то важную роль играют летние осадки. В таком случае они определяют,
засушливым ли и пожароопасным ли будет сезон. Кроме этого, важную роль играют наледи, так как эти запасы
воды из подземных источников обеспечивают сток малых рек и ручьев и увлажнение в днищах межгорных
котловин. Таким образом, на климатические особенности наступающего летнего сезона года влияют осадки
прошлых сезонов (вода наледей), осадки настоящего времени (снежный покров) и осадки будущего (летние
дожди). Последнее предсказать трудно, а вот по особенностям снежного покрова и наледей выводы о
надвигающемся летнем сезоне можно делать с большой долей вероятности совпадения, если знать данные по
прошлым годам. Основные данные, полученные в ходе исследования снежного покрова: средняя мощность
снежного покрова – 26,8 см, водный эквивалент снега – 32,5 л/м2 (при данной мощности) [1]. Сравнительный
анализ с данными прошлых лет показал, что зимой 2015 года запасы снега, а как следствие, влаги были
практически в 2 раза меньше чем в 2013 г. и в полтора раза меньше, чем в 2014. Ситуация с небольшим
количеством осадков в 2014 г. повлияла на запасы подземных вод, что четко показало изучение наледей. Их
площади и заключенные в них запасы льда в 2015 г. были почти в 1,5 раза меньше. чем в 2014 г. Таким образом,
можно говорить, что засушливые 2014 и 2015 годы (а сокращение количества осадков происходит с 2011 года)
привели к тому, что весной, после снеготаяния, в таежных лесах Цаган-Дабана было сухо и не было
достаточного количества влаги для активного роста и вегетации растений. Исправить ситуацию с риском
возникновения пожара могли бы только летние дожди, но их практически не было. В итоге, в исследуемом
районе в течение лета произошло 3 крупных пожара, каждый на площади более 400 га.
Полученные в ходе исследования результаты, как показало прошедшее лето, можно интерпретировать на
территорию почти всей Республики Бурятия и роль природно-климатической обстановки в СМИ и домыслах
обывателей явно занижена.
Литература
1. Дойникова Е.Е., Спиридонов Е. В., Мансурова О. З., Агильдина Н. Л. Сравнительная характеристика
снежного покрова в естественных и антропогенно-модифицированных ландшафтах (на примере хребтов ЦаганДабан и Цаган-Хуртэй) // Материалы международной научно-практической конференции студентов,
аспирантов и молодых ученых «Географы в годы войны и мира», посвященной 70-летию Победы в Великой
отечественной войне 1941–1945 гг. и 170-летию Русского географического общество в рамках XI Большого
географического фестиваля. [Электронный ресурс]. – М.: Издательство «Перо», 2015. с. 115–120
Научный руководитель – В.Н. Черных.
103
БИОКЛИМАТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В г. ТОМСКЕ
А. В. Пелипенко
Научный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск
Климат оказывает на человека прямое и косвенное влияние. Прямое влияние весьма разнообразно и
обусловлено непосредственным действием климатических факторов на организм человека и прежде всего на
условия теплообмена его со средой: на кровоснабжение кожных покровов, дыхательную, сердечнососудистую
и потовыделительную системы.
На организм человека влияет и совокупность факторов, причем основное действие оказывают их внезапные
изменения. Для любого живого организма установились определенные ритмы жизнедеятельности
разнообразной частоты.
Биоклиматология исследует прямые и косвенные связи между геофизическими факторами атмосферы и
живыми организмами. Исследования влияния метеорологических факторов на состояние человека
производятся с использованием различных температурных шкал и индексов на основе их расчета и анализа.
Среди таких показателей выделяются: эффективная температура (ЭТ); эквивалентно-эффективная температура
(ЭЭТ); радиационно-эквивалентно-эффективная температура (РЭЭТ); нормальная эквивалентно-эффективная
температура (НЭЭТ) и биологически активная температура (БАТ).
За восемь сроков с 1 января 2006 г. по 31 декабря 2012 г., на станции г. Томска, для определения
биоклиматических показателей рассчитаны среднесуточные, среднемесячные и среднегодовые значения
температуры, скорости ветра и относительной влажности за выбранный период.
Биоклиматические показатели, которые использованы для оценки биоклиматических условий:
– для всех месяцев года определяют эффективную и эквивалентно-эффективную температуру;
– для теплого периода (апрель–сентябрь) – радиационно-эквивалентно-эффективную, нормальноэквивалентно-эффективная температура и биологически активная температура;
Эффективная температура – это один из биометеорологических индексов, характеризующий эффект
воздействия на человека комплекса метеоэлементов (температуры и влажности воздуха) через единственный
показатель.
Эквивалентно эффективная температура – показатель, характеризующий комплексное воздействие на
человека температуры, влажности и скорости движения окружающего воздуха; определяется по показаниям
термометра, психрометра и анемометра с применением специальных таблиц или номограмм.
Радиационно-эквивалентно-эффективная температура – показатель, характеризующий воздействие на
температуры воздуха, относительной влажности и скорости ветра.
НЭЭТ – (Нормальная эквивалентно-эффективная температура) – показатель тепловой чувствительности с
учетом влияния ветра для одетого человека.
Биологически активная температура окружающей человека среды (БАТ) определяет воздействие
температуры, относительной влажности, скорости ветра и отраженной радиации Земли
На основании проведенного исследования были получены следующие выводы:
1. В результате исследования проведена оценка биоклиматического режима в районе города Томска по
условиям комфортности погоды с использованием пяти комплексных индексов, позволяющих определить
биоклиматический показатель: эффективной температуры и эквивалентно-эффективной температуры,
радиационно-эквивалентно-эффективной температуры, биологически активной температуры, условной
температуры и индекса по Бодману.
2. Установлено, что в районе города Томска комфортные условия по эффективной температуре (от 15,5 °C
до 14,3 °C) наблюдаются с июня по август месяцы, а по эквивалентно-эффективной температуре наиболее
комфортные условия – лишь в июле (17,4 °C).
3. Используя данные радиационно-эквивалентно-эффективной температуры (РЭЭТ), установили, что в
районе города Томска биоклиматические условия характеризуются как «комфортные» с июня по август месяцы.
Величины нормальной эквивалентно-эффективной температуры (НЭЭТ) указывают, что теплый период
характеризуется недостаточным комфортом, тогда как значения биологически активной температуры (БАТ)
дают основания заключить, что с июня по август наблюдается «теплый дискомфорт».
4. Анализ данных условной температуры позволил установить, что в октябре погода мало сурова (индекс
суровости погоды «мало суров»), но все остальное холодное время года погода «умеренно суровая».
5. По индексу суровости Бодмана (S) зима в районе города Томска характеризуется как «умеренно суровая».
6. Исследуя сезонный и годовой ход эффективной и эквивалентно-эффективной температуры видим, что в
течение трех месяцев с июля по август в городе Томске наблюдаются благоприятные условия, а остальные 9
месяцев – дискомфортные условия.
7. На протяжении исследуемого периода оценка теплоощущений человека находится в умеренной
температуре.
Научные руководители – канд. геогр. наук, доцент Л.М. Севастьянова, канд. геогр. наук, доцент Т.Н. Жилина.
104
ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ
НА ПРИМЕРЕ УГОЛЬНОЙ ДОБЫЧИ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
КЕДРОВСКОГО УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА (КЕМЕРОВСКАЯ ОБЛАСТЬ)
А. Г. Супруненко
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
В районах добычи угля природные системы испытывают интенсивное антропогенное воздействие, что
приводит к глубоким качественным и количественным их изменениям и негативно влияет на окружающую
природную среду. Добыча угля приводит к возникновению множества экологических проблем, которые
являются результатом взаимодействия комплекса природных и антропогенных процессов, для решения
которых необходимо изучение состояния природных систем и степени антропогенного воздействия на них.
Анализ современного состояния окружающей среды требует привлечения актуальной информации,
характеризующей объекты и процессы в пространстве и во времени. Примером такой информации могут
являться данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).
Цели исследовательской работы: оценка степени воздействия угольной добычи на окружающую среду на
основе применения ГИС- технологий и мультиспектральных данных ДЗЗ среднего пространственного
разрешения на примере Кедровского угольного разреза.
Для проведения картографирования района добычи угля на исследуемой территории использовались
следующие материалы: космический снимок со спутника Landsat 8 (09.05.2014), топографические карты М 1:
100 000, М 1: 50 000, изображения с картографических веб-сервисов Google maps, Yandex maps, программное
обеспечение Quantum GIS DeskTop 1.9.0, ArcView 3.2a, Mapinfo Professional 9.5, SasPlanet.
Методика исследования:
На первом этапе производился сбор, анализ и подготовка картографических материалов и данных ДЗЗ. Для
приведения пространственных данных в единую систему координат космический снимок и топографические
карты трансформированы в универсальную поперечную проекцию Меркатора.
На втором этапе проводилось визуальное дешифрирование и анализ антропогенного воздействия на
природную среду исследуемой территории.
На основании визуального дешифрирования космического снимка Landsat за 2014 год и сопоставления его с
топографическими картами 1980-х годов выявлены следующие процессы: появление новых территорий,
нарушенных добычей угля и занятых внешними отвалами вскрышных и пустых пород, и в то же время
восстановление брошенных участков добычи угля, изменение площадей гидроотвалов (пересыхание и
появление новых гидроотвалов), пересыхание малых речек. В результате анализа имеющихся материалов
выделено 3 стадии экологической ситуации:
– Очень острая экологическая ситуация
– Умерено острая экологическая ситуация
– Относительно удовлетворительная ситуация.
На основе созданных векторных слоев оставлен предварительный вариант карты экологической ситуации
Кедровского угольного бассейна (см. рис.), отражающей степень нарушенности естественных ландшафтов
добычей угля открытым способом.
Предварительный вариант карты экологической ситуации в районе Кедровского угольного разреза.
Литература
1. Книжников, Ю. Ф. Аэрокосмические методы географических исследований [Текст] / Ю. Ф. Книжников,
В. И. Кравцова, О. В. Тутубалина. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. − 336 c.
Научный руководитель – канд.техн.наук М.В. Цыдыпова.
105
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В СРЕДЕ ГИС
ДЛЯ ОЦЕНКИ АНТРОПОГЕННОЙ НАРУШЕННОСТИ ТЕРРИТОРИЙ
А. С. Вайцеховский
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Предприятия нефтегазодобычи являются основными источниками негативного воздействия на
окружающую среду таёжной зоны западной Сибири. Вместе с ростом показателей нефтегазодобычи
наблюдается рост негативного воздействия на природные комплексы близлежащих к территориям
нефтегазодобывающих предприятий. Причинами воздействий становятся загрязнения окружающей среды в
результате утечек нефти и межпластовых вод, выбросов попутных газов в атмосферу, воздействия
нефтегазового производства на тектоническую среду при бурении скважин, проведение земляных,
строительных и прочих работ [1].
В [1] предложен перечень показателей техногенной нагрузки и метод её оценки на основе методов бальных
оценок и многомерных средних, позволяющий привести разнородные показатели воздействия к единой шкале.
Благодаря данному методу можно определить степень техногенной нагрузки, и в работе приведён пример
применения данного метода на территории Оренбургской области. Однако используемый список показателей
может меняться в зависимости от территории. Так, например, для Томской области необходимо учитывать
также воздействие инфраструктуры на природные комплексы (протяжённость дорог, вырубка лесов под линии
передач и т. д.). Более того, сегодня данный метод требует больших временных ресурсов для оценки
техногенной нагрузки. Поэтому необходима универсальная система, позволяющая учитывать различные
показатели воздействия для различных территорий, обрабатывать их и передавать для дальнейшей работы в
среду ГИС.
Целью данной работы является разработка программы, позволяющей производить оценку техногенной
нагрузки территорий с использованием собственного списка показателей, присущих той или иной территории.
В основе разработанной программы лежит метод оценки техногенной нагрузки, представленный в [1]. В
качестве исходных данных выступают различные факторы техногенной нагрузки в виде показателей,
приведённых к единой шкале воздействия.
Разработанная программа производит расчёт нагрузки, согласно запланированным требованиям. Результаты
расчёта программы отражаются в атрибутивных данных векторных карт и позволяют наглядно оценить
территории с наибольшей степенью техногенной трансформации. Данные, собранные с разным временным
интервалом, позволят рассмотреть изменения природных комплексов в динамике. На основе рассчитанных
данных можно произвести аппроксимацию дальнейшего развития экологической обстановки на территории, а
также узнать, какой фактор воздействует на техногенную нагрузку больше других.
На рисунке ниже представлен результат работы программы на тестовых данных по Оренбургской области
[1]. Данные о степени техногенной нагрузки на природные ландшафты экспортированы в файл атрибутивных
данных административного деления Оренбургской области, и графически интерпретированы в программе
ArcMap 10.0.
Распределение техногенной нагрузки в Оренбургской области
Литература
1. А.А. Чибилёв, К.В. Мячина: «Геоэкологические последствия нефтегаздобычи в Оренбургской области» –
ИСтепи УрО РАН, 2007 г.
Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент О. С. Токарева.
106
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХ ПОЧВ
ОДРАБАШСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
И. А. Пронина
Национальный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск
Техногенез в современной промышленности и сельском хозяйстве сопровождается рядом негативных
последствий, оказывающих влияние на все компоненты биогеоценоза, в том числе, на почвенный покров.
Известно, что горнодобывающей промышленностью на территории нашей страны только при добыче бурого,
каменного угля и железных руд нарушено более 110 тыс. га всех нуждающихся в восстановлении земель [1]. В
связи с этим данное исследование, направленное на выявление почвенных процессов техногенно нарушенных
экосистем, представляется важным и актуальным.
Цель работы – исследование условий формирования и свойств техногенных почв (эмбриоземов)
Одрабашского железорудного месторождения, расположенного в Кемеровской области и их диагностика на
основе изучения различных форм железа. Железо взято в качестве типоморфного диагностического элемента,
всесторонне характеризующего процессы, происходящие в почвенном профиле, и их интенсивность. Согласно
субстантивно-генетической классификации [2] почвенный покров техногенных ландшафтов Одрабашского
железорудного массива представлен тремя типами эмбриоземов: инициальным, дерновым, органо–
аккумулятивным. Выяснено, что в условиях антропогенного воздействия каждый изученный тип имеет ряд
особенностей, коренным образом отличающих техногенные почвы от фоновых почв ненарушенных территорий
(горных бурых таежных). Все эмбриоземы имеют очень малую мощность профиля (30–40 см) по сравнению с
ненарушенной горной таежной почвой (70–80 см), высокую каменистость (более 85 %) и слабую степень
морфологической дифференциации профиля на горизонты. Это объясняется тем, что техногенные почвы
являются не природным образованием, а хаотичной смесью вскрышных и вмещающих пород, в которых слабо
или совсем не выражены многие естественные почвообразовательные процессы. Физико-химические свойства
изученных эмбриоземов также имеют существенные отличия от фоновых почв. Они выражаются такими
параметрами, как состав почвообразующих пород, реакция среды (у фоновой горной бурой таежной почвы –
слабокислая, у эмбриоземов – нейтральная или близкая к нейтральной), процентным содержанием углерода
(12 % в дерновом горизонте фоновой почвы, 6–10 % в верхних горизонтах эмбриоземов).
Специфично распределение форм железа в почвах техногенных ландшафтов по сравнению с фоновыми
вариантами. Так, в изученных эмбриоземах содержание валового железа колеблется от 2,88 до 3,75 %, в то
время, как в фоновых почвах этот показатель увеличен в три-четыре раза, что обусловлено относительной
«молодостью» и слабой развитостью техногенных почв. Повышенное количество силикатного железа в
эмбриоземе дерновом, сопоставимое с его содержанием в горной бурой таежной почве (60,8 и 57,0 %
соответственно), указывает на некоторую степень развития дернового процесса в техногенной почве на
территории отвала. Однако в отличие от горной бурой таежной почвы, где процентное содержание аморфного
железа с глубиной становится меньше (11,4 – 5,6 %), что соответствует картине профильного распределения в
фоновых почвах, в эмбриоземах оно колеблется в пределах от 36,6 % до 8 % от валового, что может являться
следствием разной скорости выветривания силикатных железистых минералов. Кроме того, снижение
содержания аморфного железа с глубиной в эмбриоземах инициальном и органо-аккумулятивном
свидетельствует о том, что почвообразовательный процесс в указанных почвах постепенно приобретает
признаки буроземообразовательного процесса, являясь благоприятным фактором для проведения работ по
лесной рекультивации.
Таким образом, распределение различных форм железа в эмбриоземах Одрабашского железорудного
месторождения свидетельствует о том, что почвообразовательный процесс в дальнейшем может развиваться в
двух направлениях: дерновом и буроземообразовательном. Вместе с тем почвенно-экологическую ситуацию на
данной территории следует признать неудовлетворительной, т. к. на исследованной территории ни в одном из
изученных типов техногенных почв нет признаков перехода в гумусово-аккумулятивную стадию, что
свидетельствует об отсутствии проградации данных почв. Следовательно, можно предполагать, что эволюция
техногенных почв на территории данного месторождения осуществляется тремя путями:
Эмбриозем инициальный → эмбриозем органо-аккумулятивный → эмбриозем органо-аккумулятивный
буроземоподобный.
Эмбриозем инициальный → эмбриозем органо-аккумулятивный → эмбриозем дерновый.
Эмбриозем инициальный без дальнейшего перехода (развития).
Дальнейшее изучение процессов, происходящих в указанных почвах, может стать основой для разработки
плана лесной рекультивации территорий Одрабашского жедезорудного месторождения.
Литература
1. Костенков Н.М., Ознобихин В.И. Биологическая рекультивация пород угольных отвалов. Владивосток:
изд-во Дальнаука, 2007 г. – 97 с.
2. Андроханов В.А., Куляпина Е.Д., Курачев В.М. Почвы техногенных ландшафтов: генезис и эволюция.
Новосибирск: Изд–во СО РАН, 2004. – 151 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. В.П. Середина.
107
ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ РУДНИКА «ХОЛБИНСКИЙ»
НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ
В. А. Молчанов, Т. Б. Балданова
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
Целью данной работы является прогнозная оценка воздействия рудника «Холбинский» на окружающую
среду.
Зун–Холбинское золоторудное месторождение было открыто геологами А. Г. Лакиным и О. Ф. Горнаковым
в 1955 г. в результате поисковых работ вокруг известного к тому времени Пионерского золоторудного
месторождения. С 1986 г. верхние горизонты этого месторождения стали обрабатываться рудником
Холбинский.
Рудник Холбинский расположен на высоте в пределах 1965–2270 м. над уровнем моря, в бассейнах рек
Самарта, Зун-Холба, и Барун-Холба, являющимися притоками р. Китой и Урик.
По своей значимости месторождение относится к числу крупных объектов хорошо обогатимых руд золото–
сульфидно-кварцевого типа и является основой сырьевой базы рудного золота Бурятии.
Зун-Холбинское месторождение находится вне бассейна озера Байкал, в практически неосвоенном
безлюдном районе гольцовой части Восточного Саяна, среди пока что еще слабо затронутой природной среды.
Непосредственно в районе месторождения нет пригодных для селькохозяйственного или лесного
использования земель. Определенную ценность представляют многочисленные ручьи, речки и горные озера,
вода которых в настоящее время может быть использована для хозяйственно – питьевого и технического
водоснабжения. [1]
Источники влияния на природную среду в горном производстве различаются (Исаченко А. Г. 1980 г.)
– по направлениям воздействия на природные ресурсы – землю, недра, водные ресурсы, атмосферу;
– по типам воздействия – механическое, физико-механическое, геохимическое, биологическое и др.
На руднике «Холбинский» можно выделить несколько видов воздействия на окружающую среду:
– механическое перемещение объемов вещества (горной массы, воды, пыли, газов), изменение
пространственных параметров природных объектов и их элементов (вскрытие месторождений, деформация
отдельных форм рельефа);
– гидрогеологическое – нарушение целостности недр, их структуры, изменение физических, механических и
химических свойств жидких и твердых ископаемых в недрах;
– геохимическое – изменение условий протекания природных химических процессов, вовлечение в
химически активную деятельность больших объемов горной массы и воды и как следствие – изменение
физических и химических свойств подземных и поверхностных вод, горных пород и минералов, почвы
растительности;
– биологическое – нарушение сложившихся отношений в природе, уничтожение видов, нарушение баланса
между видами, изменение генетических структур флоры и фауны;
– экологическое – нарушение среды обитания человека (охватывает все перечисленные выше типы
воздействия на природную среду);
– климатическое – трудно предсказуемое и неконтролируемое локальное изменение климатических условий
вследствие техногенного воздействия на водную среду и атмосферный слой.
В ходе данной работы была дана оценка воздействия рудника на близлежащие природные системы. В
настоящее время в результате деятельности рудника «Холбинский» в бассейне реки Китой и Урик возникла
устойчивая структура, в которую входят природные, промышленные, коммунально-бытовые и другие объекты,
действующие как одно целое. Все компоненты экологической системы района воздействия данной структуры
находятся под непрерывным прессом промышленных объектов – стоки, выбросы, отходы. Компоненты
природной среды, ухудшающиеся в результате промышленной разработки месторождений, должны проходить
через систему экологического контроля. В задачу экологического мониторинга, по нашему мнению, должно
входить выявление состояния компонентов природной среды с анализом прошлого и будущего их состояния.
Работа выполнена в рамках производственной практики.
Литература
1. Иванова О. А. Трансформация горных геосистем Восточного Саяна/ О. А. Иванова, А. Б. Иметхенов;
Бурят. гос. ун-т. – Улан-Удэ: Изд-во Бурят. гос. ун-та, 2011. – 135 с.
2. Исаченко А. Г. Методы прикладных ландшафтных исследований / А. Г. Исаченко. – М.: Изд-во МГУ,
1980.
Научный руководитель – канд. геогр. наук, доцент О. А. Иванова.
108
НЕФТЕПРОДУКТЫ В ПОЧВЕ НА ТЕРРИТОРИИ г. СТРЕЖЕВОГО (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)
А. А. Бондарчук
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Город Стрежевой расположен в северо-западной части Томской области, на левобережье р. Оби в пределах
Александровского района, в 970 км от областного центра – города Томска. Территория города приравнена к
местностям Крайнего Севера [1].
Территорию города условно можно разделить на три части: промышленный и жилой районы, а также места
индивидуальной застройки. Промышленный район расположен в северной части города. Основную часть
промышленной зоны составляют базы, склады, автобазы, строительные и монтажные управления нефте- и
газодобывающих предприятий. Размещены автозаправочная станция, тепличное хозяйство и ряд котельных,
обеспечивающих город теплом и горячей водой.
Жилой район города состоит из двух частей: частный сектор и микрорайоны с многоэтажными зданиями.
Район индивидуальной застройки представлен дачными участками.
Зеленой зоной города является парк, который является местом отдыха жителей города. Расположен он на
высоком берегу потока Пасол.
С целью оценки уровня содержания нефтепродуктов в почвах на территории г. Стрежевого в июле-августе
2015 г. производился отбор проб почв. Все работы по отбору, подготовке и анализу проб почв проводились в
соответствии с ГОСТом 17.4.4.02–84 [2]. Нефтепродукты в почве определяли по методике ПНД Ф 16.1: 2.21-98
по методу А – экстракция нефтепродуктов гексаном на приборе Флюорат-02-3 М «Люмекс» [3]. Анализы
выполнялись в аккредитованной экоаналитической лаборатории ОА "Транснефть – Центральная Сибирь" РНУ
"Стрежевой". Результаты определения нефтепродуктов представлены в таблице.
Содержание нефтепродуктов (НП) в почвах г. Стрежевого (мг/кг)
№ точки
1
2
3
4
5
6
7
НП
72 ± 29
80 ± 32
97 ± 39
30 ± 12
44 ± 18
17 ± 7
188 ± 75
№ точки
8
9
10
11
12
13
14
НП
29 ± 12
97 ± 39
64 ± 26
456 ± 114
31 ± 12
84 ± 34
63 ± 25
№ точки
15
16
17
18
19
20
21
НП
49 ± 20
22 ± 9
28 ± 11
108 ± 43
23 ± 9
9±4
88 ± 35
№ точки
22
23
24
25
26
27
28
НП
63 ± 25
32 ± 13
133 ± 53
346 ± 87
15 ± 6
43 ± 17
22 ± 9
По результатам проведенных работ нами установлено, что на территории города Стрежевого содержание
нефтепродуктов в почве изменяется в пределах от 9 ± 4 мг/кг до 456 ± 114 мг/кг. Все установленные значения
содержания нефтепродуктов не превышают уровня ПДК – 1000 мг/кг. Однако отмечается высокая
дифференцированность значений содержания нефтепродуктов в почвах по территории города. Наибольшее
содержание нефтепродуктов среди всех исследуемых проб наблюдается в промзоне около ремонтных баз
Нефтегазодобывающего управления (НГДУ) (456 ± 114 мг/кг) и в микрорайоне 3ГГ – третий гостиничный
городок (346 ± 87 мг/кг). Наименьшее содержание наблюдается в микрорайоне Новом, около бетонного завода
(9 ± 4 мг/кг) и в 4 микрорайоне (17 ± 7 мг/кг). Основные селитебные районы города характеризуются
содержаниями в почвах нефтепродуктов на уровне – 79 мг/кг, а среднее содержание по всем исследуемым
пробам – 84 мг/кг.
Таким образом, проведенные исследования позволили установить уровни содержания нефтепродуктов в
почвах на территории г. Стрежевого – районного административного центра, одного из основных
нефтегазодобывающих районов Томской области.
Литература
1. Евсеева Н.С. География Томской области. (Природные условия и ресурсы.). – Томск: Изд-во Томского
ун-та, 2001. – 223 с.
2. ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического,
бактериологического, гельминтологического анализа».
3. ПНД Ф 16.1: 2.21-98 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений
массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом с использованием
анализатора жидкости «Флюорат-02».
Научный руководитель – Е. А. Филимоненко.
109
ВЛИЯНИЕ РАЗРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ УЛУГ-ХЕМЧИКСКОЙ КОТЛОВИНЫ
В СВЯЗИ СО СТРОИТЕЛЬСТВОМ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ «КЫЗЫЛ-КУРАГИНО»
Б. Ш. Саая
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
Территория Республики Тыва располагает богатым разнообразием минеральных ресурсов. Улуг-Хемская
котловина обладает уникальным неосвоенным природно-ресурсным потенциалом: разведаны месторождения
цветных, редких и благородных металлов, каменного угля, железных руд, нерудного сырья для стройиндустрии,
пресных и минеральных вод.
Значительным препятствием на пути развития горнодобывающего комплекса на территории Республики
Тыва является отсутствие железной дороги, без которой транспортировка большого количества грузов в районы
переработки и потребления невозможна. Поэтому проекты строительства такой дороги существуют давно и на
сегодняшний день основной проект известен как железнодорожная ветка «Кызыл-Курагино», которая соединит
территорию с Транссибирской железной дорогой. Эта железная дорога может дать начало освоению
минерального сырья Улуг-Хемской котловины и прилегающих к дороге территорий. Главная цель проекта –
освоение угольных месторождений.
Месторождения каменных углей республики относятся к одному из крупных бассейнов каменного угля –
Улуг-Хемскому, общие прогнозные ресурсы которого оцениваются в 20 млрд. т. В Улуг-Хемском бассейне
оценены четыре месторождения: Межегейское, Элегестское, Каа-Хемское и Эрбекское, из которых,
разрабатываются в настоящее время Каа-Хемское и Элегестское [1]. Железная дорога Курагино-Кызыл должна
обеспечить вывоз коксующихся углей Элегестского месторождения на металлургические комбинаты России и
на экспорт.
Серьезной проблемой при освоении месторождений минерального сырья может стать ухудшение
экологической обстановки на территории, что может случиться уже на стадии строительства железной дороги.
При строительстве железной дороги, тоннелей и мостовых переходов, несомненно, происходят всесторонние
изменения характеристик поверхностных водных объектов, влекущие за собой нарушение биологического
баланса водных экосистем. Кроме того, в процессе эксплуатации загрязнение балластного слоя и близлежащих
почв и грунтов нефтепродуктами, химическими реагентами, сточными водами и горюче-смазочными
материалами будет происходить постоянно.
В ходе исследования, которое проводилось с использованием геологических карт и материалов из фондов
геологической информации Республики Тыва, в совокупности с анализом физико-географических условий
района расположения месторождений угля Улуг-Хемского бассейна, который проводился в ходе полевых
исследований, удалось установить основные направления воздействия планируемых производств на
окружающую среду.
При разработке месторождений минеральных ресурсов, особенно угля, которая начнется сразу после
строительства железной дороги, в различной степени проявится целый комплекс воздействий на окружающую
среду. Наиболее всего изменится рельеф территории. Появятся карьеры и отвалы вскрышных пород. Это
связано также с потерями земель, в том числе сельскохозяйственных. Помимо количественного сокращения
продуктивных земельных площадей в результате изъятия их из хозяйственного оборота, при эксплуатации
горнодобывающих предприятий произойдет значительное изменение структуры и состава поверхностного
слоя – почвы, приводящее нередко к полной или частичной потере плодородия земельных угодий, нарушится
режим поверхностных водотоков. Кроме того, взвешенные угольно-породные частицы, попадая в водные
объекты вместе со сточной водой, могут уменьшить прозрачность воды, заливать дно и берега, что в свою
очередь может привести к заболачиванию, уменьшению объема водохранилищ и нарушению в них
биологического равновесия, что нанесет необратимый ущерб гидрографической сети Улуг-Хемской котловины.
Пыль горнодобывающих предприятий, формирующих в месторождениях, содержащих в своем составе
различные вредные компоненты: силикозоопасный кремния диоксид SiO2, оксиды металлов – могут повлиять
на здоровье населения близлежащих населенных пунктов. Помимо пыли технологические процессы горных
работ в зависимости от применяемого оборудования выделяют вредные газы при взрывных, выемочнопогрузочных и особенно транспортных работах.
Природные комплексы весьма уязвимы к антропогенному воздействию, поэтому при проведении работ по
разработке месторождений Улуг-Хемской котловины необходимо строгое выполнение проектных решений. В
целях минимизации воздействия на окружающую среду производства при дальнейшей разработке необходима
максимальная оптимизация вскрышных работ, размещения отвалов, откачки и водоотведения. В программе
развития производства необходимо также учитывать геоэкологические аспекты жизни и здоровья населения
прилегающих территориях. Мероприятия по охране окружающей среды, рекультивация нарушенных земель,
постоянный мониторинг качества природной среды и создание слаженной инфраструктуры позволят
обеспечить более или менее стабильное функционирование ландшафтов территории. Для этого необходимо
дальнейшее изучение данной проблемы.
Литература
1. Лебедев Н.И. Угли Тувы: состояние и перспективы освоения сырьевой базы – Кызыл: ТувИКОПР
СО РАН, 2007 – 115 с.
Научный руководитель – В.Н. Черных.
110
ИЗУЧЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ
ТЕРРИТОРИЯХ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
Д. И. Пигалин, С. Г. Васин
Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола
На природных и техногенных территориях действуют многочисленные факторы, влияющие на
радиационную обстановку. В связи с этим была поставлена цель – изучить возможности применения
геоинформационных технологий для оценки радиационной обстановки лесных территорий, обусловленной
природными и техногенными факторами. Полевыми объектами исследования послужили экспериментальные
участки на территории Республики Татарстан.
В среде MapInfo была разработана ГИС территории исследования, включающая цифровую модель рельефа и
геологическую основу, которая позволила выделить геоморфологические и геологические особенности
территории и участки для экспериментальных исследований. Далее на двух экспериментальных участках
(участок 1 расположен на надпойменной террасе с абсолютными высотами 80–90 м и представлен сосновым
древостоем на дерново-слабоподзолистых песчаных и супесчаных почвах; участок 2 – на плакоре с
абсолютными высотами 170–190 м преобладают березовые древостои на серой лесной среднесуглинистой
почве) проводилась пешеходная гамма-съемка портативным спектрометром и оценка вариации
радиологических параметров: интенсивности гамма-излучения, удельной активности в почве 40K, 226Ra, 232Th и
плотности поверхностного загрязнения 137Cs в соответствии с разработанной ранее методикой [1, 2].
Обработка данных экспериментальных исследований позволила получить следующие результаты:
– установить поправочные коэффициенты к результатам полевой гамма-спектрометрической съемки,
зависящие от характера вертикального распределения радионуклидов: в условиях супесчаных почв основная
масса радионуклидов цезия сосредоточена в 0–5 см слое почвы (в среднем 77–83 %); в условиях суглинистых
почв на поверхностный слой 0–5 см приходится 41–47 % радиоцезия почвы; распределение природных
радионуклидов по глубине носит равномерный характер, за исключением верхнего органогенного слоя, что
обусловлено в первую очередь меньшей плотностью и рыхлым сложением верхнего горизонта;
– интенсивность гамма-излучения на участке 2 в 2,8 раза выше, чем на участке 1, что приводит к
повышению мощности дозы гамма-излучения от компонентов лесных биогеоценозов на 0,02 мкЗв/ч; в целом
МЭД не превышает значений характерых для европейской территории России;
– содержание техногенных радионуклидов 137Cs в среднем на обоих участках составляет 2–2,5 кБк/м2 и
соответствует данным об уровнях загрязнения, обусловленных глобальными выпадениями;
– содержание природных радионуклидов в грунтах и почвах участка 1 характеризуется как низкое и
соответствующее природным значениям песчаных отложений, а на участке 2 – значительно выше, что
соответствует гранулометрическому и минералогическому составу суглинистых почвообразующих пород;
– статистическая обработка результатов площадной гамма-съемки позволила установить фоновые
концентрации природных радионуклидов в почвах объектов исследования: на территории 69 кв. для 40К 71–
103 Бк/кг, 226Ra – 3,7–6,8 Бк/кг, 232Th – менее 1,7 Бк/кг; на территории 189 кв. для 40К – 277–351 Бк/кг, 226Ra –
8,1–12,3 Бк/кг, 232Th – 10,1–14,6 Бк/кг; а также пороги аномальных значений для оценки пространственного
распределения радиологических параметров.
– в целом различия в радиологических параметрах объектов исследования обусловлены в основном
природными факторами: минералогическим и гранулометрическим составом почвообразующих пород
(песчаные отложения обеднены природными радионуклидами), геологическим строением и положением в
рельефе (совпадение повышения значений радиационных параметров с поперечным направлением склона
местности), характером растительного покрова (за счет фона от древесного яруса и перехвата атмосферных
выпадений листвой), а также техногенными факторами: строительные земляные работы, применение
привозных строительных материалов и бронирование почвы (дорожные покрытия и сооружения).
Литература
1. Е. А. Гончаров, С. Г. Васин, А. М. Татарников. Применение портативных спектрометров для оценки
плотности загрязнения 137Cs лесных территорий // Журнал "АНРИ". – № 4. – 2012 – стр. 45–50.
2. Е. А. Гончаров, А. М. Татарников. Патент 2528910, Способ оценки удельной активности цезия-137 в
растительных ресурсах леса, Заявка: 2012156051/15, Дата подачи заявки: 25.12.2012 Опубликовано: 20.09.2014
Бюл. № 26.
Научный руководитель – канд. с.-х. наук, доцент Е. А. Гончаров.
111
ВЛИЯНИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
(НА ПРИМЕРЕ г. УЛАН-УДЭ)
Н. А. Пашкевич
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
Количество автомобилей на планете возрастает с каждым днем и по сравнению с европейским, японским,
американским рынком продаж автомобилей наиболее перспективным является российский.
Актуальность темы определяется тем, что каждый житель города ощущает негативное воздействие,
оказываемое автомобильным транспортом, так как источник загрязнения находится в приземном слое.
Задачи: выявить основные источники загрязнения воздушного бассейна г. Улан-Удэ; выяснить основные
тенденции состояния здоровья населения.
Опираясь на данные об атмосферном воздухе г. Улан-Удэ, можно сделать вывод о том, что в целом, уровень
загрязнения окружающей среды города можно охарактеризовать как «зону чрезвычайной экологической
ситуации». В столице республики насчитывается более 340 тысяч автомобилей.
Были собраны статистические данные по загруженности улиц города. Одной из наиболее загруженных
частей города стала улица Бабушкина, где интенсивность движения превышает более пяти тысяч автомобилей в
час. Кроме того, на 15 автодорогах уровень концентрации – от двух до пяти тысяч автомобилей в час, а на 8 –
от 1,5 до 2 тысяч авто. Это на уровне города Санкт-Петербурга. Поэтому для Улан-Удэ – намного меньшего по
масштабу города с гораздо меньшим числом жителей – интенсивность движения очень высокая.
Всего в атмосферный воздух в Улан-Удэ поступает 214 вредных веществ, из которых 24 обладают
канцерогенной активностью. По самым скромным подсчетам, 28 % населения г. Улан-Удэ (101 807 человек)
живет на территориях, где риск развития онкологических заболеваний вследствие воздействия канцерогенных
веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, выше допустимого. Такое содержание вредных веществ
неприемлемо ни для населения, ни для профессиональных групп. Риск развития дополнительных случаев
смерти от загрязнения атмосферного воздуха в целом по городу составляет 9,8 случая в год, заболеваний – 429
случаев в год. Основной вклад в суммарный канцерогенный риск дают бензин, сажа и формальдегид. Наиболее
высокому риску подвержено население, проживающее в следующих микрорайонах: Элеватор, ЛВРЗ,
пос. Восточный, Виадук и др.
Охрана окружающей среды от выбросов автотранспорта долго еще будет одним из наболевших вопросов,
которые требуют немедленного разрешения. Исследования по данной теме продолжаются.
Научный руководитель – канд. геогр. наук, доцент О.А. Иванова.
112
ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА РАДОНА НА СКЛОНОВОЙ ТЕРРИТОРИИ ГОРНОЙ АДЫГЕИ
С. С. Куликов, Т. А. Фарзали, В. В. Нефедов, Е. В. Дергачева, В. К. Кубрина
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
Определение плотности потока радона с поверхности почвы (ППР) проводится при решении различных
задач в области геологии (поиск и разведка месторождений полезных ископаемых, геологическое картирование
территорий), экологии (оценка радоноопасности территорий при строительстве) и прогнозировании
геодинамических процессов (землетрясений, оползней) [1].
Исследование оползневых процессов является актуальной темой как при строительстве новых объектов, так
и при эксплуатации уже возведенных. Систематическое наблюдение за оползнями позволяет предотвратить
разрушение склонов и аварийные ситуации в зданиях и сооружениях [2]. Имеются научно-исследовательские
объекты мониторинга радона в следующих объектах окружающей среды: почвы, горные и коренные породы;
источники питьевого водоснабжения, а также природные источники, не используемые человеком [2]; плотность
потока радона с поверхности почвы.
Работа посвящена оценке радоновых полей на территории горной Адыгеи. Определение плотности потока
радона с поверхности почвы в Майкопском районе республики Адыгея проводилось на модельной площадке,
расположенной на обрыве ущелья реки Сюк. Данная площадка отличается развитыми оползневыми и
обвальными процессами. Почвы, преобладающие на модельной площадке – бурые лесные (в том числе,
неполноразвитые и примитивные). Плотность потока радона с поверхности почвы определяли
автоматизированным радиометром радона РРА-01М-03 с пробоотборным устройством ПОУ-04.
Карта-схема исследуемого участка
Плотность потока радона на модельной площадке варьируется от 93 до 410 мБк·м–2·с–1, при средней
плотности потока радона – 223 мБк·м–2·с–1. Отдельно выделялся участок (точка РС16), на котором плотность
потока радона составляла 900–1600 мБк·м–2·с–1. Вокруг точки РС16 были проведены дополнительные
измерения ППР с шагом 1 м. Подобные вариации плотности потока радона могут быть связаны с наличием зон
напряженности в породах, слагающих данную модельную площадку. На поверхности оползневого склона
горные породы делятся трещинами на отдельные блоки разных размеров. Распределение радонового поля в
приповерхностной части оползневого склона может определяться не только физическими свойствами пород,
слагающих оползень, но и его деформационно-напряженным состоянием [3]. Пространственные вариации
концентраций радона с учетом морфологии оползневого склона достаточно надежно дают сравнительную
оценку физического состояния отдельных геологических блоков, слагающих оползневой склон, что позволяет
прогнозировать его устойчивость. В дальнейших исследованиях будут проведены работы для подтверждения
и/или выявления оползневых процессов на склоновых участках горной Адыгеи с использованием природных и
искусственных радионуклидов (210Pb и 137Cs), а также обозначены наиболее неустойчивые участки.
Исследование выполнено в рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального
университета (Тема № 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).
Литература
1. Горяинов Н.Н., Боголюбов А.Н., Варламов Н.М. Изучение оползней геофизическими методами. – М.:
Недра, 1987. – 157 с.
2. World Health Organization (WHO), 2009. WHO Handbook on Indoor Radon: A Public Health Perspective.
WHO Press, Geneva.
3. Дёмин Н.В., Нгуен Хань Лан. Изучение структурных и геодинамических особенностей оползневых
склонов эманационным методом. Известия Вузов. Геология и разведка, 2006. № 6.
Научный руководитель – канд. хим. наук Е. А. Бураева.
113
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ
НА ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
И. В. Попов, Е. С. Шаповалова, А. М. Давыденко, К. С. Неганова, Е. В. Дергачева, В. С. Нефедов,
С. Р. Аветисян, В. В. Стасов
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
Мощность эквивалентной дозы (МЭД) гамма-излучения является мерой воздействия ионизирующего
излучения на биологические ткани и, таким образом, показывается степень опасности гамма-излучения. В
нормах радиационной безопасности НРБ-99/2009 [1] существуют основные пределы доз для различных групп
персонала. Значительные вариации МЭД связаны как с особенностями геологического и тектонического
строения регионов, так и с наличием техногенного влияния – разработкой месторождений полезных
ископаемых, выбросами в результате ядерных инцидентов, внесением удобрений и др. [2]. Это указывает на
необходимость проведения мониторинга, что и осуществляется во всех странах мира.
В качестве объектов исследования был выбран ряд участков, находящихся в Ростовской области,
Краснодарском крае, Республиках Адыгея, Северная Осетия – Алания (район – Дигория) и Кабардино-Балкария
(пики Чегет и Терскол). МЭД определяли дозиметрами-радиометрами СРП-88н, ДРБП-03 и ДКС-96 на высоте
1 метр от поверхности почвы.
В целом, радиоактивность горных территорий в среднем в два раза выше, чем в степных районах. Это
связано с тем, что на площадках высокогорных территорий в природном радиоактивном фоне преобладает
космогенная составляющая, в том числе и солнечная радиация. Важную роль играет также повышенное
содержание естественных радионуклидов в подстилающих горных породах, эманация радиоактивных радона и
торона и наличие зон с тектоническими нарушениями.
Работа посвящена оценке эффективной дозы гамма-излучения с учетом вклада от дозообразующих
радионуклидов земного происхождения (226Ra, 232Th и 40K) на каждой из территорий Северного Кавказа
(Ростовская область, Краснодарский край, Республики Адыгея, Северная Осетия и Кабардино-Балкария).
Для учета дозы гамма-излучения от почвенных радионуклидов использовали соотношение,
рекомендованное Научным Комитетом Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации
(НКДАР ООН) [2]. Для перевода поглощенной дозы гамма-излучения D (нГр/ч) в E –эффективную дозу
(мЗв/год) использовали соотношение, рекомендованное [2]. Расчет годовой эффективной дозы проводился,
исходя из принципа, что фон в течение года стабилен и человек облучается равномерно. Следовательно, можно
умножить среднее значение мощности эквивалентной дозы на количество часов в году.
Оценка мощности годовой эквивалентной дозы
Регион
Ростовская область
Краснодарский край
Адыгея
Северная Осетия
Кабардино-Балкария
Средняя
МЭД,мкЗв/ч
0,13
0,14
0,15
0,21
0,25
Эффективная
доза, мЗв/год
1,13
1,22
1,31
1,81
2,19
Эффективная доза от почвенных
радионуклидов, мЗв/год
0,35
0,53
0,48
0,63
0,43
Вклад излучения от радионуклидов земного происхождения (226Ra, 232Th и 40K) в эффективную дозу гаммаизлучения для разных территорий и в зависимости от высоты над уровнем моря варьирует в пределах от 19 до 43 %.
При этом максимальный вклад в дозу дают почвенные радионуклиды в высокогорных районах Краснодарского края
(1160–2320 м над уровнем моря) и горной Адыгеи (500–800 м).
В высокогорьях Кабардино-Балкарии (пики Чегет и Терскол) вклад в эффективную дозу гамма-излучения от
почвенных радионуклидов минимален (19 %). Это связано, в первую очередь, с преобладающим влиянием
солнечной радиации и космического излучения на МЭД.
В целом, среднегодовая эффективная доза гамма-излучения на всех территориях превышает минимальную,
установленную в НРБ-99/2009 (1 мЗв/год), что относит данные территории к регионам, в которых должен
проводиться непрерывный радиоэкологический мониторинг.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-08-01413\13 и в
рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального университета (Тема № 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).
Литература
1. СанПин 2.6.1.2523-09 Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Утверждены и введены в
действие постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации Г.Г. Онищенко
от 7 июля 2009 г № 47 с 01 сентября 2009 г.
2. НКДАР ООН (Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации).
Источники, эффекты ириски ионизирующего излучения. Доклад Генеральной Ассамблеи, с приложениями,
Нью-Йорк. 1988.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Е.А. Бураева.
114
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА РАДИОНУКЛИДОВ
В СИСТЕМЕ ПОЧВА – ОБЪЕКТЫ БРИОФЛОРЫ
Н. Н. Москалев, Ф. Ш. Арысланова, Е. В. Дергачева, В. С. Нефедов, А. М. Давыденко, С. Р. Аветисян,
В. В. Стасов, В. Ю. Колесников
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
При экологическом мониторинге загрязнений использование биологических индикаторов часто дает более
ценную информацию, чем прямая оценка загрязнения приборами, так как биоиндикаторы реагируют сразу на
весь комплекс загрязнений. Целью данной работы является исследование содержания и распределения
радионуклидов в почвах и мхах для оценки переноса радионуклидов в системе почва–бриофлора природных и
урбанизированных территорий Северного Кавказа.
В качестве индикаторов в настоящей работе были выбраны образцы мхов, наиболее распространенных на
территории Ростовской области (г. Ростова-на-Дону), Республик Адыгея (Майкопский район), Северная
Осетия – Алания (Дигория) и Кабардино-Балкария (Терскол). Образцы почвы отбирали на целинных и
залежных территориях Ростовской области в экспедициях 2000–2014 годов.
В уравнениях, описывающих миграции радионуклидов по почвенному профилю, имеются параметры,
отвечающие за сорбцию радионуклидов корневой системой растений. Так уравнение, рассмотренное в работе
[1] используется уравнение:
где С0– концентрация ионов радионуклидов в водном растворе в момент времени t в точке с координатой x;
D – коэффициент диффузии радионуклидов по профилю; k– коэффициент, учитывающий неоднородность
потока диффузии из-за изменения сечения; β – константа скорости сорбции радионуклидов твёрдой фазой; α –
константа поглощения радионуклидов корневой системой.
Ниже, на рисунке приведена зависимость концентрации радионуклидов во мхах от различных факторов.
Полученные данные являются относительными и отражают результат за короткий промежуток времени, так как
в формуле не учтены факторы: физиологической особенности мха, климатических особенностей, изменение
рельефа со временем, скорости биологического выведения радионуклида.
а
б
в
137
Зависимость скорости накопления Cs во мхах: а) от скорости сорбции радионуклидов твёрдой фазой
(почвой) β; б) от коэффициента миграции (D, см2/год); в) от константы поглощения радионуклидов мхами α
Изменение активности радионуклидов от времени в объектах бриофлоры связано с особенностями миграции
данных элементов в почве. При этом, в зависимости от свойств почвы и типа почвенного режима одинаковые
коэффициенты миграции радионуклидов могут приводить к противоположным эффектам: низкие коэффициенты
миграции (1…2) см2/год могут быть связаны с высокой сорбцией радионуклидов органическими и/или
минеральными (глинистыми) почвенными фракциями, и, как следствие, они не доступны корневой системе. Это, в
основном, характерно для степных почв со значительным содержанием гумуса и наличием глинистых фракций. А во
влажных почвах с промывным почвенным режимом коэффициенты миграции (1…2) см2/год связаны с высокой
влажностью почвы, когда атмосферные процессы (количество осадков и температура воздуха) не оказывают
значимого влияния на скорость миграции радионуклидов по почвенному профилю. В этом случае радионуклиды
наиболее доступны растительности и происходит их максимальное накопление объектами флоры. При значительном
движении радионуклида по почвенному профилю корневая масса растений не успевает поглощать водорастворимые
формы радионуклидов, что может приводить к снижению накопления радионуклидов растительностью.
В целом, накопление радионуклидов объектами бриофлоры зависит от скорости миграции радионуклидов в
почве, свойств почвы, физиологии растений, особенностей сорбции радионуклидов почвенными фракциями,
почвенного режима и климатических условий региона исследования.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-08-01413\13 и
в рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального университета (Тема
№ 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).
Литература
1. Ефремов И.В. и др. // Вестник ОГУ. 2005. № 9. С. 129 – 133.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Е.А. Бураева.
115
ИССЛЕДОВАНИЕ МИГРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ НА ТЕРРИТОРИЯХ
СО СЛОЖНЫМ РЕЛЬЕФОМ НА ПРИМЕРЕ ГОРНОЙ АДЫГЕИ
А. А. Заруднев, Е. В. Дергачева, В. С. Нефедов, А. М. Давыденко, К. С. Неганова, С. Р. Аветисян,
В. В. Стасов, С. С. Куликов
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
Целью данной работы является исследование особенностей миграции естественных (226Ra, 232Th и 40К) и
искусственного (137Cs) радионуклидов в почвах на территориях со сложным рельефом на примере горных почв
Майкопского района Республики Адыгея. Объектом исследований в настоящей работе являются почвы горных
территорий Республики Адыгея. Радионуклидный состав почвенных образцов определяли на
сцинтилляционном гамма-спектрометре «Прогресс-гамма», методики отбора и подготовки проб применялись
стандартные, геометрии счетного образца – Маринелли 1 литр, Маринелли 1/2 литра, чашка Петри. Время
набора спектра не превышало 24 часов для различных геометрий счетного образца. Активность радионуклидов
в исследуемых образцах определялась с помощью стандартного пакета программ «Прогресс».
На распределение искусственного 137Cs в почвах территорий со сложным рельефом и различными склонами
могут оказывать влияние такие факторы, как крутизна склона, тип почвы, содержание гумуса и
гранулометрический состав почвенных фракций, увлажненность почвы и тип почвенного режима. Для
исследования особенности миграции радионуклидов в горных почвах в регионе были заложены три модельных
площадки: «Гранитное ущелье», «Бурые лесные – луговые почвы» и «Спуск к реке Сюк».
Для влажных почв (ранкер лесной, луговые почвы), характерных для модельных площадок «Гранитное
ущелье» и «Бурые лесные – луговые почвы», имеет место увеличение удельной активности радиоцезия в
верхнем слое некоторых разрезов. Это может быть обусловлено как расположением данных участков на
достаточно крутом склоне (имеет место смыв радионуклидов по склону), так и повышенной сорбцией
радионуклидов гумусовым горизонтом.
Высокая влажность почв может обусловливать значительную миграцию цезия по глубине почвенного
профиля, его размытую структуру и наличие максимумов удельной активности данного радионуклида на
различных глубинах.
На модельной площадке «Спуск к реке Сюк» наблюдается значительное увеличение удельной активности
137
Cs в почвенных разрезах, расположенных в нижней части склона. Почвы – бурые лесные, на склоне –
примитивные и неполноразвитые. Нижние разрезы характеризуются влажными дерново-аллювиальными
почвами.
Скорость конвективного переноса и коэффициента диффузии 137Сs в почве оценивали путем численного
решения уравнений [1]. Скорость конвекции, полученная в данной работе, для искусственного радионуклида
137
Cs во влажных горных почвах на различных модельных площадках составляет (0,003…1,8) см/год и
обусловлена почвенным режимом. Коэффициенты миграции для данного радионуклида в почвах региона
исследования составляют (0,01…48,7) см2/год.
Низкие скорости конвективного переноса радиоцезия в горных почвах связаны с типом почвенного
режима – на данных территориях преобладает промывной почвенный режим (количество осадков превышает
количество испарений). Влияние осадков на движение почвенного раствора и, как следствие, фильтрацию и
транспирацию радионуклидов по почвенному профилю незначительное или полностью отсутствует.
В целом, средние содержания радионуклидов в основных зональных и интразональных почвах Адыгеи
варьируются в зависимости от типа почвы: 226Ra в пределах – 23 %,232Th в пределах 30 %,137Cs – в 2,5 раза.
Вариация удельной активности 40К отсутствует. Содержание естественных радионуклидов в почвах в среднем
составляют 27 Бк/кг для 226Ra, 35 Бк/кг для 232Th, 418 Бк/кг для 40K. Концентрация искусственного
радионуклида 137Cs ~ 30 Бк/кг.
На распределение искусственного 137Cs в почвах территорий со сложным рельефом могут оказывать
влияние такие факторы, как крутизна склона, тип почвы, содержание гумуса и гранулометрический состав
почвенных фракций, увлажненность почвы и тип почвенного режима, а также климатичские условия региона,
расположение почвенных разрезов и структура почвенных профилей. Естественные радионуклиды в горных
почвах распределены равномерно, без значительных вариаций их удельной активности по глубине.
Исследование выполнено в рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального
университета (Тема № 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).
Литература
1. Соколов Э.М. и др. // Горный вестник. 1996. № 4. С. 81–84.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Е.А. Бураева.
116
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ
В ПОЧВАХ ГОРНЫХ И СТЕПНЫХ ТЕРРИТОРИЙ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
К. С. Неганова, А. А. Заруднев, А. М. Давыденко, Е. В. Дергачева, В. С. Нефедов, С. Р. Аветисян,
А. Н. Триболина
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
Данная работа посвящена сравнительному анализу распределения естественных радионуклидов (ЕРН) в
почвах горных и степных регионов Северного Кавказа. Почвенные образцы отбирались в Ростовской области и
в республике Адыгея. Ростовская область находится в южной части Восточно-Европейской равнины и частично
в Северокавказском регионе.
В работе представлены данные по содержанию радионуклидов в почвах, отобранных в экспедициях 2012–
2014 гг., в Ростовской области и республике Адыгея. Места отбора проб почвы закладывались на выровненных
целинных или залежных участках, где почва не обрабатывалась, и растения имели естественный характер
произрастания. Почвенные пробы отбирались из разрезов слоями: 1–3 см, 3–5 см, 5–10 см, 10–15 см, 15–25 см и
далее по 10 см до дна. Радионуклидный состав почв определяли инструментальным гамма–
спектрометрическим методом анализа с использованием сцинтилляционного гамма–спектрометра «Прогресс–
гамма», набором счетных геометрий Маринелли 1 л, Маринелли 0,5 л, чашка Петри. Время набора гамма–
спектров не превышало 24 часа, погрешность определения удельной активности радионуклидов – 25 %.
Средние содержания радионуклидов в основных почвах Северного Кавказа
Средняя удельная активность,
Бк/кг
226
232
40
Ra
Th
K
Тип почвы
Каштановая солонцеватая тяжелосуглинистая на лессовидных суглинках
(на желто-бурых суглинках)
Чернозем обыкновенный карбонатный среднемощный малогумусный
тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках
Чернозем южный среднесуглинистый на тяжелых суглинках
Луговато-каштановая тяжелосуглинистая на лессовидных суглинках
Лугово-черноземная пойменная малогумусная легкоглинистая на
аллювиальных отложениях
Луговая ненасыщенная (кислая) тяжелосуглинистая на валунногалечниковых отложениях
Горно-луговая альпийская ненасыщенная маломощная легкосуглинистая
на элювии известняков
Аллювиально-луговая легкосуглинистая на аллювиальных погребенных
отложениях
Аллювиально-дерновая ненасыщенная тяжелосуглинистая на
аллювиально-делювиальных отложениях
Ранкер лесной среднесуглинистый ненасыщенный на элювии гранитов
Бурая лесная ненасыщенная тяжелосуглинистая на элювии аргиллитов
36,8
42,8
560,9
23,2
30,6
498,8
52,1
47,0
32,6
45,0
542,6
556,5
21,1
33,8
462,4
22,4
35,5
420,5
31,4
40,7
440,0
24,4
24,7
381,5
27,0
31,5
423,2
28,1
25,1
27,8
29,5
398,9
324,5
Повышенным содержанием естественных радионуклидов отличаются каштановые почвы и черноземы.
Минимальные средние концентрации радионуклидов характерны для аллювиальных и пойменных почв. В
целом, содержание естественных радионуклидов для разных типов почв варьирует в широких пределах.
Минимальное значение удельной активности 226Ra составило 12,2 Бк/кг для луговой ненасыщенной почвы, а
максимальное (70,0–92,6 Бк/кг) – для черноземов и каштановых типов почв. Минимумы содержания 232Th
(15,0 Бк/кг) наблюдаются в аллювиальных почвах, максимумы также характерны для черноземов и каштановых
почв (50,0–68,4 Бк/кг). Удельная активность 40К варьирует в широких пределах – от 103 Бк/кг в аллювиальнодерновой почве до 961,8 Бк/кг в лугово-черноземной почве, причем его содержание в горно-луговых почвах
может достигать 2000 Бк/кг в сухоторфяном горизонте.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-08-01413\13 и
в рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального университета (Тема
№ 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Е.А. Бураева.
117
ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ НАКОПЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ
В ПОЧВЕ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ: МОДЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
А. С. Миронова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Долгое время считалось, что основную радиационную опасность представляют искусственные
(техногенные) радионуклиды – следствие испытаний ядерного оружия, деятельности предприятий ядернотопливного цикла, использования радиоизотопных источников в промышленности и т.п. К настоящему
времени установлено, что основную роль в облучении населения играют не техногенные, а природные
(естественные) источники радиационного излучения (ЕРН).
Нефть, газ и пластовые воды, контактируя с породами, растворяют и содержат в своем составе многие
химические вещества, включая природные радионуклиды урана-238, радия-226, тория-232 и калия-40. При
добыче нефти происходит вынос этих радиоактивных веществ на дневную поверхность, где их количественное
содержание может варьироваться от незначительного превышения естественного фона до величин, опасных для
здоровья работников промысла и объектов природной среды.
На уровень накопления радионуклидов в почвах и на интенсивность последующего их включения в
химические, экологические и пищевые цепи в значительной степени влияют гранулометрические и физикохимико-биологические свойства почв, а также физико-химические свойства самого радионуклида.
Уран-238 в почвах находится в форме UO22+, который образует с органическим веществом почвы хорошо
растворимые комплексы, что увеличивает его подвижность в почве. Геохимическими барьерами для 238U
выступают сильно окислительные условия, наличие фосфора и других химических осадителей, глинистое и
органическое вещество.
Определение естественных радионуклидов в объектах окружающей среды позволяет оценить возможную
опасность радиационного воздействия на здоровье человека.
Цель данной работы – в ходе эксперимента получить информацию о накоплении урана в почве и
прошедших через почву водных растворах.
Объектом исследования является почва, отобранная методом конверта (согласно ГОСТ 17.4.3.01-83 и ГОСТ
17.4.4.02-84) вблизи лесного массива и жилых строений кампуса СФУ. Пробы почвы массой 300,0 г были
помещены в пластиковые цилиндры (колонки) с дренажной системой. Всего было подготовлено 5 проб.
Эксперимент начали с регулярного полива проб отстоявшейся водопроводной водой для того, чтобы
предупредить полное высыхание почвы. Через четыре недели полива, предварительно отобрав контрольную
пробу дренажных вод, в колонки № 2,3,4 и 5 внесли раствор нитрата уранила (UO2(NO3)2) концентрацией
0,384 мг/мл, 0,768 мг/мл, 1,152 мг/мл и 1,536 мг/мл соответственно. Колонка № 1 – контрольная, в нее нитрат
уранила не вносили, а продолжали полив обычной водой.
Через сутки после полива раствором урана осуществили отбор воды для контроля на связывание – не
связывание урана с компонентами почвы. После был осуществлен ещё один полив обычной водой и ее отбор
через неделю и в конце эксперимента.
На завершающей стадии эксперимента почву каждой колонки разделили на два слоя – верхний (3 см) и
нижний. Дальше были получены водорастворимая фракция (водная вытяжка 5,0 г почвы в 50 мл дистиллята) и
обменная фракция (почва после водной вытяжки выдерживалась в 30 мл 1 М раствора ацетата аммония). Все
пробы отобранных дренажных вод и вытяжек исследовали методом масс-спектрометрии с индуктивносвязанной плазмой (ИСП МС) Agilent 7500 в Институте химии и химической технологии СО РАН.
При расчете урана в результате дренирования и последовательного фракционирования исследуемых почв
было выявлено, что больше 90 % от внесенного урана во всех колоннах оставалось в почвенном слое. На
основании литературных данных было сделано предположение, что оставшийся уран провзаимодействовал с
органическим веществом исследуемых почв.
Корреляционный анализ показал взаимосвязь урана с другими элементами, присутствующими в почве и
почвенных растворах. Высокую положительную корреляцию уран имеет лишь с одним элементом – германием.
Невысокую положительную корреляцию уран имеет с мышьяком и висмутом. Отрицательную – с литием,
хлором, калием, железом, бромом, золотом и другими элементами.
Таким образом, при внесении соли урана в почвенные системы до 1 % от внесенного урана вытекает из
колонны сразу же после внесения. Взаимодействие урана с почвенными частицами происходит с образованием
водорастворимой и обменной фракций, около 2 % от внесенного урана. Уран слабо коррелирует с другими
элементами. Имеет единственную высокую положительную корреляцию с германием.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Л.Г. Бондарева.
118
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАДИОАКТИВНЫХ И ХИМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
В ЮЖНО-УРАЛЬСКОМ ФЕДЕРАЛЬНОМ ОКРУГЕ
В. В. Коноплева
Российский государственный гидрометеорологический университет, г. Санкт-Петербург
Деятельность промышленных предприятий и заводов оказывает значительное негативное влияние на
здоровье людей и окружающую среду. На Южном Урале на сегодняшний день функционирует ряд
предприятий, которые обусловливают экологическую ситуацию в регионе. Одним из них является «ПО «Маяк».
ФГУП «Производственное объединение «Маяк» – федеральное государственное унитарное предприятие по
производству компонентов ядерного оружия и изотопов, хранению и регенерации отработавшего ядерного
топлива (ОЯТ). «ПО «Маяк» основано в 1948 году и является одним из крупнейших российских центров по
переработке радиоактивных материалов.
ФГУП «ПО «Маяк» расположено на Южном Урале в Челябинской области недалеко от городов Кыштым и
Касли. Город Озерск (или Челябинск-65), в котором живут работники «ПО «Маяк» и члены их семей,
расположен недалеко от самого комбината.
За длительную историю функционирования «ПО «Маяк» был зафиксирован ряд радиационных инцидентов.
Наиболее крупным из них был взрыв емкости с жидкими радиоактивными отходами, который произошел 29
сентября 1957 года. В результате данного инцидента образовался Восточно-уральский радиоактивный след
(ВУРС) – территория основных выпадений радиоактивных веществ. В окружающую среду было выброшено
20 млн. кюри радиоактивных веществ, облучению подверглись 272 000 человек в 217 населенных пунктах.
Целью данной работы является исследование влияния последствий инцидентов, произошедших на «ПО
«Маяк», влияния безаварийной деятельности предприятия, а также предоставление сравнительной оценки
радиоактивных и химических воздействий на окружающую среду и здоровье человека в Южно-Уральском
федеральном округе. В данной работе предложена модель воздействия мелкодисперсных примесей на здоровье
человека.
Основное загрязнение окружающей среды вокруг «ПО «Маяк» произошло в 50–60-х годах. В первые годы
работы предприятия производились сбросы жидких радиоактивных отходов в реку Течу (с 1949 года),
аварийный выброс радиоактивных веществ (в 1957 году), ветровой разнос радиоактивных веществ с
обнажившейся береговой линии озера Карачай (весной 1967 года), регламентные выбросы в атмосферу
радиоактивных нуклидов. Все это сформировало неблагоприятную радиационную обстановку в регионе.
Согласно данным из отчета Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и
ликвидации последствий стихийных бедствий "Последствия техногенного радиационного воздействия и
проблемы реабилитации Уральского региона" (2002 г.) содержание 90Sr и l37Cs в воде рек Течь и Исеть в
настоящее время не превышает допустимых уровней, регламентированных НРБ-99. Изотопный состав ВУРС
значительно изменяется по длине следа. В наиболее загрязненной части следа (более 5 Ки/км2 по 90Sr)
соотношение 90Sr/137Cs составляет 25–50, а на периферии следа (менее 1 Ки/км2 по 90Sr) оно близко к 1.
Основываясь на данных отчета, можно сказать, что радиационная обстановка в районе предприятия
стабилизировалась к 70-м гг. и дозовое воздействие на население определяется радиоактивным загрязнением
территории, которое сформировалось в первые годы работы «ПО «Маяк», однако его функционирование и
сегодня представляет потенциальную угрозу.
Согласно данным из доклада Гринпис России «Маяк – трагедия длиною 50 лет» ежегодно на «ПО «Маяк»
перерабатывается порядка 140 тонн ОЯТ. Существующая технология переработки ОЯТ предполагает сброс
большого объема жидких радиоактивных отходов в окружающую среду. На предприятии низко- и
среднерадиоактивные жидкие отходы сбрасываются в Теченский каскад водоемов и изолированное озеро,
имеющее связь с грунтовыми водами. Высокоактивные отходы хранятся на территории предприятия.
Кроме этого, значительный вклад в экологическую обстановку в регионе оказывают выбросы других
промышленных предприятий. Прежде всего, это связано с выбросами золы от предприятий тепловой
энергетики. По данным литературных источников, очистка составляет от 72 % до 92 % и мелкодисперсные
примеси с характерным аэродинамическим диаметром РМ10 и РМ2,5 не улавливаются.
Согласно результатам исследований, проведенных в Европе, эти аэрозоли оказывают исключительно
отрицательное влияние на здоровье человека.
В связи с деятельностью «ПО «Маяк» и других промышленных предприятий в регионе сформировалась
сложная экологическая обстановка. На основании современных исследований и наблюдений можно сделать
вывод, что текущая деятельность предприятия не оказывает влияния на уже сформировавшуюся ранее
экологическую ситуацию. Тем не менее, последствия инцидентов не прошли бесследно и вопросы риска как
для здоровья населения, проживающего в регионе, так и для окружающей среды, связанные с деятельностью
«ПО «Маяк» и других промышленных предприятий, остаются открытыми.
Научный руководитель – канд. физ.-мат. наук, доцент В. А. Васильев.
119
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВАХ БОТАНИЧЕСКОГО САДА
ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА
С. Г. Гордиенко, А. В. Барахов, Е. В. Дергачева, В. С. Нефедов, К. С. Неганова
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
В связи с тем, что территория Ботанического сада Южного федерального университета (БС ЮФУ)
находится в черте города Ростова-на-Дону и испытывает увеличивающуюся год от года антропогенную
нагрузку, изучение загрязнения почв радионуклидами является актуальной проблемой. Почвенный покров
территории БС ЮФУ является неоднородным. Отличительной особенностью территории является
многообразие форм рельефа и гидрологических условий. Наиболее высокая часть Ботанического сада (84,5 м
над уровнем моря) расположена на западе территории, которая плавно снижается при продвижении на восток к
реке Темерник (до 4 м над уровнем моря), а затем снова возрастает по правому берегу до 24,4 м над уровнем
моря. Сложная орография территории способствовала формированию разнообразных типов геохимических
ландшафтов – элювиального (возвышенные участки), транзитного (склоны) и аккумулятивного (отрицательные
элементы и депрессии рельефа). Наличие серии элементарных ландшафтов, сменяющих друг друга от местного
водораздела к местной депрессии рельефа и связанных направленными геохимическими потоками, позволяет
проанализировать горизонтальное распространение антропогенных воздействий, в частности загрязнения и
возможностей накопления радионуклидов (формирование техногенных геохимических аномалий) и
самоочищения ландшафта [1,2].
Для оценки загрязнения радионуклидами территории Ботанического сада в 2014 году были заложены
75 контрольных участков, на которых производился отбор почвенных проб (0–5 см). Данные точки были
выбраны с помощью программы Qgis в соответствии с уклоном местности, экспозицией склонов, типом почв и
особенностями рельефа Ботанического сада. Радионуклидный состав проб почвы определяли с использованием
сцинтилляционного гамма-спектромера «Прогресс-гамма» и геометрий счетного образца – Маринелли 1 литр,
Маринелли 0,5 литра. Были изучены пределы распределения удельной активности таких радионуклидов, как
137
Cs, 226Ra, 232Th и 40K. Содержание искусственного радионуклида 137Cs варьирует в пределах 1,3–38,3 Бк/кг.
Удельная активность естественных радионуклидов 226Ra, 232Th и 40K составляет 11,6–33,4 Бк/кг, 8,4–38,4 Бк/кг и
111–524 Бк/кг соответственно.
Проведенные исследования показали, что удельная активность радионуклидов в почвах Ботанического сада
Южного федерального университета в основном соответствует среднемировым значениям и характерны для
Ростовской области и г. Ростова-на-Дону.
Поверхностное распределение естественных радионуклидов и искусственного 137Cs в почвах территории
исследования имеет неравномерный характер, что связано, в первую очередь, с особенностями рельефа
Ботанического сада. Преимущественное накопление радионуклидов происходит в отрицательных элементах
рельефа. Особенно энергично накопление радионуклидов происходит в пойме реки Темерник –
аккумулятивном типе геохимического ландшафта, который характеризуется преобладанием процессов
накопления вещества, поступающего из элювиального (возвышенные участки) и транзитного (склоны)
ландшафтов [3].
Помимо особенностей процессов накопления радионуклидов пойма реки Темерник отличается от остальной
территории Ботанического сада и составом почвенного покрова. Почвенный покров поймы характеризуется
наличием интразональных гидроморфных (болотных) и полугидроморфных почв (лугово-черноземных,
черноземно-луговых и лугово-болотных). Остальная часть почвенного покрова Ботанического сада
представлена зональными почвами – черноземами обыкновенными (79 % от площади) [3]. Изучение
поверхностного распределения радионуклидов позволило выявить наиболее «проблемные» по загрязнению
участки и почвы Ботанического сада ЮФУ, которые при сложившейся экологической ситуации будут наиболее
интенсивно подвергаться этому виду загрязнения.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-08-01413\13 и
в рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального университета (Тема
№ 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).
Литература
1. Виноградов Б.В. Основы ландшафтной экологии. – М.: ГЕОС, 1998. – 418 с.
2. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1988. –
324 с.
3. Гончарова Л.Ю., Симонович Е.И. Современное состояние почвенного покрова особо охраняемой
территории – Ботанического сада Южного федерального университета //Мат. Докладов VI съезда Общества
почвоведов им. В.В. Докучаева. Всероссийская с межд. Участием научн. конф. «Почвы России: современное
состояние, перспективы изучения и использования». Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2012. Кн.
3. – С. 311–313.
Научные руководители – канд. хим. наук, доцент Е.А. Бураева, канд. с.-х. наук, доцент Л.Ю. Гончарова.
120
ОЦЕНКА КОЭФФИЦИЕНТОВ НАКОПЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ
И ИСКУССТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ РАСТЕНИЯМИ
В. Ю. Колесников, Е. А. Бураева, Ф. Ш. Арысланова, Е. В. Дергачева, В. С. Нефедов, В. В. Стасов,
Г. В. Иванов, Д. Е. Сычева
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
Большой интерес для района расположения Ростовской АЭС (РоАЭС) представляют определения
содержания естественных (ЕРН) и искусственных (ИРН) радионуклидов в почвах, растительности и опаде.
Такие измерения выполнены в 2003–2009 годах на ряде контрольных участков (КУ) в период нормальной
эксплуатации РоАЭС, когда существенных изменений содержания ИРН (137Cs) не должно быть. Все КУ
относятся к водораздельным участкам Центрального (южного) ландшафтно-геохимического района и
расположены на целинных землях:
КУ 12. Профиль – промывной. Почва – лугово-каштановая, солонцеватая, тяжелосуглинистая.
Растительность – полынь, типчак, мятлик, донник.
КУ 103а. Профиль – промывной. Почва – влажная, лугово-каштановая солончаковая, легкосуглинистая,
грунтовые воды выше 1,5 м. Растительность – луговая: ситник, клевер, полынь горькая. Место отбора проб изза болота смещена относительно ранее заложенного на ~250 м южнее.
КУ 118а. Профиль – диффузионный. Почва – темно-каштановая солонцеватая, тяжелосуглинистая.
КУ 133а. Профиль – промывной. Лес – тополево-хвойный, на поверхности опад. Почва – дерново-песчаная,
гумусовая прослойка 1–2 см, дернина рыхлая, ниже – мелкозернистый песок.
Данные по содержаниям ЕРН, в том числе космогенного 7Ве в почвах 0–1 см и растительности приведены
ниже.
Содержание ЕРН в почвах и растительности на различных КУ
№ КУ
Тип пробы
почва 0–1 см
растительность
почва 0–1 см
растительность
опад
почва 0–1 см
растительность
опад
почва 0–1 см
растительность
12
103а
118а
133а
238
U
36,1
–
31,5
16,0
15,0
29,4
21,1
10,5
25,4
81,1
А, Бк/кг (почва); А, Бк/кг всм* (растительность)
226
210
232
40
Ra
Pb
Th
K
46,1
218,0
44,0
427,0
20,6
114,0
5,3
885,0
85,1
485,1
59,1
750,8
42,9
586,5
17,3
3444,5
31,9
2868,5
14,1
460,8
53,8
398,6
42,3
437,5
68,8
1258,9
82,4
6162,6
95,1
3383,4
58,3
946,6
96,5
432,8
52,1
752,4
45,0
790,2
25,1
5310,8
7
Ве
–
–
72,0
181,0
733,0
3,6
85,0
640,0
7,6
306,0
*всм – высушенная масса растительности
40
Содержание К в растительности почти в 10 раз больше, чем в почве, и в 6–7 раз больше, чем в опаде
(кроме КУ 12, для которого содержание 40К в растительности всего в 2 раза больше, чем в почве).
Почти во всех элементах наземной экосистемы содержание 7Ве довольно высоко и обусловлено особо
интенсивными атмосферными выпадениями в весенне-летний период (сезонный максимум). Этот радионуклид
достаточно быстро мигрирует вглубь почвы и интенсивно переходит в растительный материал и, особенно, в
опад. Видно, что в наземной части растений за счет поглощения листовой поверхностью прямо из осадков и,
возможно, поглощением корневой системой из почвы содержание 7Ве доходит до 100–300 Бк/кг всм, а за счет
поглощения из осадков в опаде еще больше – до 600–750 Бк/кг всм.
Коэффициенты накопления 7Ве растительностью из 1 см слоя почвы Кн = 25–40 (если этот механизм
преобладает).
Коэффициенты накопления 210Pb растительностью из 1 см слоя почвы Кн = 0,5–3,0 (наибольший для КУ
118а), из опада Кн = 5,0–9,6 (наибольший для КУ 133а).
Заметны различия в величине Кн для различных радионуклидов: наибольшие для 7Be, 210Pb и 40K. Имеются и
различия Кн для КУ с различным типом почв: наибольшие Кн имеют место для КУ 118а (для 226Ra, 232Th, 210Pb
для растительности и 226Ra, 232Th, 40К и 7Ве для опада), для КУ 133а (для 238U и 40К для растительности и для
210
Pb для опада) и для КУ 103а для 7Ве для растительности и опада.
Эти величины следует считать только оценочными, так как, строго говоря, надо определять Кн исходя из
удельной активности почвы на глубине, соответствующей развитой корневой системе.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-08-01413\13 и
в рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального университета (Тема
№ 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Е.А. Бураева.
121
ДИНАМИКА 137Cs В ГОРНЫХ ПОЧВАХ
Д. В. Сычева, Г. В. Иванов, С. Р. Аветисян, А. М. Давыденко, В. В. Стасов, В. С. Нефедов, Е. В. Дергачева,
А. А. Заруднев, И. В. Попов
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
137
Cs – искусственный радионуклид с периодом полураспада 30 лет. В объекты окружающей среды (почвы,
донные отложения, растительность и др.) 137Cs поступал при испытаниях ядерного оружия («глобальный»
137
Cs – 1950–1970 гг.) и после аварии на Чернобыльской АЭС («чернобыльский» 137Cs – 1986 г). Отдельные
регионы также были загрязнены данным радионуклидом локально в результате аварий на различных
предприятиях ядерного топливного цикла: 1957 год – Российская федерация, восточно-уральский
радиоактивный след; 1979 год – США, авария на АЭС Три-Майл-Айленд;. 2011 год – Япония, Фукусима.
Данная работа посвящена оценке содержания, вертикального распределения и динамике искусственного
радионуклида 137Cs в некоторых зональных и интразональных почвах горной Адыгеи.
Удельную активность 137Cs определяли гамма-спектрометрическим методом радионуклидного анализа.
Использовали сцинтилляционный спектрометр «Прогресс-гамма», стандартные методики отбора, подготовки и
измерений почвенных проб. Все почвенные пробы высушивали при температуре t = 100 °C, измельчали до
размера частиц не более 1,0 мм и герметично упаковывали в счетные геометрии Маринелли 1 л, Маринелли
0,5 л, чашка Петри, Дента 0,02 л (диск высотой 7 мм и диаметром 70 мм). Время набора гамма-спектров не
превышало 24 часа, погрешность определения удельной активности 137Cs – 20 %. Минимальная детектируемая
активность 137Cs составляла 1 Бк/кг.
На контрольном участке (КУ) с преобладающими почвами ранкер лесной удельная активность
искусственного радионуклида 137Cs в слое 0–5 см варьирует в пределах 14,6–160,2 Бк/кг, при среднем
содержании 73,4 Бк/кг. Максимальное содержание искусственного 137Cs в ранкере лесном зафиксировано в
верхнем 25 см слое. Удельная активность данного радионуклида за период наблюдений увеличилась на 40 %. В
целом, динамика распределения радиоцезия отличается смещением его максимума по глубине почвенного
профиля. Следует отметить, что данный КУ расположен на дне ущелья и подобное поведение 137Cs и
увеличение его удельной активности в период с 2011 г. по 2014 г. может быть обусловлено смывом данного
радионуклида со склонов.
В 2011 году 137Cs в бурых лесных почвах в значительных количествах фиксировался по всему почвенному
профилю. В 2012–2014 гг. максимальное содержание 137Cs наблюдалось в верхнем слое почвы с последующим
снижением этого радионуклида по глубине. Такое распределение связано с климатическими условиями
(совокупным сочетанием температуры воздуха и количества осадков) и, возможно, со смывом данного
радионуклида с верхних участков склона.
На участке с бурыми лесными неполноразвитыми почвами наблюдается значительное содержание 137Cs в
верхнем слое почвы. С глубиной содержание данного радионуклида снижается, что может быть связано как с
климатическими условиями, так и с особенностями формирования почв – почвы смытые, неполноразвитые.
Имеет место переотложение искусственного 137Cs в пойменных участках реки Сюк.
Горно-луговые альпийские почвы отличаются наличием сухо-торфяного горизонта (слой 2–3 см) и, как
следствие, накоплением искусственного радионуклида 137Cs в данном горизонте. В целом, в распределении
цезия в горно-луговых альпийских почвах имеет место максимум в верхнем слое почвы и достаточно резкое
снижение его удельной активности с глубиной почвенного профиля. За период наблюдений содержание
данного радионуклида в верхнем слое почвы уменьшилось на 25 % за счет его миграции в более глубокие слои.
В целом, удельная активность 137Cs в почвах региона исследования, обусловленная испытаниями ядерного
оружия и аварией на Чернобыльской АЭС, в среднем составляет 73,4 Бк/кг и является характерной для горной
Адыгеи. Рельеф территории непосредственно влияет на распределение данного радионуклида по профилю
почвы – на верхних пологих участках и на дне ущелий происходит накопление цезия по всему профилю, а в
нижних – вымывание радионуклидов вниз по склону и накопление в верхних слоях почвы.
Исследование выполнено в рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального
университета (Тема № 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).
Литература
1. Давыдов, М.Г. Радиоэкология: учебник для вузов. // М.Г. Давыдов, Е.А. Бураева, Л.В. Зорина, В.С.
Малышевский, В.В. Стасов. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2013. – 635 с.
Научные руководители – канд. хим. наук, доцент Е.А. Бураева, канд. с.-х. наук, доцент Л.Ю. Гончарова.
122
К ВОПРОСУ О СОДЕРЖАНИИ 90Sr В ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ПОВОЛЖЬЯ
А. Е. Кочетов, С. Г. Васин, Д. И. Пигалин
Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола
В настоящее время в результате деятельности человека в биосфере накоплено значительное количество
искусственных радионуклидов, среди которых наибольшее экологическое значение (по миграционной
способности и продолжительному периоду полураспада) имеют Cs-137 и Sr-90. Исследованиям распределения
техногенного цезия в лесных экосистемах Поволжья посвящен ряд работ [1–3], в отношении радиоактивного
стронция данные практически отсутствуют, что в первую очередь связано со сложной и продолжительной
методикой пробоподготовки образцов для спектрометрии бета-излучающих радионуклидов, к которым
относится 90Sr.
Поэтому целью данной работы стало изучение содержания 90Sr как глобального, так и Чернобыльского
происхождения в лесных почвах Среднего Поволжья.
Объектами исследований послужили почвенные образцы, отобранные с радиационно загрязненных лесных
участков: дерново-слабоподзолистая песчаная (Пензенская область, Городищенский район); светло-серая
лесная супесчаная (Ульяновская область, Майнский район); серая лесная тяжелосуглинистая (Республика
Мордовия, Чамзинский район) почвы; чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый (Пензенская область,
Лунинский район).
Методикой исследований было предусмотрено описание почвенных условий, отбор объединенных проб
почвы для агрохимического, гамма- и бета-спектрометрического анализа. Отбор проб почвы осуществлялся
стандартным пробоотборником диаметром 40 мм на глубину 20 см. В лабораторных условиях проводилась
пробоподготовка образцов и аналитические работы по определению содержания природных и техногенных
радионуклидов путем гамма- и бета-спектрометрии, при этом выделение стронция-90 выполнялось
радиохимическим методом [4]. Результаты приведены в таблице.
Характеристика свойств лесных почв
Удельная
активность
радионуклидов,
Бк/кг
137
Cs
90
Sr
40
K
232
Th
226
Ra
чернозем
выщелоченный
тяжелосуглинистый
275,3 ± 33,1
3,2 ± 3,8
608,1 ± 126,0
26,3 ± 6,3
13,9 ± 5,5
Почва
серая лесная
тяжелосуглинистая
252,0 ± 29,5
7,1 ± 4,8
366,0 ± 86,9
20,6 ± 5,3
18,9 ± 5,6
светло-серая
лесная
супесчаная
189,2 ± 22,4
6,7 ± 2,4
369,3 ± 82,2
5,1 ± 3,0
9,1 ± 3,8
дерновослабоподзо-листая
песчаная
161,0 ± 19,1
6,2 ± 2,0
33,9 ± 23,4
≤ 2,0
5,3 ± 2,8
По результатам работы можно сделать следующие основные выводы:
1. Активность 137Cs в верхнем 20-см слое почвы составляет 160–280 Бк/кг, что соответствует плотности
загрязнения 1,0–1,8 Ки/км2, что согласуется с результатами других исследователей [1, 2].
2. Содержание 90Sr в лесных почвах Поволжья не превышает 12 Бк/кг (0,08 Ки/км2), что соответствует
относительно удовлетворительной экологической ситуации.
3. Соотношение «137Cs:90Sr» (25–86:1) говорит о преимущественно глобальном происхождении
радиостронция.
4. Содержание природных радионуклидов (40K, 232Th, 226Ra) определяется минералогическим составом
(главным образом, глинистыми минералами) почвообразующих пород и накоплением органического вещества в
поверхностном горизонте почв.
Литература
1. Н. А. Булыгина. Радиоэкологические исследования лесных ландшафтов Республики Мордовия / Н.А.
Булыгина // Сб. статей II Международной научно-практической конференции «Природные опасности: связь
науки и практики», Саранск 9–10 октября 2014 г. – Саранск: Мордовский гос. ун-т им. Н.П. Огарева, 2014. –
стр.63–67.
2. О. В. Малюта, Е. А. Гончаров, Д. Е. Конаков. Радиоэкологические исследования лесных экосистем
Среднего Поволжья // Лесной журнал. – 2010. – № 4. – стр. 132–138.
3. О. В. Малюта, Е. А. Гончаров, Д. Е. Конаков, И. И. Митякова. Миграция радионуклидов по почвенному
профилю в условиях малофонового загрязнения // Всероссийская научно-практическая конференция,
посвященная 100-летию со дня рождения д.с-х.н., проф. В.Н. Смирнова. Современные проблемы почвоведения
и экологии: Сб. статей. Ч.2. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. – стр. 29–33.
4. Сборник документов по обеспечению радиационного контроля почвы с использованием
радиологического комплекса «Прогресс». НТЦ Амплитуда. – 2004. – 39 стр.
Научный руководитель – канд. с.-х. наук, доцент Е. А. Гончаров.
123
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ 90Sr И 137Cs В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕРА КОЖАКУЛЬ (ТЕРРИТОРИЯ
ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКОГО РАДИОАКТИВНОГО СЛЕДА, ЧЕЛЯБИНСКАЯ ОБЛАСТЬ)
О. Г. Цыганова
Челябинский государственный педагогический университет, г. Челябинск
Радиоактивное загрязнение окружающей среды является наиболее важным экологическим последствием
радиационных аварий с выбросами радионуклидов и техногенных микроэлементов.
Поступающие в озерную экосистему радионуклиды попадают в воду, затем аккумулируются из нее
грунтами. Поэтому анализ их накопления и распределения в илах представляется актуальным. Наиболее
важными являются долгоживущие радионуклиды 90Sr и 137Cs.
Целью работы является исследование особенностей накопления 90Sr и 137Cs в донных отложениях озера
Кожакуль.
Озеро Кожакуль принадлежит к озерам верхнего течения рек Течь и Синара. Водоем расположен в грядово–
холмистом сильно выровненном рельефе восточного склона Южного Урала на радиоактивно загрязненной
территории (20 км от ПО «Маяк»).
На рисунке представлено распределение радионуклидов 90Sr и 137Cs по колонке донных отложений.
Распределение удельной активности долгоживущих радионуклидов в донных отложениях озера Кожакуль
Для донных отложений оз. Кожакуль характерно немонотонное уменьшение значений удельной активности
Sr (диапазон концентраций от 966 до 1,2 Бк/кг), что, по всей вероятности, связано с их структурой и
химическим составом. По содержанию 137Cs илы можно подразделить на два слоя: верхний (концентрации от
1894 до 1613 Бк/кг) и нижний, в котором наблюдается монотонное уменьшение – до 9,2 Бк/кг.
Илы озера Кожакуль в большей степени загрязнены 137Cs, что является последствиями ветровой эрозии
пересохших побережий водоема Карачай в период засушливого лета 1967 г.
90
Научный руководитель – д-р. биол. наук, проф. С.Г. Левина.
124
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В ВОДЕ ИСТОЧНИКОВ
ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
А. С. Сидорова
Алтайский государственный медицинский университет, г. Барнаул
Цель исследования: Проведение гигиенической оценки удельной суммарной альфа- и бета-активности
природных радионуклидов в воде источников питьевого водоснабжения степных и нагорных областей
Алтайского края.
Материалы и методы: в процессе исследования отобрано 189 проб воды из источников питьевого
водоснабжения, оценка удельной суммарной альфа- и бета-активности природных радионуклидов, а также
радона-222 выполнены на базе радиологической лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в
Алтайском крае», 8 проб отправлены в аккредитованный испытательный лабораторный центр ФБУЗ «Центр
гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае» на радиохимический анализ.
Результаты и обсуждение:
Наиболее высокое содержание природных радионуклидов наблюдается в подземных водах, приуроченных к
кислым магматическим породам, например в водах трещиноватых гранитов. По данным НКДАР ООН, вклад
питьевой воды в суммарную дозу облучения населения обусловлен в основном присутствующими в воде
радионуклидами природных рядов урана и тория. Наибольшее значение удельной суммарной альфа-активности
радионуклидов воды отмечалось в пос. Восточный Усть-Калманского района Алтайского края и составило
1,75 Бк/кг, бета-активности радионуклидов воды в пос. Комсомольский Мамонтовского района – 1,46 Бк/кг;
максимальная удельная активность радона в воде зафиксирована в с. Дружба Целинного района и достигала
178,6 Бк/кг. В двух случаях была превышена удельная бета-активность воды: пос. Комсомольский Мамонтовского
района и с. Родино Родинского района. Еще в четырех случаях была превышена только удельная активность радона
в питьевой воде, – это скважины № 1–2 с. Курья и артезианские скважины с. Максимовка Славгородского района и с.
Усть-Козлуха Краснощековского района.
Основной вклад в дозовую нагрузку населения обусловлен высокими значениями удельной альфа
активности и радоном воды. Вторым по значимости компонентом является непосредственно удельная
суммарная альфа-активность радионуклидов воды (с. Горновка Курьинского района и скважина с. Раздольное
Родинского района). На третьем месте только радон воды, его уровень вмешательства составляет 60 Бк/кг, что
определяет главный вклад в превышения проб села Курья Курьинского района, скважина № 1 села Максимовка
г. Славгорода и с. Усть-Козлуха Краснощековского района. Удельная суммарная бета-активность воды: поселок
Комсомольский Мамонтовского района и в селе Родино Родинского района. / Годовая эффективная доза
внутреннего облучения населения от потребления питьевой воды не превысит 0,1 мЗв за год. Во всех двадцати
скважинах наблюдалось превышение единицы.
Таким образом, из 189 проб нестандартными оказались 20, что составило 10,6 %, из них не соответствовали
гигиеническим нормативам по удельной альфа-активности радионуклидов в воде и радону 7 проб, что
составило 35 %, еще 7 проб не соответствовали требованиям санитарного законодательства только по удельной
суммарной альфа-активности, что также составило 35 %. В четырех пробах была превышена только удельная
активность радона воды, что составило 20 %, а в остальных 10 % была превышена только бета-активность
радионуклидов воды. Все объекты были взяты под контроль радиологической лабораторией ФБУЗ «Центр
гигиены и эпидемиологии в Алтайском крае».
В ходе проведения выездных мероприятий было отобрано восемь проб и направлено в ФБУЗ «Центр
гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае».
Во всех восьми пробах регистрируются превышения удельной суммарной альфа-активности природных
радионуклидов от 1,55 до 77,5 раз от установленных нормативов. Удельная суммарная бета-активность
достигала пограничных значений, в Усть-Калманском районе поселка Восточный она составила
0,84 ± 0,25 Бк/кг и 1,10 ± 0,34 Бк/кг.
Радиохимический анализ проб показал, что основной вклад в суммарную альфа-активность обусловлен
ураном-234 и ураном-238. Следует отметить, что лишь в Усть-Калманском районе превышены допустимые
уровни воздействия по данному радионуклиду в 2,67, 3,38 и 3,57 раз.
Для более детального изучения проблемы на 2016 год запланированы совместные выездные мероприятия с
радиологической лабораторией ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Алтайском крае» как в Целинный
район, так и в прилегающие предгорные и лесостепные территории.
Научный руководитель – Н.Ю. Поцелуев.
125
АНАЛИЗ ЗАХВАТНОГО ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОСТРОЙКАХ ИЗ РАЗЛИЧНОГО МАТЕРИАЛА
М. А. Гайдамак
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Юргинский технологический институт (филиал), г. Юрга
Когда человек слышит такие слова как «радиация», невольно начинает появляться ассоциация его с
атомными электростанциями или с оружием массового поражения. По большей части человек подвергается
облучению от естественных источников, например, космического излучения или газов, а не искусственному,
которое возникло вследствие деятельности человека. Международной комиссией по радиологической защите
было зафиксировано, что приблизительно 50 % средней дозы облучения человека приходится на природные
источники ионизирующего излучения и лишь 0,05 % – на радиационные аварии на атомных электростанциях и
проведения испытаний ядерного оружия.
Радон является одним из самых опасных источников радиации природного характера. Он входит в состав
строительных материалов, из которых в дальнейшем создают различные постройки. Причем различные
материалы обладают различной способностью накапливать и излучать радиоактивные изотопы, основным
продуктом распада которых является захватное гамма-излучение.
Целью нашей работы является определение уровня радиационной безопасности в постройках из различных
материалов.
В ходе работы исследовались характеристики гамма-излучения. Гамма-излучение, сопровождающее распад
радиоактивных ядер. Основными источниками накопления радионуклидов в жилище являются:
• породы
• почвы
• воды
• газы
Поскольку основной источник поступления радона – грунт под строением, главный накопитель радона –
подвал или подпол (при наличии такового).
На концентрацию радона в домашней атмосфере влияет также скорость воздухообмена в помещении, то
есть проветривания.
В ходе работы исследовались характеристики гамма-излучения как результата распада радионуклидов.
Данное гамма-излучение называется захватным.
Измерения производили с помощью дозиметра «Грач».
Произведенные измерения амбиентной эквивалентной дозы и мощности дозы гамма-излучения были
сопоставлены с утвержденными нормами по радиационной безопасности.
Самые высокие значения мощности дозы 0,19 мкЗв/час соответствуют постройкам из шлакоблоков. Это
ожидаемо ввиду высоких фоновых значений этих стройматериалов. Глубинная природа угля и шлака
обусловливает высокую естественную радиоактивность шлакоблоков, то же самое наблюдается для гранита.
Панельные постройки дают такие же показания, как и кирпичные дома, если они были построены 30–40 лет
назад. Но панельные постройки изначально обладают повышенными значениями гамма-излучения. Также
подтверждаются данные о накоплении захватного гамма-излучения в течение эксплуатации здания. Дома,
построенные не более 5 лет назад, дают практически фоновые значения местности. А дома, построенные 20–30
лет назад, имеют показания мощности дозы гамма-излучения на 0,02–0,03 мкЗв/час больше, чем дома,
построенные недавно.
Максимальная доза гамма-излучения для населения, проживающего в постройках из различного
рассмотренного материала превышала допустимые пределы для построек из шлакоблоков.
Выводы:
1. Согласно оценке дозиметрических характеристик в постройках из различного материала на территории
города Юрги, получены значения, преимущественно соответствующие норме.
2. Повышенные значения мощности дозы гамма-излучения в жилых домах, построенных из шлакоблоков,
свидетельствуют о повышенном фоновом значении строительного материала, используемого для строительства
зданий.
3. Повышенные значения мощности дозы гамма-излучения в жилых домах, построенных 30–40 лет назад,
свидетельствуют о накоплении радиоактивных изотопов строительными материалами, используемыми для
строительства зданий. Выявлены различия в накоплении радионуклидов различными строительными
материалами в процессе эксплуатации зданий.
4. Определены закономерности миграции радионуклидов с удалением от поверхности Земли (с увеличением
этажности зданий). Так, можно говорить, что существует некоторый уровень предельного насыщения
строительного материала на первых этажах зданий, выше которого мощность дозы гамма-излучения уже не
регистрировалась. Данный уровень вероятнее всего связан с пористостью материала, из которого изготовлено
здание.
Научный руководитель – доцент К.Н. Орлова.
126
РАДИОНУКЛИДЫ В АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВАХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
В. В. Горшков, А. В. Болдарев, К. С. Неганов, А. М. Давыденко, В. С. Нефедов, Е. В. Дергачева,
В. В. Стасов, С. Р. Аветисян
Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону
В экологических исследованиях большое внимание уделяется оценке содержания и распределения
естественных радионуклидов в наземных экосистемах природных и урбанизированных территорий. Особое
внимание уделяется естественным 40K, 232Th, 226Ra. Данная работа посвящена оценке содержания и поведения
естественных радионуклидов в аллювиальных почвах горных и степных территорий Северного Кавказа.
Вариации естественных радионуклидов в аллювиальных почвах региона исследования, в целом, достигают
10 раз, в зависимости от расположения участков отбора. Ниже в таблице представлены диапазон удельных
активностей и средние содержания естественных радионуклидов (ЕРН) в исследуемых почвах.
Удельная активность естественных радионуклидов в аллювиальных почвах Северного Кавказа, Бк/кг
Регион
Степные
территории
Горные
территории
226
Пределы вариации
Минимум
Максимум
Среднее
Минимум
Максимум
Среднее
Ra
5,7
23,9
13,4
3,0
31,4
24,7
232
Th
2,8
26,4
12,7
15,7
37,7
32,2
40
K
59,2
485,0
278,3
103,0
524,0
437,3
В целом, средние содержания естественных радионуклидов в аллювиальных почвах горной Адыгеи до двух
раз выше, чем в аллювиальных почвах степей Ростовской области, что объясняется особенностями
минералогического и гранулометрического состава почвообразующих пород. Аллювиальные отложения реки
Белая характеризуются наличием большого количества гравия, камней и валунов, в состав которых входят
граниты с повышенным содержанием естественных радионуклидов. Повышенное содержание этих элементов в
пойме реки Белая может быть объяснено также большей расчлененностью рельефа по сравнению со степной
территорией, что влияет на уровень поступления смываемого почвенного материала.
Аллювиальные отложения Ростовской области характеризуются более тяжелым гранулометрическим
составом, отсутствием каменистости и низким содержанием радионуклидов. Ниже представлены примеры
распределения удельной активности естественных радионуклидов в аллювиальных почвах степной и горной
территорий региона исследования за период 2010–2014 гг.
Удельная активность естественных радионуклидов (226Ra, 232Th, 40K) в почвах степных территорий с
глубиной почвенного профиля снижается, в среднем, до двух раз. Это связано с тем, что на данном участке
почвообразующими породами являются аллювиальные песчаные отложения с низким содержанием
радионуклидов. Динамика ЕРН в почвах степей не выражена.
Удельная активность естественных радионуклидов в аллювиальных почвах горных территорий в ряде
случаев возрастает с глубиной, что также связано с повышенной радиоактивностью почвообразуюших пород.
Динамика естественных радионуклидов в данных почвах отличается незначительным возрастанием их
удельной активности за период с 2010 по 2014 гг.
В целом, в работе оценены вертикальное распределение и динамика естественных и искусственных
радионуклидов в аллювиальных почвах горных и степных территорий Северного Кавказа (на примере
пойменных участков Ростовской области и республики Адыгея). Подобное содержание радионуклидов в
почвах регионов исследования обусловлено почвообразующими породами, климатическими условиями,
особенностями рельефа и свойствами почвы.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-08-01413\13 и
в рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального университета (Тема
№ 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).
Научные руководители – канд. хим. наук, доцент Е.А. Бураева, канд. с.-х. наук, доцент Л.Ю. Гончарова.
127
ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ
ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
А. Р. Магдеева
Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань
Донные отложения (ДО) поверхностных водотоков традиционно используются как индикатор для
выявления состава, интенсивности и масштаба техногенного загрязнения. В большой степени это обусловлено
тем, что русловые отложения, как важнейшие компоненты гидроэкосистем, являются конечным звеном
местных ландшафтных соединений, в силу чего их состав отражает геохимические особенности водосборных
территорий. В связи с этим актуальным является исследование гранулометрического состава донных
отложений как фактора формирования их химического состава.
Целью данной работы было оценить содержание элементов (Zn, Co, Cr, Mn, Fe, Ni, Pb, Cu, Hg, As) в донных
отложениях водных объектов Республики Татарстан в зависимости от их фракционного состава.
Объектом исследования были донные отложения рек Шешма, Кичуй, Казанка, Сумка, Юшут и
Куйбышевского водохранилища. Данные водные объекты характеризуются различными физикогеографическими характеристиками и антропогенной нагрузкой на водосбор.
В каждой пробе (общее количество n=85) проводили измерение гранулометрического состава на приборе
Микротрак Bluewave с выделением фракций: <0,001 мм (коллоидная), 0,001–0,01 мм (пелитовая), 0,01–0,05 мм
(мелкоалевритовая), 0,05–0,1 мм (крупноалевритовая), 0,1–0,25 мм (мелко песчанистая), >0,25 мм (песок).
Содержание элементов (As, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, Fe, Mn) определяли атомно-эмиссионным
спектральным методом с индуктивно связанной плазмой на приборе ICPE-9000 (ПНДФ 14.1:2:4. 135-98).
В процессе исследования фракционного состава было установлено, что ДО рек Шешма, Кичуй, Казанка
состоят, в основном, из пелитовой и мелкоалевритовой фракций. ДО Куйбышевского водохранилища, рек
Сумка и Юшут образованы большей частью песчанистой и мелкопесчанистой фракциями.
Кластеризация водных объектов по фракционному составу ДО позволила объединить их в следующие
группы: 1 – реки Казанка, Кичуй, Шешма; 2 – река Сумка и Куйбышевское водохранилище; 3 – река Юшут.
Ранжирование водных объектов на группы по фракционному составу показало, что главным признаком при их
делении было содержание в ДО мелкодисперсных мелкоалевритовой, пелитовой и субколлоидной фракций.
Наибольшее количество мелкодисперсной фракции содержится в донных отложениях рек, включенных в 1
группу (62,7 %): р.Казанка, р. Шешма, р. Кичуй. Содержание данной фракции в ДО водных объектов,
включенных во вторую группу, составляет 32,5 %: р. Сумка, Куйбышевское водохранилище, отдельно
выделились ДО реки Юшут, в которой содержание данной фракции составило всего 1,9 %.
Содержание тяжелых металлов в воде и донных отложений зависит не только от антропогенных источников,
но и от сложившегося геохимического фона. ДО рек, объединенных в 1 группу (р. Шешма, Кичуй, Казанка)
отличаются наибольшим содержанием элементов в своем составе (таблица). Повышенное содержание
элементов в ДО именно этих объектов, помимо интенсивной антропогенной нагрузки на водоемы, может
объясняться высокой сорбционной способностью донных грунтов за счет большого содержания в них
мелкодисперсных фракций. Наименьшие значения содержания элементов соответствуют ДО реки Юшут, в
которых преобладают песчанистая и мелкопесчанистая фракции, обладающие низкой аккумулирующей
способностью.
Среднее содержание элементов (мг/кг) в донных отложениях групп водных объектов
Объект
исследования
1 группа
2 группа
3 группа
Объект
исследования
1 группа
2 группа
3 группа
Среднее содержание металлов ± стандартная ошибка
Cr
Cu
Ni
28,8 ± 1,1
15,7 ± 0,9
33,2 ± 1,7
18,9 ± 3,2
8,1 ± 1,1
15,0 ± 1,9
13,8 ± 3,6
7,0 ± 1,9
16,3 ± 3,7
Среднее содержание металлов ± стандартная ошибка
Zn
As
Fe, %
Hg
42,6 ± 2,9
2,2 ± 0,2
1,3 ± 0,1
0,02 ± 0,01
39,5 ± 8,3
1,6 ± 0,3
0,7 ± 0,1
0,01 ± 0,01
18,2 ± 3,1
0,3 ± 0,2
1,9 ± 0,5
0±0
Co
9,4 ± 0,4
4,3 ± 0,8
0,3 ± 0,2
Pb
42,2 ± 4,9
10,3 ± 2,3
4,2 ± 0,7
Mn, %
0,6 ± 0,1
0,3 ± 0,1
0,3 ± 0,1
На основании полученных данных можно сделать вывод, что содержание элементов зависит от
фракционного состава и увеличивается по мере роста доли мелкоалевритовых, пелитовых и субколлоидных
частиц в составе донных отложений, что определяет природообусловленный фактор формирования их
полиметаллического состава. В дальнейших исследованиях планируется изучить влияние антропогенного
фактора на формирование химического состава донных отложений водных объектов Республики Татарстан.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Н.Ю. Степанова.
128
РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ НАЛЕДЕЙ В ГИДРОЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ МАЛЫХ РЕК
СЕЛЕНГИНСКОГО СРЕДНЕГОРЬЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЖИЗНЬ И ХОЗЯЙСТВЕННУЮ
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА (НА ПРИМЕРЕ ДОЛИНЫ РЕКИ КУЙТУНКА)
О. З. Мансурова
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
Наледи – своеобразное и широко распространенное явление природы, характерное для регионов с суровыми
климатическими условиями. Наледи играют важную роль в гидрологическом режиме малых рек, обеспечивая
сток в засушливый период, наледи влияют на хозяйство населения, а также могут быть причиной
возникновения чрезвычайных ситуаций. Несмотря на то, что процессы образования наледей достаточно широко
освещены в литературных источниках, изучению вопросов образования наледей на малых реках Селенгинского
среднегорья уделено недостаточно внимания.
Характерной особенностью речных систем Селенгинского среднегорья является довольно частое
распространение наледей речных, подземных и талых вод. В качестве территории исследования была выбрана
Куйтунская межгорная котловина. Наблюдения за наледями проводились в пределах верховьев реки Куналейка.
Именно здесь происходит активное формирование наледей и на данную территорию имеются разновременные
космические снимки, в том числе и зимнего периода.
В ходе работы применялись дистанционные методы (изучение разновременных космических снимков), а
также полевые маршрутные исследования. На первом этапе были подобраны космические снимки зимнего
периода, представленные в свободном доступе (GoogleEarth). Снимки были изучены, выявлены площади
распространения наледей. На втором этапе в ходе полевых маршрутных исследований проводилась привязка
наледей при помощи GPS-навигации. Все обнаруженные объекты были зафиксированы по контуру при помощи
GPS-навигации. Кроме того было проведено общее обследование наледей, при котором определялись средние
мощности, особенности распространения. Полученные материалы сравнивались с ранее полученными данными,
были сопоставлены площади, а также территории распространения наледей. В ходе исследования было
обнаружено и изучено 4 объекта.
Наледи Куйтунской межгорной котловины ежегодно формируются в одних и тех же местах, в течение всего
зимнего периода идёт активное увеличение их мощности. Объекты исследуемого района имеют сложную
конфигурацию. В ходе работы было установлено, что размеры наледей в 2015 году значительно меньше по
сравнению с 2014, соответственно меньше и запасы руслового льда.
Пример GPS-привязки контура наледи наложенной на космический снимок 2014 г (слева)
и пример подтопления домов в селе Тарбагатай.
Влияние наледей на жизнь и хозяйственную деятельность человека чрезвычайно высоко. Запасы воды,
накапливающиеся в течении зимы в наледях, влияют на сток малых рек в самый жаркий и засушливый период в
начале лета. Это обеспечивает орошение культурных лугов в долинах рек, определяет наличие воды на
водопоях для скота и др. Вместе с тем, в Тарбагатайском районе Республики Бурятия, который располагается в
пределах Куйтунского межгорного понижения, известны негативные последствия наледеобразования. При
чрезмерном росте наледей в течение зимы имеют место случаи подтопления жилых домов, приусадебных
участков и сельскохозяйственных угодий в п. Тарбагатай и близлежащих селах, а также подтопление автодорог.
Это случается достаточно часто и несет с собой значительные экономические убытки, поэтому вопросы
изучения наледей важны и с точки зрения прогноза чрезвычайных ситуаций.
На сегодняшний день результаты выполненных наблюдений дали лишь фрагментарные данные о процессах
наледеобразования на малых реках Куйтунской межгорной котловины, для получения более полных данных
планируется проводить длительные исследования.
1. Ковальчук О.А. Наледи и русловые
Автореф.дис.канд.геогр.наук. – Иркутск,2005.
Литература
запасы льда
Научный руководитель – В.Н. Черных.
129
Центральной
части
Восточного
Саяна:
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМЫ ОТКРЫТЫХ ВОДОСТОКОВ г. ЧИТЫ
А. В. Миронов, О. Ю. Чулкова
Забайкальский государственный университет, г. Чита
Известно, что поверхностный сток городов (дождевые, талые, поливомоечные воды) является загрязненным
различными примесями природного и техногенного происхождения. Это оказывает пагубное влияние на
открытые водоприемники, которыми зачастую выступают природные водные объекты.
Цель работы – оценка современного состояния водоотводящих сооружений г. Читы.
Для анализа современного состояния открытых водостоков в г. Чита летом 2015 г проведено
рекогносцировочное обследование сооружений, включающее визуальный осмотр, GPS- и фотофиксацию
участков канав (подвергшихся разрушению), измерение параметров поперечного сечения и продольного уклона
характерных участков. Всего было обследовано 8 канав длиной от 0,4 до 2,1 км расположенных в центральной
части города. Общая протяженность составила около 8 км. Все сооружения устроены с укрепленными откосами
и дном (мощение камнем по грунту и на цементном растворе, крепление бетонными плитами и монолитным
бетоном, вертикальные бетонные стены и др.). В поперечном сечении сооружения имеют прямоугольную,
трапецеидальную и полигональную форму. Для обследованных водостоков выявлены водоприемники, в
качестве которых выступают р. Читинка, руч. Кайдаловка, р. Ингода, оз. Банное, испарительные бассейны и
естественные низменности (при сбросе «на рельеф»).
Особое внимание было уделено участкам, где отмечено нарушение правильной работы сооружений.
Основными причинами этого являются:
– загрязнение бытовым мусором;
– заиление взвешенными веществами при пропуске талых и дождевых вод;
– разрушение защитного покрытия канав при производстве разного вида ремонтно-строительных работ без
последующего восстановления;
– разрушение защитного покрытия под воздействием природных факторов с течением времени;
– зарастание травянистой и кустарниковой растительностью;
– создание искусственных препятствий (например, переездов через канавы для доступа личного
автотранспорта жильцов частного сектора)
В настоящее время по указанным выше причинам на многих участках снижена пропускная способность и
эффективность работы системы отведения поверхностного стока, а при выпадении ливневых осадков система
не справляется с возложенными на нее функциями.
Для восстановления работы системы отведения поверхностного стока г. Читы требуется проведение целого
комплекса организационно-технических мероприятий:
– организации своевременной расчистки канав от песка и бытового мусора в плановом порядке и после
прохождения очередных ливней;
– организации санитарной очистки территории вдоль водоотводных канав;
– реконструкции разрушенных участков крепления откосов и дна сооружений;
– устройства бордюрных камней по границам газонов и других зеленых зон для исключения смыва
продуктов эрозии почвы;
– устройства водоотводящих лотков и канавок на тротуарах;
– устранения искусственных препятствий в виде переездов и замена их мостиками.
Пренебрежительное отношение к проблеме, вызывает пагубное воздействие на окружающую среду, наносит
вред человеческому здоровью, вызывает деградацию водной среды, повышает затраты на мониторинг и
очистку воды, а также создает дискомфорт для жителей города.
Научный руководитель – М. А. Босов.
130
ПОВЫШЕНИЕ РЕКРЕАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА МАЛЫХ РЕК г. НОВОСИБИРСКА
А. Е. Степаненко
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, г. Новосибирск
Помимо основной «водной артерии» (р. Обь) по территории города Новосибирска протекают как в
естественных, так и в искусственных руслах рек Иня, Тула, Каменка, Ельцовка 1 и 2, Нижняя Ельцовка,
Камышенка, Плющиха. К сожалению, малые водные объекты города утратили свое былое значение, так как
снизился контроль за их экологическим состоянием. Ливневой сток талых и дождевых вод попадает в водный
объект без его соответствующей очистки. Несанкционированные свалки бытовых отходов, крупногабаритного
мусора разрастаются возле водного объекта из-за низкой экологической культуры населения. Это привело к
тому, что принципиально изменилась флора и фауна этих водоемов, большая часть видов подверглась мутации
или прекратила свое существование, малые водные объекты утратили свою эстетическую ценность.
Однако в последние годы отношение к малым городским водным объектам принципиально меняется, т. к.
они являются важнейшим элементом урбосистем, состояние которых во многом определяет социальную
привлекательность городской территории, ее эстетическое восприятие. Таким образом, в настоящее время
разработка научных основ инженерно-экологического обустройства и путей повышения рекреационного
потенциала городских малых водных объектов представляет собой достаточно актуальную задачу.
Объектом исследования в настоящей работе является река Ельцовка-2, протекающей по территории парка
культуры и отдыха «Сосновый бор» Калининского района нашего города. Для исследований был выбран
участок длиной около 500 м. Повышение рекреационного потенциала участка реки рассмотрено через
реализацию 3 этапов: экологический мониторинг выбранного участка реки; гидрометрические работы
выбранного участка реки; проектирование гидротехнического сооружения.
Экологический мониторинг выбранного участка реки включал отбор проб, лабораторные анализы, оценку
качества воды. Отбор проб проводился в двух створах: в начале и конце рассматриваемого участка реки
(выхода из коллекторов и входа в них). Для повышения качества мониторинга (получения большего количества
исследуемых данных) пробы отбирались в течение нескольких дней. Оценка качества воды проводилась по
физико-химическим показателям. По результатам мониторинга были составлены таблицы качества воды реки
Ельцовка-2 на исследуемом участке. В целом состояние р. Ельцовка-2 является удовлетворительным, явных
превышений не обнаружено, можно сделать вывод, что состояние р. Ельцовка-2 является удовлетворительным
для рекреационного использования водного объекта.
Гидрометрические работы включали выполнение топографических работ, разбивку теодолитного хода
вдоль реки Ельцовка-2; разбивку створов гидрометрических измерений, определение морфометрических
характеристик живого сечения реки в створах; измерение скоростей течения реки и построение эпюр
скоростей; вычисление расходов реки в створах; определение полного расхода воды рассматриваемого участка
реки. В результате была получена русловая съемка выбранного участка реки. Полученные данные были
использованы для третьего этапа инженерно-экологического обустройства.
При проектировании гидротехнического сооружения было рассмотрено два варианта.
В первом варианте запроектировано гидротехническое сооружение для создания искусственного водоема,
предусматривающего перекрытие русла реки водосливом с тонкой стенкой и пропуск воды по системе лотков,
устроенных по типу перепада.
Второй вариант предполагает создание небольших прудков-отстойников с поверхностным сбросом воды. В
рамках этого проекта запланировано: расчистка русла (сводка древесно-кустарниковой растительности на
участках расчистки, расчистка акватории и дна реки от хозяйственно-бытового мусора, донных отложений,
удаление из русла реки ила и загрязненных донных наносов), проведение работ по выравниванию и
укреплению береговой линии, создание небольших прудков-отстойников с поверхностным сбросом воды для
создания дополнительного объема воды.
Несмотря на большие финансовые затраты второго варианта по сравнению с первым (как показало техникоэкономическое обоснование), рекомендован второй вариант гидротехнических сооружений, поскольку он
предусматривает дополнительные меры по улучшению экологического состояния пойменно-руслового
комплекса, инженерные решения не только в русле, но и по берегам, а также обладает более высоким
эстетическим восприятием.
Научный руководитель – канд. техн. наук Н. В. Синеева.
131
РТУТЬ В УГЛЯХ СИБИРИ
Е. В. Белая
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Сибирский регион – основной поставщик угля в России. Здесь добывается свыше 60 % от общего объема
углепродукции в стране. Эмиссия ртути при сжигании угля зависит от объема сжигаемого топлива, режима
горения и содержания ртути в углях. Целью настоящей работы явилось оценка содержания ртути в углях
Сибири, изучение закономерностей накопления и распределения ртути в угольных пластах.
Исследованы 5 угольных бассейнов Сибири – Канско-Ачинский, Тунгусский, Минусинский, Иркутский,
Кузнецкий, а также Харанорское и Талду-Дюргунское буроугольные месторождения. Опробование угольных
пластов выполнялось бороздовым методом с дифференцированным отбором проб на угледобывающих
предприятиях в разрезах и шахтах. Длина интервала опробования (секций) выбиралась в зависимости от
мощности и сложности строения пласта и изменялась в среднем от 0,15 до 2,0 м. Отдельно изучались
маломощные угольные пачки, разделенные породными прослоями. В отдельных сечениях выполнялась
детализация разреза с различными интервалами отбора проб. Общее число изученных на ртуть проб углей и
углевмещающих пород в Сибирском регионе превысило 500. Содержание ртути в пробах угля определяли в
лаборатории микроэлементного анализа природных сред МИНОЦ «Урановая геология» на базе кафедры
геоэкологии и геохимии ТПУ на ртутном анализаторе «РА-915+» с пиролитической приставкой «ПИРО-915+»
согласно методике ПНД Ф 16.1:2.23-2000.
Среднее содержание ртути в углях бассейнов изменяется от 0,048 (Минусинский бассейн) до 0,12
(Иркутский бассейн), а в отдельных месторождениях – до 0,52 г/т (Харанорское месторождение) Эти цифры в
целом несколько ниже средних данных для углей мира [1] и сопоставимы с кларком ртути [2].
Содержание ртути в угольных бассейнах и месторождениях Сибири
Угольный бассейн,
месторождение
Канско-Ачинский
Кузнецкий
Иркутский
Минусинский
Тунгусский
Харанорское
Талду-Дюргунское
Черемховское
Головинское
Мугунское
Азейское
Содержание Hg, г/т
0,05
0,06
0,12
0,048
0,08
0,52
0,25
0,12
0,05
0,12
0,17
На фоне околокларкового среднего содержания в бассейне в отдельных месторождениях уровни накопления
ртути могут отличаться на порядок. Например, содержание ртути в углях отдельных месторождений
Иркутского бассейна различается в три раза. При этом каменные угли Черемховского и Головинского
месторождений беднее ртутью, чем бурые угли Азейского месторождений.
В угольных пластах распределение ртути еще более дифференцировано. Проведенные исследования
показывают, что в пределах угольных пластов ее содержание может изменяться более чем на порядок. При
этом наиболее контрастные аномалии часто отмечаются в прикровельной зоне пласта, реже – в припочвенной.
Таким образом, проведенные исследования показали, что угли Сибири отличаются в целом невысоким, но
весьма неравномерным характером распределения ртути. Имеются отдельные месторождения и угольные
пласты, аномально обогащенные ртутью. Это требует организации систематического контроля за ее
содержанием в товарной продукции угледобывающих предприятий.
Литература
1. Ketris, M.P., Yudovich, Ya.E., 2009. Estimations of Clarkes for carbonaceous biolithes: world averages for trace
element contents in black shales and coals.// Int. J. Coal.Geol. – 2009. – 78(2). – P. 135–148.
2. Григорьев Н.А. Среднее содержание химических элементов в горных породах, слагающих верхнюю
часть континентальной коры // Геохимия. – 2003. – № 7. – С. 785–792.
Научный руководитель – д-р геол. – минерал. наук, проф. С. И. Арбузов.
132
ПРИМЕНЕНИЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ОАО «НОВО-КЕМЕРОВСКАЯ ТЭЦ»
ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
М. В. Грищенко
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Непрерывно развивающиеся технологии современного мира и растущие города требуют постоянного
увеличения ресурсов электрической и тепловой энергии. Энергетические предприятия способны производить
необходимое количество, работая при этом на высоких нагрузках. С годами теплоэлектростанции увеличивают
свою мощность, пропорционально растут необходимые объемы топлива и, как следствие, объемы
образующихся отходов. В связи с этим все чаще поднимаются вопросы экологии и охраны окружающей среды.
Проблема реализации золошлаковых материалов в настоящее время особенно актуальна для российских
теплоэлектростанций в связи с распространенной ситуацией заполнения золоотвалов.
В процессе создания данной работы были изучены золошлаковые материалы ОАО «Ново-Кемеровская
ТЭЦ», расположенного в городе Кемерово. Основным топливом станции является Кузнецкий каменный уголь.
Известно несколько вариантов реализации золошлаковых материалов: в качестве добавки при производстве
бетонов, кирпича, керамики, в виде засыпки при рекультивации выработанных угольных разрезов, при
строительстве автомобильных дорог и засыпки льда в зимнее время. Наиболее быстрый способ утилизации
золошлаковых материалов – использование их при строительстве автомобильных дорог.
Администрацией города Кемерово запланировано некоторое изменение транспортной инфраструктуры
города до 2032 года [1], в том числе – строительство объездной дороги с пересечением одного из золоотвалов
Ново-Кемеровской ТЭЦ, что повышает актуальность данной работы.
Требования к свойствам золошлаковых материалов, используемых в дорожном строительстве,
устанавливаются нормативным документом [2].
В процессе исследования изучены характеристики золошлаковых материалов, определенные в
лабораторных условиях, и установлено соответствие качества золошлаковых материалов (ЗШМ) требованиям
при использовании их в дорожном строительстве.
Золошлаковые материалы относятся к первому классу по удельной эффективной активности ЕРН (Аэфф)
природных радионуклидов (удельная активность природных радионуклидов в три раза ниже максимально
допустимой), что позволяет применять ЗШМ во всех дорожных конструкциях.
По степени негативного воздействия на окружающую среду золошлаковые материалы относятся к пятому
классу – «практически неопасные отходы».
По зерновому составу золошлаковые материалы Ново-Кемеровской ТЭЦ являются мелкозернистыми
(максимальный размер зерен шлака не превышает 5 мм). При этом содержание шлакового щебня (частиц
размером более 5 мм) в золошлаковой смеси составляет менее 10 %, остальная часть представляет собой
шлаковый песок (частицы размером до 5 мм).
Согласно методическим рекомендациям [2], характеристики золошлаковых материалов Ново-Кемеровской
ТЭЦ позволяют их применение в качестве следующих конструктивных элементов:
• насыпь автомобильных дорог;
• прослойка между земляным полотном и дорожной одеждой;
• выравнивающий слой под покрытие;
а также в качестве составляющей следующих элементов:
• верхняя часть земляного полотна;
• основание дорожной одежды. Для основания дорожной одежды рекомендуется ввод в золошлаковую смесь
определенного небольшого количества цемента или извести, что будет способствовать повышению прочности
укрепленного материала в водо-насыщенном состоянии и его морозостойкости.
Таким образом, характеристики золошлаковых материалов ОАО «Ново-Кемеровская ТЭЦ» позволяют
применять данный материал для строительства дорожного покрытия без снижения качества полотна.
Частичная замена природных материалов на золошлаковые значительно снизит затраты на строительство и
транспортировку сырья к месту работ при прокладывании дороги через золоотвал станции, который является
площадкой их хранения, а также будет способствовать освобождению емкости золоотвалов и уменьшению
необходимого количества природных материалов, добыча которых приводит к нарушению целостности почвы.
Литература
1. Генеральный план города Кемерово до 2032 года / Официальный сайт администрации города. URL:
http://www.kemerovo.ru/gorod/generalnyj_plan_goroda_kemerovo.html (дата обращения: 20.09.2015).
2. ОДМ 218.2.031-2013 «Методические рекомендации по применению золы-уноса и золошлаковых смесей
от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве».
Научный руководитель – канд. техн. наук Р.Н. Кулеш.
133
ТОКСИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ-ПРИМЕСИ В УГЛЯХ ТАБАССКОГО БАССЕЙНА (ИРАН)
О. С. Козырева
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Уголь является биогенной горючей горной породой, в состав которой наряду с органической частью,
включающей в себя С, O, H, N и S, входят также и неорганические компоненты, главным образом
золообразующие элементы (Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K) и второстепенные элементы или элементы-примеси,
составляющие обычно не более 1 % от общей массы всего неорганического вещества. Среди этих
второстепенных элементов в значительных количествах могут накапливаться экологически опасные элементыпримеси.
Предметом исследования являются угли Табасского бассейна, расположенного на территории Исламской
республики Иран.
Цель исследования – оценка содержания токсичных элементов-примесей в углях Табасского угольного
бассейна, сопоставление полученных данных со средними содержаниями в углях мира [3], а также сравнение
значений с показателями ПДК для углей [2].
Опробование проведено на 10 угледобывающих предприятиях, отрабатывающих угли триасового и юрского
возраста. Анализ содержания элементов-примесей выполнен инструментальным нейтронно-активационным
методом в лаборатории ядерно-геохимических методов исследования ТПУ (исполнитель А.Ф. Судыко).
Определение содержания Hg производилось атомно-абсорбционным методом с электрохимической
атомизацией на анализаторе ртути РA 915+ c приставкой Пиро – 915+ на кафедре геоэкологии и геохимии ТПУ.
Хашуни
Ходжедк
Джафаран
Калишур
Мазино
Нейбанд
Пабдана
Парваде
Среднее
по
бассейну
30,4
9,6
54,3
0,5
1,5
0,2
38,6
4,8
1,4
24,5
Хамкар
Cr
Co
Zn
Se
Sb
Hg
Pb
Th
U
Ad %
Месторождения
Бадаму
Элементы
Среднее содержание элементов-примесей в углях Табасского бассейна, г/т
27,1
10,6
80,8
0,4
1,0
0,3
31,5
5,5
1,7
19,9
25,9
5,7
50,2
0,1
1,2
0,4
9,0
5,2
1,3
16
21,3
5,1
29,9
1,0
0,5
0,3
11,9
1,9
1,2
14,9
47,6
11,7
52,7
3,9
0,6
0,5
н.д
7,0
1,8
27
57,1
10,8
61,2
5,8
0,6
0,2
н.д
9,4
2,0
36,7
43,8
7,5
43,1
0,9
0,4
0,27
14,4
5,8
1,0
24,9
26,1
8,6
27,8
3,0
0,6
0,1–2,5
6,6
3,8
2,4
28,1
41,5
4,8
30,7
1,1
0,8
0,2
7,1
6,1
2,6
25
22,3
5,7
27,8
1,1
0,4
0,3
10,4
3,8
1,3
24,4
34,3
8,0
45,8
1,8
0,7
0,26
16,2
5,3
1,7
24,1
Кларк для
углей [3]
17
6
28
1,6
6
0,1
9,0
9,0
1,9
Примечание: Ad – зольность углей; н.д. – нет данных; * – в мг/т
Для углей Табасского бассейна в целом характерно невысокое среднее содержание большинства элементовпримесей, сопоставимое с кларковыми значениями для каменных углей мира (табл.). В них установлены более
высокие по сравнению с кларком концентрации хрома, кобальта, селена, свинца и ртути.
Рассматривая экологический аспект угольного бассейна, можно сделать вывод, что содержания токсичных
элементов в углях не превышают «порога токсичности» и, следовательно, их использование в энергетике не
представляет опасности для окружающей среды. Но на месторождении Нейбанд установлены аномальные
содержания ртути, что требует проведения эколого-геохимического контроля углепродукции.
Геохимический фон отдельных месторождений сформировался под влиянием различных факторов.
Основным фактором, отвечающим за общий уровень накопления элементов-примесей в Табасском угольном
бассейне, является геотектонический фактор, определяющий геотектонические условия и состав пород области
питания бассейна угленакопления. На уровни накопления элементов-примесей в углях оказывают влияния
также фациальный фактор, фактор петрофонда, угольный метаморфизм и гипергенное окисление углей [1].
Литература
1. Металлоносность углей Ирана [Электронный ресурс] // В. И. Рыбалко, С. И. Арбузов, А. В. Волостнов //
Томский политехнический университет (ТПУ), 2013. – Т. 322. – № 1:Науки о Земле. – [С. 83 – 90].URL:
http://www.lib.tpu.ru
2. Ценные и токсичные элементы в товарных углях России: Справочник./Под ред. В.Ф.Череповского,
В.М.Рогового и В.Р. Клера. – М.:Недра,1996. – 238 с.
3. Ketris M.P., Yudovich Ya.E. Estimations of Clarkes for Carbonaceous biolithes: World averages for trace
element contents in black shales and coals // Int. J. Coal Geol. – 2009. – V. 78. – P. 135 – 148.
Научный руководитель – д-р геол. – минерал. наук, проф. С. И. Арбузов.
134
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТАНОВКИ ВЕТРО- ПЫЛЕЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ
НА ТЕРРИТОРИЯХ ОТКРЫТЫХ УГОЛЬНЫХ СКЛАДОВ
И. В. Московая
Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
В статье проведен глубокий анализ методик определения количества угольной пыли в воздухе, оценено
влияние на атмосферный воздух производственной деятельности угольных терминалов на примере терминала
порта Ванино с установленной мощностью 24 млн. т. угля в год. Разработана схема установки ветропылезащитных укрытий и проанализирована её эффективность с учетом характеристик угля, условий его
хранения и площади производства работ. Расчет производился при различных направлениях ветра.
Анализ методик определения количества угольной пыли показал, что из двух рекомендованных к
применению в России методик [1,2], точнее отражает процессы, происходящие при хранении угля на открытом
складе, – «Методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности
строительных материалов» [1], т. к. данная методика учитывает изменение удельной сдуваемости в
зависимости от скорости ветра.
Расчет количества угольной пыли в воздухе до и после установки экранов был выполнен по методике [1].
Расчет рассеивания до установки экранов показал, что превышения ОБУВ пыли каменного угля в воздухе,
наблюдаются как на ближайшей жилой застройке (1,65 долей ОБУВ), так и на 500 и 1000-метровой санитарнозащитных зонах.
Т. к. основным параметром, влияющим на величину удельной сдуваемости, является скорость ветра, то для
уменьшения сдуваемости была поставлена задача снизить скорость ветра над складом угля. Снижение скорости
ветра было достигнуто установкой по периметру склада ветро- пылезащитных экранов высотой 20 метров и
просветностью 30 %.
Схема расстановки ветро- пылезащитных экранов
Расчет изменения скорости ветра после установки экранов проводился по шести точкам для каждого из пяти
штабелей угля по восьми направлениям ветра. Основой для расчета изменения скорости ветра послужили
графические результаты обработки натурных исследований эффективности установки экранов, описанные в
[3,4].
Расчет показал, что снижение скорости ветра составляет от 26,83 % до 46,34 % в зависимости от
направления ветра с учетом протяженности склада по этим направлениям. Соответственно, учитывая
зависимость количества выделяющейся в воздух угольной пыли от скорости ветра через изменение удельной
сдуваемости, количество сдуваемой пыли снижается от 59,1 % до 81,7 %, что приводит к уменьшению
концентрации угольной пыли в воздухе, например, на жилой застройке с 1,65 до 0,346 долей ОБУВ и
обеспечивает достижение гигиенического норматива качества атмосферного воздуха населенных мест.
Литература
1. «Методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности
строительных материалов», ЗАО «НИПИОТСТРОМ», Новороссийск, 2001;
2. Отраслевая методика расчета количества отходящих, уловленных и выбрасываемых в атмосферу
загрязняющих веществ при сжигании угля и технологических процессах горного производства на предприятиях
угольной промышленности», ОАО «МНИИЭКО ТЭК», Пермь, 2014;
3. А.К. Дюнин Механика метелей– Новосибирск: Издательство СО АН СССР, 1963 – 380 с.;
4. Ф.Л. Серебровский, Аэрация населенных мест / Ф.Л. Серебровский. М.: Стройиздат, 1985 – 170 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, проф. Л. П. Лазарева.
135
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ГОК «ТУВАКОБОЛЬТ»
В КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ
Н. С. Полякова
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск
Одна из экологических проблем республики Тува – шламы, накопленные при работе горно-обогатительного
комбината «Тувакобальт», которые содержат высокотоксичные соединения кобальта, никеля, меди и мышьяка.
Складирование производилось на пяти прудах, три из которых имеют открытую поверхность. Под действием
ветровой эрозии отходы в виде пыли, содержащей мышьяк, разносятся на близлежащие территории, загрязняя
их.
Ранее была разработана технология, позволяющая извлекать из шламов мышьяк и цветные металлы [1].
Однако при этом образуется побочный продукт – кек, процентное содержание которого составляет около 96 %
от общего количества шлама, что также требует дальнейшей его утилизации.
Целью работы является исследование возможности использования полученного кека в производстве
керамических материалов.
Кек представляет собой окомкованный серый материал, в котором установлены следующие доминирующие
фазы: натрий-магниевый силикат Na4Mg2Si3O10, магниевый кальцит, магнитит, гематит. Исследование физикомеханических свойств показало, что кек является сильно запесоченным, с низким содержанием глинистых
частиц и температурой плавления 1200 °C. Для улучшения формуемости и спекания массы в качестве
пластической добавки исследовались глины месторождений Красный Яр и Сукпакского. Содержание глины в
шихте составляло 60 – 90 %. Образцы изготавливались методом полусухого прессования и обжигались в печи
до 1025 °C с шагом нагрева 10 град/мин. В таблице ниже приведено соотношение компонентов в составах шихт
и изменение их технологических свойств: огневой усадки, прочности и водопоглощения.
Технологические характеристики образцов в зависимости от соотношения компонентов глина:кек
№ состава
Содержание компонентов
Кек
Глина
1
2
3
4
10
20
30
40
90
80
70
60
5
6
7
8
10
20
30
40
90
80
70
60
Огневая
усадка, %
Сукпакская
1,35
1,14
1,28
2,2
Красно-Ярская
–0,22
0,14
0,62
1,58
Прочность при
сжатии, МПа
Водопоглощение, %
37,0
25,7
17,6
13,5
17,7
19,7
20,7
21,0
27,7
29,6
22,4
22,0
15,7
17,0
17,3
14,7
Показано, что с увеличением содержания кека в составе шихты от 10 до 40 % происходит уменьшение
величины усадки и снижение прочности. Однако эти результаты согласуются с требованиями к сплошному
керамическому кирпичу [2]. Из полученных шихт был выбран оптимальный состав с содержанием
компонентов: 20 % кека и 80 % глины.
Так же получена водная вытяжка из смеси компонентов, которая исследована атомно-адсорбционным
анализом на выделение мышьяка. Исследования показали безопасность данных материалов и возможность их
применения в строительной керамике. Это позволит снизить экологическую нагрузку региона и уменьшить
экономические затраты при производстве строительных материалов.
Литература
1. Копылов Н. И., Каминский Ю. Д., Очур-оол А. П. Комбинированный способ извлечения мышьяка из
отвалов // Химическая технология. – 2011. – Т. 12. № 8. – С. 498–500.
2. Попов Л. Н. Общая технология строительных материалов: Учебник для техникумов. – М.: Высшая школа,
1989. – 352 с.
Научные руководители – д-р техн. наук Ю. Д. Каминский, канд. техн. наук Т. Е. Шоева.
136
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗДЕЛЬНОГО СБОРА МУСОРА В ПРОЕКТЕ
ПО ОБУСТРОЙСТВУ РОДНИКОВ УНИВЕРСИТЕТСКОЙ РОЩИ ТГУ
С. В. Горбунова
Национальный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск
Одной из актуальных и поистине касающихся каждого экологических проблем современности является сбор,
вывоз и утилизация твердых бытовых отходов (ТБО). Данная проблема в последние десятилетия приобрела
особую остроту. При этом важно отметить, что зачатую ТБО попадают не на специальные полигоны, а на
несанкционированные свалки, количество которых постоянно растет, а часть отходов и вовсе загрязняет
территории, являющиеся памятниками природы, рекреационными зонами, садово-парковыми комплексами, что
приводит к нарушению экологического баланса в целом.
В связи с этим возрастает потребность в реализации экологических проектов, проведении мероприятий по
сбору бытовых отходов и очистке городского пространства от мусора. Кроме того, в условиях современной
экологической и экономической ситуации (а именно дефицита ресурсов) растет необходимость повторного
использования сырья. Чтобы осуществить возможность переработки того или иного вида отходов, необходимо
их дифференцировать. Для этого применяется технология раздельного сбора мусора. Эта, казалось бы, весьма
простая технология позволяет решить следующие задачи:
– разделение бытового мусора на вторсырье (пригодное для переработки) и отходы (которые необходимо
утилизировать уже на этапе сбора);
– дифференциация вторсырья по типу материала (стекло, пластик, металл, макулатура, батарейки – в
соответствии с классификацией томского экологического движения «Зелёный луч», осуществляющего вывоз
вторсырья и отходов на территории Томской области);
– подготовка вторсырья к дальнейшей его переработке;
– количественная оценка и учет вторсырья каждого вида.
Целью данной работы является продемонстрировать на примере проекта по очистке родников в
Университетской роще ТГУ эффективность использования технологии раздельного сбора мусора.
Суть данного экологического проекта заключается в обеспечении функционирования и эстетическом
обустройстве системы родников и озера на территории Университетской рощи и Сибирского ботанического
сада – экосистемной дендрологической территории.
Инициатором проекта является кандидат геолого-минералогических наук, доцент Томского
политехнического университета Александр Дмитриевич Назаров. По словам А. Д. Назарова, на территории
рощи находится 14 родников, которые являются источником питания Университетского озера – важного
биоценоза в составе природного территориального комплекса Университетской рощи. На протяжении 55 лет и
до недавнего времени Александр Дмитриевич занимался обустройством родников самостоятельно, по
собственной инициативе.
В начале сентября центр волонтерства ТГУ «UNIVOL» в помощь Александру Дмитриевичу запустил проект
«Родникам – новую жизнь», имеющий важное культурно-воспитательное значение и позволивший привлечь
внимание молодежи к экологической проблематике.
Проект включает в себя следующие этапы:
– уборка территории рощи с применением технологии раздельного сбора мусора и вывоз вторсырья и
отходов (этап находится на стадии завершения);
– очистка озера и его берегов от естественных загрязнений (заиления);
– обеспечение нормального функционирования родников (вывод их на поверхность, создание системы
лотков, водостоков, каскадов, защитных козырьков);
– обустройство прилегающей территории для прогулок и отдыха (ремонт и сооружение мостков, лестниц,
скамеек, прокладывание дорожек и т. д.);
– защита от вандализма и поддержание в надлежащем состоянии природного комплекса университетского
озера и питающих его родников;
– создание экскурсионного маршрута по данной территории.
Следует отметить, что часть бытового мусора, в частности, строительные отходы, можно использовать в
процессе осуществления этапов данного проекта, а именно при создании системы водостоков и строительстве
защитных сооружений.
Таким образом, технология раздельного сбора ТБО позволяет эффективно сочетать очистку территории от
мусора с возможностью повторного использования части ресурсов. Благодаря вторичной переработке сырья
значительно сокращается количество отходов, вывозимых на свалки. Соответственно, снижается влияние
вредных веществ, выделяемых отходами, на окружающую среду и здоровье людей. При повторном
использовании сырья создаются экономически выгодные безотходные (или практически безотходные)
производственные циклы, что снижает стоимость производимых товаров.
Что касается проекта, то использование технологии раздельного сбора мусора позволило втрое сократить
количество отходов (2/3 собранного волонтерами мусора было отправлено на переработку), что демонстрирует
ее эффективность экологических проектов такого типа.
Научный руководитель – канд. геогр. наук, доцент Т. В. Королёва.
137
ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПРИРОДНОГО ЦЕОЛИТА ХОТЫНЕЦКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
И ЕГО КИСЛОТНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ
Ю. Ю. Каунова
Орловский государственный университет, г. Орлов
Развитие техники и технологий создает необходимость в разработке новых материалов, обладающих
улучшенным комплексом свойств. Особого внимания заслуживают природные цеолиты. Они нашли широкое
применение в химической промышленности, нефтехимии, атомной промышленности, сельском хозяйстве, при
решении экологических задач и т. д. Это доступное и значительно более дешевое сырье по сравнению с
синтетическими материалами.
Цеолиты относятся к каркасным алюмосиликатам с трехмерной структурой, пронизанной системой каналов
и полостей, благодаря чему обладают хорошо развитой внутренней поверхностью. Известно [1, 2], что свойства
данного минерала находятся в прямой зависимости от особенностей его кристаллической структуры,
элементного и химического состава.
Крупным источником цеолита является Хотынецкое месторождение Орловской области. Тем не менее,
данные по элементному и химическому составу минерала противоречивы, а информация о кислотной
устойчивости, определяющей эксплуатационные характеристики цеолита без ухудшения его физикохимических, механических и химических свойств, отсутствует.
Целью настоящей работы явилось определение элементного состава цеолита Хотынецкого месторождения и
установление влияния кислотности среды на его структуру.
Исследования проводили на электронном микроскопе JSM-6380LV. Об элементном составе изучаемого
материала судили по данным энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) реализуемой на
приставке INCA Energy-250. Образцы минерала отобраны согласно известной методике, предварительно
высушены при температуре 90 °C в течение 2 часов.
Для каждого исследуемого образца минерала получены EDX-спектры различных микроучастков его
поверхности. Во всех образцах цеолита обнаружены: Si, Al, O, K, Ca, Mg, Fe, в 60 % образцов Ti, а в 40 % Cu.
Исходя из полученных данных можно говорить о неоднородности элементного состава цеолита Хотынецкого
месторождения. Элементное картирование микроучастков минерала, позволяющее провести анализ
распределения элементов по двум координатам, формирующим плоскость поверхности, показало, что
изучаемые образцы однородны по распределению всех элементов, в том числе, меди, титана и железа.
Из данных об элементном составе и в соответствии с величиной силикатного модуля n (мольного
соотношения оксидов кремния и алюминия) цеолит Хотынецкого месторождения можно отнести к L-типу. Его
эмпирический состав, отнормированный на стехиометрический коэффициент Аl2O3, равный 1, можно выразить
следующей формулой: 0,21K2O·0,36MgO·0,36CaO·0,27Fe2O3·Аl2O3·15SiO2·nН2О, характерной для цеолита типа
KL. Стоит отметить, что высокое значение n указывает, вероятно, на присутствие в минерале достаточно
большого количества свободного SiO2.
Дифференциальный график изменения электропроводности раствора
Устойчивость цеолита в зависимости от кислотности среды изучена методом кондуктометрического
титрования. Дифференциальный график изменения электропроводности раствора приведен на рисунке 1. На
нем имеется два пика в области 2,0 и 10,5–11,0 единиц pH, которые можно связать с кислотным и щелочным
разрушением структуры минерала.
Таким образом, в работе методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии установлен усредненный
элементный состав цеолита Хотынецкого месторождения. В соответствии с величиной силикатного модуля и
эмпирической формулой минерала его можно отнести к KL типу. Методом кондуктометричесого титрования
установлено влияние кислотности среды на процесс разрушения структуры минерала.
Полученные данные полезны при дальнейшем изучении свойств цеолита, например, каталитических и
сорбционных.
Литература
1. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита.М.: Мир, 1976. 781 с.
2. Рабо Д. Химия цеолитов и катализ на цеолитах. Том 1. М.: Мир, 1980 стр.506
Научный руководитель – канд.хим.наук, доцент Е.Н. Грибанов.
138
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ РАБОТЫ
МАЛЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ КАНАЛИЗАЦИИ
А. Ф. Шафигуллина
Вологодский государственный университет, г. Вологда
Научно-технический прогресс современного общества, изменение экологических норм и требований
диктуют необходимость оценки потенциала очистных сооружений при использовании той или иной технологии
очистки сточных вод от разного рода загрязнений. Современные реалии таковы, что для решения
экологических проблем, связанных с качеством сбрасываемых сточных вод в водные объекты, необходима
разработка как перспективных методов очистки, так и подхода к их внедрению.
Внедрение новых технологий очистки сточных вод в крупных городах идет повсеместно, в частности, в
Вологде успешно реализована технология нитриденитрификации. При этом системы водоотведения в сельской
местности находятся в аварийном состоянии или вообще отсутствуют [1]. Устаревшие технологии очистки
сточных вод, изношенность основного производственного оборудования, неправильная эксплуатация
сооружений, наряду с неподготовленными кадрами и нарушением производственными предприятиями условий
сброса сточных вод в горколлектор – вот главные факторы, влияющие на эко- и энергоэффективность малых
систем водоотведения. На территории Вологодской области для очистки сточных вод малых населенных
пунктов чаще всего применяют аэротенки, компактные установки и биофильтры.
Целью проведенного исследования является формулирование комплексного подхода к оценке работы
сооружений очистки сточных вод.
Эффективность очистки сточных вод и вероятность обеспечения экологической безопасности напрямую
зависят от следующих факторов:
Технологические. Используемые на малых объектах технологии очистки сточных вод не позволяют
соответствовать современным природоохранным требованиям, поэтому необходимо своевременно выявлять и
проводить необходимые мероприятия по совершенствованию технологических процессов.
Технические. Так как большинство очистных сооружений канализации построены еще в 1970–80-х годах, их
аварийность с каждым годом возрастает. Необходимо своевременно выявлять степень износа и заменять
производственное оборудование и сети.
Организационные. Большое внимание стоит обратить на качество менеджмента, включающее
эффективность использования рабочего времени сотрудниками и их трудозатрат, обеспечение своевременной
переподготовки и обучения кадров, наличие лабораторий оперативного контроля.
Экономические. Плановая оценка и сокращение удельных капитальных и эксплуатационных затрат на
единицу продукции, обеспечение общей экономической эффективности.
В совокупности эти факторы могут существенно влиять на качество очищенных сточных вод и, как
следствие, улучшать здоровья населения и состояния окружающей среды.
Проведено техническое обследование очистной станции поселка с аэротенками. На станции наблюдается
превышение нормативов по азотным соединениям и фосфору. Данные по объекту приведены в таблице.
Параметры очистных сооружений канализации
Параметр
Год запуска в эксплуатацию
Проектная производительность,
Qпроект, м3/сут.
Фактическая производительность,
Qфакт, м3/сут.
Количество подключенных
потребителей, Nп, чел.
Численность обслуживающего
персонала, Np, чел.
Nп/ Np, чел./чел.
Значение
1974
7000
Параметр
Доза ила по сухому веществу, г
Иловый индекс, см3/г
Значение
2,9–3,8
161–216
5327
1,4–8,8
26
Концентрация растворенного
кислорода, мгО2/л
Скорость потребления кислорода,
мгО2/(гасбв·час)
Себестоимость, руб./м3
1038,5
Qфакт / Np, м3/(чел.·сут)
204,9
27 000
3–15
17,5
Комплексный анализ объекта показал нарушение седиментационных свойств ила, низкую скорость дыхания
ила, что связано с попаданием в стоки промышленных токсинов. Относительно аналогичных сооружений
себестоимость очистки стоков невысокая, трудозатраты эффективны.
Для повышения эффективности очистки сточных вод необходимо разделить аэротенки на зоны
денитрификации и нитрификации, обеспечить химическую дефосфатацию в контактных резервуарах,
предотвратить поступление токсинов за счет строительства локальных очистных сооружений на
промышленном предприятии.
Проведенные исследования позволили сформулировать подход к оценке канализационных очистных
сооружений и совершенствованию их работы.
Литература
1. А.А. Кулаков Оценка современного состояния малых коммунальных очистных сооружений канализации.
// Вода и экология: проблемы и решения. – 2015. № 1. С.26–40.
Научный руководитель – канд. техн. наук А.А. Кулаков.
139
ИЗУЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ДОЛИНЫ РЕКИ ГОРОДНЯ
С. В. Журавский, О. Ф. Медведева
Российский государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе, г. Москва
Городские реки и их прибрежные зоны имеют особое значение для развития экосистем и сохранения
биологического разнообразия видов животных и растений.
На территории Москвы за последнее столетие исчезло более сотни рек и ручьев. Мощное негативное
влияние на малые реки оказало градостроительство. Всего в пределах города осталось 136 рек. Все они
подвержены сильному техногенному воздействию промышленности и автотранспорта.
В качестве объекта исследования была выбрана река Городня. Она протекает по территории Южного и ЮгоЗападного административных округов города Москвы. Особенностью является высокая плотность населения
данных округов (2-е и 3-е место по данным переписи 2010 года), что повышает значимость реки как
рекреационного объекта и в то же время многократно увеличивает антропогенную нагрузку на неё.
Исследование состояло из двух частей. Первый этап проходил осенью 2014 года. Целью являлась оценка
экологического состояния долины реки Городня в пределах природно-исторического парка «Битцевский Лес».
Во время маршрутных наблюдений были выполнены следующие виды работ: визуальное наблюдение за
состоянием водного объекта; морфометрические измерения водоема и долины реки; гидрометрические
наблюдения; наблюдения за химическим составом и качеством воды; радиометрические замеры.
По окончании первой части были сделаны выводы о том, что исследуемый водный объект испытывает
мощные техногенные и антропогенные нагрузки. Значительная площадь водосборного бассейна реки
заасфальтирована, в результате чего огромное количество дождевых, талых вод не доходит до основного тока.
Питание реки происходит в основном за счет бытовых сточных вод.
В настоящее время река сильно обмелела, загрязнена хозяйственно-бытовым мусором; на берегах
наблюдается сильный эрозионный процесс; количество хлоридов в воде на некоторых участках реки превышает
норму более чем в 2 раза (805 мл/л при ПДК 350 мл/л); количество хлоридов в среднем составляет 312 мл/л;
радиация не превышает ПДУ (0,3 мкЗв) и средний показатель по г. Москве (0,15 мкЗв).
Во время проведения первой части исследования была отмечена высокая посещаемость объекта местными
жителями, вследствие чего, было выдвинуто предположение о высокой антропогенной нагрузке на данную
территорию.
Работа по оценке антропогенной нагрузки проводилась в период с февраля по апрель 2015 года.
Исследование посещаемости повторялось четыре раза в месяц при благоприятных и неблагоприятных
погодных условиях в выходные и будние дни, с 8:00 до 21:00.
В результате анализа полученных данных были составлены сводные таблицы и построены графики,
включающие в себя количество, возраст, а также тип посетителей, находящихся на данной территории, для
определения целей, частоты и необходимости посещения исследуемой территории.
Для подсчета антропогенной нагрузки также был использован такой показатель как тропность (количество и
протяженность тропинок на единице площади). Для его определения была выделена область подсчета. Границы
участка были проведены в радиусе 100 м от русла реки (100 метров включают в себя пойму, а также первую
надпойменную террасу). На выделенном участке была измерена протяженность всех троп.
Проведённое исследование подтвердило ранее выдвинутое предположение и выявило факт ускоренного
расширения тропинок и, как следствие, деградацию граничащего с ними растительного покрова.
Для снижения скорости разрастания тропинок целесообразно оборудовать их специальным покрытием.
Наиболее предпочтительным материалом покрытия для объектов данного типа по мнению авторов является
гранитная крошка. Данный природный материал обладает высокой износостойкостью, морозоустойчивостью и
практически не впитывает влагу.
Рекомендуется для снижения антропогенной нагрузки на территории долины р. Городня создать дорожки со
специально оборудованным покрытием. Предлагаемое покрытие наиболее экологично, отвечает требованиям
высокой износостойкости и ремонтопригодности, а также наименее затратно для обустройства.
Литература
1. А.В. Мазаев. Мониторинг малых рек: Методическое руководство для учащихся школ с углубленным
изучением экологии – Москва: МГГА, 2000. – 66 с.
2. В.И. Осипов. Москва: геология и город – Москва: АО «Московские учебники и Картография», 1997. –
400 с.
3. Природно-исторический парк «Битцевский лес» [Электронный ресурс] / режим доступа:
http://www.bitsevskipark.ru / Дата обращения 28.11.2014
4. Правительство Москвы [Электронный ресурс] / режим доступа: http://www.mos.ru / Дата обращения
29.03.2015
Научный руководитель – Е.Ю. Савушкина.
140
ЛАНДШАФТНАЯ СТРУКТУРА ТЕРРИТОРИИ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «ТАГАНАЙ»
А. Л. Трофимова
Национальный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск
Национальный парк «Таганай» находится в одном из уникальнейших уголков Южного Урала – в районе
Таганайского горного узла, чуть севернее старинного Уральского города Златоуста [1]. По схеме ботаникогеографического районирования Челябинской области, разработанной Б.П. Колесниковым (1961, 1964) [2],
основная территория парка располагается в районе темнохвойных лесов и гольцов верхнего пояса гор Южного
Урала подзоны горных среднетаежных темнохвойных лесов хребтовой полосы Урала лесной зоны Челябинской
области. Юго-восточная часть парка заходит в пределы Юрюзанско-Златоустовского подрайона сосновоберезовых лесов Катав-Златоустовского района широколиственно-темнохвойных и сосново-березовых лесов
лесной зоны Челябинской области.
Для исследования нами взят юго-восточный участок территории парка, расположенный преимущественно в
рекреационной зоне. Здесь мы выделили 2 типа местности: низкогорный и среднегорный.
По определению А.Г. Исаченко местность – это самая крупная морфологическая часть ландшафта,
представляющая собой особый вариант характерного для данного ландшафта сочетания закономерно
повторяющихся урочищ. Причиной обособления видов урочищ на исследуемом участке стали различия
подстилающих пород и растительных ассоциаций [3]. Учитывая данные особенности, на исследуемой
территории было выделено 17 видов урочищ, представленных в основном хвойными и смешанными лесами.
Доминантными видами урочищ среднегорья являются покатые участки среднегорья с еловым низкорослым
зеленомошным лесом на слабо оподзоленных суглинистых почвах и покатые участки низко- и среднегорья с
кедрово-сосновым лесом на слабо оподзоленных суглинистых почвах. Доминантными видами урочищ
низкогорья являются покатые участки низкогорья с пихтово-березовым разнотравным лесом на дерновоподзолистых суглинистых почвах и покатые участки низкогорья с елово-березовым разнотравным лесом на
дерново-подзолистых суглинистых почвах. Выявлено также 7 видов урочищ, являющихся уникальными для
исследуемой территории.
По степени устойчивости к рекреационным нагрузкам выделены следующие их группы: весьма устойчивые,
устойчивые, слабоустойчивые, неустойчивые, весьма неустойчивые.
К группе неустойчивых ландшафтов относится покатый участок среднегорья с кустарничковолишайниковой тундрой на горно-тундровых почвах, расположенный на вершине Дальнего Таганая (северная
окраина туристического маршрута). К слабоустойчивым к рекреационным нагрузкам ландшафтам относятся
доминантные ландшафты низкогорья в центральной части исследуемой территории, а именно покатые участки
низкогорья с пихтово-березовым разнотравным лесом на дерново-подзолистых суглинистых почвах и покатые
участки низкогорья с березово-пихтовым разнотравным лесом на дерново-подзолистых суглинистых почвах.
По данным ландшафтам проходят основные туристические маршруты, расположены стоянки кратковременного
и длительного отдыха, приюты. Группа устойчивых ландшафтов представлена покатыми участками низкогорья
с елово-березовым разнотравным лесом на дерново-подзолистых суглинистых почвах и пологими участками
низкогорья с лиственнично-березовым лесом на горных серых лесных суглинистых почвах в восточной и юговосточной части парка.
Литература
1. Таганай. Национальный парк [Электронный ресурс]: URL: http://www.taganay.org/
2. Колесников Б. П. Очерк растительности Челябинской области в связи с ее геоботаническим
районированием // Флора и лесная растительность Ильменского государственного заповедника им. В. И.
Ленина. Свердловск, 1961. С. 107–132.
3. Исаченко А. Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование: учеб. / А. Г. Исаченко. –
М.: Издательство «Высшая школа», 1991. – 366 с.: ил.
Научный руководитель – И. В. Козлова.
141
МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕГОВОГО ПОКРОВА МЫШЬЯКОМ
В ОКРЕСТНОСТЯХ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (НА ПРИМЕРЕ г. ТОМСКА)
Н. П. Самохина
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
В настоящее время значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха урбанизированных территорий
вносят объекты топливно-энергетического комплекса. В городе Томске одним из таких объектов является
расположенная в центре города государственная районная теплоэлектростанция, использующая в качестве
топлива уголь Кузнецкого бассейна (~ 40 %) и природный газ (~ 60 %). При сжигании угля на ТЭЦ с газовой
фазой могут уходить многие химические элементы, в том числе мышьяк [4, 5]. По различным международным
классификациям мышьяк входит в группу особо опасных загрязняющих веществ, с одним из самых высоких
показателей патологичности [1] и является элементом первого класса опасности (ГОСТ 17.4.1.02-83).
Целью данной работы является выявление пространственно-временного распределения мышьяка в зоне
воздействия теплоэлектростанции г. Томска по данным изучения снегового покрова в период 2009–2014 гг.
С целью изучения содержания мышьяка в зоне воздействия Томской ГРЭС-2 в конце зимних сезонов
выполнялся маршрутный отбор снеговых проб по векторной сети в северо-восточном направлении на
расстоянии 0,7; 1,0; 1,3; 1,6 и 2,0 км от труб. Общее количество проб за 6 лет – 30. Все работы по отбору,
подготовке и анализу снеговых проб проводились в соответствии с методическими рекомендациями [2] и
руководством по контролю загрязнения атмосферы (РД 52.04.186 № 2932-83). Объектом исследования являлся
твердый осадок снега (2009 – 2014 гг.) и талая снеговая вода (2013 г.).
Для аналитических исследований проб снега был применен комплекс современных и высокочувствительных
методов анализа: инструментальный нейтронно-активационный анализ (ядерно-геохимическая лаборатория
МИНОЦ «Урановая геология» кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ), масс-спектрометрия с индуктивносвязанной плазмой (ICP MS) (ХАЦ «Плазма», г. Томск).
В результате исследования было выявлено, что за весь период исследования среднее содержание мышьяка в
пробах твердого осадка снега изменяется от 7 до 22 мг/кг. Все значения превышают фоновые показатели от 7 до
54 раз, максимальное превышение зафиксировано в 2012 году на расстоянии 700 м от труб
теплоэлектростанции. Средние значения общей нагрузки, создаваемой поступлением мышьяка из атмосферы на
снеговой покров, в течение 6 лет мониторинга изменяются от 617 до 1447 мг/ (км2·сут), при фоновом значении
3,5 мг/ (км2·сут). Анализ значений по мере удаления от труб электростанции показал, что мышьяк в составе
пыли выпадает преимущественно в ближней зоне воздействия предприятия (на удалении до 1 км от труб).
Значения коэффициентов аэрозольной аккумуляции указывают на умеренную (Ka от 1 до 10) интенсивность
обогащения аэрозоля мышьяком, по классификации, предложенной Добровольским В.В. [3], однако в
некоторых пробах отмечается средняя (Ka от 10 до 50) интенсивность обогащения, что указывает на локальный
техногенный источник поступления данного элемента.
По результатам исследования мышьяка в пробах талой снеговой воды в 2013 г. выявлено, что содержание
As изменяется от 0,77 до 1,1 мкг/дм3 и превышает фоновые показатели в 2–3 раза (фон – 0,38 мкг/дм3 –
обсерватория «Фоновая» ИОА СО РАН, 70 км от г. Томска). Значения интенсивности нагрузки мышьяка в
талой снеговой воде на территорию изменяются от 0,02 до 0,04 мг/м2·мес., при фоновом значении –
0,01 мг/м2·мес.
Коэффициент распределения между содержанием мышьяка в твердом осадке снега и растворе талой
снеговой воды (Kраспр = 0,14) указывает на подвижность элемента, т. е. его способность переходить в раствор
талой снеговой воды.
Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента для поддержки молодых российских
ученых (МК 951.2013.5) и гранта ВР ExplorationOperatingCompanyLimited.
Литература
1. Иванов, В. В. Экологическая геохимия элементов: справочник: в 6 кн. Кн. 3: Редкие элементы /В. В.
Иванов; под ред. Э. К. Буренкова. – М.: Недра,1996. – 352 с.
2. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территорий городов химическими
элементами. – М.: ИМГРЭ, 1982. – 111 с.
3. Добровольский В.В. Основы биогеохимии: учебник для студ. ВУЗов. М.: Издательский центр
«Академия», 2003, с. 400.
4. Pushan Shah, Vladimir Strezov, Kathryn Prince, Peter F. Nelson Speciation of As, Cr, Se and Hg under coal
fired power station conditions. Fuel 87, 1859–1869
5. Goodarzi F., Huggins F.E., Sanei H. (Accepted) Assessment of elements, speciation of As, Cr, Ni and emitted
Hg for a Canadian power plant burning bituminous coal, International Journal of Coal Geology 74, 1–12.
Научные руководители – канд. геол.-минерал. наук, доцент А. В. Таловская, Е. А. Филимоненко.
142
ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНУЮ ОБСТАНОВКУ
СЕЛИТЕБНОЙ ТЕРРИТОРИИ г. ЮРГИ
М. О. Танчев, Ф. В. Шмидт
Юргинский филиал Национального исследовательского Томского политехнического университета, г. Юрга
Проблема электромагнитного загрязнения окружающей среды возникла как следствие развития различных
видов связи, радиолокации, телевидения, радиовещания и других специализированных средств передачи
энергии и информации в современном мире. Это привело к повышению общего уровня электромагнитных
полей различных частотных диапазонов, исследование воздействия которых на окружающую среду, здоровье
населения является актуальной проблемой.
Цель работы – защита здоровья населения г. Юрги от негативного воздействия электромагнитных
излучений радиочастотного диапазона.
Задачи:
1. Исследовать влияние изменений в магнитосфере Земли, происходящих под воздействием солнечной
активности, на состояние здоровья населения г. Юрги.
2. Определить источники электромагнитного излучения радиочастотного диапазона в селитебной зоне
г. Юрги.
3. Выявить зоны жилой застройки г. Юрги, наиболее подверженные электромагнитному загрязнению
радиочастотного диапазона, и разработать систему рекомендаций по защите населения от их воздействия.
В Юрге в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков становится
актуальна в связи с ростом числа телевизионных каналов и передающих источников теле и сотовой связи.
Источники связи имеют разные мощности излучения. Мощность излучения является гигиеническим
показателем. Она дает представление об уровне излучения электромагнитной энергии в окружающую среду, а
также об уровне воздействия, которое она может оказать на организм человека. Допустимый уровень излучения
зависит от рабочей частоты электромагнитного излучения: 0,03 МГц ÷ 0,3 МГц – 25 В/м; 0,3 МГц ÷ 3,0 МГц –
15 В/м; 3,0 МГц ÷ 30,0 МГц – 10 В/м; 30,0 МГц ÷ 300 МГц – 3 В/м; 300 МГц ÷ 300 ГГц – 10 мкВт/см2.
В зоне жилой застройки города установлены разные источники электромагнитного излучения
радиочастотного диапазона: радиорелейная станция для передачи телевизионных каналов; ТВ передатчик
«TTU-1000», передатчик «TFR-1000» мощностью 0,2 кВт с меняющейся рабочей частотой в пределах всего
диапазона 65,9–74/87,5–108 МГц с шагом 10 или 100 кГц; цифровые приемные земные станции спутниковой
связи «Континент ТВ» и др.
Такой рост числа передающих источников теле- и сотовой связи, а также телевизионных каналов усиливает
физическое воздействие электромагнитного излучения на окружающую среду.
В нашем исследовании измерение уровня ЭМИ осуществлялось с использованием прибора ПЗ-41 согласно
инструкции по эксплуатации. Для исследования напряженности электрического поля радиочастотного
диапазона и измерения ППЭ электромагнитных полей радиочастотного диапазона были выбраны два участка,
расположенные в радиусе 200 – 900 метров от радиорелейной станции и базовой станции сотовой связи.
Измерения проводились на высоте от 0,5 до 2 м от уровня подстилающей поверхности (земли). В этих пределах
высот производится ориентация измерительной антенны на максимум приёма. Максимум приёма соответствует
максимальному показанию измерительного прибора. Количество измерений в каждой конкретной точке
территории города Юрги составляло не менее трех. ППЭ измерялись не менее 6 минут при условии установки
прибора между источником излучения и измерительной антенной. Погрешность измерителя уровней
электромагнитных излучений прибором ПЗ-41 составляла ± 30 %.
Для исследования напряженности электрического поля радиочастотного диапазона и измерения ППЭ
электромагнитных полей радиочастотного диапазона были выбраны два участка, расположенные в зоне города
Юрги. Измерения ЭМП радиочастотного диапазона проводились ежемесячно в течение 2012 и 2013 года на
выбранных участках. Участок 1: пр. Победы, 18, ул. Краматорская, 2, ул. Мира, 17; участок 2: ул.
Волгоградская, 7, ул. Волгоградская, 9, ул. Волгоградская,13.
Результаты более 300 измерений за 2012–2013 гг. показали, что наиболее неблагоприятной по величине
ЭМИ является ул. Волгоградская., причем значения ЭМИ в 2012 году выше, чем в 2013 году. В других точках
селитебной территории города величина ЭМИ значительно ниже.
Для защиты населения от воздействия ЭМП при сооружении РТО необходимо создавать санитарнозащитную зону и зону ограничения застройки. В санитарно-защитной зоне и зоне ограничений запрещается
строительство жилых зданий всех видов.
Научный руководитель – канд. пед. наук В.Ф.Торосян.
143
ГЕОЭТИКА КАК НРАВСТВЕННАЯ ОСНОВА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ
П. М. Савельев
Российский государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе, г. Москва
«В биосфере существует великая геологическая сила… Эта сила есть разум человека». Так говорил
В.И.Вернадский еще в начале XX века, слова эти актуальны и сейчас [1]. Численность населения постоянно
увеличивается, повышается уровень загрязнения, развиваются новые экологические проблемы – все это
признаки всеобъемлющего влияния человека на природу. Именно поэтому очень важно на фоне сложившейся
тенденции не забывать о дисциплинах, регулирующих деятельность человека в сфере природопользования.
Одной из таких дисциплин является геоэтика.
Цель работы состояла в определении уровня экологической культуры населения, его базы знаний в области
экологии, в понимании взгляда людей на проблемы экологии и их заинтересованности в решении этих
вопросов и личном участии в природоохранных мероприятиях.
В ходе исследования выяснилось, что в современном сознании человечества отсутствует необходимая
парадигма гармонического взаимодействия с природой. Как следствие, произошло знакомство с геоэтическими
постулатами и предложено решение проблемы.
В ходе выявления проблем современного общества по отношению к природе, были обобщены материалы по
геоэтике и проведены исследования методом анкетирования (опроса) с целью выявления уровня экологической
культуры.
На фестивале живого общения «ПРОСТО РСМ» Подольской региональной организации Российский Союз
Молодежи был проведен опрос среди молодежи от 18 до 30 лет, который показал, что у всех респондентов
имеется свое видение экологии. В основном люди считают, что экология – это охрана окружающей среды
(18 %). Всего лишь 10 % знают, что экология – это, прежде всего наука. Очень многие позиционируют
экологию как нашу окружающую среду, делят на «хорошую и плохую». Большинство опрошенных людей даже
не понимает сущности экологических проблем. Многие рассматривают экологические проблемы только в
глобальном плане; в законодательной сфере 67 % остаются несведущими. Лишь 5 % знают ФЗ «Об ООС», по
одному человеку знают различные кодексы (лесной, водный, земельный). Эти законы знают те люди, которые
тем или иным образом сталкивались с ними по работе. Основная же масса опрошенных считает, что законы
экологии – это не мусорить, вести здоровый образ жизни и др. Зато на вопрос «Убеждены ли Вы в
необходимости сохранения природы?» 95 % ответили утвердительно, объясняя это тем, что природа – это
жизнь; что сохранить природу необходимо для будущих поколений.
Такое отношение к природе может послужить фундаментом для перевоспитания нашего населения, может
помочь научить его экологически мыслить. Это подтверждается и тем, что на вопрос «Интересуетесь ли Вы
экологическими проблемами?» 70 % ответили положительно.
Среди основных проблем в области экологии более половины опрошенных (56 %) признают низкий уровень
экологической культуры населения. На предложение провести свое мероприятие экологической тематики
почти половина опрошенных (48 %) затруднилась ответить, 12 % предложили провести субботник.
Среди опрошенных несколько человек являлись представителями сферы недропользования. Ни один из них
не смог объяснить понятие слова «геоэтика», рассуждения велись лишь по составу слова и его возможному
происхождению. При этом недропользование является явным источником загрязняющих веществ и отходов,
что может регулироваться геоэтикой. Миссия геоэтики – не только в России, но и во всем мире – изменить
сознание людей в сфере недропользования. Председатель секции геоэтики при РосГео Н.К.Никитина считает,
что одной из основных задач геоэтики в Росии является «содействие в геоэтическом воспитании, образовании,
просвещении граждан, содействие духовному развитию личности».[2]
Считается, что наиболее подходящим для воспитания является этап детства и отрочества. Необходимо
пристально обратить внимание на экологическое воспитание детей младшего возраста (с 3-х лет): взрослея,
ребенок уже будет иметь задатки ноосферного мышления и геоэтического подхода к недропользованию.
Будучи подростком, он уже сможет воспринимать более специализированные вопросы. Соответственно, уже в
молодежном возрасте и старше он сможет воспитывать своих детей по идеям В.И.Вернадского, в том числе с
учетом идей геоэтики. Специалисты, экологически воспитанные еще в детском возрасте, также не будут
допускать тех ошибок, которые могли бы допустить.
Литература
1. Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфере//Успехи современной биологии. № 18, вып.2,1944. С. 113–
120.
2. Никитина Н.К. Геоэтика: теория, принципы, проблемы. М.: Изд-во: «Геоинформмарк» 2012.
Научный руководитель – канд. геогр. наук, доцент М.В. Буфетова.
144
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ТУРИЗМ В ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
КАК ФАКТОР РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
Д. А. Павлова
Национальный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск
Экологический туризм – это такой вид туризма, который выражается в активном времяпрепровождении
человека в природной среде не только с использованием ее рекреационных, познавательных и иных
возможностей, но и с учетом сохранения и приумножения как на сознательном, так и на практическом уровнях
[1].
Территория Томской области является перспективным с точки зрения развития экологического туризма
регионом. В настоящее время здесь насчитывается 216 ООПТ (особо охраняемых природных территорий)
общей площадью 1329,1 тыс. га. Среди них по Федеральному закону «Об особо охраняемых природных
территориях» от 14.03.1995 № 33-ФЗ выделяют:
– государственные природные заказники – 18 ООПТ;
– памятники природы – 109 ООПТ;
– дендрологические парки и ботанические сады – 1 ООПТ.
Согласно закону Томской области «Об особо охраняемых природных территориях в Томской области» от
12.08.2005 г. № 134-ОЗ в число ООПТ входят также:
– ООПТ местного значения в количестве 85;
– территории рекреационного назначения в количестве 3 ООПТ [2].
Среди субъектов Российской Федерации Томская область занимает 73 место по площади особо охраняемых
природных территорий, а по Сибирскому федеральному округу – 10 место [3].
Особо охраняемые природные территории являются основным ресурсом для развития экологического
туризма на той или иной территории. В частности, на территории Томской области с этой целью уже
обустроены 7 ООПТ областного значения, открыты экологические тропы на 3 памятниках природы [2].
Ярким примером рационального природопользования служит Ларинский заказник, являющийся областной
природоохранной территорией. Уникальность заказника состоит в том, что его населяют животные, ставшие
редкими в Томской области, такие как рысь, косуля, бобр, барсук. На территории заказника находится
несколько родников с чистой питьевой водой, в том числе популярный у любителей экологического туризма
Звездный ключ с травертиновыми образованиями.
На территории Ларинского заказника выделена специальная зона обслуживания посетителей. Ежегодно
около пяти тысяч человек посещают заказник, а если здесь будет оснащение всей необходимой
инфраструктурой, то привлекательность этой территории кратно возрастет.
В задачу нашего исследования входит анализ факторов, способствующих и сдерживающих развитие
экологического туризма на территории Томской области.
Вопрос развития экологического туризма в настоящее время является весьма актуальным, и это согласуется
с необходимостью разработки областной целевой Программы формирования сети ООПТ Томской области.
Наличие такой Программы даст возможность с меньшими затратами создать необходимую для устойчивого
развития исследуемого региона сеть ООПТ и с наибольшей эффективностью использовать огромный
геопотенциал охраняемых территорий для поддержания экологического равновесия, сохранения типичных и
уникальных природных компонентов и экосистем (биоразнообразия), использования их в научных,
просветительских и рекреационных целях [4].
Литература
1. Сансоне В., Леон М. По Советскому союзу – М.: Прогресс, 1979. – С. 5–174.
2. Дума Томской области [Электронный ресурс]. – Режим доступа:// http://duma.tomsk.ru/files2/28853_2.pdf
3. ООПТ России [Электронный ресурс]. – Режим доступа:// http://www.oopt.info/
4. Адам А.М., Ревушкина Т.В., Нехорошев О.Г., Бабенко А.С. Особо охраняемые природные территории
Томской области – Томск: Изд-во НТЛ, 2001. – 252 с.
Научный руководитель – канд. геогр. наук, доцент Л. Б. Филандышева.
145
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ СТУДЕНЧЕСКОЙ МОЛОДЕЖИ
ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
А. С. Кочетова
Национальный исследовательский Томский государственный университет¸ г. Томск
В современном мире, несомненно, актуальны экологические проблемы. Научно-технический прогресс
позволил человечеству возвыситься над природой, привел к появлению многочисленных вещей и технологий,
улучшающих существование людей в различных сферах жизнедеятельности. Но для достижения высокого
уровня развития люди использовали и продолжают использовать природу и ее ресурсы, а цена за благополучие
человечества достаточно высока – это ухудшение экологической ситуации во всем мире. Поэтому особенно
важно заниматься экологическим воспитанием молодого поколения, чтобы подростки, молодые люди знали и
понимали причины и последствия негативной антропогенной деятельности и ставили задачи по снижению ее
последствий, в первую очередь на урбанизированных территориях.
Цель работы – изучение уровня экологического воспитания студентов геолого-географического факультета
Томского государственного университета.
Задачи: выявить уровень экологической культуры студентов при помощи социологического опроса.
Нами была разработана анкета из 15 вопросов. Вопросы можно подразделить на четыре направления:
осведомленность студентов об экологических проблемах города Томска, желание внести свой вклад в
улучшение экологической ситуации города Томска, личное экологическое воспитание каждого студента,
желание узнать больше о природе города Томска и его окрестностей. Мы опросили 100 человек.
27 % опрошенных – уроженцы города Томска, 34 % – из Томской области, а 39 % – из других регионов или
даже других стран. 37 % студентов считают, что экологическая ситуация в городе Томске благоприятна, 55 %
имеют противоположную точку зрения, а 8 % считают, что экологическая ситуация очень неблагоприятна. 69 %
студентов знакомы с экологическими проблемами Томска, 31 % – нет. Более 50 % молодых людей хотели бы
узнать больше об экологических проблемах города Томска. 36 % студентов знают о существовании памятников
природы в Томске и его окрестностях, 64 % – нет, видимо, потому, что много приезжих.. Но большинство
студентов – 78 %, желали бы посетить один или несколько памятников природы, только 22 % ответили
отрицательно. 67 % опрошенных знают, что такое экологический туризм, 33 % – не знают. 79 % студентов не
бросают мусор на улице, 21 % иногда случалось бросать мусор на улице, а 3 % студентов честно признались,
что бросают мусор на улице. Если урна переполнена, 84 % молодых людей уносят мусор с собой, только 16 %
бросают мусор рядом. Если бы во дворе у студентов стояли баки для раздельного сбора мусора, то 81 %
согласились сортировать мусор, 19 % – нет. 65 % опрошенных обращают внимание на экологическую рекламу
в городе, 17 % – не обращают на нее внимания, а 18 % никогда не видели подобной рекламы. Вклад в охрану
природы города Томска хотели бы внести 63 % студентов, 37 % имеют противоположную точку зрения. 34 %
молодых людей знакомы с экологическим законодательством, 66 % – нет.
Мы выяснили, что более 70 % приехали в Томск из других районов, регионов и стран, но, тем не менее,
более половины опрошенных интересуются экологическими проблемами города Томска и хотели бы внести
свой вклад в их решение. Большинство опрошенных не знают о существовании памятников природы в городе
Томске и его окрестностях, но хотели бы их посетить. Около 80 % экологически воспитаны: они не бросают
мусор на улице и готовы к нововведениям с целью улучшения экологической ситуации. Можно сделать вывод,
что большинство студентов геолого-географического факультета Томского государственного университета
обладают достаточно высоким уровнем экологической культуры.
Научный руководитель – И. В. Козлова.
146
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КАТАЛИЗ И АДСОРБЦИЯ
ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА НА ДИОКСИДЕ ТИТАНА,
МОДИФИЦИРОВАННОМ БЛАГОРОДНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
Н. С. Колобов
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, г. Новосибирск
Институт катализа СО РАН, г. Новосибирск
Фотокаталические технологии на основе титан-оксидных катализаторов активно применяются при создании
бытовых и промышленных очистителей воздуха, которые, в основном используются для удаления примесей
органических веществ из газовой фазы. Значительную долю вредных летучих примесей составляют
неорганические газы с малым молекулярным весом, главным из которых является угарный газ. Кроме того, CO
может образовываться в реакциях фотокаталитического окисления (ФКО) органических соединений как
конечный продукт окисления наряду с CO2 и водой.
Основным недостатком чистого диоксида титана является низкая активность в реакции ФКО CO ввиду его
низкой адсорбционной способности по отношению к СО. Известно, что осаждение благородных металлов,
таких как Pt, Pd, Au, на поверхности TiO2 позволяет увеличить энергию хемосорбции CO и, таким образом,
может привести к увеличению активности TiO2 в реакции ФКО СО [147]. Ключевыми факторами, влияющими
на активность катализатора, являются природа металла, его содержание, а также способ его нанесения.
В данной работе представлены результаты сопоставления каталитической активности, а также физикохимических свойств катализаторов на основе TiO2, содержащих Pt, Pd или Au, нанесенные методами
химического (Х) и фотохимического (Ф) восстановления. В качестве предшественников металлов были
использованы водные растворы H2PtCl6, PdCl2 и HAuCl4 соответственно. Полученные образцы маркировали
следующим образом: wМ/TiO2-S, где w – расчетное содержание металла в образце, выраженное в масс. %, М –
используемый металл (Pt, Au, Pd), S – указание на метод восстановления.
Измерения каталитической активности образцов в реакции ФКО СО проводились в статическом реакторе
при комнатной температуре и атмосферном давлении как под действием УФ света, так и в его отсутствие.
Активность образцов оценивалась по начальной скорости образования CO2.
Зависимость начальной скорости образования СО2 в
реакции окисления СО от содержания Pt в
катализаторах Pt/TiO2-Х.
Сравнение скорости образования CO2 на M/TiO2
приготовленных методами химического и
фотохимического восстановления (содержание
нанесенного металла 1 масс. %).
Было установлено, что модифицирование TiO2 благородными металлами существенно повышает его
активность в реакции ФКО CO. Для образцов с нанесенной платиной скорость фотокаталитического окисления
имеет куполообразную зависимость с максимумом при 1 масс %. Pd и Au-содержащие образцы показали
аналогичную зависимость от содержания, но значительно меньшую активность по сравнению с
платинированным TiO2. Активность платинированного TiO2, приготовленного методом фотонанесения,
оказалась ниже, чем у образца, приготовленного методом химического восстановления. Это связанно с
увеличением размеров частиц Pt.
Литература
1. Hwang S., Lee M.C., Choi W. Highly enhanced photocatalytic oxidation of CO on titania deposited with Pt
nanoparticles: kinetics and mechanism // Appl. Catal. B Environ. 2003. Vol. 46, № 1. P. 49–63.
Научный руководитель – д-р хим. наук, доцент Д. В. Козлов, канд. хим. наук Д. С. Селищев.
147
РАЗРАБОТКА NiPd КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ КОНВЕРСИИ
ПРИРОДНОГО ГАЗА В СИНТЕЗ-ГАЗ
Д. В. Нефедова
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Увеличение содержания метана в атмосфере способствует усилению парникового эффекта. На сегодняшний
день мощность антропогенных источников метана существенно превышает мощность естественных, поэтому
для снижения загрязняющего воздействия на окружающую среду необходимо эффективно утилизировать метан
антропогенных источников. В последние годы во всем мире интенсивно развиваются исследования,
направленные на использование природного газа для производства продуктов химической промышленности.
Основным продуктом химической конверсии природного газа является синтез-газ (смесь СО и H2), который
служит исходным сырьем для получения синтетических жидких углеводородов и базовых химических
продуктов, таких как водород, метанол и аммиак.
Одним из наиболее перспективных процессов получения синтез-газа является автотермический риформинг
метана (АТР СН4), который является комбинацией парциального окисления и паровой конверсии метана [1].
Основным преимуществом АТР является гибкость процесса. Он может проводиться в широком интервале
значений температуры, давления, состава сырья и соотношений пар/углерод. В качестве сырья может
использоваться не только природный газ, но и сжиженный нефтяной газ. Для достижения высоких показателей
процесса АТР СН4, а именно, выхода водорода необходима разработка эффективного катализатора. Известно,
что химический состав носителя может оказывать влияние на размер, морфологию, электронные и
окислительно-восстановительные свойства нанесенных металлсодержащих частиц и, следовательно, на их
каталитические свойства. В этой связи рассматривается возможность регулирования активности и стабильности
работы катализатора путем модифицирования оксидного носителя.
В настоящей работе с целью разработки эффективного катализатора АТР СН4 изучено влияние
модифицирования носителя Al2О3 на физико-химические и каталитические свойства биметаллического
NiPd-катализатора. Проведен синтез носителей x/Al2O3 (x = CeO2, ZrO2, La2O3, Ce0,5Zr0,5O2, La2O3/Ce0,5Zr0,5O2)
методом пропитки по влагоемкости (γ + δ)-Al2O3 водным раствором солей предшественника оксида металла с
заданной концентрацией. Содержание модифицирующей добавки варьировалось и составляло 10–30 мас. %.
Катализаторы NiPd/x/Al2O3 получали методом совместной пропитки по влагоемкости носителя x/Al2O3.
Содержание активного компонента было постоянным и составляло 10 мас. % Ni и 0,5 мас. % Pd.
В ходе исследования полученных образцов физико-химическими методами (РФА, ПЭМВР, ТПВ H2)
установлено, что вариация типа (СеO2, ZrO2, La2O3, Ce0,5Zr0,5O2, La2O3/Ce0,5Zr0,5O2) и содержания (10–30 мас. %)
модифицирующей добавки позволяет регулировать размер NiO частиц (от 6 до 20 нм), состав Ni-содержащей
фазы (NiO, La2NiO4, NiAl2O4 или Ni-La-Al-O) и окислительно-восстановительные свойства ионов никеля. Так,
при увеличении содержания модифицирующей добавки в составе катализатора от 0 до 30 %, в случае СеО2
наблюдается увеличение размера NiO частиц от 10 до 20 нм, а в случае La2O3, напротив, уменьшение размера
NiO частиц от 10 до 6,0 нм. Изменение содержания ZrО2 добавки (10–30 мас. %) не оказывает влияния на
размер NiO частиц (17,5 нм).
Исследована активность полученных NiPd катализаторов в реакции АТР СН4. Установлено, что
разработанные катализаторы проявляют высокую активность: выход H2 составляет 40–65 % при конверсии СН4
65–95 % и температуре реакции 850 °C.
Активность NiPd катализаторов в реакции ATР CH4 при 850 °C
Показано, что наиболее стабильной работой в условиях реакции АТР СH4 характеризуется катализатор
состава NiPd/20La2O3/10Ce0,5Zr0,5O2/Al2O3. Полученные образцы катализаторов являются перспективными
катализаторами энергоэффективной конверсии природного газа в синтез-газ.
Литература
1. В. А. Махлин, Я. Р. Цецерук. Современные технологии получения синтез-газа из природного и
попутного газа // Химическая промышленность сегодня. – 2010. – № 3. – стр. 6–17.
Научный руководитель – канд. хим. наук Е. В. Матус.
148
ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИОННЫХ И КАТАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННОГО
N-ДОНОРНЫМИ ЛИГАНДАМИ МЕЗОПОРИСТОГО ТЕРЕФТАЛАТА ХРОМА (III)
П. В. Бурлак
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, г. Новосибирск
Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, г. Новосибирск
Адсорбция является важной составляющей многих промышленных процессов, таких как очистка и осушка
газов и жидкостей, разделение компонентов газовых и жидких смесей (адсорбенты широко используются в
хроматографических методах анализа), а также при хранении газов.
Сорбционные методы находят широкое применение в том числе для сорбции и хранения парниковых газов
(метана и углекислого газа), наличие избытка которых в атмосфере является одной из важнейших
экологических проблем в наши дни.
В настоящее время в этих процессах широко используются адсорбенты с развитой внутренней
поверхностью – такие как силикагели, активированные угли, оксид алюминия и т. д. Особый интерес в
процессах адсорбции представляют пористые материалы с большими, регулярными, доступными ячейками и
порами. На сегодняшний день известно три основных класса пористых соединений: цеолиты, высокопористые
формы углерода (в том числе графен и родственные ему материалы) и металл-органические каркасы.
Металл-органические координационные полимеры (МОКП) сегодня рассматриваются как перспективные
материалы для хранения и разделения газов, катализа и других приложений. Одним из преимуществ МОКП по
сравнению с другими пористыми материалами является возможность их широкой модификации под конкретно
решаемые задачи. Мезопористый терефталат хрома (III) MIL-101 [Cr3O(H2O)2X(bdc)3]·nH2O (X = F, NO3; bdc –
терефталат ионы – п-C6H4(COO)22−; n ≈ 10–15) – представляет собой координационный полимер с высокой
гидролитической и термической стабильностью. Особенностью MIL-101 является способность при
термической активации подвергаться дегидратации с образованием координационно ненасыщенных мест, по
которым возможна координация других лигандов (см. рис.). C использованием данного подхода был получен
ряд соединений с координированными к атомам хрома N-донорными дитопными лигандами: MIL-101-pyz,
MIL-101-dabco, MIL-101-bpy (pyz = С4H4N2, dabco = C6H12N2, bpy = C10H8N2). Второй атом азота лигандов
остаётся некоординированным, создавая внутри каркаса осно́вные центры. Наличие подобных центров
улучшает сорбционные свойства по отношению к углекислому газу, а также придаёт каркасу каталитические
свойства.
Целью настоящей работы было изучение текстурных и сорбционных характеристик соединений на основе
каркаса MIL-101. С помощью низкотемпературной адсорбции азота были исследованы текстурные
характеристики: удельная площадь поверхности, объем пор, распределение пор по размерам.
Помимо количества сорбируемых газов в процессе сорбции, важна также и кинетическая составляющая
процесса. Для полученных соединений была изучена кинетика адсорбции азота и углекислого газа и
рассчитаны коэффициенты их диффузии внутрь полостей.
Изучение каталитических свойств модифицированных каркасов проводили на модельной реакции Генри.
Реакция протекает с высоким выходом и селективностью при использовании катализатора
MIL-101-dabco. При этом катализатор не теряет свою активность по крайней мере в нескольких каталитических
циклах.
Схема модификации Cr-MIL-101 по атомам хрома с образованием
координационно ненасыщенных центров (CUS) и последующей координацией лигандов (L).
Научный руководитель – К.А. Коваленко.
149
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ MnXW/SiО2 (X = Na, K, Rb) КАТАЛИЗАТОРОВ
ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ КОНДЕНСАЦИИ МЕТАНА
В. С. Сопова
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Сохранение окружающей среды − это улучшение качества жизни. Однако в настоящее время объем
выбросов загрязняющих веществ в атмосферу остается на высоком уровне. Особенно остро проблема
загрязнения воздуха стоит в городах, расположенных в зонах функционирования крупных нефтегазовых и
нефтехимических комплексов, где отмечается рост заболеваемости населения, связанный с неблагоприятной
окружающей средой. Сжигание попутного нефтяного газа на факелах не только сопровождается
значительными объемами вредных выбросов, но и является ярким примером нерационального
природопользования. В настоящее время с целью снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду и
эффективного использования невозобновляемого углеводородного сырья разрабатываются прямые способы
переработки метана – основного компонента природного газа и попутного нефтяного газа – в ценное
химическое сырье [1].
Одним из таких перспективных процессов является окислительная конденсация метана (ОКМ) – способ
прямой конверсии метана в С2 углеводороды – этан и этилен. Наиболее эффективными катализаторами ОКМ
являются системы на основе диоксида кремния, модифицированного оксидами Mn, W и щелочного металла. В
данной работе изучено влияние метода приготовления (пропитка (П), смешение с суспензией (С)), температуры
прокаливания (700 °C–1000 °C) и типа щелочного металла (X = Na, K, Rb) на физико-химические свойства
MnXW/SiО2 катализаторов и их активность в реакции ОКМ.
Согласно данным рентгенофазового анализа, в составе MnXW/SiО2 образцов, прокаленных при 700 °C,
наблюдаются фазы α-кристобалита SiO2, следы фазы тридимита SiO2 и Mn2O3. Состав W-содержащей фазы
зависит от типа щелочного металла: в MnNaW/SiО2 катализаторе формируется фаза Na2WO4, в MnKW/SiO2 –
K6W2O9, а в MnRbW/SiO2 – Rb2W2O7. При увеличении температуры прокаливания до 850 °C фазовый состав
катализаторов сохраняется. После прокаливания образцов при 1000 °C наблюдается увеличение содержания
фазы тридимита. Метод приготовления катализатора не оказывает влияния на фазовый состав катализатора, но
влияет на текстурные характеристики образцов. Удельная поверхность катализаторов составляет 0,5–9 м2/г и
увеличивается при уменьшении температуры прокаливания, при использовании метода пропитки и в
следующем ряду щелочных металлов Na < K < Rb. По данным ТПВ-Н2, для MnXW/SiО2 катализаторов
наблюдаются пики поглощения водорода при 315–340 °C, 630–640 °C и 750–810 °C, что, согласно
литературным данным, соответствует восстановлению MnOx, смешанных оксидов Mn-W-O и оксидов
вольфрама WOx.. Для MnXW/SiО2 (С) катализаторов, по сравнению с MnXW/SiО2 (П), наблюдается смещение
пиков в более высокотемпературную область, что может свидетельствовать об увеличении степени
взаимодействия активного компонента с носителем. Аналогичное изменение отмечается и при увеличении
температуры прокаливания катализатора от 850 до 1000 °C.
На рисунке представлены данные исследования каталитической активности MnNaW/SiO2 образца. Видно,
что с увеличением температуры реакции от 600 до 850 °C показатели процесса увеличиваются, и при 850 °C
конверсия СH4 составляет 35 %, а выход С2-углеводородов – 14 %.
Активность MnNaW/SiО2 катализатора в реакции ОКМ
На основании скрининга полученных образцов в реакции ОКМ будут определены оптимальный состав и
условия синтеза MnXW/SiО2 (X = Na, K, Rb) катализаторов.
Литература
1. Арутюнов В.С. Окислительная конверсия природного газа. M.: Красанд, –2011. – 640 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук Е. В. Матус.
150
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ NiPd/CeZrO2/Al2O3 КАТАЛИЗАТОРА
ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАНА В ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИЙ ГАЗ
И. А. Рундау
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
В настоящее время одной из проблем, стоящих перед обществом, является переход к энергоэкологическому
производству. Происходящие изменения в структуре добычи и потребления углеводородов свидетельствуют о
неуклонном возрастании роли природного газа как энергоносителя и сырья для химической и нефтехимической
промышленности. Современная промышленная переработка природного газа направлена на получение синтезгаза, который служит сырьем для производства ряда продуктов (метанола, высших спиртов,
высокомолекулярных соединений и др.). Основную часть природного газа составляет метан – от 70 до 98 %.
Автотермический риформинг метана (АТР СH4) рассматривается как наиболее перспективный каталитический
процесс получения синтез-газа. АТР СH4 является комбинацией нескольких реакций, протекающих с
выделением и поглощением тепла, что обеспечивает его энергетическую выгодность по сравнению с другими
процессами получения синтез-газа.
В процессах риформинга метана широко используется Ni/Al2O3 катализатор. С целью преодоления
недостатков данного катализатора (дезактивация вследствие образования углеродистых отложений, спекание
активного компонента при высокой температуре проведения реакции и др.) разрабатываются различные
способы усовершенствования его формулы. Вариация характеристик носителя, метода синтеза, типа и
содержания промотирующей добавки позволяет целенаправленно регулировать показатели активности и
стабильности Ni-содержащих катализаторов. В частности, известно, что структура биметаллических Ni-Pd
частиц зависит от способа пропитки [1]. Совместное введение ионов никеля и палладия способствует
образованию биметаллических частиц, а последовательное – декорированию Ni-содержащих частиц ионами
палладия. Целью данной работы являлось исследование влияния содержания Pd (0,05–1,0 мас. %) на физикохимические и каталитические свойства NiPd/CeZrO2/Al2O3 катализаторов, полученных методами совместной
(С) и последовательной (П) пропитки по влагоемкости CeZrO2/Al2O3 носителя.
Согласно данным РФА, для всех исследованных катализаторов на фоне дифракционной картины носителя
присутствуют пики, появление которых обусловлено формированием фазы NiO. Средний размер частиц NiO
составляет 14,0 ± 0,5 нм и 13,0 ± 0,5 нм для образцов серии (С) и (П), соответственно. Пики, относящиеся к
Pd-содержащей фазе, отсутствуют, что может свидетельствовать о ее высокодисперсном состоянии. Более
детально структуру катализаторов исследовали методами ПЭМВР и EDX. В образцах серий (С) и (П) на
поверхности оксида алюминия наблюдаются частицы CeZrO2, NiO и NiAl2O4. По данным ПЭМВР, изменение
содержания Pd от 0,05 до 0,5 мас. % практически не влияет на структуру катализатора.
Поскольку для активации катализаторов необходима стадия их восстановления с образованием
металлических частиц (Nio), активных в реакциях риформинга, полученные образцы были исследованы
методом ТПВ-H2. Профиль кривой поглощения водорода зависит от способа приготовления катализатора и
содержания палладия. Для Ni/CeZrO2/Al2O3 образца наблюдается один пик поглощения водорода с максимумом
при 520 °C, который относится к восстановлению ионов Ni2+ в составе NiO. Для образцов С-серии при введении
палладия максимум поглощения водорода смещается в низкотемпературную область (400 °C). В отличие от
образцов С-серии, для образцов П-серии восстановлению ионов Ni2+ соответствует два пика поглощения
водорода с максимумами при 400 °C и 550 °C. Увеличение содержания Pd приводит к увеличению поглощения
водорода в низкотемпературной области и снижению поглощения водорода в высокотемпературной области,
что свидетельствует о снижении доли трудно восстанавливаемых ионов Ni2+. Ожидается, что при снижении
доли трудно восстанавливаемых ионов никеля будет возрастать стабильность к окислению активного
компонента (Ni0) в ходе АТР СН4 и, следовательно, уменьшаться скорость дезактивации катализатора. В
дальнейшем планируется исследование каталитических свойств полученных образцов в реакции
автотермического риформинга метана. По результатам скрининга образцов в АТР СH4 будут определены
оптимальный способ приготовления катализатора и минимально необходимое содержание палладия в
катализаторе.
Таким образом, на основании исследования NiPd/CeZrO2/Al2O3 катализаторов комплексом физикохимических методов (РФА, ПЭМВР, ТПВ Н2) можно сделать вывод, что вариация содержания палладия, как и
изменение способа введения активного компонента в матрицу носителя, позволяет регулировать окислительновосстановительные свойства ионов никеля, но не оказывает влияние на дисперсность NiO частиц и фазовый
состав катализатора.
Литература
1. D. Li, Y. Nakagawa, K. Tomishige. Methane reforming to synthesis gas over Ni catalysts modified with noble
metals // Applied Catalysis A. – 2011. – V.1–2. – P. 1–24.
Научный руководитель – канд. хим. наук М. А. Керженцев.
151
ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ УГЛЕРОДНЫХ НОСИТЕЛЕЙ
ДЛЯ Pt/C КАТАЛИЗАТОРОВ ЭЛЕКТРОВОССТАНОВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА
Н. В. Мальцева
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Решение энергетических проблем является одной из приоритетных задач развития государства. В настоящее
время многие компании видят целесообразным использование топливных элементов в качестве источников
энергии для замены двигателей внутреннего сгорания в автомобилях. Топливный элемент представляет собой
устройство преобразования энергии химической реакции в электрическую. Основной проблемой таких
устройств является низкая коррозионная стойкость Pt/C катализаторов, входящих в состав топливного элемента.
Быстрая деградация катализаторов вызвана агрессивными условиями в ячейке, связанными, например, с
одновременным присутствием кислорода (воздуха) и водорода в анодном отделении, при запуске и/или
остановке двигателя, значение потенциала на катоде может возрастать до 1,4 В [1]. При таком потенциале
происходит электрохимическое окисление углеродного носителя, что приводит к снижению срока службы
топливного элемента. В связи с этим исследование коррозионной стойкости носителей для платиновых
катализаторов является важной задачей для разработки новых энергосистем с повышенным сроком службы.
В данной работе была исследована коррозионная стойкость серии углеродных носителей с различной
пористой структурой и морфологией зерен. Исследовано влияние различных методов модификации углеродных
материалов (азотирование, зауглероживание) на коррозионную стабильность образцов.
Исследование стабильности носителей и Pt/C катализаторов проводили на основе протокола, предложенного
в работе [2]. Рабочий электрод поляризовали сигналом треугольной формы в диапазоне 1.0–1.5 В отн. ОВЭ со
скоростью развертки 500 мВ/с при 25°С в растворе 0,1М HClO4 в атмосфере аргона. Запись циклических
вольтамперных кривых проводили в трехэлектродной ячейке в растворе фонового электролита в диапазоне
потенциалов 0.05 -1.2 В со скоростью развертки 50 мВ/с. Противоэлектродом была платиновая пластина, а
электродом сравнения – обратимый водородный электрод. Потенциал электрода контролировали с помощью
потенциостата Autolab PGSTAT 100.
Было показано, что коррозионная стойкость коммерческих носителей (Ketjen Black 600, Vulcan XC72,
Sibunit 1562, HSAAB) определяется, главным образом, их морфологией и степенью графитизации углерода,
определенной методом РФЭС. Для выявления влияния роли азота и пироуглерода на поверхности была
проведена модификация высокоповерхностной сажи Ketjen Black 600 (Sуд ~ 1420 м2/г) азот- и
углеродсодержащими соединениями (ацетонитрил, пиридин, метан). Показано, что зауглероживание сажи
приводит к более заметному росту коррозионной стойкости, нежели допирование азотом. Методом
ускорительной масс-спектрометрии показано, что повышение коррозионной стойкости носителей на основе
сажи Ketjen Black 600, модифицированных с использованием 14CH4 связано с более низкой степенью
деградации пироуглерода, по сравнению с углеродом в составе исходной сажи. Показано, что коррозионная
стойкость исходных углеродных носителей, а также их коррозионная стойкость в составе Pt/C катализаторов
электровосстановления кислорода коррелируют между собой.
Литература
1. Young A.P., Stamper J., Gyenge E. Characterizing the structural degradation in a PEMFC cathod catalyst layer:
carbon corrosion // Journal of electrochemical society – 2009. – V. 156. – P. 913–922.
2. Ohma A., Shinohara K., Iiyama A., Yoshida T., Daimaru A. // ECS Trans. – 2011. – V. 41. – P. 775.
Научный руководитель – канд. хим. наук Е. Н. Грибов
152
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ СИНТЕЗ LaMnO3 ИЗ ТВЕРДОФАЗНЫХ
ГЛИЦИН-НИТРАТНЫХ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ МЕТОДОМ ГОРЕНИЯ
А. В. Дербилина
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, г. Новосибирск
Институт катализа СО РАН, г. Новосибирск
Сложные оксиды структуры перовскитов известны как катализаторы широкого ряда окислительновосстановительных процессов. Они отличаются высокой активностью, значительной кислородной
подвижностью, термической стабильностью структуры, уникальным разнообразием химического состава и
свойств. В этом ряду манганит лантана (LaMnO3) проявляет высокую активность в различных экологически
значимых каталитических процессах: окисление СО и углеводородов (в т. ч. хлорированных), селективное
восстановление NOx аммиаком, разложение N2O, очистка выхлопных газов в системе «CO + NOx + CxHy»,
окисление сажи и др.
Распространенным способом их получения в настоящее время является метод объемного горения
органометаллических предшественников. Он основан на воспламенении гелеподобной (вязкой) субстанции,
образующейся в результате концентрирования водного раствора нитратов металлов с органическим веществом
(аминокислотами, мочевиной, лимонной кислотой и др.) в условиях равномерного нагрева всего ее объема [1].
Очевидным недостатком этого метода является необходимость дополнительной многочасовой
высокотемпературной (>900 °C) прокалки полученного продукта горения с целью разложения
термоустойчивых фаз карбонатов лантана и завершения процесса образования фазы перовскита. Кроме того,
агрегатное состояние данного типа предшественника не позволяет использовать для синтеза перовскитов метод
послойного горения, когда после локального теплового инициирования твердофазного предшественника
(обычно спрессованного в таблетку) волна горения самопроизвольно перемещается по веществу.
Целью данной работы является усовершенствование глицин-нитратного метода получения LaMnO3, в
процессе которого были синтезированы твердофазные комплексные предшественники, способные к
разложению как в режиме объемного, так и послойного горения.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: (1) синтез моно (Mn)- и
биметаллических (La-Mn) комплексных предшественников в различных условиях pH среды (в присутствии и
без NH4OH); (2) исследование синтезируемых предшественников методами ИК спектроскопии и химического
анализа; (3) изучение характера разложения исходных соединений и синтезируемых предшественников в
атмосфере аргона методом термического анализа; (4) установление влияния режимов горения (объемного и
послойного) на фазовый состав образующихся продуктов с использованием методов ИК спектроскопии,
рентгенофазового анализа и термического анализа; (5) изучение каталитической активности приготовленного
образца LaMnO3 (без дополнительной стадии прокаливания) в процессе окисления сажи методом термического
анализа.
Исследование синтезируемых Mn- и La-Mn-предшественников методом ИК спектроскопии подтвердило
комплексообразование глицина с катионами металла с образованием связи М-О, было установлено наличие
полос поглощения, ответственных за взаимодействие Gly с NH4NO3. При этом метод химического анализа
также указал на связывание аммиака в составе предшественников в условиях их вакуумной сушки. Согласно
данным термического анализа, разложение синтезируемых комплексных предшественников идет с выделением
тепла, что объясняется одновременным присутствием в их составе топлива – глицина и окислителя,
содержащего нитрат-анионы. Биметаллический предшественник, полученный в щелочных условиях, начинает
разлагаться при более низких температурах, нежели комплекс, полученный в слабокислой среде (разница
составляет 30 °C).
При сравнении продуктов объемного и послойного горения Mn- и La-Mn-предшественников установлено,
что оксидная фаза, формирующаяся в режиме послойного горения, имеет более высокую степень
кристалличности и меньшее содержание карбонатов. При этом синтез предшественника с участием аммиака
обеспечил получение наиболее чистой фазы LaMnO3 (удельная поверхность 29 м2/г, дисперсность, согласно
данным рентгенофазового анализа, 12 нм). Данный образец был испытан как катализатор окисления сажи. Было
установлено, что в присутствии LaMnO3 температура окисления сажи снижается более чем на 200 °C. Начато
исследование по синтезу La-Mn-предшественников, допированных стронцием.
Таким образом, разрабатываемый синтетически подход позволяет получить органометаллические
предшественники сложных оксидов, легко подвергающиеся высушиванию, способные формировать довольно
чистую, высокодисперсную фазу перовскитов в энергоэффективном режиме послойного горения в одну стадию
(без дополнительного прокаливания).
Литература
1. Handbook of Combustion. Volume 5: New Technologies. Edited by M.Lackner, F.Winter, A.K.Agarwal. –
Wiley VCH, 2010. – p.439–472.
Научный руководитель – канд. хим. наук О. В. Комова, канд. хим. наук С. А. Муха.
153
СИНТЕЗ ФИШЕРА-ТРОПША КАК СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА
Н. П. Бурлуцкий
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
Большинство месторождений нефти Западной Сибири находятся на удалении от газотранспортных сетей
России. Из-за невозможности доставки попутного нефтяного газа (ПНГ) к газоперерабатывающим заводам
(ГПЗ) они вынуждены утилизировать его путём его сжигания на факелах, что приводит к значительным
выбросам углекислого газа в атмосферу. Соединить все удалённые месторождения с ГПЗ трубопроводами не
представляется возможным из-за больших капиталовложений и медленной окупаемости проектов.
Увеличение концентрации парниковых газов вызывает значительные изменения климата. Поэтому
возникает необходимость в технологии, способной переработать ПНГ. Наиболее перспективным способом
считается синтез Фишера-Тропша (СФТ) по причине его универсальности [1]. Сырьём для СФТ может
выступать любой углеродный материал, а спектр получаемых продуктов чрезвычайно широк. В данном случае
наиболее желательно, чтобы углеводороды, получаемые с помощью СФТ, могли быть использованы прямо на
месторождениях нефти – например, в качестве топлив или смазочных масел.
В данной работе был использован железный катализатор, полученный методом электрического взрыва [2] в
среде окиси углерода (размер отдельных частиц составляет 60–180 нм). Исходя из результатов серии
экспериментов [3], были выбраны оптимальные условия эксплуатации катализатора: температура – 270 °C,
давление – 1 МПа, расход сырья – 300 нмл/мин, соотношение реагентов Н2:СО = 2:1. Анализ продуктов синтеза
проводился методами газовой и жидкостной адсорбционной хроматографии.
Исследование показало, что степень конверсии СО составляла 67,99 об. %, выходы побочных продуктов:
углекислого газа – 11,63 об. %, метана – 17,8 об. %. В жидкости доля углеводородов, выкипающих в пределах
35–205 °C, составляет 86,50 % масс. Это даёт основания использовать данную жидкость в качестве моторного
топлива.
Сравнение параметров жидких продуктов синтеза с требованиями ГОСТ 32513-2013 «Топлива моторные.
Бензин неэтилированный. Технические условия» (марка АИ-80, экологический класс К4)
Параметр
Октановое число по исследовательскому методу, не менее
Концентрация смол, промытых растворителем, мг/дм3, не более
Массовая доля серы, мг/кг, не более
Объёмная доля бензола, %, не более
Объёмная доля парафинов, %, не более
Объёмная доля изопарафинов, %, не более
Объёмная доля нафтенов, %, не более
Объёмная доля олефинов, %, не более
Объёмная доля ароматических углеводородов, %, не более
Массовая доля кислорода, %, не более
Плотность при 15 °C, кг/м3
ГОСТ
32513-2013
80,0
50
50
1
–
–
–
18,0
35,0
2,7
725,0–780,0
Полученная
жидкость
59,6
0
0
0
18,6
15,4
30,1
11,9
24,0
0
786,5
Таким образом, с помощью данной технологии можно не только эффективно перерабатывать ПНГ, но и
освоить разнообразные нетрадиционные источники углеводородов в перспективе (эффективная очистка от серы
и тяжёлых компонентов является существенным преимуществом СФТ). Полученные жидкие продукты можно
использовать после дополнительного облагораживания.
Литература
1. О. В. Крылов. Гетерогенный катализ. – Москва: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 679 с.
2. Н. А. Яворовский, А. В. Пустовалов. Выбор параметров электрического взрыва алюминиевых и
железных проводников в атмосфере аргона // Известия вузов. Физика. – 2013 – Том 56 – №. 7/2. – C. 164–169.
3. E. V. Popok, A. I. Levashova, N. V. Chekantsev, M. V. Kirgina, K. V. Rafegerst. Ultradispersed Hydrocarbon
Synthesis Catalyst from CO and H2 Based on Electroexplosion of Iron Powder. // Procedia Chemistry. – 2014 – Vol.
10 – P. 20–24.
Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент Е. В. Попок.
154
УТИЛИЗАЦИЯ 1-ХЛОРБУТАНА НА УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
Т. Н. Акимова, Е. И. Шуваракова
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Новосибирский филиал Московского государственного университета дизайна и технологии
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Ежегодно на предприятиях России образуется 30–40 тыс. тонн отходов, содержащих в своем составе
хлорорганические соединения, которые необходимо утилизировать. В настоящее время ко всем способам
переработки отходов хлорорганических соединений предъявляется ряд экологических и экономических
требований. К числу таких требований относятся коммерческая ценность образующихся продуктов,
экономичность переработки, высокая степень превращения, универсальность способа, отсутствие среди
продуктов токсичных веществ.
Целью данной работы является разработка каталитического метода переработки 1-хлорбутана и
определение активных центров реакции дегидрогалогенирования, а также исследование воздействия
реакционной среды на ультрадисперсные катализаторы MgO и Al2O3.
Образцы ультрадисперсных катализаторов исследовали в реакции каталитического дегидрогалогенирования
1-хлорбутана. Навеска катализатора составляла 0,1 г. Каталитические эксперименты проводили в кварцевой
ампуле для того, чтобы в последующем проводить ЭПР измерения без выноса образца на воздух. Перед
проведением эксперимента катализатор восстанавливался in situ в течение часа при постепенном нагреве до
температуры реакции 250–300 °C. Исследуемое хлорсодержащее соединение подавали в реактор путем
пропускания аргона через барботер, наполненный 1-хлорбутаном. За превращением хлорбутана в бутен
наблюдали методом газовой хроматографии. Исследование проводилось методом спиновых зондов с
использованием в качестве зонда раствора перилена в толуоле. Концентрация перилена в растворе была 2·10–
2
моль/л. После проведения каталитической реакции в течение определенного времени, образец быстро
охлаждали и заливали раствором перилена в толуоле. При этом происходила адсорбция молекулы зонда –
перилена. Измерение концентрации активных центров на поверхности катализаторов проводили методом ЭПР
непосредственно после адсорбции зонда на поверхности оксидов, а также после дополнительного прогрева в
течение 18 часов при температуре 80 °C.
Было обнаружено, что каталитическая активность заметно возрастает по мере протекания каталитической
реакции дегидрохлорирования, которая сопровождается модифицированием поверхности и объема
катализатора ионами хлора. На поверхности исходных образцов электроноакцепторные центры отсутствовали.
Они появлялись в ходе реакции. При этом их концентрация, нормированная на единицу массы, заметно
возрастала по мере хлорирования поверхности и качественно коррелировала с ростом каталитической
активности. Полученные результаты свидетельствуют о том, что слабые электроноакцепторные центры
поверхности, тестируемые при помощи перилена, могут быть ответственны за инициирование процесса
дегидрохлорирования 1-хлорбутана в активном состоянии катализатора. Были определены оптимальные
условия и температурный режим, обеспечивающие эффективную и стабильную работу катализатора.
Работа выполнена при поддержке РФФИ по гранту 13-03-12227 офи_м.
Научные руководители – д-р хим. наук. В. В. Чесноков, канд. хим. наук А. Ф. Бедило.
155
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА РЕНТГЕНОВСКОЙ ФОТОЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ СПЕКАНИЯ АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА
АЛЮМОПЛАТИНОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
Г. В. Штерк
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, г. Новосибирск
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
В настоящее время получение энергии при сжигании природного газа и продуктов нефтепереработки
сопряжено с выбросами в атмосферу продуктов сгорания, в том числе и загрязнителей, таких как: монооксид
углерода CO, несгоревшие углеводороды и оксиды азота NOx. В связи с этим возникает необходимость очистки
подобных выбросов, которая может быть осуществлена с использованием каталитических конверторов (см.
схему).
Схема каталитического дожигателя выхлопных газов
В качестве катализаторов в подобных дожигателях, а также в каталитических печах в основном используют
металлы платиновой группы (Pt, Pd, Ni), нанесенные на пористый носитель (AlOx, CeO2, сетки, блоки). Платина
используется чаще, так как она обладает более высокой стабильностью, эффективностью и селективностью.
В данной работе был использован катализатор – частицы платины, нанесенные на Al2O3. Как и любой
другой катализатор, данная система подвергается дезактивации. Одной из основных причин потери активности
катализаторов является спекание – укрупнение частиц при повышенных температурах. Как известно,
активность катализатора падает при уменьшении эффективной поверхности активного компонента и,
соответственно, уменьшении количества активных центров. Кроме того, изменения в активности, а также
селективности катализаторов при изменении размеров частиц вследствие спекания могут быть связаны с
размерными эффектами. Таким образом, возникает необходимость оперативного и доступного способа
контроля изменения дисперсности активного компонента, в том числе в реакционных условиях.
Целью нашей работы является исследование возможности применения метода рентгеновской
фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) для изучения процессов изменения размеров частиц активного
компонента в зависимости от условий обработки катализатора. Для достижения поставленной цели было
проведено исследование образцов катализаторов Pt/Al2O3 методом РФЭС до и после тестирования в условиях
проточного реактора в реакции CO + O2 и прокалки в инерте (N2) в зависимости от способа предварительной
обработки катализатора (прокалка на воздухе, восстановление в водороде). Результаты РФЭС-исследования
были сопоставлены с данными просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения.
Развитие способов контроля дисперсности активного компонента катализаторов является необходимым
этапом разработки систем с более долгим сроком службы, что в свою очередь благоприятно скажется на
состоянии окружающей нас среды и выведет человечество на новую ступень развития науки и техники.
Благодарности:
П.А. Пыряеву (ИК СО РАН), канд. хим. наук Л.М. Ковтуновой (ИК СО РАН) за сотрудничество.
Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда "Сколково" (соглашение о предоставлении гранта № 3
от 25.12.2014) и гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ РФ
(НШ-5340.2014.3).
Научный руководитель – канд. хим. наук, А.В. Нартова.
156
СОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАТИНЫ И ПАЛЛАДИЯ В КАТАЛИЗАТОРАХ
А. И. Андреева, Т. А. Бабенко
Иркутский государственный университет, г. Иркутск
Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, г. Иркутск
Уникальность свойств платиновых металлов делает незаменимым их применение в нефтехимической и
автомобильной промышленности, электронике, электротехнике, медицине и т. д. Использование палладия в
автомобильных катализаторах для доочистки отработанных газов приводит к неконтролируемым его выбросам
в окружающую среду, что делает элемент экологически опасным, и возникает необходимость контроля его
содержания в объектах биосферы. Возрастающие потребности использования платины и палладия ставят
задачу поиска как новых месторождений и оценки ресурсов, так и изучение возможности извлечения металлов
из вторичного сырья.
Сложность анализа вторичного сырья, в частности катализаторов, связана с низкими концентрациями
благородных металлов и составом пробы, который осложняется химическими и физическими воздействиями,
протекающими при их использовании.
Один из путей решения проблемы анализа катализаторов – использование сорбционных методов разделения
и концентрирования элементов, которые хорошо сочетаются с атомно-абсорбционным методом анализа. Для
сорбционного концентрирования используются сополимеры с различными функциональными группами,
сомономерами и сшивающими агентами.
Цель данной работы – исследовании сорбционного выделения платины и палладия комплексообразующими
сорбентами на основе 1-винил-1,2,4-триазола (ВТ) с акрилонитрилом (АН) метилен-бис-акриламидом (МБАА)
с дальнейшим их количественным определением.
Используемые сополимеры являются как анионообменниками, так и лигандами в твердофазных реакциях.
Их реакционная способность обеспечивается атомами азота в составе гетероцикла.
Сорбционное концентрирование проводили в статических условиях в интервале кислотности 1–7М из
растворов серной, азотной, соляной кислот. Особенностью сорбционного концентрирования является высокая
скорость установления равновесия (табл.). Время полусорбции составляет 5 мин. Эффективность сорбентов
оценивали значениями сорбционной емкости (СЕ) и коэффициентов распределения (D) (табл.).
Сорбционные характеристики сополимеров в 1М соляной кислоте
Сополимер
Соотношение
компонентов
ВТ-АН-МБАА
50 : 49,9 : 0,1
ВТ-АН-МБАА
50 : 49 : 1
ВТ-МБАА
95 : 5
Платина
СЕ (мг/г);
τ; τ1/2, мин
D (см3/г)
388;
30; 9
1,5·105
300;
10; 5
2,4·104
468;
15; 9
8·104
Палладий
СЕ (мг/г);
τ, τ1/2, мин
D (см3/г)
320;
10; 5
0,6·105
20; 5
450;
2,3·105
Исследование состава образующихся твердофазных соединений осуществляли методами ИК,
КР-спектроскопии и элементного анализа. Высказано предположение о механизмах сорбции.
Извлечение характеризуется избирательностью в отношении ионов черных и цветных металлов за
исключением Cu2+. Ионы палладия и платины элюируются из твердофазного комплекса солянокислым
раствором тиомочевины (ТМ), который затем используется в определении элемента.
Проведено определение палладия в катализаторах. Пробоподготовка включала как обработку плавиковой
кислотой, так и царско-водочное разложение, а также пиросульфатное сплавление образца с дальнейшим
получением солянокислого раствора, из которого извлекали ионы палладия на определенную массу сорбента.
Твердую фазу, содержащую ионы металла, отделяли фильтрованием и обрабатывали раствором ТМ, в котором
определяли содержание палладия по градуировочному графику. Коэффициент вариации не превышает 9–11 %.
Литература
1. F. S. H. Rojas. Automated on-line separation system for palladium determination by graphite furnace atomic
absorption spectrometry and its application in environmental and food samples // Talanta. – 2006. – Vol. 70. – P. 979–
983.
2. О. А. Дальнова, О. А. Ширяева, Ю. А. Карпов. Сорбционно-атомно-абсорбционное определение платины,
палладия и родия в отработанных автокатализаторах // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. –
2009. – Т. 75, № 8. – С. 18–24.
3. Л. П. Шаулина, Т. Г. Ермакова, Н. П. Кузнецова, Л. И. Волкова Сорбция соединений благородных
металлов сетчатым сополимером 1-винил-1,2,4-триазола с акриловой кислотой // Журн. приклад. химии. –
2012. – Т. 85, № 1. – С. 38–43.
Научные руководители – канд. хим. наук, доцент Л. П. Шаулина, канд. хим. наук Т. Г. Ермакова.
157
ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВЯЗЫВАНИЯ ФЕНОЛФТАЛЕИНА
β-ЦИКЛОДЕКСТРИНОМ
А. А. Фабер
Челябинский государственный педагогический университет, г. Челябинск
Среди загрязнителей антропогенного, в том числе техногенного, происхождения широкое распространение
имеют ароматические соединения. Основная масса этих загрязнителей попадает в окружающую среду в
результате деятельности коксохимических предприятий, ряда предприятий химической отрасли как продукты
сжигания топлива. Многочисленные ароматические соединения поступают в объекты гидросферы со сточными
водами предприятий и бытовыми стоками. Большинство из них обладает высокой степенью токсичности.
Механизмы связывания ароматических соединений различными сорбентами до конца не выяснены, но
известно, что они поглощаются цеолитами, сажей, активированным углем, оксидами алюминия и кремния. В то
же время, современные исследования направлены на поиск эффективных природных соединений, связывающих
ароматические соединения и не обладающих токсичностью.
Потенциальными соединениями, способными связывать ароматические молекулы, являются
циклодекстрины – продукты ферментативного гидролиза крахмала, представляющие собой циклические
олигосахариды, в которых глюкопиранозные фрагменты связаны α-1,4-гликозидными связями. Особенностью
циклодекстринов является наличие внутренней гидрофобной хиральной полости, благодаря которой они могут
выступать в качестве молекул – хозяев, включая в качестве гостей различные молекулы (клатратообразование
типа «хозяин – гость») [1].
Возможность включения молекул биологически активных веществ (БАВ) в полость циклодекстринов
обусловлена гидрофобными взаимодействиями между активным компонентом и комплексообразователем,
причем усиление гидрофобности комплексанта оказывает существенное влияние на образование клатратных
комплексов с молекулами. Многие ароматические гидрофобные БАВ при комплексообразовании изменяют
свои характеристики: стабильность, растворимость и др. Среди них отдельный интерес представляют вещества,
обладающие антипаразитарной активностью, например, эфиры ортофталевой кислоты [2]. В связи с этим, нами
проведено исследование возможности включения в полость циклодекстрина одного из представителей
фталатов – фенолфталеина с помощью фотометрического метода.
Для построения градуировочного графика использовали стандартные растворы фенолфталеина и
β-циклодекстрина с концентрацией 0,003 моль/л. В ряд мерных колб объёмом 50 мл помещали 0; 0,1; 0,2; 0,3;
0,4; 0,5 мл стандартного раствора фенолфталеина, доводили до метки дистиллированной водой и добавляли
1 мл 10 % раствора гидроксида натрия. Измеряли оптическую плотность окрашенных растворов при толщине
слоя 3 см и длине волны 500 нм. Для проверки возможности образования соединений включений проводились
измерения с аналогичными контрольными растворами, к каждому из которых добавляли 0,1 мл стандартного
раствора циклодекстрина. Полученные данные представлены в таблице ниже.
Зависимость оптической плотности раствора от концентрации фенолфталеина
Объем стандартного раствора фенолфталеина
Оптическая плотность контрольного раствора
Оптическая плотность раствора с циклодекстрином 0,1 мл
Оптическая плотность раствора с циклодекстрином 0,2 мл
0
0
0
0
0,1
0,245
0,149
0,173
0,2
0,381
0,249
0,298
0,3
0,521
0,386
0,443
0,4
0,621
0,51
0,57
0,5
0,744
0,649
0,684
Таким образом, при добавлении в раствор циклодекстрина оптическая плотность растворов уменьшается изза включения молекул фенолфталеина в полость и уменьшения его свободной концентрации.
Проведенный по градуировочному графику расчет количества фенолфталеина, связываемого с молекулами
β-циклодекстрина. показал, что при равных концентрациях циклодекстрина и фенолфталеина наблюдается
связывание 2:1. При увеличении концентрации фенолфталеина, связывание увеличивается и составляет 1:1 при
любых концентрациях последнего.
Далее проводились повторные измерения оптической плотности растворов с увеличением концентрации
циклодекстрина в 2 раза, при этом оптическая плотность изменяется не так значительно, как в первом случае,
т. е. связывание уменьшается (см. таблицу). Расчеты показали, что при соотношении циклодекстрин :
фенолфталеин 2:1 связывание составляет 1:0,15. При увеличении концентрации фенолфталеина связывание
увеличивается и составляет приблизительно 1:0,3. Это говорит о том, что молекула фенолфталеина связывается
сразу несколькими молекулами циклодекстринов. Этот факт подтверждается также тем, что при повышении
концентрации циклодекстрина даже при эквимолярных соотношениях циклодекстрин : фенолфталеин
связывание 1:1 не наблюдается.
Литература
1. Иванова Л.А. Циклодекстрины и комплексы включения на их основе / Л.А. Иванова, Л.И. Войно, Д.Г.
Шипарева – М: Международный журнал экспериментального образования, 2011. С. 94–95
2. Капустин М.А. Получение и свойства комплексов включения циклодекстрина с диметиловым эфиром
фталевой кислоты / М.А. Капустин, Н.В. Гавриленко, В.П. Курченко – Минск: Труды БГУ, 2011. – C.126–133. –
Т.6.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент А. А. Сутягин.
158
ПОЛУЧЕНИЕ БИОСОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ БИОМАССЫ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ
ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ЙОДА ИЗ ГАЗО-ВОЗДУШНОЙ ФАЗЫ
А. С. Маковеев, А. Ю. Друк, Л. С. Пан.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь
В настоящее время, одной из самых актуальных проблем современного общества является проблема
экологической безопасности. Химическая и энергетическая промышленность являются одними из лидеров по
вкладу в загрязнение окружающей среды. При производстве препаратов медицинского назначения, при
утилизации отходов атомной индустрии, ликвидации аварий различного масштаба на атомных объектах, в
окружающую среду поступают различные формы радиоактивного йода. Наряду с ними, существенный вклад в
загрязнение вносят предприятия, в цикле производства которых используется стабильный йод. [1]
В связи с этим возникает проблема получения сорбентов, способных эффективно сорбировать различные
формы йода из газо-воздушной фазы. Существующие ныне неорганические сорбенты для газообразного йода
обладают рядом существенных недостатков, таких как низкая скорость сорбции, невысокая сорбционная
емкость, ухудшение сорбционных свойств в условиях повышенной влажности, сложность и высокие
экономические затраты в процессе получения. Наиболее приемлемая альтернатива – сорбенты на основе
биологических объектов. [1]
В данной работе были получены сорбенты для улавливания йода из газовой фазы. В качестве носителей
использовались морские водоросли Cystoseira barbata, Zostera marina и Сladophora glomerata. Выбор морских
водорослей обусловлен рядом факторов, в частности, их способностью аккумулировать йод благодаря
высокому содержанию углеводной составляющей, а также, возможностью образования связей с аминами за
счет наличия на поверхности карбоксильных групп альгиновой, аскорбиновой и других карбоновых кислот. [2]
Кроме того, выбранные водоросли относятся к разным видам, обладают различной структурой и удельной
поверхностью.
Хорошо известно, что молекулярный йод взаимодействует с комплексными соединениями двухвалентных
металлов и органических аминов. На основе экспериментальных данных был выбран гексаметилентетраамин
как лиганд, который образует соединения, обладающие наибольшей сорбционной емкостью по отношению к
йоду.
После предварительной подготовки, морские водоросли каждого вида были последовательно обработаны
растворами солей кальция и уротропина при различных температурах и концентрациях исходных растворов, с
целью осаждения на поверхности водорослей комплексных соединений на основе хлорида кальция и
гексаметилентетраамина.
Изучена зависимость между массовой долей комплексного соединения в составе сорбента от концентрации
исходных растворов. Показано, что при концентрациях выше 0,1М CaCl2 и 0,2М C6H12N4 происходит
соосаждение двух отдельных фаз: модифицированного сорбента и чистого гексаметилентетраамина кальция.
При изучении зависимости осаждения комплексного соединения на поверхности водорослей в зависимости от
температуры, установлено, что наилучшие результаты показали образцы водорослей, обрабатываемые при
комнатной температуре. Дальнейшее повышение температуры не приводит к существенному изменению
содержания комплексного соединения в составе сорбента. Содержание комплексного соединения в составе
сорбента изменяется в пределах от 2 до 20 % в зависимости от вида водорослей и условий модифицирования.
Изучалась кинетика сорбции йода из газо-воздушной фазы. Установлено, что время максимального
насыщения биосорбентов йодом достигается в течение 10 минут. При этом, максимальная сорбционная емкость
образцов после модификации составляет 0,34·10–2 моль I2/ г.с. для Zostera marina, 0,27·10–2 моль I2/ г. с. для
Cladophora glomerata, 0,06·10–2 моль I2/ г. с. для Cystoseira barbata, что более чем в два раза выше по сравнению
с сорбционной емкостью образцов до модификации.
Производилось изучение зависимости адсорбции йода на полученных сорбентах от температуры, с целью
изучения механизма адсорбции. Полученные значения дифференциальной теплоты адсорбции показывают, что
на поверхности полученных сорбентов происходит химическая активированная адсорбция.
Установлено, что полученные биосорбенты не обладают токсичностью и не выявлено их ингибирующего
воздействия на рост культуры E. coli.
Литература
1. Frithjof C. Kupper, Martin C. Feiters, Berit Olofsson. Commemorating Two Centuries of Iodine Research: An
Interdisciplinary Overview of Current Research // Angewandte Chemie International Edition. – 2011. – vol. 50(49). –
P. 1–2
2. S. Fukuda, K Iwamoto., M. Atsumi. Global searches for microalgae and aquatic plants that can eliminate
radioactive cesium, iodine and strontium from the radio-polluted aquatic environment: a bioremediation strategy //
Journal of Plant Research. – 2013. – vol. 3(3). – P. 79–89.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Л. С. Пан.
159
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРАЗИННЫХ ГОРЮЧИХ
В РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ
В. А. Кузьмина
Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева, г. Самар
Защита окружающей среды при использовании углеводородных и гидразинных горючих является одной из
актуальных проблем в ракетно-космической отрасли. Причина этого – в интенсификации работ в сфере
космонавтики и, соответственно, возрастании экологически неблагоприятного воздействия на предприятия,
территории и население. Компоненты ракетного топлива представляют собой токсичные вещества различных
классов опасности [1]. Эти соединения и продукты их трансформации в объектах окружающей среды, местах
хранения и испытания, на поверхности отделяемых частей ракетоносителей представляют серьезную угрозу
для здоровья человека.
В этой связи представляются перспективными исследования, направленные на повышение экологической
безопасности при использовании ракетных топлив, прежде всего, относящихся к первому классу опасности,
таких, как несимметричный диметилгидразин (НДМГ). При попадании НДМГ в объекты окружающей среды, в
частности, в воду, почву либо на поверхность конструкционных материалов, образуется широкий набор
продуктов его трансформации. Образующиеся соединения достаточно стабильны и могут накапливаться в
объектах окружающей среды. Они представляют собой потенциальную угрозу, поскольку для многих из них
нет даже ориентировочно безопасных уровней их воздействия на человека. Среди этих соединений особый
интерес представляют производные триазола. Триазолы подобны гетероциклическим азотсодержащим
пестицидам, высокая токсичность которых хорошо известна.
В работе [2] исследуемые образцы содержали большое число различных продуктов трансформации НДМГ.
Часть продуктов не удалось идентифицировать хромато-масс-спектрометрическим методом. Для
идентификации нераспознанных хроматографических пиков мы применили молекулярно-статистическую
теорию для расчета термодинамических характеристик адсорбции [3] в сочетании с другими расчётными
методами. С помощью теории функционала плотности B3LYP/cc-pVDZ были определены геометрические
параметры возможных компонентов. После сопоставления расчётных и экспериментальных величин
удерживания были определены неизвестные продукты распада НДМГ. Пример таких расчетов приведен на
рисунке. Видно, что расчеты могут быть проведены для гомологов и изомеров метилтриазолов, что и было
использовано для идентификации таких молекул в их сложных смесях.
Зависимость lnK1 (K1, мкм) от обратной температуры для метил- и диметилпроизводных 1,2,4-триазола
Литература
1. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных
мест: Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1338-03. – М.: Российский регистр потенциально опасных химических
и биологических веществ Минздрава России, 2003. – 69 с.
2. А. К. Буряк Разделение и индентификация изомеров хромато-масс-спектрометрическим методом. //
Материалы Всероссийской конференции «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез». –
Краснодар. 26.09–01.10.2010. – стр. 14.
3. А. К. Буряк. Применение молекулярно-статистических методов расчета термодинамических
характеристик адсорбции при хромато-масс-спектрометрической идентификации органических соединений //
Успехи химии. – 2002. – Том 71. – № 8. – стр. 788–800.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент В. В. Варфоломеева, канд. хим. наук, доцент А. В. Терентьев.
160
ИЗОМЕРНЫЕ ФЕНИЛЕНДИАМИНЫ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
В. В. Чкалова
Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева, г. Самара
Изомерные фенилендиамины находят широкое практическое применение как индивидуальные соединения.
Но наибольшее применение они находят как исходные вещества для синтеза красителей тканей, волос, меха,
кожи, а также лекарственных средств. Фенилендиамины оказывают выраженное сенсибилизирующее и
токсическое действие при хроническом воздействии и местное раздражающее действие на кожу. Основной
риск при адсорбции ароматических аминов связан с возможным растворением в липидах после контакта с
кожей. Эта специфическая опасность тем более важна, что на производстве и в повседневной жизни её часто
недооценивают. Источники потенциальной опасности самые разнообразные. Так, из примерно 456 красок для
волос, классифицируемых в Skin Deep – базе данных окружающей среды, около 400 из этих продуктов
считаются опасными. Это связано с содержанием токсичных ингредиентов, вызывающих аллергию, влияющих
на работу органов человека, в том числе репродуктивных. К таким ингредиентам относится ароматический
амин – пара-фенилендиамин. Он является химическим веществом, которое изменяет цвет, когда подвергается
воздействию кислорода. Устойчивые конформеры молекул в адсорбированном состоянии проявляют свойства,
которые помогают краске держаться на волосах дольше. Этот ингредиент – один из наиболее часто
используемых: он находится в 75 % таких продуктов. Большее его количество находится в темных оттенках
краски. Брюнеткам во избежание сильной аллергической реакции следует внимательно смотреть, какую краску
они покупают. Поэтому в некоторых странах пара-фенилендиамин был запрещен для применения в качестве
красителя для волос.
Однако следует учитывать, что степень вреда, при воздействии различных изомеров фенилендиаминов
неодинакова. Подтверждением этому служат значения ПДК орто-, мета- и пара-фенилендиаминов в воздухе
рабочей зоны, которые равны 0,5, 0,1 и 0,05 мг/м3 [1], соответственно. То есть мета- и пара- изомеры обладают
большей биологической активностью и относятся к чрезвычайно опасным веществам. Орто-фенилендиамин
относится ко второму классу опасности.
Для изучения токсико-экологических характеристик необходимо обладать информацией о структурноэнергетических параметрах объектов окружающей среды. Для определения структурных параметров
изомерных молекул фенилендиаминов в работе использовался неэмпирический метод MP2/6_311++G(d,p). Для
расчёта термодинамических характеристик адсорбции использовалась молекулярно-статистическая теория.
Результаты расчёта сопоставлялись с экспериментальными данными газо-адсорбционной хроматографии.
Зависимость lnK1 (K1, мкм) от обратной температуры. Точки – эксперимент, пунктир – расчёт.
1, 4 – мета- и пара-фенилендиамин; 2, 5 – орто-фенилендиамин; 3, 6 – анилин.
Результаты расчёта и эксперимент наглядно продемонстрировали, что разница в реакционной способности
изомеров фенилендиаминов связана с различием в расположении функциональных групп, пространственной
конфигурации заместителей и их характера. В орто-изомере аминогруппы менее доступны для взаимодействия,
чему может благоприятствовать образование внутримолекулярной водородной связи [2].
Литература
1. Химические факторы производственной среды. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных
веществ в воздухе рабочей зоны: Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03. – М.: Российский регистр
потенциально опасных химических и биологических веществ Минздрава России, 2004. – 199 с.
2. A. V. Terent’ev, V. V. Varfolomeeva, A. K. Buryak. Calculation of Henry Constants for the Adsorption of
Isomeric Phenylenediamines on Graphitized Thermal Carbon Black// Russian Journal of Physical Chemistry A. –
2009. – Vol. 83. – № 13. – p. 137–141.
Научные руководители – канд. хим. наук, доцент А. В. Терентьев, канд. хим. наук, доцент В. В. Варфоломеева.
161
СОВРЕМЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЦИОНАЛЬНОГО
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА СОРБЦИИ ИОНОВ ЦИНКА ОТХОДАМИ РАСТЕНИЕВОДСТВА
Е. А. Абызова, А. В. Куталова
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул
Одной из самых серьезных проблем современной цивилизации является нарастающее загрязнение
природных водоисточников техногенными химическими соединениями. Тяжелые металлы относятся к стойким
химическим загрязнителям кумулятивного действия, очистка от которых представляет сложную
технологическую задачу. Существующие методы очистки от соединений металлов (электрокоагуляция,
реагентное осаждение), как правило, дороги и трудоемки. Это обусловливает необходимость введения стадии
сорбционной доочистки с применением новых эффективных материалов. В качестве сорбентов целесообразно
при этом использовать отходы различных отраслей экономики, в том числе растениеводства. Нами в качестве
основы для получения сорбентов была выбрана лузга гречихи, образующаяся в большом количестве на
перерабатывающих предприятиях Алтайского края.
Цель работы – изучение процесса сорбции ионов цинка на модифицированой лузге гречихи.
Для увеличения эффективности задержания ионов цинка был разработан способ реагентной модификации
исходного сырья ортофосфорной кислотой (0,5 Н).
Для изучения динамической емкости были проготовлены растворы сульфата цинка с концентрацией 1 мг/л.
Для проведения экспериментов использовалась лабораторная сорбционно-ионообменная установка,
фильтрование осуществлялось под действием гиростатического давления столба жидкости. Эффективность
извлечения ионов тяжелых металлов в динамических условиях определялась путем фильтрования раствора
через модуль с внутренним диаметром 3,5 см, загруженный исследуемым материалом массой 20 г и высотой
20 см. Скорость фильтрования составляла около 5 м/ч и поддерживалась постоянной. Отбор проб объемом
50 мл осуществлялся при пропускании каждых 2 л фильтрата. После исчерпания емкости сорбент подвергался
регенерации раствором ортофосфорной кислоты. Результаты исследований представлены на рисунке ниже.
Зависимость эффективности очистки воды от пропущенного объема
Выявлено, что до регенерации зависимость имеет максимум, достигая 100 %, а удельный объем очищенной
воды составил около 4 л/г. Зависимости после регенерации имеют нисходящий характер, при этом
максимальная эффективность составляет около 100 %.
Отмечено, что с увеличением числа регенераций снижается объем воды, который способен очистить
сорбент, поэтому требуется более детально прорабатывать вопрос о выборе регенерационного агента.
Научный руководитель – канд.техн.наук, доцент В. А. Сомин.
162
ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ ФЕНОЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕНТОНИТОВ
В. В. Вдовыченко, Н. Е. Реттих
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул
Фенолы – одни из наиболее распространенных загрязнителей поверхностных водных объектов. Сточные
воды, загрязненные фенолами, образуются на нефтеперерабатывающих, коксохимических, анилинокрасочных
и других предприятиях. Очистка таких стоков сложна, при этом высокая эффективность и экономическая
рентабельность – главные критерии при выборе метода очистки сточных вод. В настоящее время актуальна
разработка новых технологий, эффективно извлекающих загрязнения с минимальными затратами. Физикохимические методы очистки воды, в частности, сорбция, позволяют наиболее полно удалить загрязнения до
норм, удовлетворяющих сбросу в водоем. Современные сорбенты, применяемые в очистке сточных вод, имеют
высокую стоимость, поэтому необходим поиск дешевых и высокоэффективных сорбентов. В связи с этим,
интерес вызывает не только доступное органическое сырье, но и минеральное, такое как бентониты.
Целью работы является получение сорбционных материалов на основе природных бентонитовых глин для
очистки воды от фенолов. В качестве сорбента для очистки воды от фенолов предложено использовать
бентониты, имеющие достаточно высокую сорбционную емкость. В качестве исследуемых образцов были
выбраны бентониты Хакасского месторождения: пробы 5.1 и 6.9 и бентониты Милосского месторождения
(Греция).
На первом этапе исследования были изучены кинетические параметры сорбции бентонитов в нативной
форме. Исследования проводились на модельных растворах фенола, концентрация которого определялась
фотоколориметрическим методом. Результаты показали, что по истечении 7–10 минут в системе
устанавливается равновесие.
На втором этапе исследования были изучены статические характеристики сорбции фенолов на нативных
формах бентонитов. Полученные данные представлены на рисунке. Из графика видно, что бентониты
Милосского месторождения имеют большую сорбционную емкость, равную 40,5 мг/г.
Изотермы сорбции бентонитов трех месторождений в нативных неактивированных видах
На следующем этапе исследования была проведена активация бентонитов 1 % раствором NaOH и изучение
их сорбционных свойств. Сорбционная способность активированных бентонитов практически не увеличилась
по сравнению с неактивированными формами и составила: для Хакасского марки 5.1 – 19 мг/г, для Хакасского
марки 6.9 – 17 мг/г, для Милосского бентонита – 41 мг/г.
Дальнейшая работа проводилась с бентонитом Милосского месторождения. Была произведена его
грануляция с помощью смешения его с парафином в соотношении 5:2 (бентонит: парафин) и исследована
сорбционная способность полученных гранул, которая оказалась равной 25 мг/г.
В ходе проделанной работы было установлено, что для очистки воды от фенолов может быть использован
сорбционный материал на основе природных бентонитов.
Научный руководитель – кан. техн. наук, доцент В. А. Сомин.
163
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА СТОЧНЫХ ВОД
ПРЕДПРИЯТИЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В. С. Белик, О. П. Писклова
Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти
Сточные воды пищевой промышленности занимают среди стоков других производств одно из первых мест
по объему и концентрации загрязнений. Пищевая индустрия занимает первое место по расходу воды на
единицу выпускаемой продукции, при этом стоки имеют высокую степень загрязненности и представляют
большую опасность для окружающей среды. Кондитерские предприятия превышают нормативные показатели в
несколько раз: по количеству взвешенных веществ в 2386 раз, по химическому показателю кислорода в
202 раза, по биохимическому показателю кислорода в 547 раз, по содержанию жировых отходов в 5 раз. В
настоящее время отсутствует эффективная система мониторинга очистки стоков этих предприятий от
загрязняющих веществ. Для уменьшения антропогенной нагрузки на экосистемы водных объектов и на
человека важно иметь данные о токсическом влиянии на них загрязняющих веществ (рис.).
Схема влияния загрязняющих веществ и их токсическое влияние на природные экосистемы
Смеси тяжелых металлов в стоках вследствие синергетических эффектов, имея разные классы опасности
от I до IV, могут оказаться смертельными для живых организмов водных объектов и человека. Для анализа
качества стоков предприятий пищевой промышленности необходимо проводить экотоксикологический
мониторинг. Он включает физико-химический и биологический мониторинг качества стоков по основным
загрязнителям пищевой индустрии, обеспечивает непрерывный и периодический контроль по всем зонам
распространения загрязняющих веществ с учетом времени распространения на основе трехуровневого контроля
сбросов, а именно мониторинг после технологической схемы, мониторинг после локальной очистки и
мониторинг в общем коллекторе канализации. Результаты исследования токсикологического воздействия
представлены в таблицах ниже. В результате биотестирования сточных вод от предприятий пищевой
промышленности установлены токсические характеристики и определен класс опасности тестируемой воды.
Результаты биотестирования по тест-объекту хлорелла
Оценка тестируемой
пробы
Качество
пробы
Величина токсической
кратности разбавления
оказывает
токсическое действие
сильнотоксичная
ТКР = 66 раза
Процент
подавления
(стимуляции)
82 %
(стимуляция)
Класс
опасности
отхода
4
Результаты биотестирования по тест-объекту дафния
Исследуемая Время от
концентраци
начала
я сточной
биотесводы, %
тирования
6,25
12,5
25
50
100
через 48 ч
Количество
выживших дафний (в
трех параллельных
определениях)
в контроле в опыте
9
0
30
0
0
0
Оценка качества
Смертность
водной среды
дафний в
опыте,
в%к
ЛКР50–48
БКР10–48
контролю
70
100
27 %
54,9 %
100
Разбавление
(2 раз)
100
в 4 раза
100
Класс
опасности
отхода
4
Таким образом, на основе проведенного экотоксикологического мониторинга можно сделать вывод, что
экологические проблемы очистки сточных вод пищевой промышленности не решены и требуют дальнейшего
изучения. Учитывая, что на большинстве предприятий пищевой промышленности локальные очистные
сооружения отсутствуют либо работают малоэффективно, вопрос организации эффективной локальной очистки
становится весьма актуальным.
Научный руководитель – канд. пед. наук, М. В. Кравцова.
164
ВОЗДЕЙСТВИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ТЕМПЕРАТУРУ СТОКОВ
В ОТКРЫТЫХ СООРУЖЕНИЯХ КАНАЛИЗАЦИИ
А. В. Кругликова
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, г. Новосибирск
Температура сточной жидкости, наряду с концентрацией взвешенных веществ, БПКпол, азотом аммония и
pH, является одним из самых важных показателей, применяемым при расчёте городских очистных сооружений
канализации (ГОСК). В мировой практике проектирования ГОСК основные сооружения комплекса по очистке
сточных вод (первичные, вторичные отстойники и аэротенки) проектируются в основном открытыми.
Многолетняя практика эксплуатации ГОСК в суровых климатических условиях Западной и Восточной Сибири,
а также в районах, приравненных к условиям Севера, показала, что в ходе очистки сточная жидкость в
отдельные периоды либо чрезмерно охлаждается, либо прогревается в зависимости от сезона года. В связи с
этим в зимний период (особенно в самую холодную пятидневку) на ГОСК, рассчитанных на среднегодовую
температуру сточной жидкости, невозможно достичь проектных показателей из-за резкого снижения
температуры. В знойный период (самая жаркая пятидневка) из-за повышения температуры сточной жидкости в
аэротенках требуется расход воздуха, значительно превышающий производительность принятых на стадии
проектирования воздуходувок, рассчитанных на среднюю температуру за теплый период года (май-сентябрь).
Несмотря на важность вопроса, судя по обзору отечественной и зарубежной литературы за 30 последних лет,
наблюдения за поэтапным изменением температуры в сооружениях, расположенных в странах с чрезмерно
низкими или высокими температурами, к сожалению, не проводились. Поэтому на сегодня вопрос влияния
природно-климатических факторов на изменение температуры в открытых сооружениях является чрезвычайно
актуальным.
Цель настоящих исследований состоит в разработке математических моделей, позволяющих на стадии
проектирования прогнозировать изменение температуры в открытых сооружениях, учитывать этот фактор при
определении объёмов очистных сооружений и правильно подбирать производительность технологического
оборудования. Выполненные исследования условно можно разделить на два этапа. Первый посвящен изучению
влияния температуры наружного воздуха, скорости ветра, влажности, атмосферного давления, глубины
промерзания грунта на изменение температуры сточной жидкости в открытых и частично заглубленных в грунт
сооружениях. Второй этап исследований предполагает создание математических моделей, позволяющих на
стадии проектирования прогнозировать степень изменения температуры в открытых сооружениях. Для
изучения данного вопроса были проанализированы методики первичных и вторичных отстойников и
аэротенков, которые используются в настоящее время при проектировании комплексов по очистке сточной
жидкости. Теоретические исследования показали, что изменения температуры влияют как на биохимические
процессы в аэротенках, так и на эффект отстаивания в первичных отстойниках, а также на разделение иловой
смеси во вторичных отстойниках. Так, при температуре сточной жидкости 10 °C вынос взвешенных веществ из
вторичных отстойников в водоём составляет 14,6 мг/л, а увеличение температуры до 25 °C снижает этот
показатель до 2,3 мг/л, т. е. улучшает качество очищенных стоков более чем в 6 раз.
Натурные исследования по определению влияния природно-климатических факторов на изменение
температурного режима в открытых сооружениях проводились на функционирующих ГОСК Искитима и
Новосибирска. Данные замеров фиксировались через каждые два часа в первичных и вторичных отстойниках, а
также аэротенках. Одновременно замерялись температура наружного воздуха, скорость ветра на высоте 2 м от
поверхности земли, относительная влажность и атмосферное давление. Вместе с этим контролировалась
концентрация растворенного кислорода в аэротенках, оценивалось качество сточной жидкости до и после
очистки по взвешенным веществам, ХПК, БПКпол, группе азота. После проведения большой серии опытов
было установлено, что в холодный период года при изменении температуры наружного воздуха от –3,6 до –
5,6 °C температура сточной жидкости снижалась при её прохождении от первичных до вторичных отстойников
на 0,5–1,1 °C. В теплый период года при нагреве наружного воздуха от 20 до 23,5 °C температура сточной
жидкости повышалась в среднем на 0,5–1,1 °C. Проведенные исследования выявили основные статьи потерь
тепла и его получения извне. К основным статьям потерь тепла относятся: испарение, унос тепла с воздухом,
нагнетаемым в аэротенки в холодный период года и передача тепла в грунт через ограждающие конструкции
сооружения. В теплый период года нагревание сточной жидкости происходит за счёт тепла солнечной энергии
и тепла, поступающего с воздухом, нагнетаемым в аэротенки. В зимний период тепло солнечной радиации
ничтожно мало, поэтому его можно не принимать во внимание. Данные натурных исследований были
использованы для корректировки существующих компьютерных моделей ГОСК, разработанных на кафедре
«Водоснабжение и водоотведение» НГАСУ (Сибстрин) для городов Новосибирск, Кемерово, Новокузнецк и
Барнаул.
Литература
1. СП 32.13330.2012: Канализация. Наружные сети и сооружения: Взамен СНиП 2.04.03-85 / Госстрой
СССР. – М.: Стройиздат, 2012, 85 с.
Научный руководитель – канд. техн. наук, проф. Г. Т. Амбросова.
165
СПОСОБ ОСВЕТЛЕНИЯ ВОДЫ ВО ВЗВЕШЕННОМ СЛОЕ КОНТАКТНОЙ ЗАГРУЗКИ
А. А. Цыба, В. А. Плеханова
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, г. Новосибирск
Рост городов, интенсивное развитие промышленности во многих регионах России и последствия
хозяйственной деятельности промышленных предприятий нанесли непоправимый ущерб окружающей среде.
Анализ качества поверхностных и подземных природных вод показал, что значительная часть водоисточников
России относится к 3 классу принятой санитарной классификации природных источников водоснабжения.
Получение воды питьевого качества из источников такого класса требует реагентной технологии очистки
поверхностных и подземных вод. Технология очистки поверхностных вод включает в себя предварительную
коагуляционную обработку воды, отстаивание (или осветление в слое взвешенного осадка), фильтрование.
Кроме того, необходима вторая дополнительная ступень осветления (фильтрования) или окисление и сорбция, а
также эффективное обеззараживание очищенной воды. Технология очистки подземных вод заключается в их
предварительной аэрации, реагентной обработке, отстаивании, фильтровании и обеззараживании. Но
существующие технологии очистки не всегда обеспечивают требуемое СанПиН 2.1.4.1074-01 качество
очищаемой воды, поэтому необходимо совершенствование технологических схем очистки воды за счет
повышения эффективности реагентной обработки, обеззараживания воды и применение конструктивно новых
эффективных водоочистных сооружений. Для решения данных проблем НГАСУ (Сибстрин) был разработан
способ осветления воды фильтрованием с помощью реакторов-осветлителей.
В сравнение с известным способом осветления воды фильтрованием в нерасширенном слое контактной
загрузки контактного осветлителя при восходящем потоке фильтруемой воды. Контактная загрузка
обеспечивает концентрирование электролита коагулирующего вещества, ускорение процесса образования,
роста зародышей твердых фаз и формирования коллоидных систем осадка на поверхности зерен загрузки,
являющихся катализатором. Однако в плотных фильтрующих загрузках при движении жидкости вблизи мест
касания между зернами загрузки образуются так называемые застойные зоны, снижающие рабочую
поверхность загрузки и создающие гидравлические сопротивления фильтрации, что приводит к снижению
производительности, а также при достижении критических потерь напора возможен залповый вынос всего
накопленного осадка в очищенную воду. Исследуемый способ осветления воды реализован в конструкции
реактора-осветлителя НГАСУ (Сибстрин) и предполагает удаление загрязнений в слое взвешенной контактной
загрузки. В результате хаотичного движения воды в межзерновом пространстве расширенной на 10 %, но
неподвижной загрузки устраняются застойные зоны и повышается ее пористость. Это обеспечивает увеличение
скорости фильтрования на реакторах и соответственно производительности в 1,5 раза по сравнению с
обычными контактными осветлителями. Оптимальная крупность зерен мелкозернистой загрузки составляет
0,3–0,7 мм.
Целью настоящей работы является исследование способа осветления воды в слое контактной загрузки.
Исследование делится на 2 этапа. Первый – изучение в лабораторных условиях параметров работы
реактора-осветлителя на его модели. Второй этап исследований предполагает на основании производственных
экспериментальных исследований разработать рекомендации по реконструкции существующих очистных
сооружений водоподготовки с использованием реакторов-осветлителей. Лабораторные исследования
проводились в НГАСУ (Сибстрин) на модели реактора-осветлителя (рис 1). Модель была загружена
однородным фильтрующим материалом из кварцевого песка со средней крупностью зерен 0,65 мм и высотой
слоя 1,0 м. В качестве модельной очищаемой воды использовалась водопроводная вода, искусственно
замутненная порошкообразным активированным углем с размером частиц ≈10 мкм. Концентрация взвешенных
веществ в исходной воде при ее безреагентной очистке составляла до 200 мг/л, а в очищенной воде после
реактора-осветлителя в пределах 3–10 мг/л, что подтверждает эффективность данного способа осветления.
Литература
1. СанПин 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных
систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. –
М.: Федеральный центр госсанэпидемнадзора Минздрава России. – 2002. – 103 с.
Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. Е. Л. Войтов.
166
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ ВОДОПОДГОТОВКИ
В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ
Н. Ю. Николаев
Сибирский государственный университет путей сообщения, г. Новосибирск
В настоящее время выпуск качественной строительной керамики во многих регионах РФ ограничен
дефицитом качественного глинистого сырья, поскольку большая его часть уже выработана. Следовательно, в
промышленности в качестве основного компонента шихты используются пылеватые суглинки с высоким
содержанием кварцевых включений. Технологические и физико-химические свойства пылеватых суглинков
недостаточны для получения качественной керамики, обладающей прочной кристаллизационной структурой.
Таким образом, повсеместно в производстве строительной керамики применяются добавки, призванные
улучшить формовочные свойства шихт, их чувствительность к сушке и тиксотропию.
Однако, применение классических отощающих и порообразующих добавок может приводить в
значительным издержкам производства и негативно сказываться на конечной цене продукции.
Одним из путей решения данной проблемы является вовлечение в производство неиспользуемых или
ограниченно используемых техногенных отходов, в частности, осадков, образующихся при подготовке
питьевой воды.
Цель работы заключается в исследовании возможностей внесения в составы керамических шихт
модифицирующей добавки на основе осадков водоподготовки.
На основании экспериментальных данных, полученных методом конического пластометра, установлено
влияние процентного содержания осадков на оптимальную влажность и пластическую прочность шихт.
Также на пластометре с параллельно-смещающейся пластиной проведена серия экспериментов, по
результатам которой установлено количественное влияние влажности и процентного содержания добавки на
структурно-механический тип и истинный период релаксации шихты.
Выявлено оптимальное соотношение компонентов шихты, при котором ее технологические и формовочные
свойства соответствуют характеристикам заводской массы на основе классических отощителей.
С целью оценки возможного опасного влияния керамических материалов на основе осадков водоподготовки
на здоровье человека и окружающую среду с использованием метода капиллярного электрофореза, проведены
исследования, направленные на установление количественного содержания в шихте подвижных форм ТМ и
других загрязняющих веществ. Концентрации ионов ТМ не превышают ПДК для почв.
Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. С. А. Шахов.
167
РАЗРАБОТКА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО МЕХАНОХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА СИНТЕЗА
ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО γ-LiAlО2 ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Я. Е. Трухина
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск
Высокодисперсный гамма-моноалюминат лития (γ-LiAlO2) с Sуд ≥ 10 м2/г используется в качестве
загустителя в электрохимической энергетике для получения матричного электролита в тепловых батареях и
топливных элементах с расплавленным карбонатным электролитом.
Традиционным методом синтеза высокодисперсного γ-LiAlO2 является керамический метод, который
включает в себя прокаливание смеси солей лития и соединений алюминия, чаще всего карбоната лития и
оксида алюминия. Метод требует достаточно высоких (900 – 1000 °C) температур синтеза, длителен и приводит
к образованию целевого продукта с низкой удельной поверхностью, не превышающей 1 м2/г. Для получения
материала с высокой удельной поверхностью необходимо длительное (десятки часов) измельчение
синтезированного γ-LiAlO2, что усложняет процесс синтеза и приводит к загрязнению целевого продукта.
Другим достаточно известным методом синтеза гамма-моноалюмината лития является золь-гель метод,
который
заключается
во
взаимодействии
органических
соединений
алюминия
с
органическими/неорганическими солями лития в присутствии воды. Метод позволяет получить монофазный
гамма-моноалюминат лития с достаточно высокой удельной поверхностью (5–10 м2/г), однако исходные
реагенты, используемые в этом методе, обладают высокой стоимостью, метод сложен в реализации и
неэкологичен. Недостатки традиционных методов синтеза высокодисперсного γ-LiAlO2 инициировали
разработку других подходов, основанных на применении СВС, механохимии и др. Механохимический метод
привлекает внимание своей простотой, экологичностью и возможностью применения доступных и
относительно дешевых реагентов. Так, механическая активация смеси Al(OH)3 с Li2CO3 в планетарном
активаторе АГО-2 с последующей термической обработкой продуктов активации на воздухе при температурах
800 – 850 °C в течение 4 часов позволяет получить высокодисперсный γ-LiAlO2 с удельной поверхностью более
10 м2/г. Несмотря на то, что основная идея механохимического синтеза высокодисперсного гаммамоноалюмината лития запатентована, механизм формирования высокодисперсного гамма-моноалюмината
лития, роль основных факторов, влияющих на фазовый состав, величину удельной поверхности и морфологии
продукта, в значительной степени остаются невыясненными, что и явилось целью настоящей работы.
Целью данной работы является разработка высокоэффективного механохимического метода синтеза
высокодисперсного γ-LiAlО2 и исследование его параметров.
Механическую обработку смеси реагентов проводили в активаторе АГО-2, на воздухе, в стальных барабанах
объемом 100 мл, при ускорении 40g от 0,5 до 10 минут. Термическую обработку осуществляли в печи
ПВК-1,4-8 со скоростью нагрева 10°/мин в интервале температур 200 – 850 °C в течение 0–4 часов.
Исходные реагенты, продукты механической активации и термической обработки исследовали методами ТГ,
ДСК, РФА, РФА in situ, ИК спектроскопии, масс-спектрометрии, измерения удельной поверхности и размера
частиц.
На этапе механической активации смеси гидроксида алюминия с карбонатом лития происходит
перемешивание и диспергирование компонентов, образование и накопление дефектов в структурах этих
соединений. Кроме того, механическая обработка смеси реагентов при 10 минутах обработки (40g) приводит к
полной аморфизации гидроксида алюминия и частичной карбоната лития.
На этапе термической обработки механически активированной смеси при низких температурах (100 –
300 °C) происходит удаление молекулярной воды, образовавшейся при активации гидроксида алюминия и
дегидратация гидроксогрупп гидроксида алюминия с образованием аморфного оксида π-Al2O3. Взаимодействие
π-Al2O3 при температурах выше 300 °C с карбонатом лития способствует формированию рентгеноаморфной
фазы алюмината лития.
Кристаллизация рентгеноаморфного алюмината лития при 600 – 700 °C сопровождается образованием смеси
альфа и гамма-моноалюмината лития, содержание последней превалирует при больших временах механической
обработки.
На основе полученных данных предложена схема высокоэффективного механохимического метода синтеза
высокодисперсного гамма-моноалюмината лития.
Показано, что изменение дисперсности исходного гидроксида, варьирование состава и влажности шихты
может приводить к сильному (на порядок) снижению удельной поверхности γ-LiAlO2 с сохранением фазового
состава.
Разработанный метод синтеза по сравнению с традиционным керамическим методом позволяет значительно
снизить время синтеза, повысить чистоту получаемого продукта, а также существенно повысить его удельную
поверхность. По сравнению с золь-гель методом механохимический метод синтеза позволяет полностью
исключить использование органических соединений, значительно снизить затраты на реагенты и упростить
процесс синтеза конечного продукта.
Научный руководитель – д-р хим. наук В. П. Исупов.
168
МЕХАНОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СОРБЕНТА МЫШЬЯКА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ Mg(OH)2
И ВОДНОГО РАСТВОРА FeCl3
А. И. Катунина
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск
Среди микроэлементов-экотоксикантов большую опасность для живых организмов представляет мышьяк
(As(III), As(V)), содержащийся в грунте, промышленных и сточных водах в концентрациях, в десятки раз
превышающих ПДК (2,0 мг/кг для почв, 0,01 мг/л для воды).
Для решения существующих проблем загрязнения разрабатывается большое количество методов по очистке
вод.
Согласно литературным данным, в последние годы проявляется повышенный интерес к сорбционным
методам очистки с использованием железосодержащих сорбентов, имеющих в структуре группировки Fe-OH, в
том числе слоистых двойных гидроксидов (СДГ) и оксидов-гидроксидов железа, обладающих высокой
сорбционной емкостью и образующих прочные адсорбционные комплексы с ионами As (III) и As (V).
Целью данной работы является разработка нового, малоотходного метода синтеза сорбента мышьяка на
основе гидроксид содержащих соединений железа, образующихся при механохимической активации смеси
Mg(OH)2 и водного раствора FeCl3, и исследование его физико-химических характеристик.
В качестве сорбента используется двухфазный сорбент, состоящий из слоистого двойного гидроксида
магния и железа (Mg-Fe СДГ) и оксида-гидроксида железа. Синтез сорбента осуществляется путем
механохимического взаимодействия гидроксида магния и водного раствора хлорида железа на лабораторной
шаровой мельнице. Полученные вещества исследуются методами РФА (рентгенофазовый анализ
осуществляется
на
дифрактометре
D8
AdvanceBruker
(Германия)),
термического
анализа
(термогравиметрический анализ проводится на дериватографе системы Ф. Паулик, И. Паулик и Э. Эрдей),
ИК-спектроскопии (съемку ИК-спектров осуществляем на приборе «Инфралюм-801» в таблетках KBr).
Распределение частиц по размерам измеряем на лазерном анализаторе дисперсности частиц «Микросайзер201А». Удельную поверхность оцениваем хроматографическим методом по десорбции аргона с
использованием стандартного образца Института катализа СО РАН. Сорбционные свойства полученных
образцов изучены по отношению к водным растворам As(III) при pH 7, в течение суток, с концентрацией
мышьяка 3 и 5 мг/л и отношением ж : т = 1000 : 1. Остаточное содержание As(III) в растворе определяли
методом ИСП-МС.
Впервые показано, что механохимическое взаимодействие гидроксида магния с водным раствором хлорида
железа (3+) в лабораторной шаровой мельнице приводит к образованию сорбента, состоящего из смеси Mg-Fe
СДГ и оксида-гидроксида железа в форме акаганеита.
При минимальном мольном соотношении реагентов Mg/Fe (1, 5:1) образуется монофазный оксид-гидроксид
железа в форме акаганеита. При увеличении мольного соотношения Mg/Fe (1, 75:1, 2:1, 2, 5:1) образуется смесь,
состоящая из слоистого двойного гидроксида. При высоких мольных соотношения Mg/Fe (3:1, 4:1) образуется
монофазный слоистый двойной гидроксид.
Предварительное диспергирование Mg(OH)2 в H2O приводит к резкому увеличению скорости
взаимодействия между Mg(OH)2 и водным раствором FeCl3 и позволяет синтезировать сорбент без примеси
исходного гидроксида магния.
На основании полученных экспериментальных данных взаимодействие смеси Mg(OH)2 + FeCl3·6H2O может
проходить по двум каналам. Первый канал связан с кислотно-основным взаимодействием гидроксида магния
как основного реагента с хлоридом железа, приводящий к образованию акаганеита. Второй канал связан с
интеркаляцией катионов железа в структуру гидроксида магния, приводящей к образованию Mg-Fe СДГ.
Полученный сорбент обладает высокой сорбционной емкостью (> 5 мг/г), позволяющей уменьшать
концентрацию As(III) из модельных растворов 3–5 мг/л до уровня ниже ПДК (0,01 мг/л).
Научный руководитель – д. хим. наук В. П. Исупов.
169
ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО ПРОЦЕССА
ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНА И ЭТИЛЕНА ИЗ МЕТАНА
С. Д. Васильев
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г Новосибирск
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Ограниченность углеводородных ресурсов стимулирует исследования по получению органических веществ
из других источников углеводородного сырья. Ближайшей альтернативой нефти в производстве продуктов
органического синтеза считается природный газ [1]. Россия занимает первое место по разведанным запасам
(около 35 % мировых запасов) и по объемам добычи природного газа. Но масштабы добычи и производства
газообразных углеводородов (в том числе нефтяного происхождения) значительно превышают долю их
квалифицированного использования. Из-за нерационального использования углеводородных газов,
сопровождающегося их сжиганием на факелах, безвозвратно теряется ценное химическое сырье, постоянно
ухудшается экологическая обстановка. Для России квалифицированное использование природного газа
перспективно и в связи с наличием эффективной системы газопроводов, позволяющих осуществлять
гарантированную поставку газового сырья в места его переработки в целевые нефтехимические продукты.
Среди процессов прямой конверсии метана в органические продукты широко исследуется реакция
окислительной конденсации метана (ОКМ) с образованием этана и этилена. В качестве эффективных
катализаторов ОКМ предложены системы на основе диоксида кремния, модифицированного оксидами
марганца, вольфрама и щелочного металла. Известно, что варьирование типа и содержания модифицирующей
добавки позволяет регулировать свойства MnNaW/SiO2-катализатора. В настоящей работе с целью
оптимизации состава катализатора было исследовано влияние катионных (Ce, Zr и La) и анионных (S, P и Cl)
добавок на физико-химические свойства MnNaW/SiO2 и их активность в реакции ОКМ.
MnNaW-X/SiO2 катализаторы (X = Ce, Zr, La, S, P и Cl) получали методом последовательной пропитки по
влагоемкости диоксида кремния SiO2 водными растворами соответствующих солей: Na2WO4·2H2O, Na2C2O4,
Mn(СH3COO)2·4H2O, Ce(NO3)3·6H2O, ZrOCl2·8H2O, La(NO3)3·6H2O, Na2SO4, Na2S2O3, Na2HPO4·12H2O,
NaH2PO4·2H2O и NaCl с заданными концентрациями металлов. Активность катализаторов в реакции ОКМ
исследовали в проточном кварцевом реакторе при атмосферном давлении, температуре 650–950 °C и скорости
газового потока 200 мл/мин. Мольное соотношение реагентов CH4:O2:He составляло 4:1:2.
На рисунке представлены данные по исследования каталитической активности полученных образцов. Видно,
что добавки Cl, La и Ce оказывают незначительное влияние на показатели реакции, а введение в состав
катализатора таких добавок, как P, S или Zr приводит к снижению выхода С2-углеводородов. В случае Cl
максимум выхода С2-углеводородов смещается в низкотемпературную область и составляет 18 % при 750 °C.
Установлено, что в присутствии MnNaW-La/SiO2 катализатора, в отличие от MnNaW/SiO2 и MnNaW-Сl/SiO2
образцов, достигаются стабильные показатели процесса.
Влияние модифицирующих добавок в составе катализатора MnNaW-X/SiO2 на выход С2 – углеводородов в
реакции ОКМ при 800 °C
Таким образом, в результате работы выявлен наиболее перспективный состав катализатора ОКМ –
2мас. %Mn1,6мас. %Na3,1мас. %W-2мас. %La/SiO2, обеспечивающий выход С2 углеводородов 15 % в течение
24 часов реакции.
Литература
И. И. Моисеев, А. Г. Дедов. От нефтехимии к химии С1 // Химическая технология. – 2011. – № 11. – стр. 2–9.
Научный руководитель – канд. хим. наук И. З. Исмагилов.
170
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ НА ХОЛЛОЦЕЛЛЮЛОЗУ
И ЛИГНИН ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫМ МЕТОДОМ ОРГАНОСОЛЬВЕНТНОЙ ВАРКИ
И. И. Афиногенова, О. Г. Машталлер
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Институт катализа им. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
В настоящее время в развитых странах мира развивается стратегия расширенного использования
возобновляемой растительной биомассы, как альтернативы ископаемому сырью. Основными компонентами
лигноцеллюлозной биомассы являются целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин.
Одной из ключевых стадий комплексной технологии переработки биомассы является стадия разделения
растительного сырья на компоненты – целлюлозу, гемицеллюлозы и лигнин. Промышленные технологии
производства целлюлозы из древесины, основанные на использовании сульфатных, сульфитных и
комбинированных процессов делигнификации, наносят ущерб окружающей среде вследствие использования
серо- и хлорсодержащих делигнифицирующих агентов. Кроме того, эти технологии не позволяют обеспечить
эффективную переработку в товарные продукты двух из основных компонентов биомассы – гемицеллюлоз и
лигнина. Гемицеллюлозы – сжигаются и/или входят в состав сточных вод ЦБК. Лигнин не перерабатывается
из-за его высокой загрязненности. В связи с этим, на территории России накоплено примерно 95 млн. т
гидролизного лигнина [1], что может представлять серьезную экологическую угрозу.
Цель данной работы – разработка экологически безопасного метода разделения древесины березы на
холлоцеллюлозу (целлюлоза и гемицеллюлозы) и лигнин путем органосольвентной варки в водно-этанольной
смеси для последующей переработки компонентов в ценные химические вещества.
В качестве исходного сырья была использована механически активированная в вихревой мельнице биомасса
древесины березы со средним размером частиц 70 мкм. Биомасса подвергнута обессмоливанию в аппарате
Сокслета диэтиловым эфиром в течение 4 часов и высушена до постоянной массы. С использованием
сернокислотного метода нами найдено, что содержание природного лигнина в древесине березы составляет
29 %.
Органосольвентный метод основан на экстракции лигнина водно-этанольной смесью, в результате лигнин
растворяется и переходит в раствор, а полисахариды (холлоцеллюлоза) остаются в качестве нерастворимого
осадка. Полученный таким способом лигнин является низкополимеризованным и не содержит серу, что
значительно расширяет возможности его дальнейшей переработки в низкомолекулярные продукты. Параметры
органосольвентной варки выбирались на основе анализа литературных данных (EtOH/H2O 60:40 в качестве
растворителя, интервал температуры 120–180 °C и давления PАr = 10 атм.) [2]. Полученные образцы
нерастворенного в ходе варки осадка тщательно промывались водно-этанольной смесью, а лигнинсодержащий
раствор упаривался для удаления растворителя. Полученные мелкодисперсные порошки холоцеллюлозы и
лигнина были проанализированы методом ИК-спектроскопии, и хроматомассспектрометрии с предварительной
дериватизацией методом силилирования.
После процесса органосольвентной варки выход компонентов биомассы, перешедших в раствор (лигнин)
находился в интервале от 4 % до 34 %.
Таблица. Процентное содержание компонентов биомассы после органосольвентной варки
№
Растворитель
1
2
3
4
5
EtOH/H2O 60:40 v/v
EtOH/H2O 60:40 v/v
EtOH/H2O 60:40 v/v
EtOH/H2O 60:40 v/v
EtOH/H2O 60:40 v/v
T, °C PAr, MPa
120
140
160
170
180
~ 1,0
~ 1,0
~ 1,0
~ 2,2
~ 2,0
τ, мин
90
90
90
90
90
Выход продуктов, %
Лигнин
Холоцеллюлоза
94,0
6,0
96,0
4,0
77,0
23,0
73,0
27,0
64,0
36,0
Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что при температуре ниже 160 °C делигнификация
происходит неполностью, при температуре 180 °C и выше в раствор переходит не только лигнин, но и
фрагменты гемицеллюлоз. Таким образом, наиболее эффективного разделения компонентов биомассы в ходе
процесса органосольвентной варки удается достичь при температуре 170 °C, что хорошо подтверждается
данными ИК-спектроскопии.
Литература
1. В.В. Будаева, Р.Ю. Митрофанов, В.Н. Золотухин и др. Пути полной и экологически чистой переработки
возобновляемого растительного сырья // Ползуновский вестник. – 2010. – № 4–1. – стр. 158–167.
2. X. Zhao, K. Cheng, D. Liu Organosolv pretreatment of lignocellulosic biomass for enzymatic hydrolysis / Zhao
X., // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2009. – V. 82. – N. 5. – р. 815–827.
Научные руководители – канд. хим. наук А. Б. Аюшеев; д-р хим. наук О. П. Таран.
171
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ
ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ И ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ В КОМПЛЕКСНЫЕ
УДОБРЕНИЯ
К. А. Никитин
Брянский государственный инженерно-технологический университет, г. Брянск
В настоящее время актуальной задачей является проблема рационального использования природных
ресурсов. В частности, в различных отраслях промышленности образуется большое количество отходов,
нуждающихся в утилизации. В связи с этим на первый план выходит поиск новых безотходных технологий
производства. С другой стороны, в Брянской области существует проблема использования радиоактивно
загрязненных территорий в сельском хозяйстве, т. к. радиационная ситуация обусловлена последствиями
аварии на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г., когда произошли значительные выпадения смеси
радиоактивных продуктов ядерного деления и активации. Более 2000 кв. км равнинной местности подверглись
радиоактивному загрязнению от 0,6 до 1,5 МБк м–2 цезия-137, а около 500 кв. км – свыше 1,5 МБк м–2.
В данной работе рассматриваются вопросы, позволяющие комплексно решить поставленные проблемы на
примере переработки отходов деревообрабатывающей промышленности в комплексные минеральные
удобрения для применения на радиоактивно загрязненных сельхозугодиях с целью снижения поступления
радионуклидов в продукцию растительного происхождения.
Сточные воды, содержащие формальдегид и карбамидоформальдегидную смолу (КФС), образуются в
основном в процессах промывки оборудования тех цехов, где применяют смолы и изготовляют древесностружечные плиты (ДСП) широкого спектра применения. Каждый деревообрабатывающий завод (ДОЗ),
имеющий по мощности средний цех ДСП, ежегодно уничтожает, а чаще всего сбрасывает в водоемы около
50 тонн формальдегида, 300 тонн метанола, 150–200 тонн смолы и других токсических веществ.
Анализируя литературные данные по очистке формальдегидсодержащих сточных вод (СВ), можно сделать
заключение: кроме высокотемпературного метода пиролиза все другие не обеспечивают удовлетворительную
степень очистки СВ от формальдегида; все описываемые методы характеризуются чрезмерно большими
материальными затратами, многостадийностью, трудо- и энергоёмкостью; практически во всех известных
методах используются приемы деструктивной утилизации как формальдегида, так и растворенной в СВ смолы;
во всех методах, кроме пиролиза, не достигаются необходимые показатели СВ по ПДКФА и по ХПК.
Обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод, что известные в настоящее время методы очистки
сточных вод, содержащих формальдегид и смолу, экономически невыгодны, неэффективны, не обеспечивают
должного уровня очистки СВ.
Описанные недостатки могут быть устранены при использовании разработанной технологии очистки
формальдегидсодержащих СВ, подтвержденной патентом РФ № 2228303.
Использование данной технологии позволит снизить остаточную концентрацию формальдегида до уровня
ПДК и снять проблему химической коррозии металлических реакторов и коммуникаций, так как процесс
очистки осуществляется в нейтральных стоках. Удастся сократить расход технической воды за счет
использования очищенной воды в водооборотном цикле, а также получать в процессе очистки полимерный
порошок, который можно модифицировать и реализовывать как комплексное удобрение пролонгированного
действия.
Нами показано, что модификация нерастворимого азотсодержащего полимера производится, путем его
диспергирования с продуктами сгорания древесных отходов и доведением содержания К2О в конечном
продукте до 10 % по массе. Были проведены исследования по оценке влияния удобрения на содержание
радионуклидов цезия-137 в сельхозпродукции.
Содержание 137Cs в готовой сельскохозяйственной продукции, выращенной на дерново-подзолистых
супесчаных почвах, Бк/кг (ОАО «Агрогородок Ипуть» Новозыбковского района, Брянской области, среднее за
3 года)
Масса
вносимого
удобрения,
т/га
0
1,5
3
4,5
Ячмень
Овес
Зерно
21,5
16,4
11,4
11,2
Картофель
Клубни
34,9
20,5
13,9
13,8
53,9
21,3
12,0
12,4
Кукуруза на
силос
Зеленая
масса
98,6
71,2
27,1
22,9
Многолетние травы I года
использования (сено)
1 укос
2 укос
128,4
60,7
49,8
46,8
168,8
61,2
50,8
47,9
На основании полученных экспериментальных данных (таблица 1) можно сделать вывод, что полученное
нами комплексное удобрение может быть применено в сельском хозяйстве для снижения поступления
радионуклидов цезия-137 в сельхозпродукцию, а также улучшения азотного, фосфорного и калийного питания
растений.
Научные руководители – канд. хим. наук, доцент С. В. Лукашов, канд. техн. наук, доцент В. И Пархоменко.
172
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОПОВРЕЖДЕНИЯ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Б. Р. Вахитов, К. В. Савичева, Т. А. Никифорова, Р. И. Давлетшина, Р. А. Шаехов, А. А. Сабирова
Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань
Для защиты строительных материалов (СМ) от воздействия окружающей среды, в том числе
биоповреждения, необходимо иметь надежные методы определения процессов биокоррозии, протекающих на
поверхности СМ (бетонов, композитов, металлов и др.). В литературе описан ряд методов испытаний СМ на
биостойкость. Однако, эти методы требуют специальных условий, трудоемки и дороги, а также могут
проводиться только в узком интервале температур и при определенном значении pH среды.
На кафедре химии и инженерной экологии в строительстве Казанского государственного архитектурностроительного университета для изучения биокоррозии СМ предложен косвенный метод оценки биостойкости
СМ в растворах одно-, двух- и трехосновных органических карбоновых кислот (и их смесей), моделирующих
продукты метаболизма микроорганизмов [1]. Для этого разработана кинетическая лабораторная установка,
позволяющая испытывать СМ на биостойкость в широком интервале температур и pH среды. Установка
включает в себя испытательную емкость, в которой установлены испытуемые образцы цементно-песчаного
раствора (ЦПР), погруженные в модельную среду, кассету для образцов, а также подпиточную, сливную
емкости и блоки регулирования температуры и pH среды (рис 1, 2).
Рис 1. Схема кинетической установки
Рис 2. Кассета для образцов
1 – испытательная емкость; 2 – кассета для испытуемых образцов; 3 – полимерная сетка для фиксации в кассете
образцов; 4 – образцы цементно-песчаного раствора; 5 – отверстия в верхнем двойном дне кассеты; 6 – полоски
из оргстекла, образующие спиралевидный канал кассеты; 7 – поточный нагреватель модельной среды в кассете,
8 – электронагреватель среды в кассете; 9 – входной патрубок поточного нагревателя для поступления среды;
10 – нагнетающий патрубок насоса; 11 – центробежный насос; 12 – всасывающий патрубок насоса; 13 –
патрубок испытательной емкости; 14 – pH-электрод; 15 – датчик температуры модельной среды; 16 –
электронный блок управления; 17 – сливная емкость; 18 – электромагнитный клапан в нижней части
испытательной емкости; 19 – подпиточная емкость; 20 – электромагнитный клапан
Биостойкость СМ определяли по коэффициентам их химической стойкости, характеризующим изменение
прочностных характеристик образцов ЦПР на сжатие и изгиб до и после экспозиции в модельной среде.
Изменение прочностных характеристик образцов ЦПР по результатам экспозиции в модельной среде (установки)
Прочность на сжатие и изгиб, коэффициент
химической стойкости
Rсж, МПа, после экспозиции в среде
Rсж, МПа, после экспозиции в воде
Rиз, МПа, после экспозиции в среде
Rиз, МПа, после экспозиции в воде
Ксж
Киз
1
10,85
15,28
4,3
5,2
0,71
0,82
Серия образцов
2
11,6
15,40
3,7
5,0
0,75
0,74
3
12,50
15,80
3,9
4,9
0,79
0,79
В результате проведенных исследований по оценке влияния модельной среды на прочностные
характеристики образцов ЦПР установлено, что уровень снижения прочностных характеристик в трех сериях
образцов за 28 суток различается сравнительно незначительно. Так, в среднем, значение коэффициента
химической стойкости по прочности на сжатие составило 0,74, а по прочности на изгиб – 0,77.
Литература
1. В. Ф. Строганов, Е. В. Сагадеев. Введение в биоповреждение строительных материалов. –Казань:
КГАСУ, 2014. –200 с.
Научные руководители – д-р хим. наук, проф. В. Ф. Строганов, д-р хим. наук, проф. Е. В. Сагадеев.
173
ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОВОДИМЫЕ В КУЗБАССЕ ПО ПРОИЗВОДСТВУ И ПРИМЕНЕНИЮ
ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ
А. А. Двоеглазова
Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, г. Кемерово
Гуминовые вещества (ГВ) представляют собой смесь макромолекул переменного состава и нерегулярного
строения (процесс образования гуминовых веществ подчиняется статистическим принципам).
При гетерогенной структуре возможности ГВ безграничны, они находят практическое применение в
различных областях промышленности, медицине и сельском хозяйстве. Еще одно перспективное направление –
применение ГВ в природоохранной деятельности, для очистки почв от загрязнения нефтепродуктами, для
очистки сточных вод от тяжелых и радиоактивных металлов.
На сегодняшний день рынок гуминовых препаратов хорошо развит за рубежом, особенно в Китае. В России
данные препараты практически не производятся и ввозятся из-за границы. Между тем, ценным сырьем для
получения ГВ являются низкосортные угли (бурый и окисленных каменный), которые обычно сгребают в
отвалы. Таким образом, при получении ГВ из низкосортных углей возможно решать одновременно несколько
задач: первая – переработка отходов угледобычи, вторая – получение ценных видов химических продуктов.
В данной работе рассмотрены свойства, области применения, технологии получения, а также способы
модификации ГВ, применяемые в Кузбассе.
Так, например, проведена серия испытаний БАД из исходных гумусосодержащих объектов, выделенных из
верхового торфа Крапивинского месторождения и бурых углей Итатского, Кумертау-маячного и окисленного
Кайчакского бурого угля, на томате «Барнаульский» и огурце «Изящный». Результаты исследования показали,
что обработка гуманатами в концентрации 0,02 % овощных культур (томаты и огурцы), а также семян пшеницы
положительно влияет на всхожесть и энергию прорастания.
Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент О. В. Касьянова.
174
СОРБЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ НА Mg,Al- И Mg,Fe-СЛОИСТЫХ ДВОЙНЫХ ГИДРОКСИДАХ
К. С. Бунакова, М. А. Пилипенко
Сургутский государственный университет, г. Сургут
В настоящее время особо остро стоит проблема загрязнения водных объектов тяжелыми металлами (свинец,
кадмий, цинк, медь, и др.) и органическими соединениями (например, фенол и его производные). Решение этой
проблемы зависит от успешного решения задачи очистки промышленных сточных вод от загрязняющих
веществ. Разработано множество методов обработки сточных вод и показано, что адсорбция является одним из
наиболее эффективных методов [1].
Актуальность данной работы заключается в поиске сорбентов с заданными свойствами для количественного
извлечения различных веществ из водных объектов. В последнее десятилетие в качестве таких сорбентов
активно исследуются слоистые двойные гидроксиды (СДГ) [2-5].
Целью данной работы явилось исследование сорбционного концентрирования свинца и фенола на магнийалюминиевых (Mg,Al-) и магний-железных (Mg,Fe-) слоистых гидроксидах. В задачи работы входили синтез
Mg,Al- и Mg,Fe-слоистых двойных гидроксидов и их характеризация комплексом физико-химических методов,
исследование процесса сорбционного концентрирования Pb(II) и фенола на полученных сорбентах.
Синтезированы и исследованы комплексом физико-химических методов Mg,Al- и Mg,Fe-слоистые двойные
гидроксиды с соотношением металлов в металлгидроксидном слое Mg/Al = 2; 4 и Mg/Fe = 2; 3.5 соответственно.
Сорбционное концентрирование фенола на Mg,Al-, Mg,Fe-СДГ, а также продуктах их термического
разложения при 450оС, проводилось при различных температуре, начальной концентрации фенола и pH
раствора. Максимальная степень извлечения фенола при его начальной концентрации 1·10-4 М получена для
СДГ состава [Mg1,97Al(OH)5,94]2CO3·nH2O и продукта его термического разложения при 450oС и составила 25 %.
Показано, процесс сорбционного концентрирование описывается кинетикой первого порядка. Изотерма
сорбции описывается уравнением Генри. Оцененное значение энергии активации составило 25 кДж для СДГ
состава [Mg1,97Al(OH)5,94]2CO3·nH2O. Проведена апробация полученного сорбента на природной и сточной воде.
Показано, что степень сорбции фенола из сточной воды может достигать 99,7 %.
При исследовании сорбционного концентрирования ионов свинца(II) на Mg,Al- и Mg,Fe-слоистых двойных
гидроксидах было показано, что изотермы сорбции подчиняются уравнению Фрейндлиха, что свидетельствует
о присутствии на поверхности СДГ нескольких адсорбционных центров. Степень извлечения ионов свинца (II)
составила 30-35 %.
Литература
1. Ahmaruzzaman M. Industrial wastes as low-cost potential adsorbents for the treatment of wastewater laden with
heavy metals / M. Ahmaruzzaman //Adv. Colloid Interface Science. – 2011. – V. 166. – P. 36–59.
2. Rojas R. Copper, lead and cadmium removal by Ca Al layered double hydroxides / R. Rojas // Applied Clay
Science – 2014. – V. 87. – P. 254–259.
3. Cu (II), Pb (II) and Cd (II) sorption on different Layered Double Hydroxides. A kinetic and thermodynamic
study and competing factors / M.A. González [et al.] // Chemical Engineering Journal – 2015. – V. 269. – P. 221–228.
4. Mg/Fe layered double hydroxide for removal of lead (II): thermodynamic, equilibrium and kinetic studies / N.
Ayawei [et al.] // European Journal of Science and Engineering – 2015. – V. 3. – P. 1–17.
5. Э.О. Бутенко. Синтез и технология получения анионных адсорбентов / Э.О. Бутенко, А.Е. Капустин //
Восточно-Европейский журнал передовых технологий – 2010. - №44.
6. О.Э. Бутенко, А.Е. Капустин. Селективное удаление фенолов из промышленных сточных вод при
помощи слоистых двойных гидроксидов // Вiсник НТУ «ХПI». – 2013. – № 16. – С. 112–115.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Е.В. Севастьянова.
175
УТИЛИЗАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД ЭНЕРГОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
НА ПРИМЕРЕ КЕМЕРОВСКОЙ ГРЭС
М. М. Базанов, Д. С. Шапранко
Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачёва, г. Кемерово
Кузбасс является одним из самых густонаселенных регионов Сибири, обладает значительным
промышленным потенциалом. Загрязнение природных вод производится промышленными предприятиями
горного, химического, металлургического профиля и т.д. Выработка электрической энергии в Кузбассе
преимущественно осуществляется тепловыми электростанциями, которые наряду с выбросами в воздушную
среду, осуществляют загрязнение земли и природных вод.
Целью данной работы является анализ состава и методов очистки сточных вод энергетических предприятий
города Кемерово на примере Кемеровской ГРЭС.
Всего по территории Кемеровской области протекает 32109 рек общей протяженностью более 245 тысяч
километров. Характерным для рек Кемеровской области является присутствие соединений железа, марганца,
меди. Для хозяйственно-питьевого и технического водоснабжений, рыборазведения и рекреации используются
крупные водохранилища Беловское, Кара-Чумышское, Журавлевское и Дудетское. В области расположены три
месторождения подземных минеральных вод: Борисовское, Терсинское и Березовоярское.
Кемеровская ГРЭС, как одна из старейших электростанций Кузбасской энергосистемы, является мощной
энергетической базой, позволившей осуществить в Кузбассе строительство мощных угольных шахт,
химических предприятий.
По данным Управления Росприроднадзора по Кемеровской области основными отходами на Кемеровской
ГРЭС являются:
– сухая зола станции и золошлаковая смесь с золошлакоотвала отпускаемая потребителям (согласно
сборнику удельных показателей образования отходов производства и потребления с 1 т. угля образуется до 385
кг золошлаковых отходов);
– отходы от водоподготовки, обработки сточных вод.
Стоки теплоэлектростанций обычно включают сброс горячей воды, сбросы сточных вод и бытовые сточные
воды.
Кемеровская ГРЭС расходует большой объем чистой воды, который после использования поступает в
оборотное водоснабжение. Основное количество воды на конденсационных электростанциях расходуется на
охлаждение пара в конденсаторах турбин, смазочного масла, газа и воздуха турбоагрегатов. При сжигании
твердого топлива вода используется и на удаление азота и шлаков. Кроме того, вода расходуется на
компенсацию потерь в пароводяном цикле и в тепловых сетях, на промывку оборудования, химводоподготовку
и др.
Нефтесодержащие отходы и нефтепродукты являются одним из основных загрязнителей окружающей
среды. Источником нефтесодержащих отходов являются очистные сооружения предприятий. Значительное
количество нефтепродуктов поступает в городскую канализацию вместе с ливневыми водами, смывающими с
покрытий дорог, дворов, проездов, территорий заводов нечаянно пролитые нефтепродукты, умышленно слитое
на землю и асфальт масло, конденсат выхлопных газов автотранспорта и другие нефтесодержащие отходы.
Автором выполнен качественный и количественный анализ состава сточных вод Кемеровской ГРЭС,
оценена степень опасности стоков.
Очистка сточных вод – комплекс мероприятий по удалению загрязнений, содержащихся в бытовых и
промышленных сточных водах. В большинстве случаев используют комбинированные случаи этих стадий:
1) механический 2) биологический 3) физико-химический 4) химический.
В данной работе сделан анализ физико-химической очистки, а именно методом коагуляции. Примеры
физико-химических методов очистки: коагуляция, флокуляция, окисление, сорбция, ионообменный метод,
экстракция, электролиз и электрокоагуляция. Для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей, а
также эмульгированных смол производят их коагулирование. При этом уменьшаются концентрация
взвешенных веществ, запах и цветность. Этот процесс применяется для очистки производственных сточных вод
в том случае, когда простое отстаивание и фильтрование их не дает удовлетворительного эффекта.
Преимущества этого метода: эффективность и экологическая безопасность.
Недостатки: невысокая производительность и высокая стоимость.
Вывод: на примере Кемеровской ГРЭС был сделан анализ сброса сточных вод энергетических предприятий
города Кемерово, выполнена оценка выхода в результате очистки: очищенной воды 98 %, в т.ч. 83 %
технической воды поступает в оборотный цикл, а 15 % воды сбрасывается в водоем, а также оценка степени
загрязнения природных вод (реки Томь).
Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. Т.Н. Теряева.
176
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ДОБЫЧИ ШАХТНОГО МЕТАНА В КУЗБАССЕ
НА ПРИМЕРЕ ТАЛДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
А. Н. Митев
Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачёва, г. Кемерово
Шахтный метан является самым перспективным источником углеводородного сырья, комплексная
переработка которого поможет решить проблемы рационального природопользования. Общие ресурсы метана
в угольных пластах Кузбасса составляют примерно 20 трлн. м3. В настоящее время в Кузбассе реализуется
совместный инновационный проект Администрации Кемеровской области и ОАО «Газпром» по добыче метана
из угольных пластов.
Схема добычи и подготовки метана к использованию представлена на рисунке.
Схема добычи и подготовки метана к использованию на Талдинском месторождении: 1 – скважина, 2 – УППГ
(установка предварительной подготовки газа), 3 – газохранилище, 4 – факел, 5 – ГЗС (газозаправочная станция),
6 – ГПЭС1 (газо-поршневая станция мощностью 1,063 МВт), 7 – ГПЭС2.
Целью работы являются выявление техногенных опасностей для окружающей среды, возникающих при
добыче метана из угольных пластов и разработка мер по снижению экологической нагрузки на биосферу.
Главным источником негативного воздействия на окружающую среду является этап добычи метана из
угольного пласта. Добыча происходит посредствам гидроразрыва пласта, позволяющего увеличить объёмы
добываемого газа из недр. В процессе гидроразрыва в атмосферу попадают следующие выбросы: метан,
фтористые газообразные соединения, марганец, хром, пыль неорганическая.
Не менее опасным источником негативного влияния на атмосферу является факельная установка для
сжигания метана. Выбросы, образующиеся в процессе сжигания метана, разнообразны: оксид азота, оксид
углерода, сажа, метан. Уменьшить выбросы с факельной установки можно, если уменьшить объём сжигаемого
метана. Это можно осуществить путём установки третьей газо-поршневой электростанции, которая может
вырабатывать электроэнергию и подавать её в сеть потребителям. Тем самым уменьшится негативное влияние
на окружающую среду и увеличится коэффициент полезного действия производства.
Газо-поршневые электростанции так же негативно влияют на окружающую среду, выбрасывая в атмосферу
такие соединения как: оксид азота, оксид углерода, сажа.
Суммарная таблица выбросов
№
1
2
3
4
5
6
7
Наименование выброса
Метан
Хром
Марганец
Фтористые газообразные соединения
Пыль неорганическая
Оксид азота
Сажа
Количество т/г
14,31
0,00000068
0,000769
0,00013535
0,00001445
35.44
0,210058
Автором выполнена качественная и количественная оценка выбросов, образующихся в процессе добычи
шахтного метана, проведено сопоставление загрязнения атмосферы с предельно допустимыми концентрациями
вредных веществ, рассмотрены способы снижения техногенной нагрузки на атмосферу.
Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. Т.Н. Теряева.
177
БИОТЕХНОЛОГИЯ И РЕМЕДИАЦИЯ
ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КАТАЛИЗАТОРОВ
БИОКАТАЛИТИЧЕСКОГО И ХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ
Н. А. Климов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Глюконовая кислота является ценным химическим продуктом для фармацевтической и пищевой
промышленности. Она может быть получена путём биокаталитического или химического окисления глюкозы
кислородом воздуха. Биокаталитическое окисления глюкозы до глюконовой кислоты протекает в присутствии
фермента глюкозооксидазы (ГО) [1]. Химическое окисление глюкозы проводят в присутствии твёрдофазных
катализаторов на основе палладия [2]. Кинетическая стадия этих процессов характеризуется высокой
интенсивностью, и скорость растворения О2 в водной фазе не обеспечивает потребности химического
превращения. В связи с этим процессы окисления глюкозы протекают в диффузионном режиме, при котором в
основном объёме водной реакционной среды О2 отсутствует. Таким образом, эффективно используется лишь та
часть катализатора, которая находится в пограничном слое жидкости. Можно предполагать, что направленное
концентрирование катализатора вблизи поверхности раздела фаз газ-жидкость позволит увеличить скорость
реакции окисления глюкозы и, соответственно, повысить эффективность использования дорогостоящих
катализаторов на основе ГО и Pd. Одним из возможных путей концентрирования твёрдофазных частиц
катализатора вблизи поверхности раздела фаз газ-жидкость является уменьшение смачиваемости их
поверхности путём её химического модифицирования с применением алкилтрихлорсиланов [2]. Однако
влияние модифицирования поверхности катализаторов на основе Pd на их эффективность остаётся
малоизученным. Данные о влиянии химического модифицирования поверхности биокатализаторов на основе
иммобилизованной ГО в литературе отсутствуют. В соответствии с этим целью настоящего исследования
является получение и изучение свойств катализаторов с модифицированной поверхностью для химического и
биокаталитического окисления глюкозы, а также сравнительная оценка эффективности полученных
катализаторов. Задачи исследования: 1) выделение культуры микроорганизмов – продуцентов ГО, изучение
кинетики роста и глюкозооксидазной активности выделенной культуры; 2) получение твёрдофазного
дисперсного носителя для биокатализатора окисления глюкозы, способного концентрироваться вблизи границы
раздела фаз газ-жидкость; 3) получение биокатализатора окисления глюкозы путём физической иммобилизации
микроорганизмов – продуцентов ГО на твёрдофазном носителе, определение активности полученного
биокатализатора; 4) получение катализаторов химического окисления глюкозы, способных концентрироваться
вблизи границы раздела фаз газ-жидкость, определение их каталитической активности; 5) сравнительная оценка
катализаторов биохимического и химического окисления глюкозы до глюконовой кислоты.
В ходе исследования выделена культура микромицетов – продуцентов ГО. Изучена кинетика роста
выделенной культуры. Показано, что оптимальная концентрация глюкозы в питательной среде составляет
35 г/л, при данной концентрации удельная скорость роста составила 0,462 ч–1. Установлено, что выделенная
культура продуцирует только внутриклеточную ГО.
Путем модифицирования частиц γ-Al2O3 метилтрихлорсиланом получен твердофазный дисперсный
носитель для биокатализатора окисления глюкозы, способный концентрироваться вблизи границы раздела фаз
газ-жидкость. Получены биокатализаторы окисления глюкозы на основе интактной биомассы и биомассы,
иммобилизованной на гидрофильном (немодифицированном γ-Al2O3) и гидрофобном (модифицированном
γ-Al2O3) носителе. Показано, что активность биокатализатора на основе интактной биомассы в 2,8 раза выше по
сравнению с биокатализатором на основе биомассы, иммобилизованной на гидрофильном носителе, и в 1,8 раза
выше по сравнению с биокатализатором на основе биомассы, иммобилизованной на гидрофобном носителе.
Получены катализаторы химического окисления глюкозы, способные концентрироваться вблизи границы
раздела фаз газ-жидкость и определена их каталитическая активность. Показано, что оптимальным
алкилтрихлорсиланом для модифицирования исходного катализатора (Pd/γ-Al2O3) является метилтрихлорсилан
в концентрации 0,3 % об. Оптимальное содержание модифицированного катализатора в реакционной среде
составляет 0,5–1,5 г/л при скоростях перемешивания жидкой фазы 100 – 400 об/мин.
Дана сравнительная оценка катализаторов биохимического и химического окисления глюкозы с получением
глюконовой кислоты. Установлено, что весовая активность модифицированного катализатора химического
окисления глюкозы в 5 раз превышает весовую активность наиболее эффективного катализатора
биохимического окисления глюкозы.
Литература
1. J. Singh, N. Verma. Glucose oxidase from Aspergillus niger: production, characterization and immobilization for
glucose oxidation // Advances in Applied Science Research. 2013. V. 4. No. 3. P. 250 – 257.
2. M. Rosu, A. Schumpe. Oxidation of glucose in suspensions of moderately hydrophobized palladium catalysts //
Chemical Engineering Science. 2010. V. 65. P. 220 – 225.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Д. А. Казаков.
178
ДИНАМИКА НАПРЯЖЕНИЯ, ГЕНЕРИРУЕМОГО В МИКРОБНОМ
ТОПЛИВНОМ ЭЛЕМЕНТЕ (МТЭ) КУЛЬТУРАМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ
ИЗ ПРЕПАРАТОВ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Д. А. Юрьев
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
Возможность генерации электроэнергии микроорганизмами впервые была показана в 1911 г. английским
ботаником Поттером. Интенсивные исследования, посвященные производству электроэнергии с помощью
бактерий в микробных топливных элементах (МТЭ), ведутся около 50 лет. Технология МТЭ позволяет
утилизировать различные отходы производства как топливо с получением электрической энергии.
Перспективной областью применения МТЭ является очистка сточных вод. Также возможно получение биогаза.
Целью исследования явилось изучение динамики напряжения, генерируемого в МТЭ культурами № СЭ-1,
№ СЭ-2, № 4, № 7, выделенными из препаратов локальной очистки сточных вод, и выявление среди них
наиболее активных штаммов, способных генерировать электроэнергию в МТЭ за счет утилизации компонентов
сточных вод.
В качестве объектов исследования были использованы бактериальные культуры, выделенные из образцов
различных коммерческих препаратов, показавшие наиболее интенсивный рост в анаэробных условиях (изоляты
№ СЭ-1, № СЭ-2, № 4, № 7).
Изучение динамики напряжения исследуемых культур проводилось с использованием модельной сточной
воды (МСВ) (ГОСТ Р 50595-93) и пептона в качестве субстрата, концентрация которого составляла 0,5 %.
Культуры № СЭ-1 и № 7 вызывали наибольший прирост напряжения в МТЭ – через 36 часов инкубирования
исследуемый показатель составлял 464 mV и 458 mV, соответственно. Наименьшее увеличение напряжения
происходило при использовании в качестве электрогена культуры № СЭ-2, которая в аналогичный временной
промежуток генерировала ЭДС до 279 mV.
Динамика напряжения, генерируемого в МТЭ культурами № СЭ-1, № СЭ-2, № 4, № 7 при использовании в
качестве субстрата пептона (0,5 %). Контролем служила МСВ с пептоном без добавления микроорганизмов.
Таким образом, наибольшей электрогенной активностью среди исследуемых штаммов обладали № СЭ-1 и
№ 7, что позволяет рекомендовать их для дальнейших исследований и возможного применения в качестве
электрогенов в МТЭ при утилизации компонентов сточных вод.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (тема № 14-04-31999).
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент С. В. Гомбоева.
179
ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МАГНИТОСЕПАРИРУЕМОГО КАТАЛИЗАТОРА
БИОКАТАЛИТИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ГЛЮКОНОВОЙ КИСЛОТЫ
А. В. Цуканов
Пермский национально-исследовательский политехнический университет
Глюконовая кислота и её производные широко применяются в пищевой, фармацевтической и текстильной
отраслях промышленности, а также в кормопроизводстве. В настоящее время известно несколько методов
синтеза глюконовой кислоты из глюкозы путём её химического, электрохимического или ферментативного
окисления [1, 2]. Наибольший интерес представляет ферментативный метод синтеза глюконовой кислоты. Этот
метод основан на использовании глюкозооксидазы, фермента, катализирующего процесс окисления глюкозы
кислородом. Применение очищенного свободного (не закреплённого на носителе) фермента для осуществления
данного процесса является нецелесообразным, так как очищенные ферментные препараты дороги, и, кроме того,
отсутствует возможность их повторного использования, а также существует необходимость очистки готового
продукта от фермента. В связи с этим актуальными являются исследования, направленные на получение
биокатализаторов на основе целых клеток микроорганизмов, иммобилизованных на твёрдофазном
магнитосепарируемом дисперсном носителе.
В соответствии с этим, цель настоящего исследования – получение и изучение свойств
магнитосепарируемого катализатора для биокаталитического синтеза глюконовой кислоты.
В ходе проведённого исследования выделена культура микроорганизмов, продуцирующих глюкозооксидазу.
Выделенная культура на основании морфологических признаков отнесена к микромицетам рода Penicillum.
Изучена зависимость скорости роста выделенной культуры от концентрации глюкозы. Показано, что
существует оптимальная концентрация глюкозы (15 г/л) для культивирования гриба, при которой наблюдается
наиболее высокая удельная скорость роста 0,084 ч–1. Дальнейшее увеличение концентрации глюкозы
приводило к уменьшению удельной скорости роста.
Для получения магнитосепарируемого биокатализатора был предварительно синтезирован носитель
Fe3O4/SiO2, обладающий магнитными свойствами и способный в 5 раз быстрее осаждаться под действием
магнитного поля, по сравнению с осаждением под действием силы тяжести. Путем иммобилизации выделенной
культуры микромицетов на синтезированном носителе получен биокатализатор, который сохранил способность
быстро осаждаться под действием магнитного поля.
Для интактной биомассы выделенного микромицета и биокатализатора определена скорость образования
глюконовой кислоты в ходе окисления глюкозы. На основании полученных данных можно сделать вывод, что
магнитосепарируемый носитель Fe3O4/SiO2 не оказывает негативного воздействия на глюкозооксидазную
активность микромицета. Это можно объяснить отсутствием цитотоксичности у полученного носителя, что
подтверждается также результатами работы [3]. Полученные зависимости скорости образования глюконовой
кислоты от скорости перемешивания реакционной среды имеют экстремальный характер, то есть существует
оптимум скорости перемешивания (200 об/мин), при которой наблюдается максимальная интенсивность
синтеза глюконовой кислоты как в присутствии интактной биомассы, так и в присутствии биокатализатора.
Полученные данные можно объяснить тем, что при невысокой скорости перемешивания наблюдается низкая
интенсивность транспорта кислорода, необходимого для окисления глюкозы. С увеличением скорости
перемешивания увеличивается и скорость транспорта О2. Однако масштаб турбулентных пульсаций с
увеличением скорости перемешивания становится соизмеримым с размерами колоний микромицета [4], что
может приводить к разрушению колоний и повреждению клеток микроорганизма и как следствие к
уменьшению скорости синтеза глюконовой кислоты.
Литература
1. Ramachandran S., Fontanille P., Pandey A., Larroche C. Gluconic acid: properties, applications and microbial
production // Food Technol. Biotechnol. 2006. V. 44. № 2. P. 185–195.
2. Hustede H., Haberstroh H.-J., Schinzig E. Gluconic acid // Ullmann’s. 2012. V. 17. P. 37–43.
3. Zhu Y., Ikoma T., Hanagata N., Kaskel S. Rattle-type Fe3O4@SiO2 hollow mesoporous spheres as carriers for
drug delivery // Small. 2010. V. 6. № 3. P. 471–478.
4. Соколов В.Н., Яблокова М.А. Аппаратура микробиологической промышленности. Л.: – Машиностроение,
1988. 278 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Д. А. Казаков.
180
ПРИМЕНЕНИЕ БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СИСТЕМЫ СВЕТЯЩИХСЯ БАКТЕРИЙ
ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА МИКРООРГАНИЗМОВ
М. А. Кириллова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
В современном быстроразвивающемся обществе здоровье человека напрямую зависит от состояния
окружающей среды, чистоты воздуха, воды и продуктов питания. Одним из показателей качества пищевых
продуктов и воды является бактериальная обсемененность, характеризующая количество клеток
микроорганизмов в исследуемом образце. Для анализа бактериальной обсемененности распространенными
являются метод кратных и предельных разведений, чашечный метод Коха и биолюминесцентный метод с
использованием люциферин-люциферазной системы светляков. Последний метод наиболее быстрый и основан
на определении количества аденозинтрифосфата (АТР), пропорционального содержанию клеток
микроорганизмов в образце. Чувствительность люциферин-люциферазной системы светляков составляет
0,01 пМ ATP [1, 2].
Наряду с биолюминесцентной системой светляков существует потенциальная возможность использовать
для анализа количества бактериальных клеток в пробе ферментную систему светящихся бактерий
NADH:FMN-оксидоредуктаза и люцифераза (R + L). В этом случае анализ может быть основан на определении
содержания в образце флавинмононуклеотид (FMN) или никотинамидадениндинуклеотида (NADH) –
коферментов, участвующих в ряде ключевых окислительно-восстановительных реакций различных
метаболических цепей.
В данной работе была исследована возможность разработки метода количественного определения
бактериальных клеток в образце с использованием биолюминесцентной ферментативной системы светящихся
бактерий.
Для обеспечения максимальной чувствительности биферментной системы R + L к NADH и FMN в работе
были выбраны оптимальные условия проведения анализа и осуществлен подбор параметров реакционной смеси.
В результате чувствительность биферментной системы R + L к NADH и FMN составила 0,1 пМ и 1,2 нМ
соответственно, что на один и пять порядков ниже чувствительности люциферин-люциферазной системы
светляков к АТР.
Для количественной оценки бактериальных клеток биолюминесцентным методом с помощью
биферментной системы светящихся бактерий R + L, был использован модельный образец – клетки Escherichia
coli штамм BL21 codon Plus (DE3) RIPL. Для проведения анализа содержания NADH или FMN бактериальные
клетки первоначально были разрушены ультразвуковым дезинтегратором. Полученную суспензию разбавляли
в 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16 раз и добавляли в реакционную смесь вместо раствора NADH или FMN, при этом
интенсивность свечения биолюминесцентной системы зависела от количества бактериальных клеток в
реакционной смеси. Предел чувствительности определяли как количество клеток, при котором интенсивность
свечения биферментной системы в присутствии образца в 3 раза превышала интенсивность фонового свечения.
Чувствительность биферментной системы R + L составила 0,8 млн. и 3,9 млн. бактериальных клеток при
анализах, основанных на определении содержания NADH и FMN соответственно. Указанные значения ниже
предела обнаружения бактериальных клеток с использованием люциферин-люциферазной системы светляков
на два и три порядка.
Согласно Санитарным правилам и нормам, установленным в Российской Федерации, количество
микроорганизмов для отдельных продуктов питания не должно превышать 100 тыс. КОЕ/г, а для воды
100 КОЕ/г [3]. Таким образом, биферментная система светящихся бактерий NADH:FMN-оксидоредуктаза и
люцифераза может быть использована для анализа образцов, в которых количество микробных клеток
превышает санитарные нормы. Для менее загрязненных объектов следует использовать люциферинлюциферазную систему светляков.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ Сибирскому
федеральному университету, проект 1762.
Литература
1. Пат. 2164241 Российская Федерация, МПК C12Q1/66, C12N11/12. Реагент для определения аденозин5’-трифосфата / Н. Н. Угарова; патентообладатели Дементьева Е. И.; Кутузова Г. Д.; Лундовских И. А; Угарова
Н. Н. 99108831/13; заявл. 22.04.1999; опубл. 20.03.2001. – 7 с.
2. K. Noda, et al. Single bacterial cell detection using a mutant luciferase // Biotechnol Lett. 2008. № 30, p.1051–
1054
3. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.3.2.560-96 «Гигиенические требования к качеству и
безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов» утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора
РФ от 24 октября 1996 г. N 27; с изменениями от 11 октября 1998 г., 21 марта 2000 г., 13 января 2001 г.
Научный руководитель – канд. биол. наук Е. Н. Есимбекова.
181
GENOTYPING OF POLYHYDROXYALCANOATES DEGRADING BACTERIA
BASED ON RESTRICTION FRAGMENT LENGTH POLYMORPHISM
OF PCR PRODUCTS FOR 16S rRNA GENE
T. A. Stepina, T. N. Kuznetsova
Siberian Federal University, Krasnoyarsk
Technical progress leads to wide use of products synthesized by microorganisms. Valuable products of bacteria are
microbial polyhydroxyalkanoates (PHA) which are polymers of hydroxy fatty acids (so-called bioplastics). PHA can be
used as degradable package for food and beverages, hygiene products and other. Increasing amounts and extended
application of PHA requires studying the ability of environment to clean itself of these products. Degradability of PHA
depends on many conditions. Among them are chemical composition, polymer structure and type of microorganisms.
Due to strict policy of environmental protection there is strong demand for such materials as PHA. PHA have unique
antioxidant and optical properties and are characterized by high biocompatibility and degradability in biological
environment.
The aim of our research was to identify the species of PHA degrading bacteria. Modern methods of bacteria
taxonomy include the study of differences in bacterial genes sequences. It is possible to determine the degree of genetic
relationship between different bacteria by examination of nucleotide sequence of 16S rRNA gene. Sequencing 16S
rRNA gene helps to reveal closely related species of bacteria. The simplest and cheapest method for studying
differences in the nucleotide sequence of 16S rRNA gene is the method of restriction fragment length polymorphism
(RFLP). In our work we used this method (RFLP) for genotyping PHA degrading bacteria.
During the process of our work we obtained a high quality DNA from 5-strains of PHA degrating bacteria. Further
we performed the analysis of nucleotide sequence of 16S rRNA genes of these bacteria using PCR and restriction
enzyme analysis. We obtained restriction fragments of same amplicons 16S rRNA gene of these bacteria and analyzed
their electrophorograms. The restriction enzymes used were BspFN I, BstMB I, BstHH I, Hae III, Msp I, Rsa I, Tag I,
Sse9 I.
The figures below represent practical and theoretical electrophoregrams of products of digestion of amplicons
500L – 1350R 16S rRNA gene of five strains of bacteria. Restriction enzyme is Rsa I. The sequence for theoretical
electrophoregram was obtained using a database «GenBank».
Fig. 1. Practical electrophoregram of products of digestion
of amplicons 500L – 1350R of PHA degrating bacteria
M – DNA Marker 100 bp
Fig. 2. Theoretical electrophoregram of products of
digestion of amplicons 500L – 1350R of PHA
degrating bacteria
M – DNA Marker 100 bp
1 – Strain 1
1 – Klebsiella pneumoniae str. B8.1.2
2 – Strain 2
2 – Bacillus cereus str. 55-3
3 – Strain 3
3 – Bacillus amyloliquefaciens M34
4 – Strain 4
4 – Bacillus aerophilus IHB B 15224
5 – Strain 5
5 – Bacillus cereus str. 55-3
6 – Escherichia coli K-12
6 – Escherichia coli K-12
Electrophoregrams analysis of digestion products with modeling in silico revealed that studied strains are
representatives of Klebsiella pneumoniae, Bacillus cereus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus aerophilus.
Restriction fragment length polymorphism method combined with using the genetic database for sequenced
DNA (GenBank) can serve as a relatively simple method for identifying microorganisms. RFLP method is not as
sensitive to the presence of impurities as DNA polymerase chain reaction used for sequencing the PCR products. RFLP
method can be used for rapid and low-cost monitoring the presence of specific microorganisms in the medium.
Scientific advisor – Oleg Guseynov, Associate Professor, Biology, PhD.
182
ИНДУКЦИЯ СОМАТИЧЕСКОГО ЭМБРИОГЕНЕЗА У ПЛЮСОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ
PINUS SYLVESTRIS L. ИЗ АНГАРСКОЙ ЛЕСОСЕМЕННОЙ ПЛАНТАЦИИ
М. А. Носкова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Красноярский государственный аграрный университет
Изменение климата, наблюдаемое в последние десятилетия, пожары, усиление антропогенной нагрузки
(рост городов, увеличение техногенных выбросов, рост лесозаготовок) – ведут к ослаблению жизненного
потенциала и деградации лесов, к сокращению лесных площадей. В этих условиях возникает острая
необходимость проведения более эффективных мероприятий по лесовосстановлению [1]. В настоящее время
становится актуальным использование биотехнологических методов в решении вопросов сохранения и
использования лесных ресурсов [2]. Соматический эмбриогенез лежит в основе международной программы
развития многосортового лесоводства, MVF. Эта технология позволяет получить сортоклоны на основе
селекционных генотипов сосны с важными экологическими и экономическими свойствами. Освоение и
внедрение данной технологии имеет не только научное значение, но также будет способствовать решению
экологических, экономических и социальных вопросов края и Сибири в целом.
Цель исследования – инициация соматического эмбриогенеза и получение стабильно пролиферирующих
эмбриогенных линий селекционных генотипов плюсовых деревьев Pinus sylvestris L.
Исследования проводились в 2014–2015 гг. Объектом исследования послужили плюсовые деревья Pinus
sylvestris L., произрастающие на территории Ангарской лесосеменной плантации Тальцинского лесничества
Ангарского лесхоза. Отбор генотипов проводили по таксационным характеристикам по рекомендации
специалистов Агентства лесного хозяйства и Центра защиты леса Иркутской области. Материалом послужили
образцы шишек, формировавшиеся в результате свободного и контролируемого опыления. Шишки
предварительно выдерживали в холодильнике в течение 2-х недель. В качестве эксплантов использовали
изолированные мегагаметофиты на стадии проэмбрио – начала кливажа.
Культивирование проводили на твердых средах, стандартных для соматического эмбриогенеза хвойных: LM,
DCR и IBM без регуляторов роста и с добавлением 2–3 мг/л 2,4 D и 1–0,5 мг/л 6-БАП. В 2014 г. в культуру
было введено 895, а в 2015 – 1232 шт. эксплантов. На среде без добавления регуляторов роста растений
наблюдалось увеличение размеров мегагаметофитов, затем, в течение 4–8 недель, гаметофиты бурели и
отмирали. В двух случаях в течение 3-х недель зародыши внутри мегагаметофита дозревали и прорастали.
В 2015 г. была проведена дополнительная холодовая обработка изолированных гаметофитов in vitro, что,
вероятно, послужило стимуляцией каллусогенеза у 2,03 % всех эксплантов, помещенных на индукционные
среды.
На средах с добавлением регуляторов роста в ходе инициации через 3–5 дней культивирования большинство
мегагаметофитов увеличились в размерах, отверстие в районе микропиле значительно расширялось. В
дальнейшем своем развитии у многих из них происходил разрыв ткани. В течение первых четырех недель у
2,14 % эксплантов в 2014 г. и 2,19 % – в 2015 г. наблюдались экструзии эмбриогенной массы в районе
микропиле. К 6–7 неделе большинство экструзий приобретали бурую окраску и деградировали. И только
экструзии у деревьев №№ 28 и 41 в 2014 г. и у деревьев №№ 13 и 31 в 2015 г. проявили признаки пролиферации
масс, которые развивались с разной скоростью. Гаметофиты с признаками пролиферации пересаживали на
среды с пониженным содержанием регуляторов роста, затем отделяли разросшиеся эмбриональные массы от
гаметофитов и размножали разделением на кусочки при трансплантациях на свежие среды.
На протяжении всего эксперимента осуществлялся цитологический контроль над морфологоанатомическими изменениями эмбриональных структур. В первые недели пролиферации эмбриогенные массы
состояли из эмбриональных структур PEM I – PEM III и в течение 2–2,5 мес. развились до состояния
эмбрионально-суспензорной массы (ЭСМ), состоявшей из глобул соматических зародышей с суспензорами, а
также проэмбриональных структур, главным образом, PEM III. К этому времени размножение эмбриональных
масс стабилизировалось.
В результате исследования получены три стабильно пролиферирующие эмбриогенные линии плюсовых
деревьев сосны обыкновенной, установлены наиболее оптимальные условия для инициации и пролиферации
эмбриогенных масс.
Литература
1. О состоянии и использовании лесов Российской Федерации за 2012 г. [Электронный ресурс] / Ежегодный
доклад, 2013. – 123 c. – Режим доступа: http://www.rosleshoz.gov.ru/docs/other/79/Ezhegodnyj_doklad_o_sostoyanii_
i_ispolyzovanii_lesov_Rossijskoj_Federatcii_za_2012_g.pdf
2. М. С. Доронин. БИО-2020 – как технологическая основа для инновационного воспроизводства лесов:
презентация доклада [Электронный ресурс] / VII Международный форум «Лес и человек» в «Экспоцентре»:
секция «Приоритетные направления развития лесного хозяйства на современном этапе». – Москва, 2014. –
Режим доступа: www.rosleshoz.gov.ru/media/event/8/Doronin.pdf
Научные руководители – канд. биол. наук Н. Е. Носкова, д-р биол. наук, проф. Т. И. Голованова.
183
БИОПОТЕНЦИАЛ ЭМБРИОГЕННОЙ МАССЫ КЕДРОВОГО СТЛАНИКА
М. А. Аксиненко, Н. П. Ларина
Сибирский федеральный университет,г. Красноярск
Красноярский государственный аграрный университет
Сокращение источников питания и рост цен на продукты животного происхождения в современном мире
определили необходимость поисков дополнительных ресурсов. Известно, что эмбриональные ткани богаты
биологически активными веществами. Соматический эмбриогенез у хвойных позволяет получать
эмбриогенные массы с высокой продуктивностью, способные размножаться в условиях биореактора, что делает
заманчивым их использование для получения БАД и БАВ. Для медико-биологической оценки БАД
используются химико-аналитические, биологические и клинические методы исследования.
Целью нашего исследования явилось определение физико-химических характеристик эмбриогенной массы
кедрового стланика, полученной путем соматического эмбриогенеза, и оценка ее токсичности с использованием
химико-аналитических и биологических методов.
Объектом исследования послужила эмбриогенная масса кедрового стланика, полученная в лаборатории
биотехнологии с/х и лесных культур КрасГАУ. Массу размножали in vitro в банках объёмом 100 см3 на твердой
среде 1/2 LV. Определяли влажность, сухое вещество, количество белков, сахаров, жиров, фосфатов,
концентрации меди, кадмия и цинка в соответствии с ГОСТами. Состав жиров, белков и углеводов сравнивали
с составом ядра кедрового ореха [2].
Влажность определяли методом термогравиметрического высушивания. Массовую долю сухих веществ (Х1)
определяли по формуле Х1 = 100–Х, %, где Х – влажность. Растворимые сухие вещества (сахара) определяли
фотометрическим, массовую долю жира – гравиметрическим методом. Определение белка проводили по Лоури.
Массовая доля минеральных веществ определялась методом озоления. Определение фосфатов проводили по [1].
Для определения тяжелых металлов использовали вольтамперометрический метод на анализаторе тяжелых
металлов ТА-4. Биотестирование массы проводили на тест-объектах Paramecium caudatum (Ehrb.) и Eisenia
foetida Savigny. Достоверность различий результатов эксперимента в контроле и опыте оценивалась по
коэффициенту Стьюдента.
Результаты исследований показали высокую обводненность эмбриональных масс (96,7 %). По сравнению с
ядрами зрелых кедровых орехов, количество белка и углеводов больше, соответственно, на 27 % и 29 %, а
жиров на 39 % меньше. Углеводы представлены в основном моносахарами (37,3 %), доля сахарозы – не более
12,5 % на сухое вещество. Энергетическая ценность составила 579,7 ккал.
Количество фосфатов составило 279 мг на 100 г сухого веса, что не превышает допустимых норм и не
представляется опасным. В ходе анализа выявлено незначительное содержание меди и отсутствие таких
тяжелых металлов, как свинец и кадмий. В эмбриогенной массе кедрового стланика обнаружено относительно
высокое содержание цинка – 9,55 ± 2,67 мг/кг сырого веса при влажности 96,7 %. Цинк относится к биогенным
элементам и стоит на втором месте после железа по важности для человеческого организма. Суточная
потребность человеческого организма в цинке в зависимости от возраста и физиологического состояния в
среднем варьирует в пределах 15 – 20 мг. В сухом веществе эмбриогенных масс такое количество содержится в
45 – 60 г. Токсическое действие цинка наблюдается при дозах более 150 мг в сутки. ПДК содержания цинка в
разных пищевых продуктах варьирует от 10 мг/кг до 100 мг/кг [3].
В ходе тестирования эмбриогенной массы кедрового стланика Paramecium caudatum поведение инфузорий и
морфология их тела не изменялись. Средние показатели выживаемости инфузорий в контроле и в опыте
достоверно не различались (t = 0,53 для P =0,80). Индекс токсичности вытяжки в опыте составил 0,03734, что
соответствует допустимому уровню токсичности. При добавлении вытяжки из эмбриогенной массы в
хроническом эксперименте количество парамеций за расчетное время увеличилось более чем на 81 %, в то
время как в контроле только на 60 %. При использовании вытяжки эмбриогенной массы в качестве корма для
инфузорий уже на вторые сутки визуально наблюдалось значительное увеличение плотности культуры
парамеций по сравнению с контролем. В эксперименте с Eisenia foetida Savigny отмечено улучшение
жизненного состояния и повышение репродуктивной способности тест-организма при использовании
эмбриогенной массы в качестве корма.
Таким образом, проведенные исследования позволяют рассматривать эмбриогенную массу кедрового
стланика, полученную путем соматического эмбриогенеза, в качестве потенциального источника БАД и БАВ.
Литература
1. ГОСТ Р 51430-99 Соки фруктовые и овощные. Спектрофотометриеский метод определения содержания
фосфора.
2. Стыдов П.П., Свистелко, Д.А. Химический состав орехов сибирского кедра / Электроснабжение
промышленных и сельскохозяйственных предприятий // Ползуновский альманах № 1. 2004. С.43–45
3. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 021/2011 "О безопасности пищевой продукции".
Научные руководители – канд. биол. наук Н. Е. Носкова, канд. биол. наук, доцент И. А. Шадрин.
184
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ПОЧВ НЕФТЬЮ
С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В БИОРЕМЕДИАЦИИ
А. С. Гекк, А. Н. Ларькова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Деятельность нефтяной отрасли тесно связана с техногенным воздействием на природную среду. Разработка,
добыча, транспортировка неизбежно сопровождаются углеводородным загрязнением окружающей среды. На
территории объектов добычи, переработки и транспортировки нефти по внутрипромысловым и магистральным
трубопроводам происходят большие потери углеводородов. При таком загрязнении механической
рекультивацией для очистки нефтезагрязненных земель ограничиться невозможно, так как процесс
восстановления плодородного слоя почвы длится десятки лет. Поэтому особое значение в настоящее время
приобретает биорекультивация, которая обычно является вторым этапом рекультивации неплодородных земель.
В процессе своей жизнедеятельности растения входят в сложные взаимоотношения с микроорганизмами,
населяющими почву. В естественных условиях обитания микроорганизмы, окружающие растения, влияют на
их рост и развитие. В свою очередь, каждая культура, стимулируя рост, селекционирует определенную
микробиоту, так как ризосфера растений является зоной, в которой происходит адаптация почвенной
микробиоты к условиям, создаваемым активно растущими растениями. По литературным данным известно, что
бобовые формируют в ризосфере комплекс микроорганизмов, многие из которых могут разлагать
углеводороды нефти и нефтепродуктов на более простые соединения. Но для того, чтобы из множества
аборигенных видов растений и микроорганизмов выбрать подходящие для использования в
биоремедиационном процессе, необходимо оценить их устойчивость к загрязнению нефтью и нефтепродуктами.
Целью данной работы является оценка состояний растений при загрязнении почв нефтью с точки зрения их
использования в биоремедиации.
Для выращивания растений использовали серую лесную почву, взятую в лесном массиве в окрестностях
города Красноярска. Микробиологический анализ показал, что в ней присутствуют группы микроорганизмов
родов Azotobacter, Actinomycetes, Pseudomonas, Bacillus, Mycobacterium, Micrococcus, аммонифицирующие
бактерии.
При проведении модельного опыта были взяты хорошо зарекомендовавшие себя в предыдущих
исследованиях виды растений – овсяница тростниковая (Festuca arundinacea) и эспарцет песчаный (Onobrychis
arenaria). В качестве грунта использовали в одном варианте опыта песок, а во втором – смесь грунта с песком
1:1. Предварительно песок был промыт и просушен в сушильном шкафу при температуре 110 °C. Затем в
каждый контейнер было добавлено 20 г нефти, а в смесь почвогрунта с песком – 11 г (10 % от массы грунта). В
лотки с песком и грунтом также были добавлены тканые и нетканые сорбенты, 7 г и 1 г соответственно. После
подготовки субстрата в него были помещены семена растений и добавлен раствор обогащенного комплексного
удобрения «Нитрофоска» (0,5 г).
Микробиологический анализ ризосферной почвы показал, что при внесении нефтепродуктов в почву
численность аммонификаторов и прототрофов в большинстве случаев увеличивалась по сравнению с
контролем. В модельном опыте ОПЗФ хлорофилла листьев овсяницы тростниковой и эспарцета песчаного на
песке и грунте, загрязненном нефтью, заметно отличается от контроля. Вероятно, овсяница, попадая в
неблагоприятные условия, увеличивает скорость метаболизма для повышения устойчивости. Снижение
всхожести семян было отмечено у овсяницы тростниковой. Высокий показатель всхожести эспарцета песчаного
на почве можно объяснить его устойчивостью к неблагоприятным условиям.
Научный руководитель – канд. биол. наук Н. В. Пахарькова.
185
АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ ПРЕПАРАТА ДНК ИЗ МОЛОК РЫБ
БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА
Л. А. Улаханова, М. А. Баганов
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
Нуклеиновые кислоты используются в производстве лекарственных препаратов, косметики, пищевых
добавок и специального (детского, лечебного, спортивного) питания, а также для получения нуклеотидов,
нуклеозидов, пуринов и пиримидинов.
Гонады рыб и беспозвоночных являются перспективным сырьем для получения ДНК и РНК и других БАВ,
которые положительно влияют на процессы метаболизма, кроветворения, умственную и физическую
работоспособность, а также иммунную систему человека.
Антиоксидантная активность низкомолекулярной ДНК пресноводных рыб Байкальского региона
малоизучена и представляет научный интерес.
Цель работы:
получить комплекс низкомолекулярной ДНК из молок пресноводных рыб и изучить антиоксидантную
активность комплекса.
Объекты и методы исследования:
В работе использовали гонады (молоки) следующих видов гидробионтов: окуня Perca Linne, плотвы Rutilus
rutilus, налима Lota Oken, щуки Esox luciuse.
Для получения низкомолекулярной ДНК использовали метод, разработанный учеными ТИНРО-центра (Пат.
№ 915446).
Антиоксидантную активность проверяли на приборе «ЦветЯуза-01-АА».
Определение количества антиоксидантная активность
Вид рыб
Окунь
Плотва
Налим
Щука
БАВ н-ДНК
Антиоксидантная активность
0,38
2,5
1,43
0,68
1,2
Антиоксидантная активность комплекса нДНК из молок пресноводных рыб Байкальского региона показала
наибольшее значение у плотвы, тогда как у окуня составила 0,38. Результаты сравнили с препаратами,
полученными из морских гидробионтов (БАВ н-ДНК). Антиоксидантная активность комплекса нДНК из молок
налима сравнима с активностью БАВ н-ДНК.
Результаты анализа позволяют рекомендовать применение препарата ДНК для коррекции иммунодефицита
и восстановления баланса между процессами перекисного окисления липидов и механизмами антиоксидантной
защиты.
БАД из молок пресноводных рыб Байкальского региона может быть рекомендована для нормализации
показателей иммунной системы и профилактики состояний, сопровождающихся интенсификацией
свободнорадикальных процессов.
Литература
1. Р.У. Хабриев. Руководство по экспериментальному изучению новых фармакологических веществ. –
Москва: Медицина, 2005. – 832 с.
2. «Методические указания» № МУК 2.3.2.721-98. Определение безопасности и эффективности
биологически активных добавок к пище.
3. M.Antonovich et.al. Methods for testing antiocidant activity // Analist – 2002. – vol. 127. – p. 183–198.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент С. В. Гомбоева.
186
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СЕМЯН СОИ
ОТ ФИТОПАТОГЕНОВ
Д. А. Сат
Красноярский государственный аграрный университет
Проблема использования в современном земледелии экологически безопасных препаратов, способствующих
повышению урожайности и улучшению качества продукции, является очень актуальной ввиду роста
потребности в продуктах питания. Большой интерес при этом может получить применение биостимуляторов
природного происхождения для улучшения качества проростков семян различных культур, так как в настоящее
время последние приобретают все большую популярность в качестве дополнительного источника питания [3].
Цель исследования заключалась в изучении влияния биостимуляторов различного происхождения на
развитие фитопатогенных грибов, выделенных с поверхности семян сои.
Опыт был заложен в лаборатории кафедры ландшафтной архитектуры и агроэкологии и научноинновационной лаборатории сельскохозяйственной и экологической биотехнологии Института
агроэкологических технологий ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ.
В качестве объекта исследования использовали семена сои сортов «Заряница» (УНПК «Борский» и ОПХ
«Минино») и «СибНИИК-315» (ОПХ «Минино»). В опыте использовали водные растворы препаратов: Гумат
калия, Новосил, НВ-101, Циркон, Энерген, Феровит. В качестве альтернативы промышленным препаратам
использовали водный настой луковой шелухи и водный раствор мёда разнотравного.
Фитоэкспертизу семян проводили согласно ГОСТ 12044-93 [1]. Влияние регуляторов роста на
фитопатогенные грибы рода Alternaria и Fusarium проводили по оценке прорастания конидий в присутствии
водных растворов выбранных для исследования препаратов [2]. Повторность опыта четырехкратная.
Проведенная фитоэкспертиза показала наличие таких возбудителей семенной инфекции семян сои, как
фитопатогенные грибы родов Fusarium, Alternaria, Ascochyta, а также бактерии (неидентифицированы) (табл. 1).
Таблица 1. Результаты фитоэкспертизы семян сои ( %)
Сорт
Заряница УНПК «Борский»
Здоровые
75
Alternaria
15
Fusarium
5
Бактерии
5
Ascochyta
–
СибНИИК-315 ОПХ «Минино»
Заряница ОПХ «Минино»
72
57
18
27
6
7
4
5
–
4
Результат эксперимента показал, что семена сорта «Заряница», полученные из ОПХ «Минино» оказались
наиболее заражёнными. Семена этого же сорта, полученные из УНПХ «Борский» были самые здоровые.
В отношении выделенных с семян сои грибов р. Alternaria и Fusarium была изучена антагонистическая
активность регуляторов роста (табл. 2).
Таблица 2. Влияние исследуемых препаратов на всхожесть конидий грибов р. Alternaria и Fusarium (по
отношению к контролю, %)
Варианты
Контроль
Гумат К
Fusarium
Alternaria
100
100
191,4
76,7
Луковая
шелуха
154,2
78,4
Раствор
меда
123,1
86,8
НВ-101
Новосил
Феровит
Циркон
155,6
104,9
195,4
137,1
162,1
125,3
166,7
153,9
Ингибирующее действие на прорастание конидий грибов р. Alternaria оказали Гумат К, водный настой
луковой шелухи и раствор меда, а применение препаратов НВ-101, Новосил, Феровит и Циркон стимулировало
развитие этого фитопатогена. В отношении конидий грибов р. Fusarium все протестированные биостимуляторы
оказали стимулирующее действие.
Таким образом, применение отдельных биостимуляторов, созданных исключительно на природной основе,
может служить в определенной степени в качестве альтернативы промышленным синтетическим средствам
защиты растений от болезней, особенно в тех случаях, когда применение средств химизации недопустимо, как в
случае производства проростков семян сельскохозяйственных культур на пищевые цели.
Литература
1. ГОСТ 12044-93 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями».
2. Илиенц, И.Р. Перспективы использования психрофильных и психротолерантных микромицетов в защите
зерновых от гельминтоспориоза и альтернариоза / И.Р. Илиенц, С.В. Хижняк // Экология Южной Сибири и
сопредельных территорий. Вып. 13: в 2 т. Т.II / Хакасский гос. ун-т им. Н.Ф. Катанова. – Абакан, 2009. – С. 181.
3. Петибская, B.C. Питательная ценность соевых проростков / В.С. Петибская, Е.Г. Ефремова // Известия
вузов. Пищевая технология. – 2005. – № 1.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Д. Ф. Жирнова.
187
АНТИФУНГАЛЬНОЕ И ИНСЕКТИЦИДНОЕ ДЕЙСТВИЕ НОВЫХ БИОПРЕПАРАТОВ
В УСЛОВИЯХ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
В. С. Масленникова
Новосибирский государственный аграрный университет
Картофель – одна из основных продовольственных культур в России, в том числе в Сибири. В условиях
Новосибирской области основными повреждающими биотическими факторами при выращивании картофеля,
приводящими к потере урожая, являются колорадский жук и возбудитель ризоктониоза. Основными
средствами защиты культуры от вредных организмов являются химические, которые наряду с положительными
качествами могут приводить к загрязнению почвы и водоемов и накоплению токсичных остатков в продукции.
Природные штаммы некоторых микроорганизмов служат регуляторами численности вредных видов, поэтому
биологические препараты на основе таких штаммов являются экологически безопасной альтернативой
использованию химических инсектицидов и фунгицидов.
Цель исследования – оценка бифункционального действия новых биопрепаратов Фитоп 18.81 и Фитоп 22.78
на возбудителя ризоктониоза и колорадского жука на картофеле в условиях Новосибирской области.
Исследования выполнены в 2014–2015 годах в лабораторных и полевых опытах на посадках картофеля УПХ
"Сад Мичуринцев" Новосибирской области. Объекты исследования: 3 сорта картофеля разных групп спелости
(Любава, Свитанок киевский, Хозяюшка); биопрепараты (ООО НПФ «Исследовательский центр»): Фитоп 18.81
(на основе энтомопатогенного гриба Beauveria bassiana, хищных грибов-энтомофагов Duddingtonia flagrans и
Arthrobotrys oligospora, штаммов бактерий Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis,
Bacillus siamensis), Фитоп 22.78 (на основе гриба Beauveria bassiana); колорадский жук (Leptinotarsa
decemlineata L.) и ризоктония (Rhizoctonia solani Kuehn.). Фитопы применяли в виде 2 % суспензии способом
обработки клубней перед посадкой и опрыскиванием в фазу бутонизации картофеля.
В лабораторном эксперименте установлена 100 % эффективность Фитопа 18.81 в отношении личинок 1-го
возраста, 80,8 % – 2-го возраста колорадского жука при вскармливании листьями всех сортов. Личинки 3-го и
4-го возрастов более устойчивы к препарату. Биологическая эффективность (БЭ) для личинок 3-го возраста на
сортах Хозяюшка и Свитанок киевский на 15-е сутки составила 54,8–67,1 %, а у личинок 4 возраста гибель не
превышала 37,7–48,1 %. Имаго также менее подвержено действию препарата, гибель на всех сортах была на
уровне 47,6–51,9 %. Таким образом, в лабораторном опыте получена достаточно высокая биологическая
эффективность в отношении колорадского жука (особенно личинок младших возрастов), что послужило
основой полевых испытаний Фитопов.
В полевом опыте лучшие результаты были получены при обработке клубней Фитопом 22.78 на сорте
Любава (БЭ составила 79,0 %), меньшее действие на колорадского жука оказал энтомопатогенный гриб при
питании на сортах Свитанок киевский (67,7 %) и Хозяюшка (66,1 %). Фитоп 18.81 также показал довольно
высокую биологическую эффективность на всех сортах: Любава (61,2 %), Свитанок киевский (70,9 %),
Хозяюшка (53,2 %).
Помимо инсектицидного действия на колорадского жука препараты проявили антифунгальный эффект, что
выразилось в снижении развития ризоктониоза картофеля и повлияло на оздоровление клубней и сохранность
нового урожая. По всем сортам отмечено увеличение здоровых клубней и снижение заселенности склероциями.
Так, на сортах Любава и Хозяюшка склероциальный индекс снизился в 3,2 раза, а на сорте Свитанок киевский –
в 4 раза. Развитие болезни (склероциальной стадии) снизилось в 3,2 (Хозяюшка) – 9,3 (Свитанок киевский) раза.
На сорте Любава склероциальная стадия отсутствовала.
В результате оздоровления картофеля под действием бактериально-грибного комплекса получена
значительная прибавка урожая и увеличение крупной фракции клубней. Урожайность возросла по сравнению с
контролем в 1,2 раза (Любава) – 2,4 (Свитанок киевский) раза.
Таким образом, в условиях Новосибирской области микробиологические агенты биопрепаратов Фитоп 22.78
и Фитоп 18.81 оказали не только инсектицидное действие на колорадского жука, но и супрессивное действие на
ризоктониоз картофеля, что в целом привело к увеличению урожайности картофеля.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 14-16-00101).
Литература
1. Кандыбин Н.В. Смирнов О.В. О создании микробных препаратов с полифункциональными свойствами //
Агро XXI, 1999 № 09. –С. 11.
Научный руководитель – канд.с.-х. наук, доцент В. П. Цветкова.
188
ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕХНОГЕННО-НАРУШЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ КУЗБАССА
К. А. Андросова
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Земельный фонд Кемеровской области составляет 95,7 км2. Самые плодородные почвы располагаются в
пределах Кузнецкой котловины, в недрах которой залегают крупнейшие месторождения угля. По данным В.А.
Андроханова [1], в результате горнодобывающих работ в равнинной части Кузнецкой котловины почвенный
покров полностью нарушен на площади около 100 тыс. га, из них 80 тыс. га – работой угольных предприятий. В
связи с этим, актуальность данной работы заключается в решении одной из важнейших проблем – ремедиации
территорий, нарушенных при угледобыче и возвращении их в народно-хозяйственное использование.
Согласно исследованиям [1], любой техногенный ландшафт проходит в своем развитии две фазы –
техногенную фазу преобразования и фазу постехногенного развития. Ведущими механизмами трансформации
техногенных ландшафтов в естественные являются биологические процессы, сопровождающиеся развитием
биогеоценоза. Главная задача биологической рекультивации заключается в регенерации первичных процессов
почвообразования, в частности, процессов, влияющих на формирование органо-аккумулятивного горизонта, а
также в воссоздании экосистемы в целом. Основными показателями эффективности биологических приемов
рекультивации техногенно – нарушенных почв являются ферментативная активность и лабильные формы
органического вещества (ОВ), влияющие на ремедиацию техногенных почв, сформированных в районах
угледобычи Кузбасса.
Целью исследования является изучение ферментативной активности и лабильного органического вещества
(ЛОВ) в эмбриоземах Красногорского угольного разреза, входящего в Междуреченскую территориальную
группировку угольных разрезов: инициальном, органо-аккумулятивном, дерновом, гумусово-аккумулятивном,
а также в эмбриоземах различного срока рекультивации: эмбриоземе посттехноземном органо-аккумулятивном
типичном 16-ти и 20-ти лет рекультивации.
Для диагностики начальных процессов ремедиации нарушенного почвенного покрова в нативных условиях
и после проведения биологической рекультивации осуществлялось исследование фракционного состава ОВ
техногенных грунтов методом хемодеструкционного фракционирования В.П. Цыпленкова, А.И. Попова (патент
РФ № 4921349, 1994) [2] и ферментативной активности по Ф.Х. Хазиеву [3].
Установлено, что в техногенных почвах, сформировавшихся в нативных условиях, увеличение каталазной
активности наблюдается в направлении от инициального эмбриозема к гумусово-аккумулятивному (1,7–3,7 мл
О2 за 1 мин). Это объясняется тем, что изученные типы эмбриоземов находятся на начальных стадиях
почвообразования и ремедиации биогенного горизонта. Показатели активности ферментов полифенолоксидазы,
пероксидазы и дегидрогеназы, свидетельствующие об интенсификации процессов гумификации, показали, что
в инициальном и органо-аккумулятивном эмбриоземах активность ферментов невысокая, что указывает на
замедленные процессы трансформации и минерализации ОВ. Значительное увеличение активности остальных
изучаемых оксидоредуктаз наблюдалось в эмбриоземах дерновом и гумусово-аккумулятивном, что приближает
их к нарушенным почвам, прошедшим стадию биологической рекультивации. В рекультивированных почвах
(посттехноземах) увеличение окислительно-восстановительных ферментов зависит от их возраста. Значение
каталазной активности в органо-аккумулятивных посттехноземах (16-ти и 20-ти лет рекультивации) колеблется
от 3,7 до 4,5 мл. О2 за 1 мин. Это связано со сформировавшимся за эти годы запасами ОВ, в частности,
лабильных его форм, являющихся непосредственным субстратом реагирования окислительновосстановительного фермента. Увеличение каталазы коррелирует с увеличением лабильных форм
органического вещества, в частности, легкоокисляемой и среднеокисляемой фракций, в направлении от
инициального эмбриозема (18–38 % от ∑ Сорг почвы) к посттехноземному органо–аккумулятивному 20-летней
рекультивации (24–44 % от ∑ Сорг почвы). Данная тенденция объясняется тем, что новообразованное ЛОВ
является непосредственным источником энергии и питания для почвенной микрофлоры, и, следовательно, для
активности каталазы. Результаты исследований свидетельствуют о том, что приемы биологической
рекультивации активизируют ферментативную активность и усиливают процессы ремедиации органического
вещества, положительно влияя на биологические свойства техногенных почв, тем самым возвращая им
естественное плодородие.
Литература
1. Андроханов В.А., Куляпина Е.Д., Курачев В.М. Почвы техногенных ландшафтов: генезис и эволюция.
Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. – 151 с.
2. Авад А.Р., Донских И.Н., Мязин Н.Г. Метод хемодеструкционного фракционирования для оценки
качественного состава органического вещества черноземов// Агрохимический вестник. 2008. № 2. С. 8 – 10.
3. Хазиев Ф. Х. Системно – экологический анализ ферментативной активности почв / Ф.Х. Хазиев. – М.:
Наука, 1982. – 202 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. В. П. Середина.
189
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛОДЕИ КАНАДСКОЙ ДЛЯ РЕМЕДИАЦИИ ВОДНОЙ СРЕДЫ
ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
С. Г. Белецкая
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
В настоящее время особое значение приобретает проблема очистки сточных вод и вод естественных и
искусственных водоемов от большого количества загрязняющих веществ. Одними из характерных
загрязняющих веществ реки Енисея и его притоков являются соединения тяжелых металлов.
В особую группу выделяют очищение вод с помощью зеленых растений – фиторемедиацию, так как высшие
растения, в отличие от микроорганизмов, способны накапливать соли тяжелых металлов, долго оставаясь
живыми, при этом легче утилизировать их отмершие остатки с накопленными ядовитыми веществами. В
настоящее время фиторемедиации стали эффективными и доступными технологическими решениями для
извлечения и удаления неактивных металлов и загрязняющих веществ из загрязненной воды. Однако следует
расширять их список, для этого необходимо знать, насколько чувствительны или устойчивы те или иные
организмы к действию соединений различных тяжелых металлов.
Целью работы являлось исследование способности к фиторемедиации и установление возможности
использования элодеи канадской (Elodea canadensis) в качестве биосорбента соединений некоторых тяжелых
металлов в водной среде.
Для эксперимента по изучению чувствительности элодеи канадской к действию ионов тяжелых металлов на
примере кадмия, меди, цинка и никеля в реакторы наливали по 50 мл 20 % среды Штейнберга с растворенными в
ней солями тестируемых металлов, доведенных до концентрации 25, 5, 1 и 0,2 ПДК каждый (ПДК никеля – 0,01 мг/л,
меди – 0,001 мг/л, цинка – 0,01 мг/л, кадмия – 0,001 мг/л для рыбохозяйственных водоемов).
В качестве контроля использовали 20 % среду Штейнберга. В каждый реактор помещали по одному образцу
верхушечных мутовок элодеи. Эксперимент проводился в 6 повторностях, реакторы помещались в культиватор
КВ-3 для культивирования при температуре 25 °C. Для измерения показателей замедленной флуоресценции
(ЗФ) использовался разработанный на кафедре экологии и природопользования Сибирского федерального
университета прибор флуориметр «ФОТОН 10». Регистрация параметров ЗФ проводились через 1, 3, 7 суток
после помещения растений в раствор.
Для определения способности элодеи канадской аккумулировать металлы была проведена оценка изменения
токсичности тестируемой воды, содержащей модельные токсиканты в концентрации, равной 5 ПДКрх, на 7
сутки после культивирования. Элементный анализ пробы воды из реки Енисей проводился в Институте химии
и химической технологии СО РАН методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП МС)
на квадрупольном масс-спектрометре Agilent 7500а (AgilentTechnologies, США).
По результатам проведенных экспериментов элодея канадская (Elodea Canadensis) пригодна для
аккумуляции меди и цинка из воды: содержание снизилось с 5ПДК до 0,03ПДК и 0,01ПДК соответственно. В
системах с никелем результаты были неудовлетворительны: концентрации металлов выше предельно
допустимой 1,7ПДК.
По результатам проведенных экспериментов можно заключить, что элодея канадская (Elodea canadensis)
активно аккумулирует медь и цинк. В ходе эксперимента было показано, что элодея канадская способна
аккумулировать до 99,8 % вносимых ионов меди, 99,4 % – ионов цинка. В меньшей степени элодея канадская
поглощает ионы никеля – 66,0 %. В целом, можно сделать положительное заключение о возможности
использования элодеи канадской для фиторемедиации водной среды от ионов меди, цинка и никеля.
Научный руководитель – к.б.н., доцент Г. А. Сорокина.
190
ПРИМЕНЕНИЕ БИОСОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
ОТ ИОНОВ Sr2+ И Са2+
А. А. Ананко
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
В современных условиях проблема очистки воды решается следующими методами: реагентные,
безреагентные, сорбционные и биологические. Зачастую использование совокупности технологий позволяет
достичь наилучшего результата. Исследование посвящено применению сорбционного и биологического
методов очистки воды. Проблема очистки от ионов Sr2+ усложнена наличием конкурирующих ионов Са2+.
Биологический метод можно разделить на следующие этапы: выделение культуры, способной поглощать
ионы стронция из раствора, культивирование в определенных условиях, проверка поглотительной способности.
В ходе процессов индивидуальные клетки микроорганизмов ведут себя как элементы жидкости, в которой они
суспендированы. Поэтому при удалении жидкости из сосуда, содержащего взвешенную микробную популяцию,
часть клеточной популяции также будет изъята. Это накладывает жесткие ограничения на эксплуатацию таких
систем. С целью сохранения клеток для непрерывного и повторного культивирования, их необходимо отделить
от среды. Это легко достигается, если клетки могут быть помещены в условия, при которых их физические
(гидродинамические) характеристики отличаются от таковых жидкости. В этом случае клетки можно
рассматривать как иммобилизованные.
В настоящее время разработано большое число методик иммобилизации. В определённой мере выбор
методики определяется желаемым физиологическим состоянием клеток и целью, с которой они применяются.
Так, например, использование микроорганизмов, находящихся в экспоненциальной фазе роста и
иммобилизованных за счет пропускания (с рециклом) суспензии клеток через колонку, заполненную
адсорбентом, зачастую увеличивает предельную сорбционную ёмкость материала.
Так в ходе исследования при проведении опытов по поглощению ионов стронция и кальция с
концентрациями 95 и 90 мг-экв/л соответственно в статических и динамических условиях установлено, что
применение иммобилизации клеток рода Acinetobacter, которые согласно морфологическому анализу относятся
к граммотрицательным (Г–), приводит к увеличению поглотительной способности материалов, способных
аккумулировать ионы стронция и кальция. В качестве сорбционного материала использовали природный опил
и опил, обработанный 2М раствором NaOН.
Сорбционные ёмкости материалов.
Наименование
сорбционного материала
Опил
Биоопил
Обработанный опил
Обработанный биоопил
Значение предельной сорбционной ёмкости,
мг-экв/г
Стронций
Кальций
Статические
условия
0,011
0,038
0,035
0,048
Динамические
условия
0,672
1,740
1,400
1,998
Статические
условия
0,022
0,234
0,017
0,024
Динамические
условия
0,201
0,808
0,635
0,927
Полученные результаты показывают увеличение сорбционной ёмкости материалов с иммобилизованными
клетками. Следует отметить, что обработка исходного опила раствором щёлочи также способствует
увеличению поглотительной способности материала. Наилучшими характеристиками обладает обработанный
опил с иммобилизованными микроорганизмами. Можно сделать предположение о причине увеличения
сорбционной ёмкости: во-первых, обработка щёлочью способствует увеличению пористости исходного опила;
во-вторых, организмы рода Acinetobacter являются Г–, то есть они имеют наружную мембрану, через которую
способны проникать различные ионы металлов, и дополнительное периплазматическое пространство, которое
может быть использовано как «хранилище» ионов.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент О. И. Бахирева.
191
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГЕННЫХ НАНОЧАСТИЦ ФЕРРИГИДРИТА
ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНОЙ И ПОЧВЕННОЙ СРЕДЫ
М. К. Гармашова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Крупными по размерам очагами интенсивного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами
являются мегаполисы. Особенно вредному воздействию солей тяжелых металлов подвержены растения,
которые есть в каждом доме или квартире. Растения легко накапливают различные вещества и неспособны к
активному движению. Следовательно, по их состоянию можно судить об экологической обстановке. А
поскольку растения являются биоиндикаторами, многие изменения имеют специфические проявления.
Целью данного исследования является оценка влияния биогенных наночастиц ферригидрита на прорастание
семян кресс-салата в присутствии модельного токсиканта (иона меди) в экспериментальных условиях. Для
достижения цели было поставлено несколько задач:
1. Определить энергию прорастания и всхожесть семян кресс-салата в экспериментальных условиях с
применением биогенных наночастиц ферригидрита.
2. Изучить воздействие ионов меди на энергию прорастания и всхожесть семян кресс-салата.
3. Выявить эффект влияния биогенных наночастиц ферригидрита на развитие семян кресс-салата в
экспериментальных условиях при наличии ионов меди.
В эксперименте учитывали энергию прорастания и всхожесть семян кресс-салата. Достоверность отличия
оценивали по критерию Стьюдента.
Для изучения влияния биогенных наночастиц ферригидрита были использованы два варианта суспензии с
содержанием 9,92 мг/л и 4,96 мг/л ферригидрита.
Анализ экспериментальных данных показал схожие характеристики энергии прорастания и всхожести семян
кресс-салата в условиях контроля и присутствия наночастиц ферригидрита в концентрации 4,96 мг/л и 9,92 мг/л.
Это указывает на отсутствие эффекта угнетения развития кресс-салата наночастицами ферригидрита.
Зарегистрирован стимулирующий эффект проращивания семян кресс-салата по величине всхожести при
совместном действии Cu2+ в концентрациях 0,25 мг/л и наночастиц ферригидрита, а также при концентрации
Cu2+ 0,125 мг/л в сочетании суспензией ферригидрита 9,92 мг/л.
Сравнительная оценка семян кресс-салата при воздействии в растворах с ионами меди различной концентрации
с контрольным вариантом по критерию Стьюдента.
Концентрация Cu2+ и наночастиц
Cu+ 4,96 мг/л
Cu+ 9,92 мг/л
Cu+ 4,96 мг/л
Cu+ 9,92 мг/л
Cu+ 4,96 мг/л
Cu+ 9,92 мг/л
Энергия прорастания
1,23
1,18
1,17
1,48
1,68
1,48
Всхожесть
1,47
0,59
3,91*
3,54*
1,86
3,54*
* – различие достоверности p < 0,05.
Очевидно, эффект стимуляции обусловлен действиями Cu2+ и ферригидритом при совместном влиянии.
Анализ механизма подобного действия необходимо исследовать в дальнейших работах.
В качестве нейтрализатора действия тяжелых металлов возможно применение биогенных наночастиц
ферригидрита.
Научный руководитель – д-р биол. наук проф. Е. Я. Мучкина.
192
1-АМИНОЦИКЛОПРОПАН-1-КАРБОКСИЛАТДЕЗАМИНАЗЫ АЭРОБНЫХ МЕТИЛОТРОФОВ:
БИОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Ю. С. Герасимова
Уральский Федеральный университет им. Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург
Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН, г. Пущино
Этилен – один из основных фитогормонов, сверхпродукция которого в стрессовых условиях приводит к
запуску программы преждевременного старения растений, опадению листьев и созреванию плодов.
Предшественником в его биосинтезе является 1-аминоциклопропан-1-карбоновая кислота (АЦК).
Аэробные метилобактерии – группа микроорганизмов, использующих в качестве субстрата окисленные и
замещенные производные метана (но не СH4). Они широко распространены в природе и часто ассоциированы с
растениями. Эти ассоциации постоянны и обусловлены тем, что, с одной стороны, метилотрофы потребляют
метанол, выделяемый растениями через устьица в окружающую среду, с другой стороны, стимулируют рост и
развитие растений за счет биосинтеза фитогормонов и витаминов.
Также одним из ключевых механизмов влияния бактерий на развитие растений является способность
снижать уровень этилена за счет активности 1-аминоциклопропан-1-карбоксилатдезаминазы (АЦК-дезаминазы).
При активности данного фермента АЦК метаболизируется с образованием α-кетобутирата и ионов аммония.
Таким образом, инокуляция аэробными метилотрофными фитосимбионтами способствует снижению уровня
этилена, что, в свою очередь, положительно сказывается на способности растений переживать неблагоприятные
условия.
В настоящее время уделяется особое внимание изучению АЦК-дезаминаз. Несмотря на то, что у многих
бактерий обнаружена активность данного фермента, очищены и охарактеризованы только четыре.
Amycolatopsis methanolica 239 – представитель филума Actinobacteria, одна из немногих грамположительных
бактерий, обитающих в почве и использующих метанол в качестве ростового субстрата.
В нашей работе впервые проведена очистка и исследованы основные биохимические свойства
рекомбинантной АЦК-дезаминазы факультативного метилотрофного актиномицета A. methanolica 239.
Проведены: скрининг коллекции штаммов аэробных метилотрофов на наличие структурного гена
АЦК-дезаминазы – acdS, анализ аминокислотных последовательностей и сравнительная характеристика
ферментов, ранее выделенных из других бактерий, что позволило выявить закономерности в их структуре и
свойствах.
Научный руководитель – канд.биол.наук Д. Н. Фёдоров.
193
ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ
НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНОЙ ТОРФЯНО-ГЛЕЕВОЙ ПОЧВЫ
Л. Р. Залилова
Башкирский государственный университет, г. Уфа
Предприятия нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности являются одним из основных
источников загрязнения окружающей среды. Неблагоприятное воздействие нефтяных углеводородов на
природную среду и невозобновляемость топливного сырья делают вопрос переработки отходов весьма
актуальным.
Существуют различные способы переработки и утилизации отходов нефтедобывающей промышленности с
помощью механических, физико-химических, химических и биологических методов. В настоящее время все
большее применение находят биологические методы очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений,
основанные на применении активных микробных штаммов, проявляющих способность использовать в качестве
источника углерода и энергии углеводороды нефти и нефтепродуктов [1].
Для биоремедиации почвы лучше использовать биопрепараты, содержащие ассоциации микроорганизмов.
Ассоциации микроорганизмов обеспечивают наибольшую степень утилизации загрязнителей. При разработке
биопрепаратов возникают проблемы конкурентных отношений между микроорганизмами ассоциации и
аллохтонной микрофлоры.
Целью нашего исследования являлась оценка углеводородокисляющей активности загрязненной почвы и
выделение из нее микроорганизмов с высокой углеводородокисляющей способностью. Для достижения
поставленной цели на первом этапе была определена численность углеводородокисляющих бактерий. Затем
проводилось выделение активных штаммов углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ).
Объектом исследования была торфяно-глеевая почва (гумус: 1,0; pHH2O 3,2–4,2; Nобщ 1,0–2,0 %) ХантыМансийского автономного округа. Почва была загрязнена нефтью в результате прорыва трубопровода.
Содержание углеводородов от общей массы земли составляло 4,8–5,2 %.
Численность углеводородокисляющих микроорганизмов оценивалась методом предельных разведений на
среде
Диановой-Ворошиловой.
В
незагрязненной
почве
численность
углеводородокисляющих
микроорганизмов составила 5·104 КОЕ/г. В загрязненной почве численность возросла в 12 раз и составила
6·105 КОЕ/г.
Из образцов нефтезагрязненных почв было получено 13 накопительных культур УОМ. Из них в результате
первичного скрининга по активности размножения на твердых питательных средах с углеводородами как
единственным источником энергии был отобран штамм углеводородокисляющих микроорганизмов,
относящихся к роду Pseudomonas. Проводилась также оценка способности данного штамма использовать
разные источники углерода. Для исследования использовали нефть товарную и сырую, бензин, керосин и
дизельное топлива. Максимальный рост микроорганизмов отмечался на среде, содержащей оба вида нефти.
Таким образом, было показано, что в нефтезагрязненной почве значительно возросла активность
углеводородокисляющих микроорганизмов, среди которых наибольшую активность проявил штамм рода
Pseudomonas.
Литература
1. Волченко Т.И. Скрининг углеводородокисляющих бактерий-продуцентов поверхностно-активных
веществ биологической природы и их применение в опыте по ремедиации нефтезагрязненной почвы и
нефтешлама. // Биотехнология. – 2008 – № 6. – С. 45–46.
2. Нетрусов А. И. Практикум по микробиологии: Учеб, пособие для студ. высш. Учеб. // – М.: Издательский
центр «Академия», 2005 – С. 154–200.
3. McGill W.B. Rowell M.J. Determination of oil content of oil contaminated soil // The Science of the total
Environment, 1980, 14, p.245–253.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент А. С. Григориади.
194
ФУНГИЦИДНОЕ ДЕЙСТВИЕ BACILLUS SUBTILIS НА КАРТОФЕЛЕ
В УСЛОВИЯХ СИБИРСКОГО РЕГИОНА
И. В. Ковалева, Н. Л. Мишина
Новосибирский государственный аграрный университет
Для России A.C. Воловик называет 14 наиболее важных болезней картофеля, среди которых ризоктониоз
занимает одно из первых мест по распространенности и возможности причинения экономически ощутимого
вреда. Распространению ризоктониоза в Западной Сибири способствует отсутствие устойчивых сортов
картофеля, низкая супрессивность зональных почв, возделывание культуры в севооборотах с короткой
ротацией с насыщенностью до 75 %, приводящие к накоплению патогена в почве и значительному поражению
растений. С целью снижения запаса инфекционного начала возбудителя болезни необходимо проведение
защитных мероприятий, включающих использование химических фунгицидов. В то же время интересы охраны
окружающей среды и здоровья человека диктуют необходимость исследований по выявлению экологически
безопасных агентов контроля возбудителей грибных болезней растений. В первую очередь к ним относятся
естественные регуляторы их численности – почвообитающие грибы-антагонисты.
Цель исследования – изучить влияние микробиологического препарата на основе Bacillus subtilis на
развитие и распространенность ризоктониоза на картофеле в условиях Новосибирской области.
Исследования выполнены в 2015 году в лабораторных и полевых опытах на посадках картофеля ОПХ
«Практик» Новосибирского района Новосибирской области. Объекты исследования: картофель сорта Юна;
биопрепарат (ГНУ ВНИИБЗР Россельхозакадемии) на основе бактерии Bacillus subtilis штамм BZR 336g и
ризоктониоз (Rhizoctonia solani Kuehn). Препарат применяли в виде суспензии (норма расхода рабочего
раствора 10 л/т) способом обработки клубней перед посадкой картофеля.
В лабораторных условиях в 2015 г. тестируемый штамм BZR 336g подавлял рост фитопатогенного гриба R.
solаni при использовании в концентрации 106 КОЕ/мл. Начиная с первых суток, происходит быстрый рост
колонии гриба Rhizoctonia soiani и уже на 3-и сутки диаметр её достигает максимального значения – 90 мм, что
в 4,5 раза превышает этот показатель в варианте с применением BZR 336g. Бактериальный штамм в
достаточной степени ингибировал рост возбудителя ризоктониоза картофеля. Ингибирующая активность
биопрепарата уже на вторые сутки достигала 62 %, а на 4-е – 77 %.
В полевом опыте отмечено увеличение здоровых клубней и снижение заселенности склероциями. Так, на
сорте Юна склероциальный индекс снизился в 2,4 раза. Развитие болезни (склероциальной стадии) снизилось в
2 раза.
В результате оздоровления картофеля под действием бактерий получена значительная прибавка урожая и
увеличение крупной фракции клубней. Урожайность увеличилась по сравнению с контролем в 1,4 раза.
Таким образом, данные, полученные в ходе эксперимента, подтверждают фунгицидное и
ростостимулирующее действие нового штамма Bacillus subtilis в условиях Сибирского региона.
Литература
1. Воловик А. С., Шмыгля В. А. Болезни и вредители картофеля// Россельхозиздат, 1974.
2. Соколов М.С. // Агрохимия. 1990. № 8. С. 21–32.
Научный руководитель – канд. с.-х. наук, доцент В. П. Цветкова.
195
РЕЖИМ ПОДПИТКИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ГРАНУЛ АКТИВНОГО ИЛА В АЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ
О. В. Нестер, М. В. Булицкая, Ю. Е. Авласевич
Белорусский государственный технологический университет, г. Минск
Современные методы очистки сточных вод направлены на улучшение качества очистки без увеличения
капитальных и материальных затрат. Основным недостатком аэробной очистки сточных вод является большой
прирост биомассы и, как следствие, образование большого количества избыточного активного ила, на
обезвреживание и переработку которого требуются значительные энергетические и материальные затраты.
Использование гранулированного активного ила позволяет снизить образование избыточной биомассы,
увеличить нагрузки на единицу объема сооружения, уменьшить вспухаемость и пенообразование в аэротенке,
улучшить седиментационные свойства во вторичном отстойнике [1, 2]. Согласно [3] основными параметрами
для получения гранул активного ила в аэробных условиях являются значение pH среды в интервале 7–8,5,
ограниченное время для седиментации ила, ХПК до 7000 мг/дм3; достаточная аэрация среды, а также
обязательное голодание после нагрузки.
Целью данной работы являлся подбор оптимального режима подпитки для формирования гранул в
аэробных условиях. Объектами исследования являлись активный ил, сточные воды городских очистных
сооружений (ХПК 450–600 мг/дм3) и сточные воды молочного производства (ХПК 3500–5000 мг/дм3).
Для формирования гранул аэробного активного ила иловую смесь инкубировали в конических колбах на
250 мл на шейкере Enviromental Shaker-Incubator ES-20 при рабочей частоте 140 мин–1. Температура
поддерживалась на уровне 25 °C, pH в пределах 6,8–8,5. Выбран отъемно-доливной режим инкубирования,
подпитку проводили 1 раз в 7 сут. Для этого иловую смесь переносили в мерный цилиндр, отстаивали в течение
7 мин, сливали 60–70 мл надосадочной жидкости, доводили объем смеси до рабочего объема (100 мл) новой
порцией сточных вод и продолжали инкубирование.
В ходе эксперимента наблюдали некоторое уменьшение объема активного ила на городских сточных водах
после семиминутного отстаивания, в то время как в пробах активного ила на сточных водах молочного
производства отмечен значительный прирост, что связано с высоким содержанием питательных веществ
(см. рис.).
Изменение объема ила в процессе инкубирования (время отстаивания 7 мин)
На 42 сутки изменили режим питания: для активного ила, инкубируемого на сточных водах городских
очистных сооружений, выбран режим подпитки 1 раз в 4 сут; подпитку проб активного ила, инкубируемого на
сточных водах молочного производства, проводили 1 раз в 10 сут.
В процессе гранулообразования отмечено улучшение седиментационных характеристик ила по сравнению с
исходным илом. Объем активного ила после семиминутного отстаивания стабилизировался, и к 80-ым суткам
инкубирования сформировались гранулы активного ила, размеры которых колебались в пределах от 1 до 3,5 мм.
Литература
1. Исследование грануляции активного ила при воздействии агентов стресса в отъемно-доливном процессе
аэробной биологической очистки / Н.С. Хохлачев [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской
академии наук. – 2012. – т. 14. – № 5(3). – С. 853–856.
2. Гранулированные илы в очистке городских сточных вод / С.В. Храменков [и др.] // Вода. – 2013. – № 2. –
С. 2–4.
3. Исследование гранулированного активного ила для очистки коммунальных сточных вод /
А.В. Акментина // Водные ресурсы и водопользование. – 2011. – № 10. – С. 35–38.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Р. М. Маркевич.
196
ВЛИЯНИЕ ШТАММОВ ТИОНОВЫХ БАКТЕРИЙ НА БИОКОРРОЗИЮ ХИМИЧЕСКИХ
ИСТОЧНИКОВ ТОКА В ПРОЦЕССАХ ИХ УТИЛИЗАЦИИ
Н. А. Печеницина
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
На сегодняшний день в нашей стране переработка промышленных отходов и утилизация отработанных
изделий является одной из наиболее актуальных задач. Все эти продукты жизнедеятельности человека
поступают в окружающую среду и наносят колоссальный вред экологии.
Многие промышленные изделия не могут работать без химических источников тока (ХИТ). Так, с развитием
автомобильной и компьютерной техники все больше входят в эксплуатацию современные аккумуляторы, а в
радио и видеоаппаратуре шире используются портативные электронные устройства. Их переработкой и
утилизацией в России занимается только несколько предприятий. Небольшие источники питания предприятиям
перерабатывать невыгодно, поэтому много лет ХИТ подвергались захоронению на полигонах вместе с
твердыми бытовыми отходами. Сейчас в городах скопилось много свалок, на которых не успевают сжигать или
как-то утилизировать мусор. При взаимодействии с окружающей средой на полигонах ХИТ могут
повреждаться и растворяться.
К нам в страну поступают элементы питания из различных государств. Всемирно известны такие марки как
ENERGIZER, MAXELL, SANYO, PANASONIC, PHILIPS, GP и другие. На некоторых батарейках есть надпись,
что в них не содержатся ртуть и свинец. Но при таком большом многообразии типов ХИТ, например, никелькадмиевые (Ni-Cd), никель-металлгидридные (Ni-MH), свинцово-кислотные (SLA), воздушно-цинковые и цинкмарганцевые (Zn-Mn), в почву и в водный бассейн могут при растворении попасть эти элементы. Известно, что
свинец, из которого изготавливают большинство автомобильных аккумуляторов, очень токсичный элемент.
Попадая в организм человека, он вызывает изменения в нервной и сердечно-сосудистой системах. Кадмий
может повреждать печень и почки. При вдыхании пыли и паров цинка могут появиться тошнота, рвота и
мышечные боли. Поэтому переработка и утилизация ХИТ являются важными процессами в современной
технологии, при этом необходимо применять недорогие, но эффективные методы переработки ХИТ.
Менее затратной и экологически безопасной может быть утилизация батареек с помощью микроорганизмов.
Микроорганизмы играют большую роль в миграции металлов в биосфере, они участвуют в окислитеновосстановительных процессах в природе. Биокоррозия металлов – один из видов коррозии металлов. Она может
играть как отрицательную, так и положительную роль в народном хозяйстве. Задачей нашего исследования
было использовать процесс биокоррозиии для утилизации отработанных ХИТ. Для этого были выбраны
тионовые бактерии, которые широко используются в мире для выщелачивания бедных сульфидных руд.
Тионовые бактерии – это наиболее важная в геохимическом отношении группа, хорошо изученная
физиологически и биохимически. Acidithiobacillus ferrooxidans занимает исключительное положение среди
тионовых бактерий, так как они использует энергию окисления сульфид-ионов и ионов Fe+2. A. ferrooxidans
были выделены из кислых (pH 2,5) сточных вод шахты им. Калинина (г. Губаха) на питательной среде 9К,
содержащей соли: (NH4)2SO4, KCl, K2HPO4, MgSO4·7H2O, Ca(NO3)2 и FeSO4·7H2O. В процессе
жизнедеятельности бактерий меняется состав среды, часть ионов Fe+2 окисляется с образованием солей Fe+3, а
при увеличении pH растворов выпадают и гидроксиды металлов. Выращивание бактерий производилось при
перемешивании колб на качалке (120 об/мин, 31 °C) в течение 5 суток. О наличии A. ferrooxidans можно судить
по изменению цвета питательной среды из светло-молочного в темно-оранжевый. Для определения оптической
плотности питательной среды с микроорганизмами использовался фотоэлектрический колориметр КФК-2. По
кривой роста бактерий установили удельную скорость роста µ = 0,006 ч–1 и время генерации g = 115,5 ч.
Микроскопический анализ показал, что бактерии имели эллиптическую палочковидную форму, интенсивно
колебались возле одной точки и переворачивались через себя.
Для изучения процесса биокоррозии были выбраны Zn-Mn элементы питания, которые занимают
лидирующую позицию по объему выпуска ХИТ. Для этого в пробы со средой 9К с бактериями и без бактерий
на 14 суток поместили по одной миниатюрной цинк – марганцевой батарейке (Camelion AGO), вид «таблетка»,
масса 0,22 г. В среде 9К без бактерий батарейка почти не изменила свою массу, но ее поверхность подверглась
незначительной коррозии. В среде с бактериями батарейка за 14 суток разрушилась и распалась на 2 части.
Массовый показатель (Кm±), который характеризует изменение массы образца металла в результате коррозии,
увеличился в 5 раз. Это свидетельствует о том, что на процесс разрушения батареек большее воздействие
оказывают бактерии Acidithiobacillus ferrooxidans, чем влияет кислая среда в процессах химического
растворения.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Л. Г. Черанева.
197
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДОВ ТИТАНА И КРЕМНИЯ
ФЕРМЕНТАТИВНЫМИ МЕТОДАМИ ТЕСТИРОВАНИЯ
М. А. Хрунина, А. А. Асанова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Красноярский аграрный университет
Институт биофизики СО РАН, г. Красноярск
Быстрый прогресс нанотехнологий в глобальных масштабах создает систему разноплановых эффектов для
каждого отдельного человека, оказывая воздействие непосредственно через окружающую среду и продукты
питания. Известно, что наночастицы могут проникать в организм человека через кожу, дыхательный и
желудочно-кишечный тракты [1]. Их токсичность обусловлена физиологическими, физико-химическими и
молекулярными аспектами. Однако в настоящее время исследования безопасности наноматериалов проводят
главным образом на организменном уровне организации живого, в то время как первоначальное воздействие
наноматериалы оказывают на молекулярном уровне в результате их контакта с различными биомолекулами.
Цель исследования: оценить токсичность наночастиц оксидов металлов ферментативными тест-системами,
представленными трипсином и биферментной системой светящихся бактерий NADН:FMN-оксидоредуктаза и
люцифераза, выбранными в качестве биомаркеров.
Был проведен анализ ингибирующего воздействия на ферменты наночастиц оксидов титана и кремния
разного размера. Для достижения лучшей дисперсности анализируемые суспензии наночастиц подвергали
сонификации в ультразвуковой ванне с частотой 35 кГц в течение 30 минут. В работе использовали
лиофилизированный препарат высокоочищенных ферментов, содержащий люциферазу (L) из рекомбинантного
штамма Escherichia coli, NADH:FMN-оксидоредуктазу (R) из Vibrio fischeri и трипсин поджелудочной железы
свиней. Измерение активности трипсина проводили биолюминесцентным методом по константе спада свечения
[2]. О влиянии исследуемых веществ на биферментную систему L+R судили по изменению максимальной
интенсивности свечения биферментной системы в присутствии исследуемого вещества по сравнению с
контрольным раствором (дистиллированная вода). Степень воздействия наночастиц оценивали по величинам
ЕС20 и ЕС50, которые равны концентрации действующего вещества, вызывающей изменение параметра
ферментативной реакции на 20 и 50 % соответственно.
В большей степени активность трипсина и биферментной системы снижают наночастицы TiO2, полученные
значения ЕС20 и ЕС50 существенно меньше, по сравнению со значениями ЕС20 и ЕС50, полученными для SiO2
(Таблица 1). Трипсин менее чувствителен к воздействию исследуемых наночастиц, ЕС50 суспензии SiO2
определить не удалось. При сравнении воздействия наночастиц SiO2 разных размеров, выявлено, что
наночастицы размером 100–120 нм ингибируют активность ферментов в большей степени по сравнению с
наночастицами, имеющими размер 10–15 нм.
Значения EC20 и EC50 суспензий наночастиц SiO2 и TiO2 для трипсина и биферментной системы L+R.
Наночастицы
Размеры
SiO2
10 – 15 нм
100 – 120 нм
100 – 190 нм
TiO2
Трипсин
EC20, мМ
EC50, мМ
0,70
–
0,46
–
0,10
0,14
L+R
EC20, мМ
EC50, мМ
1
2,20
0,19
0,46
0,05
0,12
Таким образом, наночастицы TiO2 обладают большей токсичностью по сравнению с наночастицами SiO2,
однако токсический эффект наночастиц SiO2 усиливается при увеличении их размера. Полученные значения
параметров ЕС20 и ЕС50 существенно ниже по сравнению с результатами других биологических методов
тестирования [3], из чего следует, что негативный эффект наночастиц оксидов титана и кремния наиболее
выражен на молекулярном уровне организации живого.
Работа выполнена при финансовой поддержке КГАУ «Красноярский краевой фонд поддержки научной и
научно-технической деятельности» по проекту «Эколого-биохимические методы оценки токсичности
техногенных наноматериалов».
Литература
1. А. В. Колесниченко, М. А. Тимофеев, М. В. Протопопова. Токсичность наноматериалов – 15 лет
исследований // Российские нанотехнологии. – 2008. – Том 3. – № 3–4. – стр. 54 – 61.
2. D. Njus, T. O. Baldwin, J. W. Hastings. A sensitive assay for proteolytic enzymes using bacterial luciferase as a
substrate // Anal. Biochem. – 1974. – № 61. – стр. 280–287.
3. A. Baun, N. B. Hartmann, K. Grieger, K. O. Kusk. Ecotoxicity of engineered nanoparticles to aguatic
invertebrates: a brief review and recommendations for future toxicity testing // Ecotoxicology. – 2008. – № 7. – стр.
245–252.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Е. Н. Есимбекова.
198
ВЛИЯНИЕ КСЕНОБИОТИКОВ НА ЭКСПРЕССИЮ МИКРОРНК В ПЕЧЕНИ КРЫС
Д. С. Ушаков
Новосибирский государственный педагогический университет
Научно-исследовательский институт молекулярной биологии и биофизики, г. Новосибирск
В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что микроРНК (miR) могут вносить существенный
вклад в эпигенетические механизмы развития токсичности, а также в канцерогенез; профиль экспрессии
микроРНК в опухолевых клетках существенно отличается от нормы [1]. Однако в большинстве случаев
причины, приводящие к изменению профиля экспрессии микроРНК, остаются неизвестными. Последние
исследования показали, что некоторые индукторы или субстраты цитохрома Р450 (CYP), окисляющего
ксенобиотики, могут оказывать влияние на экспрессию микроРНК [2]. В свою очередь, некоторые микроРНК
могут влиять на активность цитохрома Р450, в том числе CYP1B1, вовлеченного в гормональный канцерогенез.
Важно подчеркнуть, что микроРНК играют также существенную роль в функционировании печени. Известно,
что miRs вовлечены в регенерацию печени, дифференцировку гепатоцитов, метаболизм глюкозы и желчных
кислот, а также гепатоканцерогенез. Все это говорит о необходимости дальнейших исследований роли
микроРНК в развитии токсичности, обусловленной различными ксенобиотиками.
Целью настоящей работы являлось определение экспрессии микроРНК в печени крыс, обработанных
различными ксенобиотиками-индукторами цитохромов Р450 подсемейств CYP1A (бензпирен) и CYP2B
(фенобарбитал и ДДТ). Особый интерес представляет именно ДДТ, как распространённый повсеместно
поллютант окружающей среды. Спектр микроРНК был выбран на основе проведения биоинформатического
анализа. Исследуемые соединения вводились внутрибрюшинно в течение трех суток в дозировках 80 (ФБ) 75
(БП) и 50 мг/кг (ДДТ). В печени крыс определялась активность белков CYP1A и CYP2B как маркеров
воздействия данных ксенобиотиков на экспрессию генов. Введение крысам всех используемых ксенобиотиков
приводило к 2–3-х кратному увеличению общего содержания цитохрома Р450. Специфические активности
CYP1A и CYP2B увеличивались в 12 и 10 раз соответственно.
Также была определена экспрессия микроРНК в печени контрольных и индуцированных крыс. Для
определения экспрессии микроРНК при индукции ДДТ были взяты 4 микроРНК: miR-21, -221, -222, -429.
Результаты показали, что содержание miR-21, -221, -222, -429 в печени крыс, обработанных ДДТ, достоверно
снижалось в 3–5 раз.
Для определения экспрессии микроРНК при индукции ФБ были выбраны микроРНК, miR-143 и -152.
Экспрессия miR-143 не изменилась под действием ФБ, тогда как экспрессия miR-152 увеличилась в 3 раза по
сравнению с контрольными животными; введение всех исследуемых соединений приводило к снижению
уровня экспрессии miR-21, -221, -222, -429. Изменение их экспрессии, в свою очередь, может приводить к
нарушению экспрессии многочисленных генов, участвующих в канцерогенезе. Чрезвычайно важным и
представляющим новизну работы является тот факт, что даже единичное введение ксенобиотиков приводит к
изменению профиля экспрессии микроРНК. До недавнего времени изменения уровня экспрессии микроРНК
при заболеваниях, в т. ч. онкологических, объяснялись преимущественно различными хромосомными
аберрациями, такими, как потеря локусов, на которых расположены гены микроРНК. На сегодняшний день
предпринимаются попытки связать воздействие ксенобиотиков и изменение уровня экспрессии микроРНК. В
частности, было показано, что изменение экспрессии микроРНК при введении ДДТ может быть связано с
нарушениями метилирования ДНК. При исследовании экспрессии микроРНК miR-143, -152, потенциальных
регуляторов мРНК для цитохрома Р450 CYP2B, не выявлено увеличения их экспрессии. Эти результаты
подтверждают полученные ранее данные о различном механизме индукции CYPA1 и CYP2B1. Уровень
экспрессии miR-152 увеличился более чем в два раза в печени крыс, обработанных ФБ, в то время как
существенных изменений в экспрессии miR-143 у крыс не наблюдалось. В таком случае можно предположить
негативную регуляцию уровня мРНК для CYP2B1 под контролем miR-152. Однако для подтверждения такого
механизма необходимо дальнейшее исследование. В данном случае, можно предполагать наличие посттранскрипционного механизма регуляции одного из отрицательных регуляторов CYP2B. В пользу этого
предположения свидетельствуют данные о негативной регуляции гена CYP2B.
Таким образом, ксенобиотики окружающей среды могут менять экспрессию микроРНК, регулирующих
активность таких клеточных процессов, как активность цитохромов и канцерогенез.
Работа поддержана грантом РФФИ № 15-03-01700 А.
Литература
1. S. Lin, R.I. Gregory. MicroRNA biogenesis pathways in cancer // Nat Rev Cancer. – 2015 Jun. –15(6). – p. 321–
33
2. S. Kalscheuer, X. Zhang, Y. Zeng, P. Upadhyaya. Differential expression of microRNAs in early-stage
neoplastic transformation in the lungs of F344 rats chronically treated with the tobacco carcinogen
4-(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone // Carcinogenesis. 2008. – 29(12). – p. 2394–2399.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Л.Ф. Гуляева.
199
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ 1,7,7-ТРИМЕТИЛБИЦИКЛО[2.2.1]ГЕПТАН-2-ИЛИДЕН-АМИНОЭТАНОЛА
(КАМФЕЦИНА) НА ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ КРОВИ, СИСТЕМЫ ОСМОТИЧЕСКОГО
КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ ПАТТЕРНЫ САМОК КРЫС ЛИНИИ WISTAR
Т. С. Хотькина, В. С. Евсюкова
Новосибирский государственный университет
Распространение вируса гриппа представляют серьезную угрозу для здоровья человека. Этому способствует
характер передачи инфекции, глобализация и мобильность населения, а также нехватка времени на
основательное лечение в мире высоких скоростей. Разработка новых средств лечения и профилактики
вирусных инфекций – одна из актуальных задач современной фармакологии и медицинской химии.
Противовирусные средства для лечения гриппа представляют собой крайне ограниченную группу
лекарственных препаратов, причем для большинства из них известна лекарственная резистентность. Одним из
широко используемых препаратов, обладающих противовирусной активностью, является ремантадин (α-метил1-адамантилметиламина гидрохлорид). Однако в настоящее время в результате широкого использования
адамантановых препаратов значительно утрачены их противовирусные свойства в отношении вирусов гриппа А.
Кроме того, ремантадин способен оказывать ряд побочных эффектов, в частности на нервную систему и
систему крови. В связи с этим есть необходимость поиска новых противовирусных соединений с меньшим
негативным влиянием на организм.
1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-илиден-аминоэтанол (камфецин) – производное камфоры, по
структуре родственное ремантадину (Яровая и др., патент № 2530554 от 22/04/2013). Была обнаружена его
высокая противовирусная активность в отношении эпидемически актуальных вирусов, подавляющее
большинство которых устойчивы к ремантадину (Zarubaev et al., 2015).
Целью данного исследования явилось выявление влияния камфецина на важнейшие показатели состояния
системы крови, систему осмотического концентрирования, а также на центральную нервную систему.
В качестве экспериментальной модели использовались половозрелые крысы линии Wistar. Все
эксперименты проводились в соответствии с международными принципами Хельсинкской декларации о
гуманном отношении к животным. Химический агент вводили внутрибрюшинно в дозировках 100 мг/кг массы
тела и 200 мг/кг массы тела в остром (однократное введение) и хроническом эксперименте (на протяжении 5-ти
дней одна инъекция в сутки для дозировки 100 мг/кг и 2 инъекции в сутки для дозировки 200 мг/кг
соответственно). В качестве контроля выступали две группы животных, одна из которых оставалась интактной,
а другая получала инъекции физиологического раствора, по объему соизмеримые с экспериментальными
инъекциями химического агента. В течение хронического эксперимента проводились контроль массы тела
животных и забор проб мочи для оценки деятельности почек на основании данных о процессе осмотического
концентрирования. Физиологические и патологические воздействия на организм отражаются в состоянии
системы крови, в связи с этим проведено исследование показателей крови (физико-химические параметры,
состояние форменных элементов, изменения лейкоцитарной формулы, показатели свертывающей системы).
Влияние камфецина на центральную нервную систему животных исследовалось в условиях теста открытого
поля. Статистический анализ показал, что однократное введение камфецина не влияет на двигательную
активность животных, но вызывает увеличение количества актов замирания и груминга. Данные паттерны
поведения свидетельствуют о повышении тревожности. Аналогичные данные получены при сравнении групп
крыс однократного введения и получивших инъекцию физиологического раствора. Хроническое введение
препарата не оказывает достоверного влияния на паттерны поведения, которые были изучены в тесте открытого
поля.
Научный руководитель – канд. биол. наук А. В. Бабина.
200
ВЛИЯНИЕ НОВОГО ПРОИЗВОДНОГО ДИАЗААДАМАНТАНА НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ СИСТЕМЫ КРОВИ, ВОДОВЫДЕЛИТЕЛЬНУЮ ФУНКЦИЮ ПОЧЕК И ПОВЕДЕНИЕ
В ХРОНИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ У КРЫС
Е. В. Шин
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Поиск новых анальгезирующих препаратов с минимальными побочными эффектами является важной
задачей современной исследовательской медицины. Известно, что производные адамантана обладают
биологической активностью и нашли широкое применение в медицинской химии и клинической практике
(противовирусная, антипаркинсоническая, спазмолитическая активность).
Соединение К1-8 ((2-((1R,5S)-6,6-диметилбицикло[3.1.1]гепт-2-ен-2-ил)-5,7-диметил-1,3-диазаадамантан-6-он)),
синтезированное в НИОХ СО РАН, сочетает в своей структуре диазаадамантановый и монотерпеновый
фрагменты. Установлено, что К1-8 проявляет анальгезирующий эффект в дозе 20 мг/кг, не проявляя
противовоспалительной активности, а также обладает низкой острой токсичностью (Ponomarev et al., 2015). В
настоящее время известно, что исследуемый агент не приводит к язвам и эрозиям желудочно-кишечного тракта.
Однако неизвестным остается влияние соединения на состояние системы крови, функционирование
выделительной системы, а также на интегративную деятельность центральной нервной системы, отражением
которой является поведение. В связи с этим требуется исследование влияния данного агента на другие системы
организма.
В данной работе впервые исследовали влияние хронического введения нового производного
диазаадамантана на показатели системы крови (параметры свертывающей системы; анализ физико-химических
характеристик; состояние системы эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов; изменения лейкоцитарной
формулы), паттерны поведения животных. В течение экспериментального периода анализировали динамику
массы животных и осмотическую функцию почек. Объектом исследования стали крысы линии Вистар.
Эксперименты проведены с соблюдением Международной конвенции о гуманном отношении к лабораторным
животным. Агент вводили перорально в течение 5 дней в дозировке 30 мг/кг массы тела в сутки.
Кровь относится к тканям организма, которые первыми реагируют на функциональное или патологическое
изменения состояния организма. Кроме того, водовыделительная функция почек подвержена динамическим
изменениям в зависимости от состояния организма и является параметром, чувствительным к введению новых
препаратов в организм. Интегративная деятельность центральной нервной системы находит отражение в
паттернах поведения, регистрацию которых осуществляли в тесте открытого поля. Изучена двигательная
активность, исследовательская активность, тревожность, эмоциональность, вегетативный статус организма
животных. Для исследования влияния препарата на поведение тестировали интактную группу, животных после
однократного введения препарата, а также группу хронического введения. Наиболее существенные изменения
паттернов поведения выявлены в группе однократного введения (достоверное снижение двигательной и
исследовательской активности). Паттерны поведения в группе хронического введения были приближены к
контрольным значениям.
Установлено, что хроническое введение нового производного диазаадамантана приводит к достоверному
уменьшению количества тромбоцитов (p<0,05), при этом общее время свертывания крови не изменяется, что
указывает на отсутствие влияния, блокирующего тромбоциты. Количественные показатели красной крови
(эритроциты и гемоглобин) не подвержены изменениям в условиях хронического введения препарата, а общее
количество лейкоцитов снижается (p<0,05). Водовыделительная функция почек не изменяется, на что указывает
отсутствие достоверного изменения концентрационного индекса.
Полученные данные обсуждаются с позиции адаптации центральной нервной системы организма к
хроническому введению производного диазаадамантана, а также нейтрального влияния соединения на
водовыделительную функцию почек и функциональные показатели системы крови.
Литература
1. Ponomarev, K.; Pavlova, A.; Suslov, E.; Ardashov, O.; Korchagina, D.; Nefedov, A.; Tolstikova, T.; Volcho, K.;
Salakhutdinov. N. // Synthesis and analgesic activity of new compounds combining azaadamantane and monoterpene
moieties // MEDICINAL CHEMISTRY RESEARCH, DOI: 10.1007/s00044-015-1464-z (in press)
Научный руководитель – канд. биол. наук А. В. Бабина.
201
ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИРУСА ГРИППА ТИПА А(H5N1) НА ГОЛОВНОЙ МОЗГ МЫШЕЙ
Е. И. Соловьева
Новосибирский государственный педагогический университет,
Новосибирский государственный университет,
Научно-исследовательский институт экспериментальной и клинической медицины, г. Новосибирск
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) различные подтипы вируса гриппа А (ВГА),
циркулирующие среди домашних птиц и других животных, могут представлять угрозу для общественного
здравоохранения. В настоящий момент субтипы вируса гриппа А(H5N1) и A(H7N9) вызывают наибольшее
опасение, поскольку они обладают потенциалом вызывать тяжелую болезнь у людей и принимать форму,
способную более свободно передаваться среди людей (WHO, 2014).
Вирус гриппа А(H5N1) является вновь возникшими субтипом вируса гриппа А, который недавно
продемонстрировал значительную угрозу населению во многих уголках мира. Так, впервые
зарегистрированный в Юго-Восточной Азии в 1996 г. у птиц азиатский вариант А(H5N1) к настоящему
времени распространился на обширную территорию, вызвав беспрецедентную панзоотию среди домашних и
диких птиц, а также гибель людей (Alexander D.J., Brown I.H., 2009). Помимо многомиллионного ущерба,
причиненного широким распространением вируса гриппа птиц A(H5N1) в мировом сельском хозяйстве, также
наносится урон и в социальной сфере во многих районах мира, поскольку данный субтип ВГА характеризуется
высокой смертностью среди людей – около 62 % (WHO, 2007). Клинические симптомы заболевания варьируют
от средней степени тяжести поражения верхних дыхательных путей до тяжелой пневмонии,
сопровождающейся лихорадкой, диспное и кашлем. Также отмечается острый респираторный дистресссиндром и мультиорганное поражение организма. В основном инфекция передаётся человеку трансмиссивным
путем от домашней птицы. Однако в последнее время появились единичные сообщения о передаче вируса от
человека к человеку, из-за чего возрастает опасность возникновения пандемии.
К настоящему моменту среди диких водоплавающих птиц обнаружена циркуляция вариантов вируса гриппа
A(H5N1) субтипа с различным патогенным потенциалом (Шестопалов А.М. и др., 2008; Шаршов К.А. и др.,
2010). Данный факт позволяет сделать предположение о возможности возникновения эпизоотий с
последующим заносом инфекции в популяцию человека. Доказано, что пандемии 1918, 1957 и 1968 гг. были
вызваны вирусами гриппа птиц, адаптировавшимися к человеку путем мутации и/или реассортации (Schafer W.,
1955; Brownlee G.G., Fodor E., 2001).
Цель работы: изучить влияние ВГ А(H5N1) субтипа на головной мозг экспериментально инфицированных
мышей.
В работе использовали 8–9-недельных мышей линии BALB/с. Первую группу мышей (n=30) интраназально
инфицировали (ин. и.) ВГ А(H5N1) штаммом A/goose/Krasnoozerskoy/273/05 (Krasn/2005) в объёме 50 мкл
десятичного разведения инфицирующей жидкости (ин. ж.) на фосфатно-солевом буфере (ФСБ) (pH 7,2). Вторая
группа мышей (n=30) была ин. и. ВГ А(H5N1) штаммом A/great crested grebe/Tyva/22/2010 (Tyva/2010) в объёме
50 мкл десятичного разведения ин. ж. на ФСБ. Третья группа мышей (n=3) однократно интраназально получала
ФСБ (pH 7,2) в объеме 50 мкл и служила контролем. Животные выводились из эксперимента на 1, 3, 5, 7 и 10
сутки после инфицирования (п. и.) путем дислокации шейных позвонков. Затем отбирались образцы головного
мозга для гистологического исследования. Взятые органы фиксировались, обезвоживались и заключались в
парафиновые блоки по стандартной методике. Парафиновые срезы толщиной 4–5 мкм получали с помощью
ротационного микротома HM 340E («Carl Zeiss», Германия), после чего производили окрашивание
гематоксилином и эозином по стандартной методике. Все работы с животными проводили в соответствии с
протоколом исследования, утвержденным биоэтическим комитетом «Вектор».
Первые признаки поражения в головном мозге мышей были обнаружены на 1-й день п. и. и
охарактеризованы в виде отека кровеносных сосудов, петехий. На 3-й день п. и. наблюдались множественные
очаги некрозов среди нейронов и активированные клетки микроглии. На 5-й день и на 7-й день п. и. было
зарегистрировано увеличение нейрональных некрозов. К 10-му дню п. и. были отмечены очаги лейкоцитарной
инфильтрации в коре головного мозга и локальные кровоизлияния. Кроме того, на светооптическом уровне
были обнаружены темные структуры в ядрах нейронов. Данные признаки характерны при патологическом
воздействии вируса гриппа на клетки головного мозга (Potapova O.V. et al., 2009).
Выводы: обнаружено нейротрофическое влияние на головной мозг экспериментально инфицированных
мышей линии BALB/c штаммами вируса А(H5N1), выделенными в 2005 и 2010 гг. от диких водоплавающих
птиц.
Научные руководители – канд. биол. наук, доцент Л. В. Факторович, канд. биол. наук К. А. Шаршов,
Е. А. Прокопьева.
202
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПТИЦ-ПЕРЕНОСЧИКОВ ВИРУСА ГРИППА
НА ЮГЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
С. Ли
Новосибирский государственный университет
Заболевание животных и человека, называемое гриппом, вызывают представители семейства
ортомиксовирусов: вирусы гриппа родов А, В и С. Из них только вирус гриппа А (ВГА) имеет широкий круг
хозяев, в основном водоплавающих птиц. Вирусы гриппа А также были выделены у свиней, лошадей, собак,
различных видов грызунов, некоторых видов морских млекопитающих, кошек, норок, а также людей.
Сезонные миграции диких птиц способствуют распространению различных вариантов ВГА в отдаленные
географические регионы и обеспечивают их долговременное присутствие во многих экосистемах, что
определяет важность и необходимость эпизоотологического мониторинга вируса гриппа птиц в естественных
условиях. На севере России располагаются главные места гнездования многих мигрирующих птиц отрядов
гусеобразных. Территорию юга Западной Сибири пересекают несколько различных миграционных путей, что
делает актуальным изучение экологии вируса гриппа А на территории юга Западной Сибири, исследование его
генетического разнообразия.
В результате полевых работ (весенний и осенний сезоны) в период 2007–2014 гг. было собрано
1685 образцов от диких водоплавающих птиц на оз. Чаны. Из собранного материала было выделено
185 изолятов вируса гриппа А с использованием развивающихся куриных эмбрионов.
Нами был проведен сравнительный анализ числа носителей вируса гриппа А в популяциях диких птиц на
исследуемой территории в период 2007–2014 гг. В период с 2007 г. по 2014 г. процент вирусоносительства у
птиц варьировал от 5,6 до 20 (в 2007 – 1,65 %, в 2008 г. – 8,2 %, в 2009 г. – 7,7 %, в 2010 г. – 5,6 %, в 2011 г. –
6,0 %, в 2012 г. – 20,0 %, в 2013 г. – 7 %, в 2014 – 14,8 %). В целом обнаружено вирусоносительство
преимущественно у гусеобразных, также вирус был выделен от представителей отряда ржанкообразных.
Видами с наибольшим процентом выделения вируса явились чирок-трескунок (Anas querquedula), чироксвистунок (Anas crecca) и широконоска (Anas clypeata). У единственного исследованного представителя отряда
журавлеобразные – лысухи (Fulica atra) – выделение вируса составило 2,6 %. Показано, что территория
Западной Сибири является ключевой для наблюдений за вирусом гриппа птиц.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. А.М. Шестопалов.
203
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЫВОРОТОЧНЫХ АЛЬБУМИНОВ С ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
В. В. Наумова
Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина
Повсеместное возрастание антропогенного воздействия на окружающую среду вызывает необратимые
изменения в объектах окружающей среды и, как следствие, ведет к ухудшению здоровья населения. В связи с
этим требуется постоянный контроль качества окружающей среды, своевременное выявление токсичных
агентов. Кроме этого важными является исследования воздействия различных экотоксикантов на
биологические системы. Особый интерес в этой связи представляют тяжелые металлы. Попадая в организм, они
способны связываться с транспортными белками, изменяя их структуру и свойства, вызывая при этом
серьезные, часто необратимые структурно-функциональные нарушения в организмах.
Целью настоящей работы является исследование процессов взаимодействия транспортных белков с ионами
тяжелых металлов: Cu (II), Pb (II), Cd (II).
Объектом исследования в работе служили транспортные сывороточные белки альбумины: бычий
сывороточный альбумин (БСА) и сывороточный альбумин человека (САЧ), проявляющие способность
специфически соединяться с широким кругом разнообразных веществ. Исследование способности данных
белков связывать различные вещества, переносить их к различным органам и тканям, денатурировать и
изменять свои свойства под влиянием различных веществ и воздействий чрезвычайно важны в связи с их
важнейшими физиологическими функциями в организме. Так изменение конформационных свойств и
денатурация белков под действием тяжелых металлов может приводить к развитию широкого круга
заболеваний.
Структурные и физико-химические переходы в белках при воздействии тяжелых металлов изучали с
помощью регистрации и интерпретации измененной собственной флуоресценции белков, обусловленной
наличием в структуре белковой макромолекулы хромоформных групп. Доминирующим флуоресцирующим
компонентом в большинстве белков является аминокислотный триптофановый остаток. Флуоресцентные
исследования проводились на спектрофлуориметре LS 55 (Perkin-Elmer). Триптофановая флуоресценция
альбуминов регистрировалась в диапазоне 300–500 нм при возбуждении светом с длиной волны 280 нм.
При введении в белковые растворы тяжелых металлов (ТМ) наблюдается общее снижение интенсивности
флуоресценции альбуминов. Однако значительного изменения положения максимумов флуоресценции белков
при введении в белковый раствор ТМ в диапазоне концентраций от 0 до 10–4 М не наблюдалось, что
свидетельствует об отсутствии значительных изменений в общей глобулярной структуре белков.
Сравнительный анализ тушения триптофановой флуоресценции растворов белков при добавлении ТМ
выявил большую чувствительность БСА к тушащему воздействию ионов ТМ. Данное явление можно объяснить
наличием в молекуле БСА двух доступных для тушителя триптофановых остатков Trp 135 и Trp 214, тогда как
молекула САЧ характеризуется только наличием Trp 214. Обнаруженные нами изменения в спектрах
поглощения хромофоров белка при добавлении ионов ТМ свидетельствуют об образовании комплекса
белок-ТМ и, соответственно, возможном статическом тушении возбужденных состояний хромофоров белка.
Используя известное уравнение Штерна-Фольмера, построены зависимости Штерна-Фольмера тушения
флуоресценции триптофанилов белков. Поскольку зависимости имеют прямолинейный характер, это указывает
на одинаковую доступность триптофанилов белков для образования нефлуоресцирующих комплексов с ионами
ТМ. Значения констант Штерна-Фольмера, рассчитанные для БСА, представлены в таблице.
Значения констант Штерна-Фольмера для системы БСА-ТМ
Тушитель
KШ-Ф (×103 М–1)
R2
Cu(NO3)2
Pb(NO3)2
Cd(NO3)2
5,249
3,005
1,439
0,9994
0,9956
0,9972
R2 – величина достоверности линейной аппроксимации
На основании полученных результатов можно заключить, что метод тушения флуоресценции триптофанила
белков применим для исследования взаимодействий ионов ТМ и белковых макромолекул и является весьма
информативным методом. Данный метод позволяет сделать вывод об отсутствии значительных структурных
изменений белковых макромолекул под действием изученных концентраций ТМ (до 10–4 М, включительно) и
исследовать процессы связывания различных ТМ с белком. Полученные результаты могут найти применение
при создании люминесцентных биосенсоров для определения солей ТМ в биосистемах.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент О. А. Плотникова.
204
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА АТОМНО-АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
ДЛЯ АНАЛИЗА БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД
О. Ю. Баховская
Сургутский государственный университет
Общеизвестно, что биологическая роль микроэлементов определяется их участием практически во всех
видах обмена веществ организма человека. Микроэлементы являются кофакторами многих ферментов,
участвуют в процессах кроветворения, роста, размножения, дифференцировки и стабилизации клеточных
мембран, тканевом дыхании, иммунных реакциях и многих других процессах, обеспечивающих нормальную
жизнедеятельность организма. Физиологический баланс химических элементов в организме человека является
обязательным условием для обеспечения нормальной жизнедеятельности и поддержания здоровья. Недостаток,
избыток, дисбаланс элементов в окружающей среде оказывают влияние и на биохимические процессы в
организме, которые могут привести к возникновению различных патологических заболеваний.
Стабильность химического состава является одним из важнейших и обязательных условий нормального
функционирования организма человека, а в условиях Севера происходят существенные изменения
микроэлементного гомеостаза в организме человека. До последнего времени установленный дефицит этих
микроэлементов рассматривался односторонне как недостаточное поступление их с водой и пищевыми
продуктами. Однако исследованиями ряда авторов убедительно показано, что в условиях холодового
воздействия резко нарушается микроэлементный и витаминный гомеостаз. Метаболическая перестройка в
организме при холодовой адаптации настолько существенна, что это позволяет говорить о развитии
акклиматизационного дефицита микроэлементов.
В исследовательской практике при химическом анализе проб, а также биологических тканей и субстратов
часто используется метод спектрального анализа для определения химических элементов в различных
соединениях – для выявления и оценки нарушений обмена макро- и микроэлементов в организме, контроля
элементного гомеостаза в процессе медикаментозной и других видах коррекции дисэлементозов.
Исследование микроэлементного состава биологических материалов человека является актуальным
диагностическим методом, который получил широкое применение в медицине. Волосы являются хорошим
диагностическим биосубстратом, обладающим высокой информативностью в отношении выявления состояния
обмена элементов в организме и токсического воздействия отдельных металлов. Исследование микроэлементов
в волосах дает возможность выявить наличие патологических процессов на предклинической стадии, что
позволяет внести соответствующую корректировку в профилактику заболевания.
Целью данной работы являлось исследование содержания соединений тяжелых металлов в волосах
здоровых людей и пациентов с кожными заболеваниями для оценки баланса микроэлементного состава.
С помощью метода атомно-абсорбционной спектроскопии было проведено исследование элементного
состава проб волос двух групп лиц: здоровых людей, не имеющих выраженных симптомов заболеваний, и у
пациентов с кожной патологией. Пробы исследовались на количественное содержание следующих соединений
тяжелых металлов: марганца (Mn), кадмия (Cd), свинца (Pb), хрома (Cr) и никеля (Ni) для дальнейшего
выявления особенностей аккумуляции и сравнительной оценки содержания микроэлементов в исследуемых
группах лиц.
Полученные результаты иллюстрировали превышение физиологических норм содержания соединений
марганца (Mn) – в 3,1 раза выше для исследуемой группы лиц и в 1,1 раз – для контрольной группы;
содержание соединений кадмия (Cd) и никеля (Ni) в группе пациентов с кожной патологией в сравнении с
группой здоровых лиц идентично; содержание соединений свинца (Pb) в исследуемой группе лиц в 54 раза
меньше, чем в контрольной, а содержание хрома (Cr) в группе больных – в 2,3 раза меньше, чем у здоровых.
Пациенты с кожными заболеваниями, проживающие в условиях Севера, наряду с изменениями, которые
характерны для жителей региона, имеют дополнительные изменения в микроэлементном статусе. В частности,
наблюдался дисбаланс отдельных микроэлементов, который в свою очередь может провоцировать развитие
целого ряда хронических заболеваний, в том числе дерматологических.
Таким образом, в современных экологических условиях при скрининговых (массовых) оценках состояния
здоровья человека, исследование биологических сред может служить своеобразным маркером
микроэлементного статуса функционального состояния человека.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. С. Н. Русак.
205
СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОДЕ, ГРУНТЕ И РЫБЕ
НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ УШАЙКА
Ю. С. Никулина
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Известно, что в последние десятилетия природная среда под воздействием хозяйственной деятельности
человека испытывает значительную нагрузку. Одним из наиболее ранимых элементов окружающей среды
являются водные экосистемы. Из широкого спектра токсикантов наибольшую опасность для водных объектов
представляют тяжелые металлы, аккумуляция которых ведёт к биохимическим, физиологическим и
морфологическим нарушениям в организме гидробионтов.
Тяжелые металлы (Hg, Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, Co, Sn, As, Mn, Fe, Cr, Ag, Al, Ba, Be и др.) представляют
чрезвычайную опасность как загрязнители природных вод, так как они в сравнительно малых концентрациях
могут оказывать токсическое воздействие на водные организмы. Гидробионты могут накапливать тяжелые
металлы в концентрациях, превышающих их содержание в воде в сотни (железо), тысячи (ртуть, медь, кадмий,
кобальт, хром), и сотни тысяч (цинк, марганец) раз. Наряду с прямым токсическим действием на организм,
тяжелые металлы вызывают опасные отдаленные биологические последствия (мутагенное, эмбриональнотоксическое, гонадотоксическое и др. действие).
Токсическое действие тяжёлых металлов на организм усиливается тем, что многие тяжелые металлы
проявляют выраженные комплексообразующие свойства. Так, в водных средах ионы этих металлов
гидратированы и способны образовывать различные гидроксокомплексы, состав которых зависит от
кислотности раствора. Если в растворе присутствуют какие-либо анионы или молекулы органических
соединений, то ионы тяжёлых металлов образуют разнообразные комплексы различного строения и
устойчивости.
Спуск сточных вод, загрязненных тяжелыми металлами, в водоемы может быть сосредоточенным или
рассеивающим, а также поверхностным или подводным, прибрежным или удаленным от берега. Подводный
или рассеивающий спуск на значительном удалении от берега наиболее желателен, так как приводит к
максимальному разбавлению концентрированного раствора тяжелого металла. В водоёмы тяжелые металлы
поступают обычно со стоками горнодобывающих и металлургических предприятий, а также предприятий
химической и легкой промышленности, где их соединения используют в различных технологических процессах.
Все эти обстоятельства выдвигают проблему загрязнения вод тяжелыми металлами на одно из первых по
экологической значимости мест. Кроме того, проведение своевременных контрольных мер по определению
содержания токсических веществ в природной воде и в живых организмах является жизненной
необходимостью.
Цель данной работы: используя современные аттестованные методики атомно-эмиссионного спектрального
анализа и инверсионной вольтамперометрии определить содержание тяжелых металлов в воде, грунте и рыбах
нижнего течения реки Ушайка, а также в рыбах реки Тугояковка.
Отлов пескаря проводился из трех участков нижнего течения реки Ушайка (пос. Заварзино, пос. Степановка,
г. Томск – Красноармейский мост) и из реки Тугояковка (устье). Объем собранного материала составил: 25
проб пескарей, 2 пробы грунта, 1 проба сточной воды, 10 проб воды из русла реки; всего было отловлено 43
экземпляра рыб.
В природной воде нижнего течения реки Ушайка было обнаружено пять тяжелых металлов: цинк, свинец,
медь, кадмий, марганец. В пробах воды из русла реки на отдельных участках отмечены превышения ПДК по
цинку, кадмию, марганцу.
В пробах грунта, взятых из двух участков нижнего течения реки Ушайка, обнаружены: цинк, кадмий,
свинец и медь. Концентрации меди, свинца и цинка на всех участках выше концентраций этих металлов в
природной воде. Это свидетельствует о том, что кумулятивный эффект у грунта выше, чем у природной воды.
В мышцах, коже и головном отделе пескаря были обнаружены 14 элементов, концентрации которых
варьируют в зависимости от участка. Превышение ПДК отмечено по железу и хрому. Наибольшими
кумулятивными свойствами обладают мышцы рыб – концентрация тяжелых металлов в них в основном выше,
чем в головном отделе и в коже.
Спектр элементов, их концентрация, присутствие особо токсичных элементов (кадмий, свинец) в природной
воде, грунте и в тканях рыб – все это свидетельствует об экологической напряженности нижнего течения реки
Ушайка.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент В. В. Шелковников.
206
ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ БЕЛКОВ СЫВОРОТКИ КРОВИ
ЗЕЛЕНЫХ ЛЯГУШЕК, ОБИТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ ПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
А. В. Козырева
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Изучение окислительного стресса является одной из проблем современной экологии, поскольку уровень
активных форм кислорода, которые участвуют в процессах окисления, постоянно возрастает в связи с
загрязнением окружающей среды. В норме количество свободных радикалов в организме поддерживается
прооксидантной и антиоксидантной системами организма. Имеется лишь небольшое количество исследований
о развитии окислительного стресса и активности антиоксидантной системы у земноводных, однако анализ
уровня окисленных белков и сравнение процессов свободно-радикального окисления позволит сравнить
интенсивность окислительных реакций видов, занимающих разные экологические ниши.
Целью работы явилась оценка интенсивности окислительных реакций сыворотки крови в природных
популяциях зеленых лягушек рода Rana, обитающих в водоемах заречной части г. Н.Новгорода, отличающихся
содержанием подвижных форм тяжелых металлов (железо, медь, никель и др.).
Окислительную модификацию белков (ОМБ) сыворотки крови лягушек оценивали по методу Дубининой
и др [1]. Оптическую плотность 2,4 – ДНФГ регистрировали на спектрофотометре СФ-2000. Расчет содержания
2,4 – ДНФГ в сыворотке крови выражали в единицах оптической плотности на мл сыворотки (ОЕ/мл). Оценку
интенсивности свободнорадикального окисления проводили методом индуцированной биохемилюминесценции
на биохемилюминометре БХЛ-07. Анализировали следующие параметры хемилюминограммы: индекс Imax,
мВ – максимальную интенсивность свечения, показывающую потенциальную способность биологического
объекта к свободнорадикальному окислению; индекс S, мВ – светосумму хемилюминесценции за 30 секунд,
обратно пропорциональную антиоксидантной активности пробы крови; tg(–2a') – показатель антиоксидантной
системы защиты, характеризующий скорость ее восстановления [2]. Полученные экспериментальные данные
обрабатывали методами непараметрической статистики с применением пакета прикладных программ Statistica
10.0. За величину уровня статистической значимости принимали p = 0,05.
Установлено, что повышенное содержание некоторых металлов в воде (железа, никеля и меди) сказывалось
на интенсивности окислительных процессов в организме зеленых лягушек, живущих в этих водоемах, а также
на уровне антиоксидантной активности пробы крови (S). Следствием активации свободно-радикальных
реакций в крови зеленых лягушек являялось увеличение содержания окисленно-модифицированных белков для
различных групп аминокислот. Выявлено, что доля вклада (0,51) в общий показатель окисления
низкомолекулярных белков, содержащих альдегидные группировки, равен доле влияния низкомолекулярных и
высокомолекулярных белков, содержащих кетонные группировки (0,49).
Выявлено, что содержание в воде железа и никеля значительно влияло на значения показателей уровня
свободных радикалов (Fe:Imax: r = –0,93, p = 0,0224, r2 = 0,86) и показателя антиоксидантной активности пробы
крови (Fe:S: r = 0,95, p = 0,0120, r2 = 0,91). Известно, что содержание меди в воде понижает интенсивность
окислительных процессов, поскольку является кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в
нейтрализации свободных радикалов кислорода. Однако в данном случае активирующий эффект воздействия
железа на интенсивность окислительных процессов значительно превосходит воздействие меди (Cu:S: r = 0,90,
p = 0,0359, r2 = 0,81) за счет большей концентрации в воде, поэтому ингибирующий эффект меди не заметен на
общем фоне.
В отдельных популяциях зеленых лягушек выявлена умеренная взаимосвязь между суммарным уровнем
окисленных белков сыворотки крови и показателем антиоксидантной защиты (tg(–2a')) (оз. Лунское, Нижний
Новгород, Сормовский район), а также между показателями уровня антиоксидантной активности проб крови
(S) и уровнем высокомолекулярных окисленных белков сыворотки крови (оз. Силикатное, Нижний Новгород,
Сормовский район).
Таким образом, выявлена корреляция интенсивности окислительных реакций в организме животных с
содержанием тяжелых металлов в водных объектах исследованной территории.
Литература
1. Дубинина Е.Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток. –
Санкт-Петербург, 2006. – 397 с.
2. Кузьмина Е.И., Нелюбин А.С., Щенникова М.К. Применение индуцированной хемилюминесценции для
оценки свободнорадикальных реакций в биологических субстратах. // Межвузовский сборник биохимии и
биофизики микроорганизмов. Горький, 1983. С. 179–183.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Е. Б. Романова.
207
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АТМОСФЕРНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ
В ТКАНИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ МЕТОДОМ УСКОРИТЕЛЬНОЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
Д. Г. Сырлыбаева
Новосибирский государственный университет,
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
С развитием промышленности и увеличением транспортной загруженности в городах все острее становится
проблема загрязнения воздуха аэрозольными частицами. Они имеют естественное (морская соль, споры
бактерий, пыльца и другие частицы растений, песок) и антропогенное (продукты неполного сжигания
ископаемых жидких и твердых топлив, выбросы промышленных предприятий) происхождение. Всемирной
организацией здравоохранения (ВОЗ) установлен предел допустимого содержания атмосферных аэрозолей в
воздухе, равный 10 мкг/м3, при этом 80 % населения проживает в местах, где это значение сильно превышено.
Аэрозоли имеют широкий диапазон размеров от 10–9 до 10–4 м. Наиболее опасными для здоровья человека и
других живых организмов являются частицы диметром менее 2,5 мкм, так как их размер позволяет проникать
через легочную ткань. По данным исследований [1] загрязнение воздуха аэрозольными частицами указанного
диаметра является причиной смертности в 3 % случаев от заболеваний сердечнососудистой системы, 5 % от
рака бронхов, трахеи и легких и 1 % от респираторных инфекций среди детей возрастом до 5 лет. Значительную
часть от 20 до 50 % [2] от всех аэрозольных частиц в атмосфере занимают органические и так называемые
вторичные органические аэрозоли, образующиеся при реакциях первых с озоном и свободными радикалами
под действием ультрафиолетового света. Органические аэрозоли представлены щавелевой кислотой, фенолами,
терпенами, полициклическими ароматическими углеводородами, гуминовыми кислотами. Из-за маленького
размера и низкой концентрации аэрозолей чувствительность большинства физических методов исследования не
позволяет исследовать проникающую способность частиц и детектировать их в других органах помимо легких,
проводя аэрозольные испытания в естественных условиях. Полистирольные нано- и микросферы являются
удобной модельной системой для изучения органических аэрозолей, так как их размер строго контролируется
условиями синтеза и позволяет получать частицы диаметром от десятков нанометров до нескольких
микрометров, а функционализация поверхности дает возможность варьировать их химические свойства и
проникающую способность. Для решения проблемы обнаружения аэрозолей в биологических пробах в данной
работе впервые используется изотопная метка 14C на стадии синтеза мономера – стирола. Содержание
радиоуглерода в живых организмах составляет 10–10 % относительно 12С, поэтому для обнаружения меченых
частиц в 1 г углеродного материала требуется всего лишь 2⋅10–12 г радиоуглерода. Использование метода
ускорительной масс-спектрометрии (УМС), регистрирующий 1 изотоп из 1015 частиц элемента, позволяет
проводить аэрозольные испытания в естественных условиях. Получение стирола с радиоуглеродной меткой
проводилось в четыре этапа, с использованием метилового спирта 14СН3ОН в качестве источника изотопа. В
результате первых экспериментов по полимеризации меченного стирола получены бидисперсные сферы
диаметром 225 и 20 нм с массовой концентрацией полистирола в латексе 2,5 %. Из латекса методом
пневматического распыления получали аэрозоль с концентрацией взвешенных частиц 5·103 шт/см3 размером
20 нм и 103 шт/см3 размером 200 нм. Аэрозольные испытания проводили с тремя группами мышей, в каждой из
которых было по шесть особей. Первую группу подвергали воздействию аэрозолем однократно в течение
30 минут, вторую и третью – по 30 минут на протяжении пяти дней. Углеродный анализ биологических
образцов с помощью метода ускорительной масс-спектрометрии впервые показал проникновение аэрозольных
частиц через легкие в другие органы у первой группы. Установлено также, что частицы такого размера
начинают выводиться из организма на второй день после завершения эксперимента. У второй и третьей
экспериментальных групп обнаружено накопление аэрозольных частиц в легких и практически полное
отсутствие в других органах.
Работа выполнена в рамках совместного Научно-образовательного центра энергоэффективного катализа
Новосибирского государственного университета и Института катализа им. Г.К. Борескова при участии
Новосибирского Института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Института химической
кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, ЦКП "Геохронология Кайнозоя", Технопарка
Новосибирского Академгородка, Института клинической и экспериментальной медицины СО РАН.
Литература
1. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 68:1301–1307, 2005.
2. Ulrich Poschl. Atmospheric Aerosols: Composition, Transformation, Climate and Health Effects. Angewandte
Chemie, 2005.
Научные руководители – канд. хим. наук Е. В. Пархомчук, д-р хим. наук, проф. В. А. Резников.
208
ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОСМИЧЕСКОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ПРИ ДЛИТЕЛЬНЫХ ПИЛОТИРУЕМЫХ ПОЛЕТАХ
М. Р. Нягулов, Д. Б. Балкен
Новосибирский государственный технический университет
В ближайшей перспективе предполагаются пилотируемые полеты на Марс. В связи с этим актуальной
становится задача биологической индикации предполагаемой трассы полета и условий на Марсе с позиции
разработки необходимых систем обеспечения жизнедеятельности (СОЖ), обеспечивающих безопасность
экипажа. Проведенный анализ показал, что одним из наиболее биологически значимых факторов окружающей
среды для человека является ионизирующее излучение.
Целью работы является анализ биологической значимости интенсивности ионизирующего излучения
применительно к трассе полета и на поверхности Марса, а также сравнительная количественная оценка данного
фактора на примере высотного излучения в атмосфере Земли.
При воздействии радиации происходит ионизация биохимических соединений в клетках, вследствие чего
нарушаются их жизненные функции и они гибнут. В свою очередь гибель клеток ведет к расстройству функции
органов и систем, вплоть до гибели организма. Степень повреждений, наносимых радиацией человеку, зависит
от удельной энергии потока элементарных частиц радиации и от времени воздействия радиационного
излучения. Наибольшую опасность представляют альфа частицы и ядра химических элементов, далее следуют
протоны и нейтроны, и наименее слабое влияние оказывают рентгеновское и гамма- излучения, электроны и
позитроны (коэффициент качества – 20, 10 и 1 соответственно).
При длительных космических полетах в межпланетном пространстве радиационная опасность обусловлена
совместным действием галактического и солнечного космических излучений (ГКИ и СКИ). Галактическое
излучение обладает совокупной мощностью излучения в диапазоне 0,01…0,1 Р/ч, что формирует годовую дозу
облучения 0,5… 5 Зв/год. Большие значения приходятся на годы минимальной солнечной активности, когда
ГКИ «глубже» проникает в Солнечную систему. Солнечное космическое излучение создаёт мощность
излучения в диапазоне 0,001 … 1 Р/ч и суммарную дозу облучения в диапазоне 0,1 … 50 Зв/год. Столь широкий
диапазон зависит от двух обстоятельств: расстояния от Солнца (чем дальше радиус орбиты, тем ниже
плотность и мощность ионизирующего излучения) и состава «солнечного ветра».
Биологические проявления радиационного поражения человека количественно связаны с величиной
эквивалентной дозы. Для острого облучения (за короткий промежуток времени) всего тела смертельными
дозами считается диапазон 3,5 … 7 Зв. В случае хронического интенсивного облучения (длительные
космические полеты) картина биологических проявлений следующая. При суммарной дозе 0,7...1 Зв (не более
0,2 Зв/год) не достигаются клинически выраженные проявления лучевого заболевания даже в наиболее
поражаемых органах и системах. При суммарной дозе 1,0...1,5 Зв (не более 0,2...0,5 Зв/год) у 20...30 % лиц
могут возникнуть стертые проявления заболевания. Сроки формирования синдрома затягиваются до 3...5 лет от
начала облучения. Симптомы лучевого повреждения выражены слабо. При суммарной дозе 1,5...4,0 (не более
1 Зв/год) у 80...90 % лиц развивается клинический синдром хронической лучевой болезни с вовлечением в
реакцию большинства органов и систем. Формирование синдрома происходит в первые 1...2 года.
Для экипажей орбитальных станций за основу оценки степени опасности берётся годовая доза из условия
пребывания на орбите 3, 6, 12 месяцев (соответственно дозы за полет – 0,8 Зв, 1,1 Зв, 1,5 Зв). Для длительных
полётов нормируются дозы на 1, 2, 3 года полетов отдельно. Оценки доз ионизирующего излучения по трассе
полёта Земля – Марс – Земля показывают, что за весь период полёта длительностью 2…3 года дозы облучения
человека могут составить 5…50 Зв. Такие значения соответствуют смертельно опасному уровню воздействия
на организм. Поэтому важнейшим элементом системы жизнеобеспечения для данного полёта должна быть
мощная многократная радиационная защита пилотируемого модуля космического аппарата.
В работе приведены результаты анализа влияния различных видов космического ионизирующего излучения
на человека, выполнено сравнение степени их опасности для организма. Выявлены общие закономерности
влияния ионизирующего излучения на организм человека, которые позволяют проводить исследование
особенностей систем защиты от радиации при длительных космических полетах.
Литература
1. Ю. В. Дьяченко Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов: учебное пособие для 2–4 курсов
ФЛА (специальности 130100, 130300, 131100) дневного отделения / Ю. В. Дьяченко, В. А. Спарин,
А. В. Чичиндаев. – Новосибирск, 2003. – 511 с.
2. О. Г. Газенко. (СССР), М. Кальвина (США). Основы космической биологии и медицины. – М.: Наука,
1975, 3-х томов.
3. А. В. Чичиндаев. Системы защиты летательных аппаратов от ионизирующих излучений. – Новосибирск:
НГТУ, 1997.
Научный руководитель – д-р. техн. наук, проф. А. В. Чичиндаев.
209
ВОЗДЕЙСТВИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
НА ЧЕЛОВЕКА
Д. Б. Балкен, М. Р. Нягулов
Новосибирский государственный технический университет
Все живые существа обладают способностью ритмической организации физиологических функций. Эта
способность обеспечивает высокое совершенство адаптации организма к постоянно изменяющимся условиям
окружающей среды. На организм постоянно оказывают воздействие различные внешние и внутренние факторы.
И если влияние очевидных и видимых факторов на организм изучено весьма подробно, то влияние таких
факторов как ПРФ (природный радиационный фон), электромагнитных излучений, гравитации и т. д. до сих
пор не разобрано столь же подробно. Хотя уже понятно, что эти факторы оказывают существенное воздействие
на организм человека.
Целью работы является исследование влияния ПРФ в разных регионах планеты на организм человека и его
сравнение с воздействием высотного ионизирующего излучения, которое испытывает летный персонал.
Вся биосфера, постоянно облучается атомной ионизирующей радиацией. На биосферу непрерывно
воздействуют космические излучения, α-, β- и γ-излучения многочисленных радионуклидов, рассеянных в
земных породах, воде подземных источников, рек, морей и океанов, в воздухе и входящих в состав живых
организмов. Совокупность этих облучений получила название природного, или естественного, радиоактивного
фона (ПРФ). Из полученных данных можно говорить о том, что в разных регионах различие между уровнем
ПРФ бывает просто огромно.
Из последних данных известно, что уровень ПРФ может влиять негативно на организм человека, если он
существенно занижен (замедляет рост клеток, влияет на процессы эмбрионального развития, рост и развитие
молодого организма), однако в то же время имеет и положительный эффект в случае увеличения его до
разумных пределов. Большинство процессов в организме происходит циклично и в некоторой степени связано с
процессами деления и размножения клеток, что естественно влияет на обмен веществ, рост и развитие
организма. То есть, если повлиять на на процесс деления клеток, то это скажется на всем организме в целом,
цикличность нарушится и возникнет необходимость привыкать к новому циклу, что в свою очередь приведет к
стрессу и истощению организма. На основании обзора установлено, что ПРФ напрямую влияет на рост и
деление клеток: при низком фоне природной радиации рост замедляется и цикличность нарушается, в то время
как повышенный ПРФ (в разумных пределах) наоборот ускоряет рост и деление и повышает сопротивление
организма болезням и т. д. Нельзя также не заметить, что множество курортов находится в местах с
повышенным ПРФ (Швейцария, Цхалтубо, Пятигорск, Белокуриха, Браубах, Висбаден, Баден-Баден,
Бадгайстан) Известен и такой способ лечения и профилактики болезней, как радоновые ванны (инертный газ
образуется посредством распада радия, радиоактивен).
В работе выполнен анализ влияния различных источников ПРФ в разных регионах на организм человека, в
частности степень воздействия на отдельные органы и ткани. Выполнено сравнение влияния ПРФ с высотным
ионизирующим излучением, воздействующим на летный персонал. Выявлены общие закономерности влияния
повышенного или пониженного ионизирующего излучения, которые позволяют проводить исследование
эффективности различных систем защиты.
Литература
1. Ю. В. Дьяченко Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов: учебное пособие для 2–4 курсов
ФЛА (специальности 130100, 130300, 131100) дневного отделения / Ю. В. Дьяченко, В. А. Спарин,
А. В. Чичиндаев. – Новосибирск, 2003. – 511 с.
2. О. Г. Газенко. (СССР), М. Кальвина (США). Основы космической биологии и медицины. – М.: Наука,
1975, 3-х томов.
3. А. М. Кузин. Природный радиоактивный фон и его назначение для биосферы Земли. – М.: Наука, 1991.
4. А. В. Чичиндаев. Здоровье и радиация. – Новосибирск: НГТУ, 1995.
5. Е. А. Букина, А. В. Чичиндаев. Синергетические основы валеологии. – Новосибирск: НГТУ, 2000.
6. С. П. Ярмоненко. Радиобиология человека и животных: Учебник для студ. вузов. – М.: Высшая школа,
1984.
7. Л. А. Ильин, В. Ф. Кириллов, И. П. Коренков. Радиационная гигиена: учеб. для вузов. – М.: ГЭОТАРМедиа, 2010. – 384 с.
Научный руководитель – д-р. техн. наук, проф. А. В. Чичиндаев.
210
ВЛИЯНИЕ ГРАДИЕНТНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ЕСТЕСТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
НА АМПЛИТУДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЭГ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА
М. В. Соколов
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Магнитные поля среды обитания естественного и техногенного происхождения являются экологическим
фактором, в значительной степени определяющим оптимальное функционирование живых систем, в том числе
организма человека [1,2,3]. Флуктуации фоновых магнитных полей могут являться причиной выраженных
нарушений функционирования основных регуляторных систем организма человека, в первую очередь нервной
и сердечно-сосудистой систем. Так, в зонах масштабных геомагнитных аномалий, например Курской
магнитной аномалии в России, где напряженность геомагнитного поля по вертикали превышает среднемировые
значения в 3–4 раза, наблюдаются повышенные уровни заболеваемости населения по сравнению с
близлежащими районами вне магнитной аномалии [4].
В связи с этим, есть основания полагать, что при пребывании человека в зонах с аномальным значением
магнитного поля, зачастую локализованных в пределах активных геологических разломов, могут возникать
индуцируемые изменения в регуляторной активности мозга человека как системы оперативного отклика на
модификации значимых параметров внешней среды. В 2013–2014 годах были проведены экспедиционные
исследования динамики показателей функционального состояния мозга человека в зоне активного
геологического разлома с пространственно неоднородным магнитным полем на территории Горного Алтая в
эпицентре Кош-Агачского землетрясения 2003 г. Методические особенности исследований представлены в
работе [5].
На рисунке представлен пример типичного распределения значений амплитудных показателей ЭЭГ при
вхождении волонтера в пределы выявленной зоны с пространственным градиентом магнитного поля.
Распределение значений спектральной мощности по 19 отведениям ЭЭГ в диапазоне частот 0,1–4,0 Гц при
вхождении волонтера в пределы зоны с пространственным градиентом магнитного поля
Анализ полученных данных в частотном диапазоне ∆-активности (0,3–4,0 Гц) ЭЭГ позволяет однозначно
выявить эффект достоверного увеличения значений амплитудных показателей во время пребывания волонтеров
в зоне магнитной аномалии. Аналогичные закономерности с характерными особенностями выделены и для
других функциональных диапазонов ЭЭГ (α, θ).
Таким образом, выявлена индуцированная динамика параметров электрической активности мозга человека
при непосредственном влиянии аномального градиентного магнитного поля, которая, как мы полагаем,
является предиктором комплекса формируемых адаптивных реакций систем нервной регуляции.
Литература
1. Дубров А.П. Геомагнитное поле и жизнь: Краткий очерк по геомагнитобиологии. – Л.: Гидрометеоиздат,
1974. – 176 с.
2. Колесник А.Г., Колесник С.А., Побаченко С.В. Электромагнитная экология. Томск: ТМЛ-Пресс, 2009.
336 с
3. Mach Q. H., Persinger M. A. Behavioral changes with brief exposures to weak magnetic fields patterned to
stimulate long-term potentiation // Brain Research, 1261 (2009). Р. 45–53.
4. Zabroda N.N., Artemenko M.V. Hygienic characteristics of the Kursk magnetic anomaly area and morbidity in
the aboriginal population // Gig. Sanit. 2008. N 5. P. 35–38.
5. Побаченко С.В., Шитов А.В. Соколов М.В. // Труды XI Международной конференции «Физика и
радиоэлектроника в медицине и экологии». 2014. Т. 2. С. 227–230.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент С.В. Побаченко.
211
ХАРАКТЕРИСТИКА СОДЕРЖАНИЯ МИКРО-, МАКРОЭЛЕМЕНТОВ В СРЕДНЕСУТОЧНЫХ
РАЦИОНАХ ПИТАНИЯ КАК ЭКОРЕАГЕНТНОГО ФАКТОРА ВЛИЯНИЯ НА ЭЛЕМЕНТНЫЙ
СОСТАВ СЫВОРОТКИ КРОВИ И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ (КОРНЕВЫЕ) ПОКАЗАТЕЛИ
БЕРЕМЕННЫХ ЖЕНЩИН ЕВРЕЙСКОЙ АВТОНОМНОЙ ОБЛАСТИ
К. А. Сидорова, Е. Н. Шульц
Дальневосточный государственный гуманитарный университет, г. Хабаровск
Еврейская автономная область является одним из регионов РФ со своеобразными климатическими и
биогеохимическими особенностями, находится преимущественно вдоль побережья реки Амура. Результаты
исследований ученых Дальнего Востока показали, что в ЕАО у разных групп населения, в том числе
беременных женщин, формируется определенный микроэлементный статус организма, связанный с условиями
биогеохимической провинции: недостаток I, Se, избыток Fe в окружающей среде (Супрун С.В Козлов В.К.,
Лебедько О.А. и др., 2014)
В современных условиях для прогрессивного развития человеческого общества одним из важнейших
факторов является интеллектуальный потенциал населения. Согласно литературным данным, в настоящее
время отмечается тенденция падения интеллектуального потенциала нации в условиях действия целого ряда
неблагоприятных для жизни факторов: генетических, экологических, в том числе, связанных с ухудшением
качества и режима питания (Ткаченко Е.И, Успенский Ю.П., 2006; Скальный, Рудаков, 2004).
Питание – один из фундаментальных факторов поддержания метаболических процессов организма, который
способствует благоприятному протеканию всех биохимических процессов жизнедеятельности (Румянцев Г. И.,
2001).
Цель исследования – определение влияния микро-, макроэлементов среднесуточного рациона питания
беременных женщин Еврейской автономной области на элементный состав сыворотки крови и
психофизиологические (корневые) показатели.
Проведено экспедиционное физиолого-гигиеническое обследование беременных женщин (n=54),
проживающих в сельской местности Еврейской автономной области (пп. Николаевка, Смидович).
Выявлен нутриентный состав рациона питания путем анкетирования, расчет данных проведен с
использованием программы «Correct food 6.5», определено взаимовлияние содержания селена (Se)
фактического рациона питания на индекс трансформации эритроцитов при воздействии Se in vitro.
Психофизиологические характеристики беременных женщин были определены с использованием теста
Г. Айзенка (Практикум по нормальной физиологии, под ред. В. И. Торшина, 2004)
Результаты исследования показали, что содержание белков в среднесуточном рационе питания беременных
женщин пп. Николаевка – 185,615 ± 22,402 г/сут. и Смидович – 122,405 ± 24,615 г/сут., при нормативе – 82–
98 г/сут. (Практическое руководство, под ред. В.А. Доценко, 2006), превышает пределы нормы. Анализ
содержания жиров в рационе питания беременных женщин п. Николаевка показал дефицит
(82,886 ± 16,997 г/сут.), а в п. Смидович – избыток (118,609 ± 28,644 г/сут.), при нормативе – 84–100 г/сут.
Содержание углеводов в среднесуточном рационе питания беременных женщин избыточно и в п. Николаевка
(465,839 ± 93,517 г/сут.), а в п. Смидович (422,528 ± 67,031 г/сут.), при норме – 355–425 г/сут.
Содержание микро- и макроэлементов в среднесуточном рационе питания беременных женщин,
проживающих в ЕАО, в целом, можно оценить, как дисбалансное. Так, у беременных женщин ЕАО отмечен
избыток натрия, что вызывает перегрузку соответствующих систем гомеостаза и нарушение метаболических
процессов. Люди с избытком натрия обычно легко возбудимы, впечатлительны, гиперактивны.
В среднесуточном рационе питания беременных женщин, проживающих в п. Смидович, содержание Se
составило 74,481 ± 7,137, при нормативе для данной группы – 65–75 мкг/cут. и допустимом содержании
200 мкг/сут. (Ребров В.Г., Громова О.А, 2008). Большую часть селена в среднесуточном рационе питании
беременные женщины получали от хлебобулочных изделий грубого помола.
Определена (по коэффициенту Пирсона) достоверная средняя по силе (r=0,340) корреляционная связь
избыточного содержания Se с индексом трансформации эритроцитов при воздействии Se in vitro (0,345 ± 0,008).
В группе беременных женщин п. Николаевка содержание Se в среднесуточном рационе питания составило
37,966 ± 2,587 мкг/сут., т. е. в 1,96 раза ниже, чем у женщин п. Смидович. Не определена достоверная
корреляционная связь дефицитного содержания Se среднесуточного рациона питания с индексом
трансформации эритроцитов при воздействии Se in vitro 0,2991 ± 0,008. Исследования также выявили более
высокую социально-экономическую обеспеченность беременных женщин п. Николаевка, более разнообразный
рацион. Однако необходимо отметить отсутствие в питании женщин п. Николаевка хлебобулочных изделий из
муки грубого помола, что сказалось на дефиците Se.
Определены основополагающие (корневые) психофизиологические характеристики личности беременных
женщин ЕАО: «склонность ко лжи/искренность», «экстраверсия/интроверсия», «склонность к
нейротизму/устойчивость». В обеих группах ответ женщин был определен, в среднем, как искренний, выявлена
устойчивость (отсутствие нейротизма) у беременных женщин, проживающих п. Николаевка, и соответствие
границе с «нейротизмом» – у беременных женщин п. Смидович. Определяющим психофизиологическим
показателем у беременных женщин ЕАО была интроверсия, которая достоверно корреляционно связана с
преобладающим низким содержанием Se в рационе питания: 55,547 ± 3,845 мкг/сут.
Научный руководитель – д-р биол. наук, доцент Е. Д. Целых.
212
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ
ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ ДЕТЕЙ СЕВЕРНОГО АДМИНИСТРАТИВНОГО ОКРУГА ГОРОДА МОСКВЫ
Е. А. Зенин
Российский университет дружбы народов, г. Москва
В современном городе человек ощущает на себе влияние целого комплекса факторов среды, которые во
многом определяют состояние его здоровья. Хотя химические элементы попадают в организм и с пищей, и с
водой, и с воздухом, в большинстве случаев в городе преобладает ингаляционный путь. Самым низким порогом
восприятия загрязнителей обладают дети и люди пожилого возраста, однако на людях пожилого возраста
трудно проследить воздействие именно экологического фактора. Поэтому изучение здоровья детей более
предпочтительно и доказательно, поскольку дети основное время проводят на территории, не выходящей за
границы района проживания, не имеют профессионального контакта с химическими соединениями; меньше
подвержены вредным привычкам и у них более интенсивный обмен веществ – абсорбция токсичных элементов
протекает более активно, чем у взрослых.
Здоровье детского населения является индикатором загрязнения и степени опасности внешней среды в силу
высокой реактивности организма. При сочетании жёсткости погоды с высоким уровнем загрязнения
атмосферного воздуха, патологический процесс нередко протекает в виде острых простудных или других
заболеваний органов дыхания по типу стенозирующих ларинготрахеитов, обструктивных бронхитов с
последующей хронизацией процессов и развитием бронхиальной астмы. По данным научных исследований,
загрязнение атмосферы в городах обусловливает 20 – 30 % всей заболеваемости, способствует росту числа
детей с аллергическими, бронхолегочными заболеваниями.
Цель работы заключалась в оценке влияния загрязнения воздушного бассейна города Москвы на
заболеваемость органов дыхания детского населения САО.
Методика исследования: оценка заболеваемости проводилась на основании данных Филиала ФГУЗ «Центр
гигиены и эпидемиологии в городе Москве» в Северном административном округе г. Москвы за период с 2008
по 2012 гг. При этом учитывались показатели отчетной формы № 12 «Сведения о числе заболеваний,
зарегистрированных у больных, проживающих в районе обслуживания лечебного учреждения».
Болезни органов дыхания – самая распространенная патология, особенно среди детского населения. В
структуре общей заболеваемости детей (до 14 лет включительно) 70–84 % приходится на острые
респираторные инфекции дыхательных путей и хронические заболевания: хронический бронхит, пневмонию,
бронхиальную астму, которая по распространенности составляет треть всех хронических болезней органов
дыхания. Повышенная заболеваемость детей болезнями органов дыхания наблюдается в районах, на
территориях которых проходят крупные автомагистрали. Компоненты отработавших газов автотранспорта
вносят значительный вклад в суммарный неканцерогенный риск от загрязнения атмосферного воздуха.
Раздражающее действие на слизистую верхних дыхательных путей приводит к угнетению местных и общих
неспецифических факторов защиты, с последующим развитием вторичного иммунодефицита и угнетению
системы интерферона, развитием предрасположенности к острым респираторным заболеваниям бактериальной
и вирусной природы.
Выводы. Техногенные загрязнители атмосферного воздуха являются основными факторами риска
заболеваний населения, проживающего в САО г. Москвы. Остающиеся нерешенные проблемы – организации
движения автотранспорта, развития систем магистральных улиц, комплексных проработок по расширению
внутренних дорожных сетей микрорайонов в градостроительной концепции развития округа – создают
тенденцию к дальнейшему увеличению уровней загрязнения атмосферного воздуха и как следствие высокие
уровни распространенности и впервые выявленной заболеваемости болезнями органов дыхания среди детского
населения.
Литература
1. Ю.П. Гичев. Экологическая обусловленность основных заболеваний и сокращения продолжительности
жизни / Ю.П. Гичев. – Новосибирск: Сибирский отдел РАМН, 2000. – 90 с.
2. Е.Л. Денисова. Влияние факторов среды обитания на состояние здоровья населения (на примере
г. Орехово-Зуево) /Е.Л. Денисова, А.И. Горшков, Н.П.Ляхова //Гигиена и санитария. – 2005. – № 1.
3. В.Р. Кучма. Дети в мегаполисе: некоторые гигиенические проблемы. – М.: Издатель НЦЗД РАМН,
2002. – 280 с.
4. В.А. Мирзонов. Изучение влияния техногенного загрязнения и социальных условий среды обитания на
здоровье населения / В.А.Мирзонов, И.А.Журихина // Здравоохранение РФ. – 2008. – № 5.
5. П.А. Чеботарев. Оценка состояния здоровья детского населения, проживающего в городах с различным
загрязнением атмосферного воздуха / П.А. Чеботарев // Гигиена и санитария. – 2007. – № 6.
6. О.Н. Чудинова. Влияние техногенного загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения
Забайкалья (на примере г. Улан-Удэ): авто-реф.дис. ...канд.биол.наук / О.Н. Чудинова. – Улан-Удэ, 2008. – 22 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент В.П. Пухлянко.
213
ОЦЕНКА ИНДЕКСА МАССЫ ТЕЛА ДЕТЕЙ, ПРОЖИВАЮЩИХ В ГОРОДЕ ВОРОНЕЖЕ
О. В. Литвиненко
Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко
Изучение влияния аэротехногенной нагрузки на организм человека имеет большое значение в современной
медицине. Известно немало случаев заболеваний и даже смерти жителей городов индустриальных центров в
результате выбросов токсичных веществ промышленными предприятиями и транспортом при определенных
метеорологических условиях [Баландин Р. К. Цивилизация против природы. – М.: Вече, 2004.]. Признаки и
последствия действий загрязнителей воздуха на организм человека проявляются большей частью в ухудшении
общего состояния здоровья: появляются головные боли, тошнота, чувство слабости, снижается или теряется
трудоспособность. Известно, что группой населения, наиболее зависимой от уровня загрязнения окружающей
среды, являются дети. Так, даже на этапе донозологической диагностики выявлены определенные различия в
адаптационных процессах у детей, проживающих в загрязненных районах: снижение жизненной емкости
легких, увеличение частоты дыхания, ухудшение бронхиальной проводимости, изменение функций
центральной нервной системы, проявляющееся снижением умственной работоспособности, изменение
гематологических показателей [Какорина Е.П. Антропометрические и функциональные характеристики детей
дошкольного возраста промышленного города / Е.П. Какорина // Гигиена и санитария. – 1993. –№ 4. – С. 85–87].
В связи с этим, особый интерес представляет изучение воздействия антропотехногенной нагрузки на
развивающийся детский организм.
Цель нашего исследования: оценка индекса массы тела у детей, проживающих в экологически
неблагоприятном Левобережном районе города Воронежа.
Материал и методы.
В работе приняли участие 1092 ребенка в возрасте от 2 до 17 лет. Из них мальчиков – 568 (52 %), девочек –
524 (48 %).
Для измерения массы тела использовались медицинские напольные весы. Исследование проводилось утром,
натощак.
Для измерения роста использовался ростомер. Исследование проводилось в положении стоя.
Индекс массы тела (ИМТ) – величина, позволяющая оценить степень соответствия массы человека и его
роста и тем самым косвенно оценить, является ли масса недостаточной, нормальной или избыточной.
Индекс массы тела рассчитывался по формуле:
,
где m – масса тела в килограммах, h – рост в метрах.
Индекс массы тела измеряется в кг/м².
В ходе анализа рассчитывались Z-оценки, представляющие нормализованное отклонение от среднего
значения. Важное достоинство Z-оценок состоит в том, что они имеют стандартное нормальное распределение,
что позволяет сравнивать различные показатели (например, массу и длину или сравнить мальчика и девочку
или детей различного возраста).
Полученные результаты сравнивали со стандартами ВОЗ. В результате анализа выявлено, что индекс массы
тела, соответствующий нормативным значениям, наблюдался у 40 % детей в исследуемой популяции.
Отклонение индекса массы тела от нормы выявлено у 655 детей, что составляет 60 %.
Z-оценки индекса массы тела обследуемых детей, проживающих в районе с повышенной аэрогенной
нагрузкой, изменялись в пределах от –3,82 до 6,38.
Среднее значение Z-оценки на обследуемой территории составило –0,20 ± 1,22 и статистически значимо
отличалось от ожидаемого значения 0,00 ± 1,00 (p<0,001) в сторону преобладания низкого индекса массы тела у
детей, проживающих в экологически неблагоприятном Левобережном районе.
Таким образом, в Левобережном районе г. Воронежа среди детей в возрасте от 2 до 17 лет выявлены
отклонения индекса массы тела в 60 % случаев по сравнению со стандартами ВОЗ. У 37 % из них показатели
индекса массы тела ниже нормативных. Проведенный анализ свидетельствует о преобладании детей с более
низким индексом массы тела среди проживающих на территории с повышенной аэротехногенной нагрузкой по
сравнению со стандартными показателями ВОЗ. Это может являться следствием неблагоприятной
экологической ситуации в Левобережном районе города Воронежа и может учитываться в педиатрической
практике.
Научные руководители – канд. мед. наук О. В. Мячина, канд. мед. наук Л. Г. Величко.
214
ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ НАСЕЛЕНИЯ
(НА ПРИМЕРЕ СТУДЕНТОВ БГУ, г. БРЯНСК)
А. А. Ефремов
Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского
В системе взаимоотношений человека с окружающей средой все более актуальной становится оценка
здоровья населения, т. к. оно зависит от многочисленных факторов: природных условий, типа хозяйственной
деятельности, образа жизни, уровня культуры и санитарно-гигиенических навыков и др. [1]. Основные факторы
риска, снижающие продолжительность жизни, комментировались многими авторами. Наиболее важными
являются четыре фактора риска (высокие артериальное давление и уровень холестерина, табакокурение и
чрезмерное потребление алкоголя), которые суммарно составляют 87,5 % в общей смертности в стране и 58,5 %
в количестве лет жизни с утратой трудоспособности. При этом на первом месте по влиянию на количество лет
жизни с утратой трудоспособности стоит злоупотребление алкоголем (16,5 %) [2]. Согласно современным
представлениям, нижний предел продолжительности жизни человека равен примерно 40–45 годам, а по
последним расчетам максимальная видовая продолжительность жизни у мужчин составляет 99 ± 6 лет, у
женщин – 98 ± 5 лет [2]. Цель исследования – определение биологического возраста студентов крупнейшего
вуза Нечерноземья. Выборка студентов – 200 человек, исследования проводились рекомендованной методикой
[3, 4].
В результате исследования биологического возраста мужчин, максимальное значение по выборке – 45,1;
минимальное – 20. Среднее значение – 32,5 – это хороший показатель, если учесть, что среднее значение
биологического возраста составило 30,5, то можно сделать вывод, что состояние анализируемой группы
соответствует 3-й группе риска, т. к. усредненный показатель D=2. В результате их биологический возраст
вполне соответствует календарному возрасту. Ожидаемая продолжительность жизни будет примерно равна
среднестатистической по стране. В результате исследования биологического возраста мужчин, максимальное
значение по выборке – 32,4; минимальное – 15,6. Среднее значение – 26,6 – это хороший показатель, если
учесть, что среднее значение биологического возраста составило 28,4, то можно сделать вывод, что состояние
анализируемой группы соответствует 3-й группе риска, т. к. усредненный показатель D=1,8. В результате их
биологический возраст вполне соответствует календарному возрасту. Ожидаемая продолжительность жизни
будет примерно равна среднестатистической по стране.
Расчет группы риска для мужчин: D = БВ – ДБВ, где БВ – биологический возраст, ДБВ – должный
биологический возраст.
По результатам теста 4 % респондентов мужского пола попали в первую группу, 18 % – во вторую,
следовательно, их биологический возраст меньше, чем календарный, значит, они наверняка следят за своим
состоянием здоровья. В третью группа попали 43 % респондента, значит, их биологический возраст
соответствует календарному возрасту. Ожидаемая продолжительность жизни будет примерно равна
среднестатистической по стране. В четвертую группу попали 22 % респондента, а в пятую группу 13 %,
следовательно, их биологический возраст больше, чем календарный, значит, им срочно необходимо принимать
меры, бросать вредные привычки и менять свой образ жизни.
Расчет группы риска для женщины: D = БВ – ДБВ.
По результатам теста 2 % респондента женского пола попали в первую группу, 39 % – во вторую,
следовательно, их биологический возраст меньше, чем календарный, значит, они наверняка следят за своим
состоянием здоровья. В третью группа попали 52 % респондента, значит, их биологический возраст
соответствует календарному возрасту. Ожидаемая продолжительность жизни будет примерно равна
среднестатистической по стране. В четвертую группу попали 7 % респондента, следовательно, их
биологический возраст больше, чем календарный, значит, им срочно необходимо принимать меры, бросать
вредные привычки и менять свой образ жизни.
По биологическим процессам, как считают геронтологи, женщины стареют медленнее и живут дольше на 6–
8 лет. Большая жизнеспособность женщин сохраняется на протяжении всей жизни. Существует также ряд
психологически-социальных причин, по-разному влияющих на продолжительность жизни разных полов. В
женской выборке связь между календарным возрастом и набором маркеров меньше, чем в мужской. Это
означает, что влияние возраста на совокупность маркеров старения у женщин меньше, чем у мужчин. Темп
старения женщин меньше темпа старения мужчин.
Литература
1. Агаджанян Н.А. Экология человека: Словарь-справочник. – М.: ММП «Экоцентр», «КРУК», 1997. –
208 с.
2. Апанасенко Г.Л., Попова Л.А.. Медицинская валеология. / Серия «Гиппократ». – Ростов-на-Дону:
Феникс, 2000. – 248 с.
3. Войтенко В.П. Здоровье здоровых. Введение в санологию. – К.: Здоровье, 1991. – 246 с.
4. Войтенко В.П., Козловская С.Г. Современные проблемы геронтологии и гериатрии. – М., 1988.
Научный руководитель – д-р. с.-х. наук, доцент Л.Н. Анищенко.
215
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ И ФИТОИНДИКАЦИЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВИТАМИНОВ ЛИПОФИЛЬНОЙ ПРИРОДЫ
В МАСЛЯНЫХ ЭКСТРАКТАХ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
А. В. Никитенко
Новосибирский государственный медицинский университет
Известно четыре витамина липофильной природы. В лекарственном растительном сырье содержатся
витамин Е, К и каротиноиды. Важную роль для организма человека играет витамин Е. Токоферол, или витамин
Е, является природным антиоксидантом и модулирует активность нескольких ферментов, участвующих в
передаче нервно-мышечных сигналов. При недостатке витамина Е обнаруживаются дегенеративные изменения
в скелетных мышцах и мышце сердца, отмечается повышение проницаемости и ломкости капилляров.
Каротиноиды – источник витамина А. Животные и человек неспособны синтезировать витамин А, который
является незаменимым для зрения, роста, репродукции, защиты от различных бактериальных и грибковых
заболеваний.
На содержание витаминов в лекарственном растительном сырье влияют многие экологические факторы, в
связи с этим необходимо устанавливать их количественное содержание. Целью исследования являлась
отработка методики установления количественного содержания α-токоферола и β-каротина в лекарственном
растительном сырье и в фитопрепаратах, получаемых их него.
Объектами исследования служили выпускаемые промышленностью масло зародышей пшеницы, масло
облепиховое, а также свежеприготовленный спиртовый экстракт плодов облепихи.
В качестве эталонного раствора использовался 10 % раствор α-токоферола в масле и раствор β-каротина.
Для качественного анализа исследуемых объектов использовалась тонкослойная хроматография, а
количественное определение проводили спектрофотометрическим методом на приборе СФ-56.
Для разделения исследуемых образцов методом ТСХ экспериментально подбирались системы
растворителей. Для α-токоферола наиболее полное разделение произошло в двухкомпонентной системе гексанэтилацетат в соотношении 9:1. Для β-каротина – в двухкомпонентной системе гексан-диэтиловый эфир в
соотношении 8:2. В результате анализа хроматограмм было установлено, что исследуемые образцы содержат
α-токоферол и β-каротин.
Для проведения спектрофотометрического исследования эталонный и исследуемые растворы растворяли в
петролейном эфире в соотношении 1:100. В качестве раствора сравнения использовался чистый петролейный
эфир. Анализ УФ спектра в диапазоне 200–800 нм показал наличие двух областей поглощения – 420–460 нм с
характерным для β-каротина максимумом на 445 нм, и 280–300 нм с характерным для α-токоферола
максимумом на 285 нм, что позволяет провести количественное определение обоих витаминов по известному
коэффициенту молярной экстинкции.
УФ-спектры гексановых извлечений из исследуемых объектов
В результате проведенной работы была предложена методика количественного определения содержания
витаминов липофильной природы.
Содержание каротиноидов и токоферола в исследуемых объектах, мг %
Токоферолы
Каротиноиды
«масло облепиховое»
12,1
59,0
Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент Д. С. Круглов.
216
«масло зародышей пшеницы»
460,0
8,2
ЛИСТЬЯ КРАПИВЫ ДВУДОМНОЙ И ЭВКАЛИПТА ПРУТОВИДНОГО
КАК ИСТОЧНИК ХЛОРОФИЛЛА
А. Ф. Воронина
Новосибирский государственный медицинский университет
В настоящее время промышленностью выпускается препарат «Хлорофиллипт», который является смесью
хлорофиллов из листьев эвкалипта. Препарат обладает антибактериальной активностью, особенно
относительно стафилококков, а также антисептической и противовоспалительной активностью и применяется
при лечении заболеваний, вызванных антибиотикоустойчивыми стафилококками: при ожоговой болезни, долго
не заживающих ранах, трофических язвах конечностей.
Целью исследования является сравнительный анализ качественного состава содержания хлорофилла в
липофильных фракциях из листьев эвкалипта прутовидного и крапивы двудомной с помощью
хроматографического и спектрофотометрического методов анализа.
Для исследования были выбраны листья крапивы двудомной, заготовленные на территории Новосибирской
области, и листья эвкалипта прутовидного, заготовленного на территории республика Абхазия в фазу цветения
в 2014 году.
На первом этапе было получено извлечение из листьев эвкалипта (экстракт А), листьев крапивы (экстракт Б)
и травы пастушьей сумки (экстракт В) с использованием в качестве экстрагента спирта этилового 96 %
(соотношение сырье : экстрагент равно 1:50). Трава пастушьей сумки является прямым источником витамина К
и была взята нами в качестве сравнительного образца.
Полученные извлечения были нанесены на пластинки «Силуфол» которые помещались в камеру с системой
растворителей ацетон : петролейный эфир в соотношении 1:1. При просмотре полученной хроматограммы в
УФ свете с длиной волны 254 нм на хроматограмме экстракта Б и экстракта В были выявлены дополнительные
красные пятна, которые характерны для витамина К. Качественная реакция со спиртовым раствором щелочи
подтвердила данное предположение.
Далее для трех испытуемых растворов был снят УФ-спектр на спектрометре СФ-56. Анализ УФ-спектра
показал наличие характерных максимумов для хлорофилла А в области 670 нм у трех извлечений. В то же
время спектры экстракта Б и экстракта В имели ряд дополнительных пиков, что отличало их от экстракта А и
свидетельствовало о присутствии ряда дополнительных веществ.
УФ – спектры спиртовых извлечений из листьев крапивы, эвкалипта и травы пастушьей сумки
В результате проведенных исследований было установлено, что состав липофильных фракций эвкалипта
прутовидного представлен в основном хлорофиллом, а извлечение из крапивы двудомной помимо хлорофилла
содержит каротиноиды и витамин К.
Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент Д. С. Круглов.
217
СОДЕРЖАНИЕ НЕКОТОРЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЯХ
РАЗЛИЧНЫХ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ГРУПП
А. В. Матюшенко, М. Г. Неборская
Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины, г. Гомель, Белоруссия
В медицине растения, содержащие макроэлементы и микроэлементы, используются как лекарственные
средства. Значение микроэлементов для организма объясняется тем, что они входят в состав ферментов,
активных металлорганических соединений, которые оказывают каталитическое действие на многие
биохимические процессы, постоянно протекающие в организме [1].
Изучение содержания в лекарственных растениях таких микроэлементов, как кобальт и медь, может помочь
при создании лекарственных сборов.
Кобальт стимулирует процессы кроветворения, участвует в синтезе витамина В12, улучшает всасывание
железа в кишечнике и катализирует переход депонированного железа в гемоглобин эритроцитов. Избыток
кобальта может вызвать кардиомиопатию, оказывает эмбриотоксическое действие (вплоть до внутриутробной
гибели плода). Суточная потребность составляет 40–70 мкг [2].
Медь входит в состав ферментов, способствует анаболическим процессам в организме, участвует в тканевом
дыхании, инактивации инсулиназы. При дефиците меди нарушаются костеобразование и синтез
соединительной ткани. Избыточное поступление меди в организм проявляется острым массивным гемолизом,
почечной недостаточностью. Суточная потребность в меди составляет 2–5 мг [3].
Цель: изучить содержание кобальта и меди в лекарственных растениях.
Методы исследований: фотометрическое определение в растениях содержания меди с использованием
диэтилдитиокарбамата свинца и кобальта с использованием 2-нитрозо-1-нафтола.
Объектами исследований являются лекарственные растения, в которых изучали содержание
микроэлементов (меди, кобальта). Выбрано 15 видов растений различных фармакологических групп,
обладающих противовоспалительным, успокаивающим действием, и растения витаминоносы. Проведена
математическая обработка полученных данных.
Количественное содержание кобальта и меди в лекарственных растениях (n = 3, ρ = 0,95)
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Названия растений
Кобальт
Медь
мг/кг
С противовоспалительным действием:
Ноготки аптечные – Colendula officinalis L.
Тысячелистник обыкновенный – Achillea millefolium L.
Пижма обыкновенная – Tanacetun vulgare L.
Укроп пахучий – Anetum graveolens L.
Мята перечная – Mentha piperita L.
Дуб обыкновенный – Quercus robur L.
Горец птичий – Polygonum aviculare L.
Багульник болотный – Ledur palustre L.
С успокаивающим действием:
Девясил высокий – Inula helenium L.
Пустырник пятилопастной – Leonurus ouirouelobatus Gilb.
Синюха голубая – Polemonium coeruleum L.
Витаминоносы:
Земляника лесная – Fragaria vesca L.
Рябина обыкновенная – Sorbus aucuparia L.
Клюква четырехлепестная – Oxycoccus polustris Pers.
Черника – Vaccinium myrtillus L.
2,76 ± 0,10
3,76 ± 0,20
1,42 ± 0,10
0,88 ± 0,10
0,70 ±0,08
0,62 ±0,06
1,82 ± 0,15
0,55 ± 0,06
3,0 ± 0,20
7,60 ± 0,25
7,20 ± 0,20
2,40 ± 0,10
5,60 ±0,20
11,20 ±0,40
4,16 ± 0,20
4,12 ± 0,20
1,76 ± 0,10
0,56 ± 0,07
0,46 ± 0,05
6,40 ± 0,20
5,20 ± 0,20
12,80 ± 0,30
2,70 ± 0,10
1,20 ± 0,10
6,60 ± 0,20
0,96 ± 0,10
8,30 ± 0,30
3,70 ± 0,20
6,60 ± 0,30
10,20 ± 0,30
Из таблицы видно, что максимальное содержание кобальта в растениях составляет 6,60 мг/кг у клюквы
четырехлепестной, меди – 12,80 мг/кг у синюхи голубой. Минимальное содержание кобальта составляет
0,46 мг/кг у синюхи голубой, меди – 2,40 мг/кг у укропа пахучего.
Полученные данные помогут в составлении лекарственных сборов.
Литература
1. В. В. Карпук. Фармакогнозия. – Минск: БГУ, 2011. – 340 с.
2. Ю. А. Исаев. Лечение микроэлементами, металлами и минералами. – Киев: Здоровье, 2002. – 118 с.
3. О. Т. Зинина. Влияние некоторых тяжелых металлов и микроэлементов на биохимические процессы в
организме человека // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. – 2001. – № 4. – стр. 99–105.
Научный руководитель – Л. А. Беляева.
218
ФАРМАКОГНОСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОДОВ ШИПОВНИКА
Т. А. Шатерник
Государственный гуманитарно-технологический университет, г. Орехово-Зуево
Одной из основных задач на современном этапе развития науки фармакогнозии является изучение
химического состава фармакопейных видов лекарственных растений с целью выявления новых биологических
соединений, в связи с этим – выявление новых видов биологической активности и возможности расширения
спектра применении данных растений в медицине. Одним из таких растений является шиповник. В
нормативной документации (Фармакопейная статья – ФС) плоды шиповника (Rosae fructus) нормируются
только по одной группе веществ – витамину С. Однако известно, что плоды шиповника обладают широким
спектром биологической активности: оказывают общеукрепляющее действие на организм, обладают
регенерирующими и желчегонными свойствами, что обусловлено присутствием других групп биологически
активных веществ (БАВ). В связи с этим выявление данных групп БАВ является значимым для возможности
внесения корректив в ФС на данное сырье и расширения спектра применения его в медицине.
Целью исследования являлось проведение фармакогностического исследования плодов шиповника. Для
этого нами проведены товароведческий и фитохимический анализ с использованием общепринятых в
фармакогнозии методов. Кроме того, в задачи нашего исследования входило определение оптимальных
технологических параметров для максимального извлечения отдельных групп БАВ. Для количественного
определения БАВ использовался метод прямой спектрофотометрии. Расчеты содержания флавоноидов вели по
РСО рутина (при длине волны 361 нм), дубильных веществ гидролизуемой группы по РСО танина (при длине
волны 275 нм) с использованием калибровочных графиков, построенных по данным веществам.
Результаты исследования. Товароведческие показатели сырья «Плоды шиповника»: влажность составила
9,64 %; содержание золы общей – 4,95 %, золы, нерастворимой в 10 % растворе HCl – 0,94 %; содержание
примесей: кусочки веточек, чашелистиков и плодоножек – 0,11 %; почерневшие, пригоревшие, повреждённые
вредителями и болезнями плоды – 0,5 %; измельчённых частиц, в том числе орешков, проходящих сквозь сито
с отверстиями диаметром в 3 мм – 0,18 %. Ситовой анализ показал преобладание частиц сырья размером 2 и
3 мм (20,2 % и 58,6 % соответственно). Общий фитохимический анализ ЛРС показал наличие флавоноидов,
дубильных веществ, свободных углеводов, аскорбиновой кислоты, каротиноидов, кумаринов и
гидроксикоричных кислот.
Для определения оптимального размера частиц сырья и оптимального экстрагента с целью выделения
максимального количества БАВ нами проведены дальнейшие исследования. Сырье было разделено на фракции
с разным размером частиц, из которых с использованием различных экстрагентов (спирт этиловый 20 % и
40 %) были получены суммарные извлечения. В суммарных извлечениях определяли содержание
экстрактивных веществ (сумма веществ органической и неорганической природы, извлекаемая определенным
растворителем) и содержание основных групп БАВ, отвечающих за противовоспалительный и желчегонный
эффект (флавоноиды и дубильные вещества). Результаты исследований представлены в таблице.
Зависимость выхода экстрактивных веществ, флавоноидов и дубильных веществ из плодов шиповника от
размера частиц ЛРС и используемого экстрагента
Размер
частиц
ЛРС
1
2
3
5
Содержание экстрактивных
веществ
20 %
20,86 ± 0,06
25,13 ± 0,07
37,37 ± 0,05
35,01 ± 0,05
40 %
19,89 ± 0,05
25,94 ± 0,06
33,76 ± 0,04
31,04 ± 0,05
Содержание флавоноидов
спирт этиловый
20 %
40 %
2,14 ± 0,02
3,16 ± 0,02
1,02 ± 0,02
1,14 ± 0,01
0,85 ± 0,01
0,94 ± 0,03
0,79 ± 0,02
0,89 ± 0,04
Содержание дубильных веществ
20 %
5,1 ± 0,02
6,576 ± 0,03
6,323 ± 0,01
7,47 ± 0,04
40 %
4,98 ± 0,01
6,63 ± 0,02
6,48 ± 0,03
7,25 ± 0,02
Установлено, что наибольшее количество экстрактивных веществ извлекается из ЛРС с размером частиц
3 мм при использовании экстрагента 20 % спирт этиловый. Для максимального извлечения дубильных веществ
оптимальными являются: размер частиц – 5 мм, экстрагент – 20 % спирт этиловый. Для максимального
извлечения флавоноидов оптимальными являются: размер частиц – 1 мм, экстрагент – 40 % спирт этиловый.
Научный руководитель – д-р. фармацевт. наук, проф. М.А.Ханина.
219
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КУМАРИНОВ В РАСТЕНИИ СЕМЕЙСТВА ЗОНТИЧНЫЕ –
БОРЩЕВИКА СОСНОВСКОГО (HERACLEUM SOSNOWSKYI)
Л. Ф. Латипова, К. А. Белоусова
Бирский филиал Башкирского государственного университета
Соединения, обладающие биологической активностью, широко применяют в клинической практике и
животноводстве в качестве лекарственных препаратов и добавок к кормам. В связи с этим их содержание
необходимо контролировать в биологических жидкостях, пищевых продуктах и объектах окружающей среды.
Одним из распространенных методов определения веществ данных классов является высокоэффективная
жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Более проста в обращении флуориметрическая аппаратура, а
флуоресцентный метод существенно более чувствителен. Поэтому интересным является метод
сенсибилизированной флуоресценции с использованием некоторых лантаноидов.
Актуальность работы заключается в синтезе новых комплексов ионов лантанидов с фурокумариновыми
производными потенциальных фотокатализаторов в органических синтезах.
Цель работы: выделение кумаринов из растения семейства Зонтичные – борщевика Сосновского (Heracleum
sosnowskyi).
Задачи исследования:
– разработка метода эффективного выделения кумаринов из растительного сырья;
– синтез комплексов ионов лантанидов с фурокумаринами;
– изучение оптических и каталитических свойств полученных комплексов.
Кумарины – природные фенольные гетероциклические соединения, производные цис-ортооксикоричной
кислоты. В основе строения кумаринов лежит 9,10-бензо-α-пирон (ненасыщенный ароматический лактон
цис-ортооксикоричной кислоты) [2].
Химическая классификация кумаринов предложена в 1938 г. Б. Шпетом и дополнена отечественными
учеными Г. К. Никоновым и Г. А. Кузнецовой [1].
В зависимости от своей химической структуры, кумарины делят на 6 групп.
1. Кумарин, дигидрокумарин и их гликозиды.
2. Окси-, метокси- и алкилированные производные кумарина.
3. Фурокумарины, или кумарон-альфа-пироны.
4. Пиранокумарины, или хроменопироны.
5. 3,4-бензокумарины
6. Бензофуранокумарины или Куместаны (куместролы).
Установлено, что большая часть ядовитых веществ борщевика сосредоточена в наземной части растения – в
стеблях и листьях.
Для определения содержания кумаринов в борщевике Сосновского получали экстракты из высушенных
стеблей. В состав ядовитых фуранокумаринов входят такие кумарины, как бергаптен, ксантотоксин и
изопимпинелин.
Для извлечения кумаринов из сухого сырья борщевика применялась модифицированная в нашей
лаборатории методика Г.К. Никонова [3]. Для этого брали 20 г измельченных сухих листьев и стеблей
борщевика, экстрагировали 200 мл смесью бутилацетат : хлороформ (2:1) в течение 24 часов. К остатку
добавили 5 % раствор гидроксида натрия и нагревали на водяной бане в течение 5 минут, жидкость переносили
в делительную воронку и кумарины извлекали смесью бутилацетат : хлороформ (2:1). Экстракты объединяли,
добавляли 5 % раствор карбоната натрия и взбалтывали. Затем высушивали безводным сульфатом натрия,
отфильтровывали раствор и отгоняли в заранее взвешенную колбу. Остаток высушивали при 70 °C до
постоянной массы. По разности масс пустого стакана и стакана с кумаринами определили содержания
кумаринов в 20 г сухого борщевика. Масса кумаринов составила 82,1 мг. Следовательно, в одном килограмме
борщевика содержится 4,105 г кумаринов.
Таким образом, разработан метод эффективного выделения кумаринов из борщевика. Выделение кумаринов
из борщевика не является особо трудной проблемой. Это открывает возможность дальнейшей переработки
ядовитого вида борщевика с выделением всего комплекса природных химических соединений.
В наших дальнейших работах планируется синтез комплексов кумаринов с ионами лантанидов (Pr3+, Eu3+ и
3+
Tb ) и изучение их свойств.
Литература
1. Кузнецова, Г.А. Природные кумарины и фурокумарины – Л., 1967. – 248 с.
2. Коноплёва, М.М. Фармакогнозия: Природные биологически активные вещества – Витебск 2007. – 272 с.
3. Никонов Г. К., Мануйлов Б.М. Основы современной фитотерапии. – ОАО «Издательство «Медицина»,
2005. – 520 с.
Научные руководители – канд. хим. наук, доцент Г.Г. Козлова, канд. хим. наук, доцент А.Р. Махмутов.
220
ПОДБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАСТОЙКИ БОЯРЫШНИКА
С МАКСИМАЛЬНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
М. В. Гросс
Государственный гуманитарно-технологический университет, г. Орехово-Зуево
Разработка оптимальных технологических параметров при производстве галеновых препаратов позволяет
при максимальном извлечении биологически активных веществ рационально использовать как лекарственное
растительное сырье (ЛРС), так и экстрагенты, что в свою очередь определяет экономическую целесообразность
производства.
Цель исследования. Подбор технологических параметров, позволяющих максимально извлечь действующие
вещества из ЛРС при минимальном расходовании сырья и экстрагента.
Объекты исследования. Лекарственное растительное сырье Боярышника плоды (Crataégi sanguíneae fructus)
различных производителей: производитель «Х» и ОАО «Красногорсклексредства».
Методы исследования. Общий фитохимический анализ проводили по общепринятым методикам.
Товароведческий анализ (измельченность, влажность, зольность, примеси, экстрактивные вещества) проводили
по фармакопейным методикам [1,2]. Суммарные извлечения из сырья получали методом дробной мацерации
при нагревании на водяной бане. Содержание действующих веществ определяли методом прямой
спектрофотометрии на приборе СФ-56: флавоноидов (в пересчете на рутин) – при длине волны 361 нм,
дубильных веществ (в пересчете на танин) – при длине волны 275 нм. Расчет осуществляли по калибровочным
графикам, построенным по РСО рутина и РСО танина.
Ситовой анализ исследуемых образцов сырья выявил следующие фракции: с размерами частиц 10 мм –7,5 %,
7 мм – 86,5 %, 5 мм – 4,5 % (сырье производителя «Х»). Для сырья производителя ОАО
«Красногорсклексредства» установлены следующие фракции: с размером частиц 10 мм – 80 %, 7 мм – 18,4 %.
Влажность сырья производителя «Х» составила 5,6 %, у сырья ОАО Красногорсклексредства влажность
составила 5,5 %. Зола общая у сырья производителей «Х» и ОАО Красногорсклексредства» составила
соответственно 4,1 % и 3,4 % (согласно ГФ не более 3 %).
Общий фитохимический анализ исследуемых образцов сырья показал присутствие флавоноидов, дубильных
веществ, каротиноидов, сапонинов, органических кислот, пектинов, аскорбиновой кислоты, гидроксикоричных
и фенолкарбоновых кислот.
Нами проведены исследования выхода экстрактивных веществ, флавоноидов и дубильных веществ из
плодов боярышника в зависимости от размера частиц и используемого экстрагента.
Зависимость содержания эктрактивных веществ, флавоноидов и дубильных вещества в извлечениях,
полученных с использованием спирта этилового различной концентрации
(в %, в пересчете на абсолютно сухое сырье)
Выявлено, что наибольшая сумма экстрактивных веществ извлекается из сырья с размером частиц 7 мм при
использовании 20 % спирта этилового. Наибольший выход флавоноидов и дубильных веществ наблюдается из
сырья с размером частиц 10 мм при использовании 40 % спирта этилового.
Таким образом, нами установлено, что для получения настойки с максимальным содержанием действующих
веществ необходимо использовать 40 % спирт этиловый при размере частиц сырья 10 мм.
Литература
1. Государственная фармакопея Российской федерации XII издания. – М.: «Издательство «Научный центр
экспертизы средств медицинского применения», 2008. – 704 с.
2. Государственная фармакопея СССР: Вып.1 Общие методы анализа/ МЗ СССР., Вып.2 Общие методы
анализа / МЗ СССР. – 11 – е изд. –М.: Медицина, 1987. – 336 с.
Научный руководитель – д-р. фармацевт. наук, проф. М.А.Ханина.
221
ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ПИГМЕНТНЫЙ СОСТАВ
ACHILLEA MILLEFOLIUM L.
А. С. Селиверстова, М. А. Забродина
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Тысячелистник обыкновенный является лекарственным растением и широко используется как в
официальной, так и в народной медицине. Как декоративное растение тысячелистник прекрасно смотрится на
клумбах и делает их более живописными и яркими. Листья очень богаты эфирными маслами, ахилленом,
алкалоидами. В состав эфирного масла входит хамазулен, гликозиды, смолы, дубильные вещества,
аминокислоты, витамин К, каротин, аскорбиновая кислота [1]. Это растение занимает важное место в
практической жизни человека, и изучение его экологии на сегодняшний день является актуальным. Влияние
окружающей среды на тысячелистник мало изучено.
В связи с этим, целью данной работы было сравнить пигментный состав Achillea millefolium L. из
естественных и лабораторных условий. Задачи исследования заключались в выращивании тысячелистника в
равных лабораторных условиях и сравнении его с особями, произрастающих в естественных условиях.
Семена для лабораторных образцов были собраны в сентябре 2013 года на территории г. Красноярска с трех
биотопов: суходольный луг, опушка березового леса и березовый лес, и были пророщены в равных условиях
при предварительной стратификации. В дальнейшем экземпляры тысячелистника, которые проросли, были
помещены под люминесцентные лампы. Фотопериод составлял 14 часов (8:00 – 22:00). Досветка в течение дня
была не ниже 4 klx. Период вегетации 12.05.2015 г. – 22.06.2015 г. (42 суток). Для сравнения была выбрана
ценопопуляция тысячелистника, произраставшего в естественных условиях на суходольном лугу.
Из долей средних листьев лабораторных и выросших в естественных условиях экземпляров Achillea
millefolium L. были получены пигменты (хлорофилл а и b, каротиноиды), затем были измерены их оптические
плотности при длинах волн, равных 470, 649, 665 и 720 нм. Были проведены расчеты средних значений
концентраций хлорофилла а и b, каротиноидов в долях листьев, а также расчеты среднего значения
концентраций пигментов в комплексе долей (нижняя + средняя + верхняя). Данные приведены в таблице.
Количество исследуемых растений, взятых из каждой ценопопуляции для определения пигментного состава,
было равно семи. Число повторностей эксперимента было равно трем.
Средние значения концентраций пигментов исследуемых образцов Achillea millefolium L.
Доля
листа
Нижняя
Средняя
Верхняя
Среднее
значение
по долям
Пигменты растений, выращенных в
лабораторных условиях, мкг/г сырой массы
хлорофилл
хлорофилл
каротиноиды
а
b
356,94
97,01
152,77
239,06
67,47
101,20
252,03
77,80
117,57
282,68
80,76
Пигменты растений, выращенных в
естественных условиях, мкг/г сырой массы
хлорофилл
хлорофилл
каротиноиды
а
b
130,00
64,61
55,67
131,96
52,50
57,71
239,19
113,04
105,23
123,85
167,05
76,72
72,87
Из данной таблицы следует, что наибольшая концентрация хлорофилла а находится в нижних долях листьев
у лабораторных образцов и в верхней доле у естественно произрастающих. Хлорофилл b и каротиноиды –
аналогично. Меньшая концентрация хлорофилла а, b и каротиноидов обнаружена в средних долях листьев у
лабораторных образцов. У образцов, произрастающих в естественных условиях, самая низкая концентрация
хлорофилла а и каротиноидов обнаружена в нижних и верхних долях, а хлорофилла b – в средних.
Содержание хлорофилла а намного выше у лабораторных экземпляров, чем у растений, выросших в
естественных экологических условиях (282,68 мкг/г сырой массы). Содержание хлорофилла b немного выше у
лабораторных экземпляров (80,76 мкг/г сырой массы), чем у растений, выращенных в естественных условиях
(76,72 мкг/г сырой массы). Содержание каротиноидов также выше у лабораторных экземпляров (123,85 мкг/г
сырой массы). Таким образом, можно сделать вывод о том, что экологические условия влияют на пигментный
состав Achillea millefolium L.
Литература
1. А. С. Селиверстова, Н. В. Степанов. Сравнение ценопопуляций Achillea millefolium L. sensu lato в
Енисейско – Чунском фрагменте ареала // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: сборник научных
статей по материалам XIV международной научно-практической конференции (25–29 мая 2015 г., Барнаул). –
Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2015 – стр. 36 – 40.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Н. А. Гаевский.
222
ВЛИЯНИЕ PH СРЕДЫ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОМАТОВ С ГРИБАМИ РОДА TRICHODERMA
П. А. Подойникова
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
В сельском хозяйстве для борьбы с фитопатогенами, снижающими урожайность растений, используют
ядохимикаты. Однако ядохимикаты не только уничтожают патогены, но и оказывают не совсем благоприятное
влияние на растение: происходит накопление ядов в самом растении, за счет чего изменяется пищевая ценность
растительного материала, уменьшаются сроки хранения урожая. Поэтому ученые находят новые средства
защиты растений. В связи с этим привлекают внимание микроорганизмы-антагонисты патогенов и
биопрепараты, созданные на их основе [1]. Среди антагонистов наиболее распространенными являются грибы
рода Trichoderma и это не случайно, так как они способны образовывать симбиоз с корнями растений и
оказывать помимо защитного эффекта прямое стимулирующее действие на рост и развитие растений [2]. В
связи с этим более детальное изучение взаимодействия данных микромицетов с растениями представляет
большой научный и практический интерес. Полученная информация позволит использовать микромицеты в
сельском хозяйстве, а в дальнейшем полностью заменить пестициды на органические биопрепараты. Однако
каждый организм для своей жизнедеятельности требует определенных условий. Для развития и
функционирования грибов рода Trichoderma и томатов большое значение имеет pH среды. В связи с этим
необходимо было в первую очередь изучить влияние кислотности почвогрунтов на рост и развитие томатов.
Цель данной работы – найти необходимый pH, который оказывал бы благоприятное влияние как на
растения, так и на микроорганизмы-антагонисты патогенов.
В задачи исследований входило определить влияние кислотности почвы на следующие показатели:
– физиолого-морфологические параметры томатов;
– пигментный аппарат растений.
Объектом исследования были томаты (Solanum lycopersicum) сорта «Земляк» и микромицеты Trichoderma
asperellum.
В качестве контрольного варианта были взяты растения, семена которых не обработаны Trichoderma
asperellum; в качестве опытного варианта – растения, семена которых обработаны микромицетами.
Семена растений высаживали в почвогрунт с pH 5,45 и pH 6,20. Измерения морфологических и
биохимических параметров проводили на 16-е, 22-е и на 26-е сутки вегетации.
В ходе исследования определяли лабораторную и грунтовую всхожесть, энергию прорастания и всхожесть
семян согласно ГОСТу 12038-84[3], физиолого-морфологические параметры, накопление сырой и сухой
биомассы, содержание хлорофиллов a и b, общий хлорофилл, отношение хлорофилла а к хлорофиллу b,
содержание каротиноидов.
Пигменты экстрагировали 96 % этиловым спиртом при 65 °C в течение 30 минут. Спектрофотометрический
анализ проводили согласно [4]. Площадь листовой поверхности оценивали с помощью программы Image-J 1.45
на основе цифрового изображения, полученного путем сканирования (The HP Scanjet G3010 at 600 DPI).
Исследования показали, что растения, семена которых обработаны спорами Trichoderma asperellum
значительно отличались от контрольного варианта по всем исследованным параметрам. Наиболее значимые
различия были получены по надземной системе, по содержанию сырого и сухого вещества, наблюдалось
увеличение содержания пигментов в опытном варианте. Однако на взаимоотношения томатов и Trichoderma
asperellum большое влияние оказывала кислотность почвогрунтов. Наибольшие результаты были получены при
pH 5,45 по всем исследуемым параметрам. На основании этого было сделано заключение, что наибольший
эффект от взаимоотношения томатов и Trichoderma asperellum можно получить при pH 5,45.
Литература
1. Т.И. Громовых, Т.И.Литовка. Возбудители фузариоза в питомниках Красноярского края. – Красноярск:
Лесоведение, 2002, N 6. – С.68–71;
2. Голованова, Т.И. Долинская Е.В.,. Сичкарук Е.А. Роль грибов рода Trichoderma в повышении
урожайности пшеницы и ячменя // Вестник КрасГАУ. – Красноярск. – 2009. – № 6.– С. 53–58.
3. ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести // Дата введ.
01.07.1986 М.:Стандартинформ. 1986.С.21.
4. Wintermans J.F.G.M., DeMots A. Spectrophotomeric characteristics of chlorophylls a and b and their
pheophytins in ethanol // Biochim.Biophys. Acta. 1965. V.109.P.448–453.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. Т.И. Голованова.
223
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕРРИТОРИИ ИЛЬМЕНСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА БИОИНДИКАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
А. В. Кашукова, С. Ю. Александрова
Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск
Среди основных проблем современности, изменение экологической обстановки под действием
антропогенных факторов занимает особое место.
Одним из удобных методов оценки состояния окружающей среды является метод, основанный на фиксации
показателей нарушения стабильности развития организмов [1]. Использованные в данной работе методы,
позволяют провести оценку антропогенной нагрузки на заповедную территорию и прилегающую к ней зону
отчуждения.
Цель работы – оценка экологического состояния территории Ильменского заповедника на основе анализа
биоиндикационных исследований.
В рамках поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1) определить основные статистические показатели асимметрии;
2) выявить различия показателей флуктуирующей асимметрии березы повислой при разных уровнях
антропогенной нагрузки;
3) сравнить данные, полученные на основе показателей флуктуирующей асимметрии березы повислой со
сравнительными исследованиями поражения и омертвления тканей листа при антропогенном загрязнении
воздушной среды на территории Ильменского государственного заповедника и зоны отчуждения.
Материалы и методы исследования. Исследования проводились на территории Ильменского
государственного заповедника и в зоне отчуждения. Были выбраны четыре экспериментальные площадки
10×10 м2:
1. «Научно-производственная база» – площадка, расположенная в черте научно-производственной базы
Ильменского заповедника на берегу Ильменского озера. На данном участке размещены строения и созданы
условия для сезонного пребывания людей. На момент исследований на данной территории проживало от 30 до
50 человек.
2. «Турбаза» – площадка, расположенная на противоположном, от научно-производственной базы, берегу
Ильменского озера. На данной территории размещены строения для сезонного пребывания людей, в которых на
момент исследований проживало несколько сотен человек.
3. «Кордон лесника». На данной площадке расположено одно одноэтажное строение, в котором в течение
всего года проживает семья одного лесника.
4. «Ж/д станция 2008 км» – площадка, испытывающая сильное антропогенное воздействие, в связи с
расположенными в непосредственной близости действующими железнодорожными путями.
Выбор площадок был обусловлен разной степенью влияния антропогенного фактора на степень
загрязнённости воздуха в данных зонах.
Как объект исследования в работе использовалась Береза повислая (Betula pendula Roth.). В качестве
диагностического органа исследовали лист–ассимиляционный аппарат, который в первую очередь реагирует на
изменения окружающей среды.
В целом в работе было использовано 360 листьев. Весь собранный материал обрабатывался трёмя разными
методами. Для изучения показателя флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой была
использована методика В.М.Захарова.
Нами было высказано предположение, что в результате антропогенного загрязнения воздушной среды
листовая пластина повреждается и частично теряет свои функции. По этой причине следующим этапом
исследований служило определение поражения и омертвления тканей листа [2].
Результаты: В ходе работы были изучены различия морфологических показателей листовых пластин березы
повислой, произрастающей на четырёх разных экспериментальных площадках. На территориях «Научнопроизводственной базы» и «турбазы» размещены строения и созданы условия для сезонного пребывания людей,
в связи с этим сделано предположение, что данные территории испытывают большую антропогенную нагрузку,
нежели площадка «Кордон лесника». Все полученные показатели находятся в пределах условной нормы
(<0,055), однако наблюдается зависимость между заселенностью площадки людьми и ростом асимметричности
листьев березы. Среди собранных листьев лишь у 20 % материала наблюдалось наличие повреждённой ткани.
Средний процент повреждений листа каждой площадки не превышал 5 %.
Литература
1. В. М. Захаров, А.Т. Чубинишвили и др. Здоровье среды: практика оценки. – М.: Центр экологической
политики России, 2000. – 68 с.
2. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: учебное пособие
для ВУЗов. – М.: Изд-во ВЛАДОС, 2001. – 285 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент М. А. Попкова.
224
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
НА ОСНОВЕ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ И ФЕРРОЦИАНИДА ЖЕЛЕЗА
В КАЧЕСТВЕ ЭНТЕРОСОРБЕНТА
А. Ю. Друк, А. С. Маковеев, Д. А. Рожина, С. Ю. Солодников
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)
Загрязнение окружающей среды радионуклидами в странах с развитой атомной энергетикой негативно
отражается не только на экологическом состоянии почвы, воды, воздуха, но и способствует попаданию
тяжелых металлов в организм человека, вызывая различные заболевания, в том числе лучевую болезнь. Для
лечения таких заболеваний активно используют различные энтеросорбенты. Энтеросорбенты способствуют
связыванию экзо- и эндогенных веществ в желудочно-кишечном тракте путем адсорбции, абсорбции, ионного
обмена, комплексообразования. Однако энтеросорбенты, полученные с использованием химических
технологий, сами могут обладать токсическими эффектами и действуют ограниченное время, поэтому в
перспективе изучаются энтеросорбенты, в основе которых лежат биологические объекты.
Целью данной работы являлось получение энтеросорбента на основе биомассы бурых морских водорослей
Черного моря Zostera marina, Cystoseira barbata и ферроцианидной фазы железа (III), с улучшенными
сорбционно-кинетическими характеристиками.
Ферроцианидная фаза помещалась на поверхность клеточных стенок водорослей путем включения активной
ферроцианидной составляющей в матрицу материала-носителя. Выбор в качестве носителя морских водорослей
обусловлен их высокой удельной поверхностью и способностью к ее увеличению за счет набухания матрицы в
водных растворах [1]. Морские водоросли также содержат на поверхности такие функциональные группы как
карбоксильные и альгиновые, способствующие прикреплению катионов металлов на поверхности водорослей с
дальнейшей возможностью внедрения комплексного соединения в матрицу носителя. Выбор ферроцианида
железа в качестве активной составляющей обусловлен высокой селективностью данного соединения к цезию,
устойчивостью его в кислых средах и отсутствием токсичности [2]. Методом ИК-спектрометрии было показано,
что на поверхности водорослей осаждалась фаза ферроцианида, на что указывало наличие в спектре
полученных сорбентов полосы поглощения 2073 см–1, характерной для ферроцианид-ионов, и отсутствие
аналогичных полос поглощения в образцах чистых водорослей. Анализ полученных образцов сорбентов
показал, что ферроцианидная фаза, представленная в сорбенте, имела состав H0,6K0,2Fe1,07[Fe(CN)6].
Изучены сорбционные свойства полученных сорбентов и рассчитаны значения полной динамической
сорбционной емкости (ПДСЕ) в расчете на активную фазу. Было показано, что ПДСЕ для сорбентов на основе
водорослей и ферроцианидов железа составляет 0,72 ммоль Cs/ммоль [Fe(CN)6]4– для Cystoseira barbata и
0,59 ммоль Cs / ммоль [Fe(CN)6]4– для Zostera marina, что превышает значения ПДСЕ для чистой
ферроцианидной фазы в 1,24 раза.
Полученные биосорбенты были испытаны на серии из пяти крыс. Крысам вводили определенное количество
цезия и сорбента в зависимости от их массы и в течение суток отбирали пробы мочи и кала, которые в
дальнейшем анализировали на содержание цезия. Установлено, что образцы биосорбентов на основе морских
водорослей имеют более высокие сорбционные показатели в расчете на ммоль ферроцианидной составляющей
(1,96–2,88 ммоль Cs), по сравнению с антидотом на цезий под торговой маркой «Ферроцин», созданным на
основе ферроцианида железа (0,31–0,65 ммоль Cs).
Было также показано, что основное количество введенного цезия за первые сутки вымывается мочой (до
70 %) и калом (до 6 %).
Литература
1. Davis A. A review of the biochemistry of heavy metal biosorption by brown algae // Water research. – 2003. – V.
37. – P. 4311–4330.
2. Мясоедова Г.В., Никашина В.А. Сорбционные материалы для извлечения радионуклидов из водных сред
// Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева. – 2006. – Т. L, № 5. – С. 55–63.
Научный руководитель – канд. хим. наук, доцент Л.С. Пан.
225
ВЛИЯНИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ПОЛИМЕРЫ
ВЫСОКОЛИГНИФИЦИРОВАННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Е. М. Подгорбунских
Институт химии твёрдого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск
В последние годы актуальной задачей является снижение загрязнения окружающей среды отходами
сельскохозяйственной, лесной и деревоперерабатывающей промышленности. Одним из способов улучшения
экологической обстановки является переработка невостребованного в пищевой или кормовой промышленности
лигноцеллюлозных отходов для производства биотоплива второго поколения, в частности биоэтанола.
С точки зрения экологичности и производительности привлекательным методом предварительной
обработки возобновляемого лигноцеллюлозного сырья являются твердофазные методы, связанные с
механической активацией [1]. Следствием механической активации растительного сырья является увеличение
реакционной способности при проведении последующего ферментативного гидролиза за счет увеличения
площади
поверхности,
аморфизации
кристаллических
участков
целлюлозы,
разупорядочения
супрамолекулярной структуры, уменьшения размеров частиц [2].
Целью данной работы было изучение процессов, протекающих при механической активации
высоколигнифицированного растительного сырья, приводящих к получению реакционноспособных продуктов,
пригодных для дальнейшей ферментативной переработки в низкомолекулярные углеводы.
На данный момент закономерности, связанные с обработкой высоколигнифицированного растительного
сырья, недостаточно хорошо изучены и нуждаются в дополнительном исследовании.
Механическая обработка приводит к уменьшению среднего размера частиц и снижению степени
кристалличности на 10–30 %. Наиболее эффективно протекает измельчение при температуре кипения жидкого
азота, когда все компоненты находятся в застеклованном состоянии [3]. Снижение эффективности измельчения
в процессе обработки при повышенных температурах говорит о более высоких затратах энергии на
пластическую деформацию материала. Уменьшение размеров частиц при механической обработке является
причиной роста удельной площади поверхности, как за счёт измельчения материала, так и за счёт образования
трещин и пор. Можно также отметить, что при повышении температуры до 100 °C прирост Sуд. не такой
значительный, что можно объяснить частичным переходом к пластическому измельчению ввиду
расстекловывания некоторых полимеров.
a)
b)
Ультраструктура клеточных стенок исходной биомассы тростника (a) и после механической обработки при
180 °C (b).
Повышение выхода низкомолекулярных углеводов при протекании ферментативного гидролиза
активированных образцов по сравнению с исходным сырьем объясняется увеличением удельной площади
поверхности, аморфизацией целлюлозы и разупорядочением супрамолекулярной структуры клеточных стенок.
При этом образцы, активированные при повышенных температурах, характеризуются наименьшей
реакционной способностью, что, по-видимому, связано с наличием слоя лигнина (и продуктов его частичного
разложения) на поверхности частиц. Накопление данных веществ, сорбирующих целюлозолитические
ферменты, препятствует взаимодействию последних с разупорядоченной целлюлозой и протеканию реакции.
Литература
1. О. И. Ломовский. Механохимия в решении экологических задач: аналит. обзор / О. И. Ломовский,
В. В. Болдырев. – Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2005. – 221 с.
2. А. П. Синицын, А. В. Гусаков, В. М. Черноглазов. Биоконверсия целлюлозных материалов: учеб.
пособие, – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 224 с.
3. Н. Г. Базарнова, Е. В. Карпова, И. Б. Картаков, В. И. Маркин, И. В. Микушина, Ю. А. Ольхов,
С. В. Худенко. Методы исследования древесины и ее производных: Учебное пособие / Н. Г. Базарнова,
Е. В. Карпова, И. Б. Картаков и др.; Под ред. Н. Г. Базарнова, – Барнаул: Изд-во Алтайского государственного
университета, 2002. – 160 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, А. Л. Бычков.
226
IN VITRO И IN VIVO ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКТОВ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Л. А. Макеева
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск
Механохимия активно применятся при переработке растительного сырья с целью получения ряда
биологически активных веществ. Содержание биологически активных веществ крайне мало относительно
содержания основных компонентов растительного сырья, таких как лигнин, целлюлоза. В связи с этим очень
важным является повышение выхода биологически активных веществ в процессах экстракции.
Механохимическая обработка позволяет не только увеличить экстракционные выходы и получить вещества,
которые обычным образом экстрагировать довольно сложно, но и отличается экологичностью технологических
процессов, а также отвечает многим требованиям зеленой химии. Данный подход показал высокую
эффективность, однако, биологическая активность полученных продуктов исследована слабо.
Целью данной работы является получение механокомпозитов, содержащих биологически активные
вещества, проведение физико-химической характеризации и изучение профиля биологической активности
полученных продуктов.
Для исследования были отобраны четыре вида сырья: зверобой, зеленый чай, кора облепихи и лузга риса. В
исходном растительном сырье и полученных механокомпозитах было определено содержание основных
действующих веществ (гиперицина, катехинов, серотонина и мономерных форм кремния соответственно).
Показано, что механохимическая активация приводит к увеличению выхода основных действующих веществ
при проведении последующей экстракции.
Основным критерием в изучении биологического эффекта явилась антиоксидантная активность препаратов.
Антиоксидантная активность образцов исследовалась электрохимическим методом. Замечено, что между
увеличением выхода основного девствующего вещества и изменением антиоксидантной активности
корреляции не наблюдается, что свидетельствует о том, что антиоксидантная активность определяется не
основным действующим веществом, а набором веществ в составе растительного сырья.
Зависимость антиоксидантной активности препарата от концентрации основного действующего вещества
Были проведены биологические тесты на основе оценки экспрессии гена Nqo1 (чувствительного маркера
ферментативной антиоксидантной защиты).
Обнаружено, что увеличение выхода основных действующих веществ обусловливает антиоксидантные
свойства препарата, снижая экспрессию гена. Но при достаточно низкой концентрации вводимых
антиоксидантов, легко-окисляемые минорные вещества могут стать индукторами экспрессии Nqo1.
Таким образом, показано, что исследование интегрального параметра – антиоксидантной активности
продуктов, измеренной электрохимическим методом, позволяет более корректно предсказывать биологический
ответ организма на введение механокомпозитов, чем измерение концентрации основного действующего
вещества.
Научные руководители – канд. хим. наук И. О. Ломовский, д-р мед. наук, проф., В.А. Вавилин.
227
ОЦЕНКА СКОРОСТИ ГРАВИТАЦИОННОГО ОСЕДАНИЯ ЧАСТИЦ ВЫБРОСОВ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ, ДВИЖУЩИХСЯ В ТУРБУЛЕНТНОЙ АТМОСФЕРЕ
В. О. Бабичева, Н. С. Рогова
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Важнейшей характеристикой выбросов промышленных предприятий, существенно влияющей на
пространственное распределение загрязняющей примеси, является скорость гравитационного оседания твердых
частиц выбросов. Данная величина является количественной характеристикой процесса оседания
мелкодисперсных частиц под действием сил гравитации и сопротивления атмосферных турбулентных потоков.
Интерес к этой характеристике в немалой степени обусловлен тем, что скорость гравитационного оседания
является одним из главных параметров широко используемой диффузионно-конвективной модели переноса
загрязняющих веществ в атмосферном воздухе [1, 2].
К настоящему времени теоретически и экспериментально изучена скорость оседания мелкодисперсных
частиц в неподвижных средах или ламинарных потоках, так называемая скорость седиментации (см., например,
[3–5]). Ввиду большой сложности процесса оседания частиц неправильной формы, движущихся в турбулентной
атмосфере, теоретических моделей для его описания не существует. Обзор литературы по данному вопросу
показывает, что отсутствуют и экспериментальные методы определения скорости гравитационного оседания
мелкодисперсных частиц в турбулентной атмосфере.
В данном исследовании предложен полуэмпирический метод оценки скорости гравитационного оседания
частиц выбросов, основанный на математической обработке измеренных вдоль какого-либо направления от
точечного высотного источника функций распределения выбросов предприятий[6,7]. Метод апробирован для
двух источников загрязнения – предприятия металлургической промышленности (алюминиевый завод) и
угольной ТЭЦ. Функции распределения загрязняющих веществ вдоль выбранного направления измерены с
помощью метода мхов-биомониторов, который за счет длительных экспозиций позволяет проводить измерения
на больших расстояниях от источника загрязнения[6–9]. Концентрации химических элементов, содержащихся в
выбросах и накопленных за время экспозиции во мхах, измерены с помощью нейтронно-активационного
анализа и атомно-эмиссионной спектрометрии. Природное содержание химических элементов во мхах
измерено в фоновых образцах, отобранных на больших (60 км и более) расстояниях от населенных территорий.
Показано, что среднее значение скорости гравитационного оседания частиц выбросов угольной ТЭЦ (0,42 м/с)
в пять раз выше скорости гравитационного оседания выбросов алюминиевого завода (0,15 м/с); для выбросов
угольной ТЭЦ выше и разброс в значениях этой величины (23 % и 14 %). Полученные результаты хорошо
согласуются с известным дисперсным составом угольной и глиноземной пылей.
Литература
1. Берлянд М. Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1975. – 448 с.
2. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985 – 272 с.
3. В.Л. Истомин, К.П. Куценогий Методика определения аэродинамического диаметра аэрозольных частиц
сложной геометрической формы в диапазоне чисел Рейнольдса от 0,1 до 6,0 // Теплофизика и аэромеханика.
2010. Т. 17, № 1. С. 77–83.
4. Истомин В.Л., Куценогий К.П. Определение скорости седиментации спор плауна и их агломератов //
Теплофизика и аэромеханика. 2001. Т. 8, № 2. С. 295−301.
5. П.А. Коузов, Л.Я. Скрябина. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей.
Л.: Химия. 1983. – 131 с.
6. Рыжакова Н.К., Покровская Е.А., Бабичева В.О. Оценка значений вертикального коэффициента
турбулентной диффузии выбросов промышленных предприятий//Известия РАН. Физика океана и атмосферы –
М. 2014 г
7. Ryzhakova N. K., Borisenko A. L., Pokrovskaya E. A., Kabanov D. V., Babicheva V. O. Bioindication of the
area of heavy metal deposition for point sources of pollution // Advanced Materials Research. – 2015 – Vol. 1084. – p.
722–727
8. Harmens H., David N. and participants of the moss survey. (2008): Spatial and Temporal Trends in Heavy Metal
Accumulation in Europe (1990–2005). Bangor. Wales. Programme Coordination Centre for the ICP Vegetation. Centre
for Ecology and Hydrology Centre for Ecology and Hydrology.
9. Coskun M., Cayir A., Coskun M., Kilic O. (2011): Heavy metal deposition in moss samples from east and south
Marmara region, Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 174 (1–4): 219–227.
Научный руководитель – канд. физ.-мат. наук, доцент Н.К. Рыжакова.
228
БИОМОНИТОРИНГ ВЛИЯНИЯ АВТОДОРОГИ НА ПРИЛЕГАЮЩУЮ ЗОНУ
ПО СОСТОЯНИЮ ХВОИ СОСНЫ
Д. С. Голиков
Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, г. Омск
Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для
всего живого на Земле невозможно переоценить. Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье
человека и животных, состояние растений и экосистем различными способами – от прямой и немедленной
угрозы до медленного и постоянного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма
Известно, что на загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерным
признаком неблагополучия окружающей среды и особенно газового состава атмосферы служит появление
разного рода хлорозов и некрозов, уменьшение размеров ряда органов (например, длины хвои). Поэтому одним
из наиболее доступных способов оценки состояния воздуха является биоиндикация. ( В. Г. Каплин
«Биоиндикация состояния экосистем», Р. Шуберт «Биоиндикация загрязнения наземных экосистем»).
При выполнении данной работы в качестве биоиндикатора мы выбрали сосну, поскольку она – одна из
самых чувствительных к длительному загрязнению воздуха древесных пород. Гипотеза исследования: мы
предположили, что улица Меркутлинская, по которой проходит автомобильная трасса, более подвержена
атмосферному загрязнению, чем сосновая посадка «Питомник», расположенная в 2 км от деревни. Объектом
нашего исследования стала хвоя сосны обыкновенной, произрастающей на этих участках. Предметом
исследования – некрозы, усыхание, длина и продолжительность жизни хвоинок.
Цель нашей работы – провести биоиндикацию атмосферного воздуха и выявить влияние автодороги на
прилегающую зону д. Меркутлы по состоянию хвои сосны обыкновенной. Для достижения цели мы поставили
перед собой следующие задачи:
• определить класс повреждения и усыхания хвои и частоту встречаемости классов на каждом изучаемом
участке;
• измерить длину хвоинки и провести статистический анализ полученных данных (средняя арифметическая,
вариационный ряд, частота встречаемости);
• сравнить районы по частоте встречаемости каждого класса повреждения и частоте встречаемости каждого
из классов длины хвои;
• дать оценку состояния атмосферы в районах с разной антропогенной нагрузкой;
• сделать вывод об изменении состояния атмосферы за два года.
Результаты и выводы исследовательской работы
Анализ полученных в ходе исследований результатов показал: состояние атмосферного воздуха в нашем
населённом пункте в районе автодороги (ул. Меркутлинская) можно оценить как близкое к загрязнённому
("тревога"). За два года состояние изменилось в сторону ухудшения.
Более высокую степень загрязненности воздуха по сравнению с контрольным районом и её ухудшение
можно объяснить влиянием автотранспорта – по улице Меркутлинская проходит автодорога с. Колосовка –
г. Омск, где наблюдается интенсивное движение автотранспорта. Результаты исследования подтвердили нашу
гипотезу об увеличении загрязнённости этого района.
1.
2.
3.
4.
Литература
С.В. Алексеев, А.М. Беккер. Изучаем экологию экспериментально. – Санкт-Петербург: СПб, 1993. – 85 с.
В.Г. Каплин. Биоиндикация состояния экосистем. – Самара: Самарская ГСХА, 2001. – 143 с.
С.И. Денисова. Полевая практика по экологии. – Минск: Университецкая, 1999. – 120 с.
Р. Шуберт. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. – Москва: Мир. – 1988. – 348 с.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. С.А. Соловьев.
229
ОЦЕНКА ИЗМЕНЧИВОСТИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ SPIRAEA CHAMAEDIYFOLIA L.
В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННО-ТРАНСПОРТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДА НОВОСИБИРСКА
Р. М. Новокрещенова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, г. Новосибирск
Новосибирск – один из крупнейших городов-миллионников России со сложной экологической обстановкой,
где одним из факторов, неблагоприятно влияющих на экологическую ситуацию, является загрязнение
воздушной среды и почвы тяжелыми металлами.
Известно, что избыток металлов и поллютантов в среде приводит к накоплению их растениями и, как
следствие, к повреждению растений, выпадению чувствительных видов и нарушению растительных сообществ.
Проблема существования растений в условиях техногенного загрязнения актуальна для крупных
промышленных городов. При этом городская растительность может быть использована в качестве индикатора
загрязнения среды металлами.
В связи с возрастающей в последнее время антропогенной нагрузкой на объекты окружающей среды,
использование методов биоиндикации актуально и имеет большое научное и практическое значение. В качестве
биоиндикаторов зачастую используются растения. Для их исследования применяют различные подходы, в том
числе определяют изменения анатомо-морфологических показателей. Обнаружение и оценка этих изменений
дают достоверную картину условий места произрастания растений и отражают состояние городской среды.
В качестве объекта исследования выбрана Spiraea chamaediyfolia L. – спирея дубравколистная.
Цель работы заключалась в изучении изменений морфологических показателей листа S. hypericifolia и
оценке состояния городской среды в условиях промышленно-транспортного воздействия в г. Новосибирске.
Для исследования взяты растения S. hypericifolia, высаженные на газоне вдоль автомобильной магистрали
по ул. Станиславского в Ленинском районе г. Новосибирска саженцами из ЦСБС СО РАН (городские условия).
Ленинский район относится к районам с неблагоприятной экологической ситуацией. В 2014 г. основными
загрязняющими веществами, дающими превышения ПДК, являются пыль, диоксид азота, аммиак, оксид
углерода, формальдегид, 3,4-бенз(а)пирен. Контролем служили растения, произрастающие на
интродукционном участке ЦСБС СО РАН, расположенном в относительно благоприятном с экологической
точки зрения районе (Советский район, Академгородок), принятом за контроль.
С каждого растения равномерно по всей кроне отбирали по 5–10 годичных побегов в фазе массового
цветения (30.07.2014 г.). Объем выборки на каждом участке составлял 30–35 особей. Сильно отличающиеся по
размеру или имеющие повреждения листья выбраковывались. Морфологические параметры определяли
методом компьютерного анализа изображений. Для измерения метрических параметров листа проводили
съемку цифровой камерой в режиме «макро», с последующей обработкой снимков и интерпретацией
результатов средствами геоинформационных технологий и электронных таблиц, используя программное
обеспечение MapInfo и Microsoft Excel. Исходное изображение сначала преобразовывали в декартову систему
координат, затем проводили векторизацию растровых изображений с последующим вычислением
морфометрических характеристик листовой пластинки – длины, ширины, площади, периметра; измеряли длину
годичного побега.
Для оценки величины флуктуирующей асимметрии конечной доли листовой пластинки использовали набор
из 4-х морфологических признаков, характеризующих стабильность формообразования листа в онтогенезе: 1 –
ширина левой и правой половинок листа (от границы центральной жилки до края листа); 2 – длина жилки
второго порядка, второй от основания листа; 3 – расстояние между основаниями первой и второй жилок
второго порядка; 4 – расстояние между концами этих же жилок.
В результате анализ S. hyperieifolia обнаружено уменьшение площади листовой поверхности в уличной
посадке на 43 %, периметра на 32 %, длины – 20 % и ширины на 22 % по сравнению с контролем.
Далее вычисляли и анализировали коэффициент флуктуирующей асимметрии. Величина флуктуирующей
асимметрии в уличной посадке (Ленинском районе) у S. hyperieifolia составляет 0,183 и имеет 5 баллов по
шкале оценки отклонений, что соответствует сильно загрязненному району.
В результате исследования выявлено уменьшение размеров листовой поверхности S. hyperieifolia, в
условиях промышленно-транспортной нагрузки в Ленинском районе г. Новосибирске. Улица Станиславского
выделяется повышенной интенсивностью движения автотранспорта и, следовательно, большими объемами
выбросов. Таким образом, показана целесообразность оценки состояния городской среды по комплексу
морфологических параметров S. hypericifolia.
Научный руководитель – А.Ю. Луговская.
230
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ СОСНЫ СИБИРСКОЙ (PINUS SIBIRICA)
В УСЛОВИЯХ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ
И. И. Варлам
Сургутский государственный университет
Воздействие атмосферного загрязнения на растение – сложное биохимическое явление, затрагивающее в
первую очередь метаболические и физиологические процессы и разрушающее ультраструктуру клеток листа
(хвои). По мере разрушения внутриклеточных структур начинают проявляться внешние, визуально
наблюдаемые повреждения и отклонения от нормы у ассимиляционных органов и других частей растений.
Аэротехногенное загрязнение оказывает как прямое влияние на формирование химического состава различных
органов растений (фолиарное поглощение загрязняющих веществ, выщелачивание элементов питания из
растительных тканей), так и косвенное воздействие через загрязненную тяжелыми металлами почву, в
результате которого нарушается питательный режим растений.
Исследования различных урбоэкосистем показывают, что для эффективного управления качеством
городской среды необходимо обладать достаточной информацией об эколого-физиологическом состоянии
городских фитоценозов, позволяющей оценить функциональный вклад каждого вида в изменение качества
среды в направлении ее улучшения. В связи с этим оценка влияния выбросов автотранспорта на состояние
городских экосистем в настоящее время приобретает исключительно важное значение. Наибольшее внимание
уделяется хвойным растениям, имеющим на порядок меньшую устойчивость к атмосферным поллютантам в
сравнении с лиственными. Особенно актуально проведение подобных работ в местах, где антропогенная
нагрузка наиболее интенсивная, в частности, в парках, пригородных лесах или на антропогенно нарушенных
территориях.
Территория Сургутского района является слабо изученной в отношении влияния аэротехногенных факторов
на состояние пигментного аппарата растительности в условиях урбанизированной территории, мало изученно
содержание тяжелых металлов в растениях.
Объектом исследования являлась хвоя сосны сибирской Pinus sibirica, отобранная на различной
удаленности от автотранспортной дороги. С каждой пробной площадки были отобраны и осмотрены хвоинки с
первого по четвертый год жизни – всего 240 растительных образцов. Состояние хвои оценивали по степени ее
повреждения и усыхания. В растительных образцах хвои сосны сибирской определяли содержание таких
ингредиентов, как хлорофилл (a и b), фенольные соединения, подвижные соединения тяжелых металлов.
Результаты морфологического анализа состояния хвои сосны сибирской с учетом возраста хвоинок показали,
что к 4-му году жизни наблюдается тенденции увеличения числа хвоинок с усыханием и уменьшения – хвоинок
без повреждения. Общее количество хвоинок для двух площадок к 3-му и 4-му году жизни уменьшается по
сравнению со 2-м годом жизни.
Минимальные значения содержания фотосинтетических пигментов (хлорофилла a, b) отмечены для
однолетней хвои, а максимальные значения – для двухлетней хвои. Уровень содержания каротиноидов в
растительных образцах сосны сибирской лесопарка «Кедровый Лог» очень низок (менее 0,07 мг/г).
С увеличением возраста хвои наблюдается тенденция роста (накопления) уровня содержания фенольных
соединений. Взаимосвязь содержания хлорофилла и фенольных соединений характеризовалась отрицательной
корреляционной зависимостью. Отмечено увеличение уровня содержания фенольных соединений при
уменьшении доли неповрежденных хвоинок сосны сибирской.
Для хвои 4-го года жизни отмечено более высокое содержание соединений тяжелых металлов, чем для хвои
1-го года жизни для двух площадок. Максимумы содержания хлорофилла наблюдаются в хвое с 4-го по 2-ой
год жизни. Исследования показали, что при бóльшем уровне накопления соединений тяжелых металлов
(суммарно) отмечалось снижение содержания хлорофилла. Растения Pinus sibirica урбанизированных
территорий в большей степени накапливали Mn и Cr и в меньшей степени – Pb и Cd.
С увеличением возраста хвои наблюдается тенденция роста уровня фенольных соединений и содержания
соединений таких тяжелых металлов, как свинец, хром, кадмий и марганец, для содержания соединений никеля
прослеживается обратная тенденция и выявлена отрицательная корреляционная связь между содержанием
соединений никеля и фенольных соединений.
В целом для хвои всех возрастов независимо от года жизни наблюдаются: положительные корреляционная
связь между содержанием кадмия и содержанием хрома; отрицательная корреляционная связь между
содержанием никеля и содержанием кадмия; отрицательная корреляционная связь между содержанием никеля
и содержанием марганца.
Таким образом, в загрязнённой атмосфере проявляются повреждения растений (образование хлорозов и
некрозов). Морфологические характеристики хвои, так же, как накопление фенольных соединений и тяжелых
металлов, могут использоваться для биоиндикации загрязнения воздуха различными атмосферными
поллютантами.
Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. С. Н. Русак.
231
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ г. КЫЗЫЛА РЕСПУБЛИКИ ТЫВА
А. С. Гопоненко
Красноярский государственный аграрный университет
Посредством методов химического анализа можно установить присутствие вредных веществ в окружающей
среде даже в самых незначительных количествах, но использование биоиндикационных методов позволяет
получить более объективную информацию о состоянии растений, произрастающих в зонах повышенной
антропогенной нагрузки, а также дает основание для экологического прогноза [1]. Биоиндикация растений в
условиях техногенного загрязнения – актуальный и перспективный метод исследования состояния окружающей
среды.
Данные исследования очень актуальны для г. Кызыла, входящего в группу городов с высокой экологической
опасностью. Город Кызыл расположен в зоне с резко континентальным климатом, продолжительной суровой
зимой и коротким жарким летом. Увеличение антропогенной нагрузки является в таких условиях
дополнительным «весомым» стресс-фактором для разных культур.
Целью работы явилась оценка состояния окружающей среды г. Кызыла Республики Тыва методами
биоиндикации и фитотестирования по пяти участкам: пешеходная аллея, аптечное управление, театр
(музыкальный драмтеатр), торговый центр «5 звёзд» и участок возле Кызылской ТЭЦ.
Для реализации цели исследования оценивали интенсивность автотранспортной нагрузки, фитотоксичность
снежного покрова с использованием семян редиса в качестве тест-объекта [2], определяли содержание
хлорофилла, аскорбиновой кислоты и дубильных веществ в хвое ели обыкновенной.
Было выявлено, что в атмосферу наибольшее количество угарного газа (135,6 л), углеводородов (22,9 л) и
диоксида азота (9,7 л) выделяется на участке «Торговый центр». На участке «ТЭЦ» количество угарного газа
составило 115,5 л, углеводородов 19,4 л и диоксида азота 8,1 л. Наименьшее количество вредных веществ
выделяется на участке «Пешеходная аллея». Количество угарного газа здесь составило 5,6 л, углеводородов
0,9 л, диоксида азота 0,4 л. Было рассчитано, что в среднем за один час учётного времени выявленное
количество автотранспорта больше всего обогащает атмосферу вредными веществами на участке «Торговый
центр», чуть меньше на участке «ТЭЦ». Значительно меньше выбросов вредных веществ выделяется на участке
«Пешеходная аллея».
Оценка фитотоксичности снежного покрова показала, что на участке «Аптекоуправление» снежный покров
не токсичен для тест-культуры. На участках «Аллея» и «Торговый центр» токсичность в основном была очень
слабая и слабая соответственно. На участках «Театр» и «ТЭЦ» выявлена средняя токсичность талых вод при
проращивании семян редиса.
Опыт показал, что с увеличением антропогенной нагрузки, как минимум автотранспортного потока,
значительно падает содержание дубильных веществ, аскорбиновой кислоты и хлорофилла. Максимальное
количество аскорбиновой кислоты выявлено в хвое деревьев ели (100–250 мг/100 г), произрастающих на
территории Республиканской больницы, что практически в 2 раза превышает данный показатель по остальным
участкам (в среднем 50–100 мг/100 г). Значительно отличающееся содержание дубильных веществ и
хлорофилла обнаружено в хвое с участка «Аллея» (0,32–0,46 %). Отмечено также сезонное увеличение
содержания в хвое всех рассматриваемых соединений (летом содержание увеличивалось по сравнению с зимой
в 1,5–2 раза).
Корреляционный анализ позволил выявить качественно-количественные взаимосвязи между
рассматриваемыми показателями и оценить достоверность выявленных отличий. Выявлена сильная и прямая
зависимость всхожести семян от энергии прорастания (r=0,96). Статистически доказано отрицательное влияние
количества автотранспорта на длину проростков семян редиса (r = –0,85). Также выявлено отрицательное
влияние автотранспорта на энергию прорастания и всхожесть семян, но эти отличия несущественны и
недостоверны. Доказано отрицательное влияние количества автотранспортных средств на содержание
дубильных веществ (r = –0,91), аскорбиновой кислоты в зимний период (r в среднем 0,89) и на содержание
хлорофилла (r от –0,85 и выше).
В результате исследований было выяснено, что наиболее загрязненным является участок «Торговый центр».
Возможно, это вызвано тем, что здесь «вмешивается» влияние не только антропогенной (автомобильной)
нагрузки, но и другие факторы. В частности, это характер застройки и расположение в ней исследуемых
биологических объектов. Создаваемая затененность может существенно ограничить образование хлорофилла и
без «дополнительного» антропогенного стресса. Но если все эти факторы присутствуют одновременно, то это
создает крайне сильный «физиологический стресс» для всех растений, что наглядно показывают полученные
результаты.
Литература
1. Неверова, О.А. Древесные растения и урбанизированная среда: экологические и биотехнологические
аспекты / Неверова О. А., Колмогорова Е. Ю. – Новосибирск: Наука, 2003. – 222 с.
2. Федорова, А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды: учеб. пособие / А.И. Федорова,
А.Н. Никольская. – М.:ВЛАДОС, 2001. – 288 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Д.Ф. Жирнова.
232
СОДЕРЖАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛИСТЬЯХ СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ
ВЕРХОВЫХ БОЛОТ В УСЛОВИЯХ МИНЕРАЛЬНОЙ ПОДКОРМКИ
М. И. Стенникова
Нижневартовский государственный университет
Проблема сохранения биологических ресурсов в условиях увеличивающейся антропогенной нагрузки на
природные экосистемы Ханты-Мансийского автономного округа – Югры является весьма актуальной [1].
Изучение влияния минеральной подкормки на химический состав растений, на их биологический и
хозяйственный урожай, увеличение природно-ресурсного потенциала в округе до сих пор не проводилось.
Целью исследования являлось изучение содержания в листьях растений макроэлементов (азот, фосфор) и
микроэлементов (кадмий, свинец, цинк, медь) в условиях внесения минеральных удобрений.
В качестве объектов исследования использовали сосудистые растения верховых болот: подбел
восколистный (Andromeda polifolia L.), мирт болотный (Chamaedaphne calyculata (L.) Moench), клюква болотная
(Oxycoccus palustris Pers.).
Исследования проводились в летний период с 2013 по 2014 гг. Сбор листьев растений для химического
анализа вели на верховом болоте, расположенном в 3 км от г. Нижневартовска возле учебно-полевой базы
(УПБ) «Церковная грива» Нижневартовского государственного университета (НВГУ). Антропогенная нагрузка
незначительная, обусловлена близостью жилой зоны. Листья отбирали со среднего яруса растений
Внесение минеральных удобрений проводили в начале июня на трех опытных участках, каждый из которых
имел площадь 100 м2, три дополнительных участка служили контролем.
Подкормку растений проводили комплексным азотно-фосфорно-калийным удобрением нитроаммофоской
(NPK) из расчета 16 кг на 1 га (10 000 м2).
Определение содержания в растениях зольных элементов проводили методом сухого озоления, общего азота
с помощью реактива Несслера, фосфора фотоэлектроколориметрическим методом, массовые концентрации
кадмия, свинца, цинка и меди – методом инверсионной вольтамперометрии.
Анализ содержания золы в листьях сосудистых растений верховых болот показал варьирование данного
параметра от 2,6 % у мирта болотного до 4 % у клюквы болотной. В среднем содержание золы в листьях на
контрольных участках составило 3,3 %, на опытных – 2,9 %.
Содержание азота у изученных растений изменялось от 6,6 мг/г у клюквы болотной до 10,4 мг/г у мирта
болотного и повышалось на опытных участках у подбела восколистного и клюквы болотной, а у мирта
болотного снижалось.
Влияние минеральных удобрений на содержания азота в сосудистых растениях верховых болот
Количество фосфора в листьях растений менялось от 1,5 мг/г у клюквы болотной до 2,8 мг/г у мирта
болотного; цинка от 21,5 мг/г у мирта болотного до 44,6 мг/г у клюквы болотной; меди от 1,4 мг/г у подбела
восколистного до 2,5 мг/г у мирта болотного; свинца от 0,4 мг/г у подбела восколистного до 0,6 мг/г у мирта
болотного и клюквы болотной; кадмия от 0,1 мг/г до 0,8 мг/г.
Таким образом, максимальное значение в листьях болотных растений на контроле обнаружено по
содержанию цинка, минимальное по кадмию, промежуточное по свинцу и меди. В опыте наибольшее значение
выявлено по содержанию цинка, наименьшее по свинцу, среднее по меди и кадмию. На удобренных участках,
содержание большинства химических элементов, кроме меди, было выше, чем в контроле.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 15-44-00028.
Литература
1. Иванова Н. А.Эколого–физиологические механизмы адаптации и типы стратегии сосудистых растений
верховых болот: Монография /Н. А. Иванова, Э. Р. Юмагулова. Ханты-Мансийск: ООО «Типография
«Печатное дело», 2010. – 165 с.
Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Э.Р. Юмагулова.
233
ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ МНОГОКОРЕННИКА ОБЫКНОВЕННОГО
(SPIRODELA POLYRHIZA, LEMNOIDEAE)
А. Ю. Максимова
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск
На сегодняшний день для объективной геоэкологической оценки состояния территории и степени ее
трансформации в результате техногенеза необходимо изучать химический состав различных природных сред,
которые способны накапливать специфичные для данной территории химические элементы. Наиболее удобным
и гуманным объектом исследования влияния окружающей среды на биоту является растение. На данный
момент широко известны работы, посвященные изучению взаимосвязей и закономерностей в системе «почварастения», но подобные результаты относительно «воды-растения» не достаточно информативны и оставляют
желать лучшего.
В данной работе был изучен элементный состав одного из представителей семейства Рясковых (Lemnoideae)
Многокоренника обыкновенного (Spirodela polyrhiza), а также его связь с местом его обитания.
Многие ученые уже не раз обращали внимание на водные растения семейства рясковые (Lemnoideae).
В.И. Вернадский и А.П. Виноградов первыми заметили, что растения данного семейства способны накапливать
химические элементы и могут дать объективную оценку состоянию водоема, где они произрастают [1].
Данный вид отобран нами в водоемах населенных пунктов, располагающихся в трёх районах Томской
области: Томском, Александровском и Кожевниковском.
Содержание химических элементов в Spirodela polyrhiza исследовано при помощи двух методов: атомноэмиссионный анализ с индуктивно-связанной плазмой и нейтронно-активационный анализ.
С помощью данных анализов удалось проанализировать насколько схоже поведение в концентрации тех или
иных химических элементов Spirodela polyrhiza и воды, в которой оно непосредственно произрастало. Так
прослеживается схожесть в накоплении большинства элементов. Стоит заметить, что в ряске относительно
воды прослеживается меньшая концентрация элементов-загрязнителей первого класса опасности (ГОСТ
17.4.1.02-83), таких как As, Cd, Pb.
По результатам было проведено сравнение среднего элементного состава Spirodela polyrhiza по районам
Томской области, прослеживается незакономерное накопления Fe и Cr. Данная аномалия обнаружена и при
сравнении полученных результатов с литературными источниками (Landolt and Kandeler, 1987), что может
говорить об избирательном концентрировании этих элементов данным видом растения [2].
Идентичная аномалия была замечена ранее учеными лаборатории БИОГЕЛ, которые предполагают, что
такое поведение живого организма характеризуется как его видовая особенность [1].
Также большое внимание привлек спектр накопления редкоземельных элементов. На территории всех
районов Томской области прослеживается одинаковая закономерность концентрации РЗЭ: характерна
специфика накопления легких лантаноидов, преобладание таких химических элементов как La, Ce, Nd. Также
выстраивается определенная последовательность районов Томской области по содержанию РЗЭ: наименьшая
концентрация наблюдается в Александровском районе, затем в Томском, и наиболее высокие значения
принадлежат Кожевниковскому району, которые превышают средние значения по Томской области на порядок
и на десятки порядков раз.
Каждый исследованный район Томской области, несмотря на схожесть в поведении относительно
накопления многих элементов, имеет свое индивидуальное «геохимическое лицо». Так в Александровской
районе прослеживается большое накопление Tb. В Томском районе прослеживается накопление
щелочноземельных элементов (Ba, St, Rb), также As, Br, Zn, Co, Ca и некоторых редкоземельных элементов.
Очень значительный спектр накопления многих элементов на территории Кожевниковского района, здесь
наблюдается превышение среднего содержания по Томской области на порядок и на десятки порядков многих
литофильных, редкоземельных и радиоактивных элементов.
Данное исследование показало, что Spirodela polyrhiza, относящийся к семейству рясковых, может служить
биогеохимическим индикатором оценки качества среды, в которой произрастает, и позволяет выявить
повышенные концентрации специфических элементов. Каждый район имеет схожий характер в поведении
накопления химических элементов, но различен в концентрациях, а избирательное накопление Co, Cr и Fe
может служить видовой особенностью данного организма.
Литература
1. Памяти первых российских биогеохимиков / под ред. Э. М. Галимова // Сборник научных трудов
Российской академии наук, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского. – М.: Наука,
1994. – 219 с.
2. Landolt, E., Kandeler R. The family of Lemnaceae - a monographic study, Vol. 2: Phytochemistry, physiology,
application and bibliography. Vol. 4 in Biosystematic investigations in the family of duckweeds (Lemnaceae).
Geobotanischen Instutites der ETH, Stiftung Rubel, Zurich, 1987, 638 pp.
Научный руководитель – канд. биол. наук, проф. Н.В. Барановская.
234
BЛИЯНИЕ ТОКСИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ НА СТРУКТУРУ ЛИСТЬЕВ ОВОЩНЫХ РАСТЕНИЙ
Н. Пак, А. Айтбай
Казахский государственный женский педагогический университет, г. Алматы, Казахстан
В связи с загрязнением атмосферного воздуха промышленными выбросами и выхлопными газами от
автотранспорта большое значение наряду с санитарно-техническими способами очистки внешней среды
приобретает использование зеленых насаждений, что является целью наших исследований.
Наши исследования были начаты с овощных растений, являющихся своего рода индикаторами действия
загрязнителей, т.к. они являются более чувствительными к внешним воздействиям.
Оценку влияния ряда тяжелых металлов на овощные растения проводили на помидорах сорта черри и
огурцах сорта корнишоны. Негативное влияние тяжелых металлов на овощные растения было установлено в
процессе их роста, после орошения растворами солей свинца, никеля и кадмия. После посадки семян
исследуемых образцов в почву и получения хороших рассад помидоров черри и огурцов-корнишонов на стадии
цветения их подвергли воздействию растворами солей тяжелых металлов.
Результаты и обсуждение.
I. Оценку влияния ряда тяжелых металлов на овощные растения проводили на помидорах сорта черри и
огурцах сорта корнишоны. Негативное влияние тяжелых металлов на овощные растения было установлено в
процессе их роста, после орошения растворами солей свинца, никеля и кадмия. После посадки семян
исследуемых образцов в почву и получения хороших рассад помидоров черри и огурцов - корнишонов на
стадии цветения их подвергли воздействию растворов солей тяжелых металлов. В качестве контроля для
проведения сравнительного анализа были выращены овощные культуры без воздействия тяжелых металлов.
Было установлено, что после полива растворами солей свинца в течение 3 недель появившиеся плоды
корнишонов уже на ранней стадии почернели, а листья остались без изменения (рис. а). Что касается влияния
кадмия, то за этот период времени на стадии цветения корнишоны погибли, что свидетельствует о том, что
кадмий является наиболее сильным токсичным металлом (рис. б). В качестве третьего тяжелого металла были
использованы растворы солей никеля. Влияние этого металла можно считать средним между кадмием и
свинцом. Как видно из рис. в, прослеживается постепенное воздействие никеля на состояние листьев и цветов
корнишонов за рассматриваемый период времени, а наиболее сильное – на стебли.
Что касается помидоров, то они ведут себя идентично корнишонам и погибают в течение 1,5 месяцев.
а
б
в
Влияние солей свинца (а), кадмия (б) и никеля (в) на рост корнишонов.
Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о негативном влиянии тяжелых
металлов на рост корнишонов и помидоров черри и возможности использования их как индикаторов на
присутствие в окружающей среде тяжелых металлов.
Был установлен ряд токсичности вляния тяжелых металлов на овощные растения, обладающие хорошими
индикативными свойствами: Cd > Ni > Pb.
Литература
1. Sarsenbaev K., Esnasarov U. Phytoremediation and greening of areas surrounding metallurgy plants in
Kazakhstan. – Алма–Ата. – 2000. – 205 с.
2. Давывдова С.Л., Тагасаов В.И. Тяжелые металлы как супертоксиканты ХХI века / Уч. Пособ. М.:
Изд. РУДН. – 2002. – 140 с.
3. Оценка воздействия промышленных выбросов на наземную растительность // Труды
межгосударственной конференции. – Ташкент. – 1994. – С. 5,58,64.
4. Байтукенов Т. Бензобяки-2 // Газета «Время». – 21.04.2003. – №57(240). – С. 8.
5. Никольская Н.K, Попова П.А., Попов К.И. Региональный экологический мониторинг // Сб.тр. Роль
снежного покрова и растительности в охране атмосферного воздуха. – Ташкент. – 1993. – С. 86.
6. Елеусизов М.Х., Скворцов В.В, Мусина А.С Экология Казахстана: политолого-социологический
анализ. – Алматы. – 2011. – 412с.
Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. А. С. Мусина.
235
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЮРИДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ СТРАН
С РАЗВИВАЮЩИМСЯ РЫНКОМ КАПИТАЛА
Д. А. Аброськин, А. С. Пестровская, И. И. Орешко
Новосибирский государственный университет
Одной из наиболее обсуждаемых проблем в странах блока БРИКС на данный момент является перспектива
устойчивого экономического роста в условиях неконтролируемо ухудшающейся экологической обстановки.
Последние исследования как отечественных, так и зарубежных учёных сводятся к тому, что ортодоксальная
модель экономического роста исчерпала себя и не соответствует современным условиям. Ставится вопрос о
разработке новых моделей, учитывающих специфику и потенциал развивающихся стран.
В данном исследовании в качестве объекта выступает уровень экологических инноваций стран членов блока
БРИКС. Анализ факторов, влияющих на состояние окружающей среды в развивающихся странах, является
предметом исследования.
Цель исследования состоит в анализе взаимосвязей процессов внедрения экологических инноваций и уровня
экологичности развивающихся стран на основе EPI (Ecological Performance Index).
На сегодняшний день много внимания уделяется вопросу сохранения окружающей среды в условиях
осуществления политики государств, направленной на стимулирование перманентного экономического роста.
При этом борьба за улучшение экологии не должна идти вразрез с ростом экономики, а напротив, всячески
способствовать улучшению условий и качества жизни населения. В данной работе рассматриваются экоинновации в развивающихся странах и оценивается их применение с точки зрения влияния на экологическую
среду и уровень жизни населения.
В работе рассматривается индекс экологической эффективности The Environmental Performance Index, EPI,
который применяется в двух моделях, позволяющих определить взаимосвязь между экологической средой и
показателями эко-инноваций. Наряду с ним используются и другие переменные, не входящие в индекс:
плотность населения, государственные расходы на здравоохранение, внедрение эко-инноваций, доля
промышленности в экономике, количество патентов на разработки и т. д.
Первая модель позволяет оценить влияние на окружающую среду и здоровье людей таких факторов, как
наличие промышленного производства, количество транспортных средств и эко-инноваций в странах БРИКС.
Вторая модель строится на основе результатов, полученных в первой модели. В ней рассматриваются
страны, активно использующие эко-инновации, и выявляется взаимосвязь состояния экологии с переменными,
не входящими в EPI. В итоге выявлено положительное влияние таких факторов, как государственные расходы
на здравоохранение, количество патентов, и негативное влияние промышленности на экологию стран.
Применяя многомерную классификацию и модель «экологической кривой», удалось распределить страны на
контрольные группы, согласно их значению EPI. Страны с минимальными значениями индекса попадают в
группу «Poor and clean», со средними – в группу стран «rich and dirty», с высоким – в группу «rich and clean».
Полученные результаты исследования позволяют заключить, что корреляция между состоянием
окружающей среды и применением экологических инноваций существует. Тем самым подтверждаются идеи
экологических организаций, что разработка инноваций и внедрение новых методов и устройств в
промышленности должны осуществляться попутно с разработкой экологических нововведений, позволяющих
ликвидировать возможный ущерб от их применения.
Для предотвращения экологических катастроф и сопутствующего им спада экономики необходимы
экологические инновации, применение которых в конечном итоге создаст новую модель, соответствующую
процессам, протекающим в развивающихся странах. Достижение оптимального баланса между развитием
промышленности и контролем экологической обстановки будет способствовать притоку инвесторов в страны с
развивающимися рынками капитала.
Литература
1. Glenn Death, Katharina E. Fabricius (2000). Classification and Regression Trees: A Powerful Yet Simple
Technique for Ecological Data Analysis, Ecology, Vol. 81, No. 11 (Nov., 2000), pp. 3169–3197
2. Greene, W. H. (2013), Econometric Analysis, Sixth Edition, Pearson International, New Jersey
3. Hargroves, K. and Smith, M. (2005) The Natural Advantage of Nations: Business Opportunities, Innovation and
Governance in the 21st Century, The Natural Edge Project.
Научный руководитель – канд. экон. наук, доцент Е. Н. Мельтенисова.
236
АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРАН МИРА НА ОСНОВЕ EPI
Г. В. Мойа
Российский университет дружбы народов, г. Москва
В 2014 г. в официальном отчете представлен индекс экологической эффективности (EPI), рассчитанный по
методике Центра экологической политики и права при Йельском университете совместно с группой
международных экспертов. Индекс охватывает 178 стран. В нём используются показатели, неравнозначные по
своей объективности и информативности, не всегда репрезентативные для стран с разным уровнем жизни. Как
следствие, по результатам рейтинга позиции ряда стран не соответствуют реальной ситуации. Данная проблема
требует проведения корректных расчетов в рамках многомерного статистического анализа, наряду с
предварительным анализом информации. В первом случае мы получаем объективные оценки, во втором –
интерпретацию расчетов и оценку пригодности модели в зависимости от поставленных задач.
Анализ включал предварительное ранжирование списка стран по ВВП на основе официальных данных.
Показатель валового внутреннего продукта позволяет изучать и оценивать политическое, экономическое и
социальное состояния определенной страны, что тесно связано с расчетом развития природопользования. Такой
анализ позволил раскрыть значительное несоответствие ряда показателей, официально принятых в докладе.
По списку Международного валютного фонда (МВФ) Китай занимает первое место по ВВП с
17 617 млрд. долл. Однако, индекс EPI дает стране 76,23 баллов, что говорит либо о нерациональном
расходовании бюджетных средств в сфере детского здравоохранения в Китае, либо о недостаточном количестве
информации, заложенной в индекс.
Показатель ВВП Люксембурга составляет 51,4 млрд. долл., что говорит о среднем уровне экономического
развития государства. Однако, по индексу EPI этой стране присуждено второе место за актуальное состояние
экологической обстановки. Таким образом, наблюдаются немаловажные различия между значением ВВП и
индексом EPI.
По эмиссии CO2 по данным EDGAR (The Emissions Database for Global Atmospheric Research) Люксембург
занимает 98 место (10 833 кт/год), что указывает на достаточно высокие выбросы углекислого газа. Однако
страна практически не имеет собственной промышленности и сельского хозяйства, а качество атмосферы
обусловлено скорее выбросами других стран. Согласно индексу EPI Люксембург занимает второе место из 178,
что связано с несовпадением между показателем СО2 и индексом EPI. Кроме того, среди крупнейших
эмитентов парниковых газов Казахстан занимает 24-ое место (253 061 кт), а Гватемала 94-ое (13 762 кт).
Однако по EPI первая страна получила 84-ое место, а вторая 98-ое, что явно свидетельствует о
несовместимости между индексом и данным показателем.
Аналогичные примеры можно привести по отношению к таким параметрам, как детская смертность,
загрязнение воздуха РМ 2,5, доступ к питьевой воде и санитарии, очистка сточных вод, изменение площади
лесов и доступ к электричеству. Эти параметры репрезентативны для развивающихся стран и слабо
информативны для стран Европы.
Что касается водных ресурсов, то индекс EPI рассматривает лишь наличие в стране питьевой воды, но не её
качество и имеющиеся резервы. Важность этого показателя обусловлена еще и тем, что для африканских стран
он является главенствующим
Уровень образования стран и характеристики национальных систем регулирования в области охраны
окружающей среды играют важную роль в оценках состояния экологической обстановки государств, однако
данный материал в индексе отсутствует.
В представленных расчетах индекса EPI были обнаружены повторные, независимые друг от друга,
параметры. Информативность используемых параметров не наблюдается.
На мой взгляд, отсутствие необходимой информации об экономических аспектах и образовании как
условиях рационального природопользования и экологического сознания, а также политических факторах,
является главным недостатком данного индекса.
Научный руководитель – д-р геол.-минерал. наук, проф. кафедры прикладной экологии РУДН А. П. Хаустов.
237
УПРАВЛЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ
НА ПРИМЕРЕ ТУНКИНСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ БУРЯТИЯ
С. С. Андриевская, А. В. Донская
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
В 1991 году в границах Тункинского района Республики Бурятия был создан национальный парк
«Тункинский», что явилось первым опытом в России по созданию особо охраняемых природных территорий
(ООПТ) в пределах границ административной единицы в ранге «Муниципальный район».
Цель работы: проанализировать проблемы использования земельных ресурсов на территории национального
парка «Тункинский», найти возможные пути решения.
Методика исследования: анализ нормативно-правовых актов в сфере земельных отношений и
статистических данных Управления Росреестра по Республики Бурятия. В результате анализа годовых
земельных отчетов о наличии и распределении земель по категориям и формам собственности в Тункинском
районе с 2007 по 2014 гг. выявлены следующие изменения в структуре земельного фонда района: увеличение
площади земель населенных пунктов и земель промышленности на 125 га за счет уменьшения площадей земель
сельскохозяйственного назначения, а также за счет уменьшения площади земель особо охраняемых территорий.
На 1 января 2014 года в собственности граждан и юридических лиц находилось 52 184 га, или 4,4 %
земельного фонда района, доля земель, находившихся в государственной и муниципальной собственности,
составила 1 126 978 га (95,6 %). За период с 2007–2014 гг. лишь 2728 га (0,24 %) указанных земель перешли в
частную собственность, что связано с запретами и ограничениями на совершение сделок с ограниченными в
обороте земельными участками [1;2;3].
На государственный кадастровый учет поставлен земельный участок площадью 1 024 921 га – участок,
предоставленный национальному парку в постоянное бессрочное пользование. Площадь 158 741 га (земли
населенных пунктов и земли сельскохозяйственного назначения), включенная в границы национального парка,
не поставлена на кадастровый учет, вследствие чего жители района не могут реализовать свое право на
распоряжение землей [4].
Указанная проблема сохраняется и по настоящий день. Управление Росреестра по Республике Бурятия
отказывает в регистрации права собственности на земельные участки на землях населенных пунктов и землях
сельскохозяйственного назначения, не вошедших в границы земельного участка национального парка
"Тункинский", мотивируя это тем, что национальный парк "Тункинский" является особо охраняемой
природной территорией федерального значения, на которой, в соответствии со статьей 27 Земельного кодекса
РФ, земельные участки ограничены в обороте, и вместе с тем согласно п. 8 статьи 28 Федерального закона от
21.12.2001 N 178-ФЗ "О приватизации государственного и муниципального имущества" установлен запрет на
приватизацию земель [5]. При этом анализ судебной практики показывает, что суды разделяют правовую
позицию Управления Росреестра по Республике Бурятия, указывая на отсутствие полномочий местной
администрации распоряжаться земельными участками, относящимися к федеральной собственности [6;7].
Правительство Республики Бурятия обратилось к Заместителю Председателя Правительства РФ с просьбой
представить предложения по решению проблемы по изменению границ Тункинского национального парка.
Минприроды России cообщило, что изменение границ национальных парков не предусмотрено действующим
законодательством.
В результате проведенного исследования нами выявлены изменения в земельном фонде Тункинского района
и причины их возникновения, выявлено несовершенство законодательной базы в случае совпадения границ
ООПТ с административными границами муниципальных образований, что приводит к появлению проблем,
связанных с фактической утратой полномочий органов местного самоуправления на распоряжение земельными
участками, невозможностью оформления земельных участков в частную собственность.
Для решения проблемы нами предлагается исключить из состава земель Тункинского национального парка
земли поселений, связи, транспорта, земли сельскохозяйственного назначения.
Литература
1. Годовой земельный отчет о наличии и распределении земель по категориям и формам собственности в
Тункинском районе по состоянию на 01.01.2007
2. Годовой земельный отчет о наличии и распределении земель по категориям и формам собственности в
Тункинском районе по состоянию на 01.01.2014
3. Земельный кодекс Российской Федерации от 25 октября 2001 N 136-ФЗ
4. Выписка из протокола заседания Совета Государственной Думы Федерального Собрания РФ от
15.04.2013 № 88
5. Федеральный закон от 21.12.2001 N 178-ФЗ «О приватизации государственного и муниципального
имущества»
6. Апелляционное определение Верховного суда Республики Бурятия по делу № 33-2902/2012 от 29.12.2012.
7. Апелляционное определение Верховного суда Республики Бурятия по делу № 33-2447/2015 от 08.07.2015.
Научный руководитель – канд. с.-х. наук, проф., С.-Х. А. Тон.
238
ОСОБЕННОСТИ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ НА МЕЖСЕЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ
М. Н. Хохлова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, г. Новосибирск
Впервые понятие «межселенные территории» появилось в Федеральном законе от 6 октября 2003 года
№ 131-ФЗ «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации» в
отношении территориальной организации местного самоуправления. Межселенная территория – территория в
границах района, находящаяся вне границ поселений. Согласно Федеральному закону межселенные территории
могут возникать на территориях с низкой плотностью сельского населения и на территориях упраздняемых
поселений [1].
По итогам Всероссийской переписи населения, проведенной в 2010 году, число межселенных территорий в
целом по Российской Федерации составило 80 единиц. Указанное значение является очень низким для нашей
необъятной страны, по сравнению с количеством населенных пунктов – 1100 городов; поселков городского
типа – 1286 и сельские населенные пункты – 153 125 единиц, в том числе без населения – 19 439 [2].
Законодатель не установил никаких критериев для определения границ межселенных территорий, а именно
границ между межселенными территориями и поселениями. Так, в состав поселения входят земли общего
пользования, территории традиционного природопользования и т. д., и не представляется возможным
определить, где заканчиваются земли поселения и начинаются межселенные территории, т. к. граница
межселенной территории образуется из границ поселений смежных с ней, а площадь межселенной территории
образуется путём «вычитания» из площади муниципального района (субъекта РФ) площади всех сельских
поселений (муниципальных районов).
Отсутствие материалов зонирования межселенных территорий приводит к существенным сложностям в
установлении правового режима земель, что приводит к трудностям в управлении земельно-имущественным
комплексом муниципальных образований, и, самое главное, организации рационального использования и
охраны сельскохозяйственных угодий.
Застройка межселенных территорий должна осуществляться в соответствии со схемами территориального
планирования Российской Федерации, схемой территориального планирования автономного округа, схемой
территориального планирования, утвержденными проектами планировки территории, проектами межевания
территорий и градостроительными планами земельных участков, а также действующими на межселенных
территориях муниципальными правовыми актами органов местного самоуправления в области
градостроительной деятельности.
Строительство объектов капитального строительства, объектов благоустройства и линейных объектов на
межселенных территориях осуществляется на основании утвержденных актов выбора земельных участков,
разрешения на строительство, нормами и правилами, стандартами, проектной документации, разработанной в
соответствии с действующими нормативными правовыми актами [3].
Автором составлена сводка затрат, выполнен сводный сметный расчет стоимости строительства объекта
капитального строительства, составлены объектные и локальные сметные расчеты (сметы), сметные расчеты на
отдельные виды затрат при строительстве указанного объекта, расположенного на межселенной территории.
Достаточно противоречиво выглядит также положение межселенных территорий в субъектах РФ, богатых
природными ископаемыми, поскольку зачастую места добычи этих ресурсов располагаются на межселенных
территориях. Все доходы с этих территорий в виде местных налогов и др. выплат идут в бюджет
муниципального района. Таким образом, поселения, между которыми межселенные территории могли бы быть
разграничены, лишаются источника определенной части собственных доходов. Поэтому межселенные
территории в этом случае становятся одним из факторов, препятствующих свободному и самостоятельному
развитию населенных пунктов, в первую очередь сельских, и усугубляют проблему низкой наполняемости
бюджетов поселений и проблему современных российских муниципальных финансов в целом.
Можно сделать вывод, что законодатель выделил межселенные территории как особый вид
территориальной организации местного самоуправления, при этом, не определив при этом особенности
комплексного управления подобными территориями.
Литература
1. Федеральный закон от 6 октября 2003 года № 131-ФЗ «Об общих принципах организации местного
самоуправления в Российской Федерации» [Электронный ресурс] – Режим доступа: Правовая система «Гарант».
2. Всероссийская
перепись
населения
2010
[Электронный
ресурс] –
Режим
доступа:
http://www.gks.ru/free_doc/new_site/perepis2010/croc/perepis_itogi1612.htm
3. Основные принципы организации и застройки межселенных территорий [Электронный ресурс] – Режим
доступа: http://ru.convdocs.org/docs/index-325188.html?page=3
Научный руководитель – канд. техн. наук А. Л. Ильиных.
239
РАССМОТРЕНИЕ СПОРОВ О РЕЗУЛЬТАТАХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАДАСТРОВОЙ СТОИМОСТИ
НА ПРИМЕРЕ ЗЕМЕЛЬНОГО УЧАСТКА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТКРЫТЫХ
ГОРНЫХ РАБОТ ДЖИДИНСКОГО ВОЛЬФРАМО-МОЛИБДЕНОВОГО КОМБИНАТА
А. В. Бутакова
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
Государственная кадастровая оценка напрямую затронула интересы правообладателей объектов недвижимости,
постепенно начала складываться судебная практика, связанная с обжалованием ее результатов. В 2010 г. в ФЗ
«Об оценочной деятельности в РФ» и Земельный кодекс РФ были внесены изменения, касающиеся оспаривания
результатов Государственной кадастровой оценки. Одна из поправок коснулась статьи 66 «Оценка земли»
Земельного кодекса РФ, которая сформулирована следующим образом: «В случаях определения рыночной
стоимости земельного участка кадастровая стоимость этого земельного участка устанавливается равной его
рыночной стоимости» [1]. С 1 января 2014 года по 01.03.2015 года в Республике Бурятия в судебном порядке было
рассмотрено 71 исковое заявление, из них 43 в Арбитражном суде, а 28 в Верховном суде. Суммарная величина
кадастровой стоимости оспариваемых объектов недвижимости по Республике Бурятия до оспаривания –
5 813 679 584,13 руб., после оспаривания – 800 567 823,00 руб.[2]
В данной работе был произведен анализ и обработка нормативно-правовой документации по проведению оценки
объектов недвижимости и изучены способы оспаривания кадастровой оценки.
Процесс оспаривания кадастровой стоимости объекта недвижимости рассмотрен на примере земельного участка
03:07:380103:181, расположенного в Закаменском районе Республики Бурятия. Описание участка: категория
земель – земли населенных пунктов, разрешенное использование – для производства открытых горных работ и под
строительство обогатительного модуля по переработке отходов обогащения Джидинского вольфрамо-молибенового
комбината, площадь 995 278 кв. м. Кадастровая стоимость земельного участка – 180 941 540 рублей 40 копеек. 17
мая 2013 года между МО «Закаменский район» (арендодатель) и ЗАО «Закаменск» (арендатор) заключен договор на
предоставление земельного участка в аренду. Размер арендной платы за один месяц составил 452 353 рубля
85 копеек. ЗАО «Закаменск» (арендатор), посчитав размер арендной платы очень высокой, обратилось сначала к
оценщику Малыгину М. Н. (эксперт 1) и с полученными результатами рыночной стоимости земельного участка
затем обратилось в Арбитражный суд с иском о признании кадастровой стоимости равной рыночной и внесении
изменений в Государственный кадастр недвижимости. На представленное М. Н. Малыгиным заключение
администрацией Закаменского района и третьими лицами (Минимущество Республики Бурятия) представлены
возражения, которые приняты судом. В этой связи, администрация Закаменского района заявила ходатайство о
назначении комиссионной судебной экспертизы. Определением суда назначена повторная комиссионная судебная
экспертиза с целью определения рыночной стоимости данного земельного участка, с поручением ее проведения
О. М. Бельской (эксперт 2) и Е. Д. Канаевой (эксперт 3) и постановкой на решение экспертов вопроса об
определении рыночной стоимости земельного участка по состоянию на 01.01.2010. Согласно отчету эксперта 3
рыночная стоимость земельного участка по состоянию на 01.01.2010 года составляет 89 575 000 руб. Согласно
отчету эксперта 2 стоимость земельного участка составляет 90 073 000 руб. Судом первой инстанции установлено,
что заключение эксперта 3 соответствует требованиям статьи 86 Арбитражного процессуального кодекса
Российской Федерации. Суд апелляционной инстанции по результатам исследования заключения эксперта
установил, что заключение составлено в соответствии с требованиями Закона об оценочной деятельности и
Федеральных стандартов оценки и пришел к обоснованному выводу о наличии правовых оснований для
установления кадастровой стоимости спорного земельного участка равной его рыночной стоимости. При таких
обстоятельствах суд считает доказанным, что рыночная стоимость земельного участка с кадастровым номером
03:07:380103:181 по состоянию на 01.01.2010 составляет 90 073 000 руб. В конечном итоге ЗАО «Закаменск»
добились поставленной цели – уменьшения арендной платы, обе стороны пошли на мировую.
Почему же возникает такая неразбериха с определением стоимости земли? Во-первых, такая оценка является
массовой, а при массовой оценке велик риск не учесть особенности конкретных объектов недвижимости, которые
могут довольно существенно влиять на их стоимость. То есть специалисты используют выборки, формируя базу
данных по отдельным участкам, по которым проводится реальная оценка, а затем на основании параметров этих
участков, которые обрабатываются на компьютере, производится определённая статистическая модель, по которой,
«вгоняя» параметры любого участка или любого объекта, получают на выходе условную кадастровую стоимость.
Во-вторых, в условиях недостаточной развитости рынка недвижимости в большинстве регионов оценщики
сталкиваются с отсутствием достоверных данных, позволяющих использовать стандартные методы оценки.
В-третьих, на качество оценки влияет низкий профессиональный уровень исполнителей. Для выполнения работ
по государственной кадастровой оценке земельных участков проводятся аукционы. На них, как правило, побеждают
оценщики, требующие наименьших денег в ущерб качеству работы. То есть бывают и такие организации, которые
недобросовестно относятся к выполнению работы.
Наконец, нельзя исключать влияния административного ресурса, а именно завышения кадастровой стоимости
земель под давлением региональных властей, стремящихся увеличить поступления в бюджет. Кадастровая
стоимость земельного участка используется для расчета годовой арендной платы за пользование земельным
участком, которая представляет собой один из видов доходов местного бюджета.
Литература
1. Земельный кодекс Российской Федерации [Электронный ресурс] от 25.10.2001 N 136-ФЗ // СПС
«Консультант Плюс». – Режим доступа:URLhttp://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_173579.
2. Об итогах работы судов общей юрисдикции в Республике Бурятия за 2014 год и задачах на 2015 год
[Электронный ресурс] http://vs.bur.sudrf.ru/modules.php?name=press_dep&op=3&did=41
Научный руководитель – канд. геогр.наук, Е. Д. Канаева.
240
ВОПРОСЫ КОНВЕРГЕНЦИИ В ЗЕМЕЛЬНЫХ ПРАВООТНОШЕНИЯХ
(НА ПРИМЕРЕ ИНСТИТУТА ШИКАНА)
Д. А. Васильев
Коми республиканская академия государственной службы и управления, г. Сыктывкар
Цель исследования: Рассмотрение института шикана как проявления коррупционного деяния.
Материалы и методы: В ходе исследования особенностей института шиканыв некоторых работах
отечественных юристов (Т. С. Яценко, В. М. Пашин) был проведен анализ судебной практики.
Результаты и обсуждение:
При шикане определяющим является наличие субъективного фактора, а именно намерение употребить
право во вред другому субъекту. В каждом конкретном случае суд должен выявить прямой умысел в действиях
лица, повлекших причинение вреда другому лицу, решить вопрос о возложении на лицо обязанности
возместить вред. Например, собственник земельного участка, направляющий сток загрязненной воды на
соседний участок с целью навредить соседу, обязан возместить весь причиненный вред.
В судебной практике в чистой форме шикана, как правовое явление, очень редка. В юридической литературе
есть попытки расширить классическое определение шиканы. Например, Т. С. Яценко пишет следующее:
«Шикана есть всегда правонарушение, выступающее как результат противоправного действия лица,
совершаемое с прямым умыслом. При этом под противоправностью шиканы понимается нарушение
управомоченным лицом установленной в п. 1 ст. 10 ГК РФ обязанности не совершать действий по реализации
своего права, направленных на причинение вреда другому лицу. Обязательным признаком шиканы является
наступление общественно-вредных последствий совершения в виде причиненного другому лицу вреда. Если
управомоченный субъект реализовал свое право лишь затем, чтобы причинить вред другому лицу, но не
добился по каким-то причинам желаемого результата, то шиканы в его действиях нет. Внешне он лишь
осуществлял свое право, а его намерения остались только намерениям».
Помимо рассмотрения особенностей указанного института в некоторых работах отечественных юристов,
автором проведен анализ судебной практики. Принимая во внимание несоразмерность меры ответственности за
вред, причиняемый нарушениями законодательства в земельных правоотношениях, институт шикана следует
рассматривать, прежде всего, как проявление коррупционного деяния.
Научный руководитель – канд. юрид. наук, доцент К. Н. Аверина.
241
ПОНЯТИЕ «ЛЕС» В ОТЕЧЕСТВЕННОМ И ЗАРУБЕЖНОМ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВЕ
Д. В. Иванов
Юго-Западный государственный университет, г. Курск
Лесное законодательство является достаточно высокоразвитой отраслью как отечественного, так и
зарубежного права. Это связано с тем, что лесные земли и леса являются чрезвычайно необходимым
возобновляемым ресурсом человечества, играющим огромную роль в его жизнедеятельности.
Актуальное значение указанная отрасль права приобретает в странах, где лесные ресурсы занимают
большую площадь, формируя не только определенную экологическую систему, но оказывая влияние на
экономическое развитие государства.
Обращаясь к лесному законодательству европейским стран, стоит отметить, что отношения, регулируемые
ими, детализированы на достаточно высоком уровне, в сравнении с отечественным законодательством [1].
Лесной кодекс РФ в ст. 5 чрезвычайно размыто определяет сам термин «лес» – под ним понимается
экологическая система, природный ресурс. Указанная дефиниция, является размытой и требует более
конкретного выражения [2].
Для примера, укажем, что Швейцарский закон «О лесе» в ст. 2 определяет лес как любую территорию,
покрытую лесными деревьями и лесными кустарниками, способными выполнять функции леса. В соответствии
со ст. 10 данного закона, любое лицо, которое может обосновать законный интерес, имеет право обратиться в
кантон для признания участка земли лесом.
Законодательство Румынии определяет лес в качестве земли, включенной в состав земель национальных
лесов, имеющую площадь более 0,25 га, покрытую деревьями высотой более 5 метров, также к лесам относятся
лесные защитные полосы, можжевельники, лесистые пастбища с плотностью насаждений 0,4, занятые лесной
растительностью.
В ст. 2 Закона Словении «О лесе» указано, что под лесом понимается земля, покрытая растущими на ней
лесными деревьями в форме древостоя и другими лесными растениями, которые обеспечивают любую
функцию леса.
Аналогичный Закон Республики Болгарии содержит следующее определение леса: лесом признаются земли,
занятые лесными древесными растениями, площадью не менее 1 га.
Определение понятия «лес» содержится в §2 Закона Республики Чехии «О лесах». Леса означают древостой,
находящийся в окружающей природной среде, на землях, предназначенных для выполнения функций леса.
Таким образом, достаточно четкое юридическое понятие «леса» имеется в большинстве современных
правопорядках развитых стран, что является дополнительной гарантией тщательной регламентации лесных
правоотношений. Отечественному законодателю стоит более точно определить рассматриваемое понятие.
Считаем, что страна, владеющая приблизительно 809 млн. м3 лесных ресурсов должна иметь одно из самых
прогрессивных законодательств в указанной сфере.
Литература
1. О. И. Крассов. Право собственности на землю в странах Европы: актуальные проблемы: монография / –
М.: Норма,2014. – С. 247
2. А. Ю. Пуряева, А. С. Пуряев. Лесное право. – М.: Деловой двор, 2009. С. 25
Научный руководитель – канд. юрид. наук, доцент Е. В. Воронцова.
242
ЗЕМЕЛЬНЫЙ НАЛОГ КАК МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ
ЗЕМЕЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
П. А. Иванова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, г. Новосибирск
В настоящее время деятельность органов местного самоуправления (ОМСУ) по управлению и
распоряжению земельными ресурсами направлена на создание благоприятных условий для совершенствования
земельных отношений в нашей стране. В качестве приоритетных направлений развития земельных отношений
подразумеваются следующие: упорядочение земельных отношений, повышение их прозрачности; увеличение
доходов бюджетов муниципальных образований (МО) не только от использования земельных участков, но и от
распоряжения ими и осуществления налоговых функций; создание условий для вовлечения земель в
хозяйственный оборот.
На сегодняшний день, согласно Земельному кодексу РФ, в основе земельных платежей лежат земельный
налог и арендная плата за земельные участки, которые представляют собой денежное выражение благ, которые
получают собственники и арендаторы земель [1].
В соответствии с Налоговым кодексом РФ к местным налогам отнесены только два налога: налог на
имущество физических лиц и земельный налог [2]. Земельный налог определяется в процентах от кадастровой
стоимости земель, определенной в процессе государственной кадастровой оценки земель [3].
Очень значимой является проблема определения налоговой базы для исчисления земельного налога.
Земельный налог является постоянным и прогнозируемым источником дохода бюджетов МО. Недостатком
земельного налога является низкая эластичность по отношению к изменениям текущей стоимости земли, что
вынуждает осуществлять довольно трудоемкую периодическую переоценку налоговой базы в целях
приведения ее в соответствие с текущей рыночной стоимостью.
На данный момент практика установления кадастровой стоимости земельного участка в размере его
рыночной стоимости в арбитражных судах и судах общей юрисдикции сформировалась достаточно четко,
поэтому нецелесообразно подробно на ней останавливаться [4].
По мнению автора, последствия от пересмотра кадастровой стоимости земель будут следующими: пересчет
налоговых платежей за весь период с момента вступления в силу результатов кадастровой стоимости;
пересмотр договоров аренды муниципального имущества (земельных участков), снижение поступлений от
земельного налога в бюджет муниципального образования; дефицит бюджета на последующие годы.
В целях снижения потерь бюджетов МО созданы межведомственные комиссии по рассмотрению земельных
споров в досудебном порядке, состав которых формируется из представителей ОМСУ, специалистов,
осуществляющих государственную кадастровую оценку земель и независимых экспертов-оценщиков СРОО
(саморегулируемой организации оценщиков).
В настоящее время земельный налог не способен в полной мере выполнять свою основную функцию
регулятора земельных отношений, поскольку он оказывает слабое влияние на уровень и характер
использования земель. Для того, чтобы земельный налог стал действительным стимулом к повышению
эффективности использования земель, со стороны ОМСУ необходимо следующее: освободить от уплаты
земельного налога или внести понижающие коэффициенты при определении земельного налога для
собственников, улучшающих используемые ими земельные участки; ввести повышающие коэффициенты для
исчисления земельного налога в отношении земельных участков, которые используются собственниками не в
соответствии с установленным видом разрешенного использования.
Автором выполнен расчет социальной и экономической эффективности предоставленных льгот на
земельный налог, установленных для физ. и юр. лиц, муниципальных бюджетных и казенных учреждений на
примере г. Бердска Новосибирской области.
Таким образом, налогоплательщик должен понимать, что, оплачивая земельный налог, он является
практически инвестором, то есть инвестирует свой капитал или труд в социальные гарантии, предоставляемые
государством и муниципалитетом, в развитие инфраструктуры объектов недвижимости муниципального
образования, для обеспечения качества комфорта передвижения на территории МО. Следует заметить, что
наполняемость бюджета МО определяется не количеством налогов, а умением ОМСУ их собирать.
Литература
1. Земельный кодекс Российской Федерации от 25 октября 2001 г. N 136-ФЗ [Электронный ресурс]. –
Режим доступа: Правовая система «Консультант Плюс».
2. Часть первая Налогового кодекса Российской Федерации от 31 июля 1998 г. N 146-ФЗ [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: Правовая система «Консультант Плюс».
3. Приказ Министерства экономического развития Российской Федерации от 22.10.2010 г. № 508 «Об
утверждении Федерального стандарта оценки "Определение кадастровой стоимости объектов недвижимости
(ФСО № 4)" [Электронный ресурс]. – Режим доступа: Правовая система «Консультант Плюс».
4. Официальный сайт Некоммерческого партнерства Саморегулируемой организации оценщиков «Сибирь»
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://soosibir.ru/
Научный руководитель – канд. техн. наук, А. Л. Ильиных.
243
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ г. НОВОСИБИРСКА
Н. К. Шарова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, г. Новосибирск
Вопросы собственности, управления и разумного использования земли как природного ресурса всегда
имели исключительно важную роль, особенно в условиях научно-технического прогресса и сложившейся
экономической ситуации в нашей стране.
Структурные сдвиги в экономике и рост численности населения, в том числе и рост численности в
г. Новосибирске, обусловливают все более интенсивную эксплуатацию земельных ресурсов, оказывают
глубокое воздействие на окружающую среду. В этих условиях остро встает вопрос рационального
использования земли, которое должно быть направлено на сохранение и преумножение этого ресурса с одной
стороны и, с другой стороны, использование ее в соответствии с естественными условиями, а также с
наименьшим причинением вреда для земельных ресурсов.
Согласно ГОСТ 26640-85 под рациональным использованием земель понимается обеспечение всеми
землепользователями максимального эффекта в осуществлении целей землепользования с учетом
оптимального взаимодействия с природными факторами и охраны земель [1].
Рациональное использование земли зависит от многих факторов, имеющих достаточно сложный состав и
структуру воздействия. В настоящее время есть множество методик и программ, которые высчитывают и дают
прогноз на будущее.
В настоящее время управление и распоряжение муниципальными земельными ресурсами г. Новосибирска
осуществляется в соответствии с федеральным, региональным и муниципальным законодательством. Право
муниципальной собственности является по своей сути публичным и в соответствии со ст. 209 Гражданского
кодекса РФ включает три важнейших правомочия: владения, пользования и распоряжения. Органы местного
самоуправления (ОМСУ) в пределах своей компетенции все правомочия осуществляют независимо от органов
государственной власти. В Новосибирске такими полномочиями наделен Департамент земельных и
имущественных отношений мэрии города Новосибирска (Департамент). Основными задачами Департамента
являются, эффективное управление муниципальным имуществом и городскими землями; выработка и
реализация единой политики в области земельных и имущественных отношений; осуществление контроля за
использованием муниципального имущества и городских земель; увеличение доходной части бюджета города
за счет повышения эффективности использования муниципального имущества и городских земель; создание
комплексной информационной системы управления муниципальной собственностью [2].
Рост доходов г. Новосибирска от использования муниципальных земельных ресурсов возможен за счет
увеличения количества земель, сдаваемых в аренду или передаваемых в собственность на торгах/аукционах по
предоставлению муниципальных земельных участков за плату или безвозмездно некоторым категориям
граждан (льготники) в установленном Земельным кодексом РФ порядке. Помимо этого, существенное
пополнение бюджета ожидается за счет земельного налога, исчисляемого согласно Налоговому кодексу РФ в
новом порядке с 1 января 2016 года в зависимости от кадастровой, а не инвентаризационной стоимости.
Поэтому ОМСУ очень заинтересованы в уменьшении на своей территории количества неучтенных и
незарегистрированных земельных участков.
Муниципальный земельный контроль является, на наш взгляд, самым эффективным инструментом для
решения вопроса рационального использования земель г. Новосибирска. Действительно, выезжая на земельный
участок, земельный инспектор может зафиксировать нарушения земельного законодательства, например, в
части использования земель не по целевому назначению (виду разрешенного использования), захламления или
загрязнения земельного участка и других негативных процессов [3].
Автором рассмотрены стоимостные показатели эффективности использования земельных ресурсов,
предложены критерии расчета экономической эффективности осуществления муниципального земельного
контроля в г. Новосибирске, с применением которых выполнен расчет на основании соотношения затрат и
доходов.
Таким образом, без современных методов планирования и прогнозирования развития территории
Департаментом, обоснованных на системном подходе и системном анализе, а также земельного контроля
невозможно рациональное использование земельных ресурсов г. Новосибирска, оказывающее влияние на
гармоничное развитие промышленности и социальной сферы города.
Литература
1. ГОСТ 26640-85. Земли. Термины и определения [Электронный ресурс] – Режим доступа: Правовая
система «Гарант».
2. Официальный сайт города Новосибирска [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.novosibirsk.ru/articles/city_adm/departments/dziio
3. Ильиных А.Л., Гиниятов И.А. О повышении эффективности муниципального земельного контроля
[Текст]/ Вестник СГГА. – 2014. – № 4 (28). – С. 44–51.
Научный руководитель – канд. техн. наук, А. Л. Ильиных.
244
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ЗЕЛЕНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Г. А. Маргарян
Российский университет дружбы народов, г. Москва
В реалиях современного строительства перед командой проектировщиков стоит важная задача оптимизации
затрат средств и ресурсов на протяжении всего жизненного цикла здания – от архитектурного замысла и
проектирования до утилизации. Одним из основных способов такой оптимизации является комплексное
моделирование, включающее предварительный расчёт и создание модели здания, которые способствуют
созданию энерго- и ресурсоэффективных инженерных систем здания. С развитием информационных
технологий появляются современные программные комплексы, которые позволяют с высокой точностью
создавать модель здания уже на стадии архитектурного замысла и проектирования. Такая модель называется
Building Information Model (далее BIM) – информационной моделью здания.
Информационное моделирование зданий – относительно новое направление в строительстве, и сегодня на
рынке существует несколько полноценных программ, предоставляющих возможность построить 3D-модель и
произвести необходимые расчёты. Такая модель предоставляет возможность команде проектировщиков
выбрать наилучшие экономические и экологические решения, учитывая все имеющиеся данные.
Цель работы: эколого-экономическое обоснование применения программных комплексов в ходе
оптимизации проектирования и моделирования зданий.
Задачи: сравнительный анализ программных комплексов информационного моделирования зданий и
эколого-экономическое обоснование выбора оптимального программного комплекса для архитекторов,
инженеров и экологов.
Методологическую основу составлял комплекс аналитических методов исследования, сбор и анализ
научной информации и официальных руководств пользователя программ.
Объектом исследования были функции программных комплексов информационного моделирования зданий
IES VE (Virtual Environment), DesignBuilder, TRNSYS и IDA ICE, в том числе экологические и экономические.
Сравнительная таблица комплексов информационного моделирования зданий
IES VE
DesignBuilder
TRNSYS
IDA ICE
3D-модель
+
+
+
+
Визуализация
+
+
+
+
Симуляция процессов
+
+
+
–
Естественное освещение
+
+
+
–
Отопление
+
+
+
+
Вентиляция
+
+
+
+
Электроэнергия
+
+
+
+
Альтернативные источники энергии
+
–
+
–
Выбросы
+
–
–
–
Экономические расчеты
+
+
–
+
Сертификация по "зеленым" стандартам
+
–
–
–
Оптимизация
+
+
+
–
Результаты исследования показали, что наиболее полным набором функций обладает программа IES VE.
Явным преимуществом IES VE является наличие модуля для расчетов выбросов и модуля оптимизации здания
для сертификации по «зеленым» стандартам. Модуль для оптимизации использования альтернативных
источников энергии присутствует в программных комплексах IES VE и TRNSYS, однако в последнем
отсутствует модуль «экономические расходы». Важно также отметить, что программа IES VE в качестве
нормативной базы использует стандарты ASHRAE, которые лежат в основе международной системы
сертификации энергоэффективных зданий LEED.
Анализ BIM-технологий в области экологического инжиниринга показал, что применения ПО на основе
BIM с целью повышения качества жизни и с учетом природоохранного законодательства РФ будет
способствовать реализации прав граждан на благоприятную окружающую среду. Экономия средств и ресурсов
на протяжении всего жизненного цикла здания, построенного с помощью BIM-технологий, достигает 25 %.
Среди изученных программных комплексов информационного моделирования зданий IES VE является
наиболее многофункциональным и оптимальным для применения в области зеленого строительства.
Научный руководитель – канд. геол.-минерал. наук М. А. Некрасова.
245
ЗЕЛЕНЫЕ ЗОНЫ НОВОСИБИРСКА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КАРКАС ГОРОДА:
ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
Ю. А. Пенкина
Алтайский государственный университет, г. Барнаул
В работе освещена проблема озеленения г. Новосибирска: все большие площади зеленых насаждений
вырубаются и застраиваются объектами жилой недвижимости, инфраструктуры и прочими сооружениями, а
новые не создаются. Это, как правило, с точки зрения развития территории города, для благоприятной жизни
людей делается нерационально. Например, в некоторых зонах многоэтажной жилой застройки площадь
зеленых насаждений невелика в расчете на одного жителя, а все свободные от строений территории
асфальтируют под стоянки, в итоге совершенно нет мест для отдыха жителей. Данная тематика не освещена в
литературе, поэтому в исследовании мы обозначили проблему и предложили пути ее решения.
Цель работы: выявить проблемы города, связанные с уменьшением территорий зеленого клина и
увеличением антропогенной нагрузки, и предложить варианты, наиболее оптимальные для большинства
категорий лиц с разнонаправленными интересами: средний класс, обеспеченные и богатые люди,
малообеспеченные и бедные слои (их более половины населения города), а также бизнес-сфера и отдельно
хозяйствующие субъекты, которые заинтересованы в интенсификации эксплуатирования городской территории
без должного внимания к потребностям и нуждам среднего человека в свете новых знаний о качестве жизни. В
работе использован математический и картографический и метод контент-анализа.
При планировании озеленения города следует учитывать не только количество, но и качество зеленых
насаждений. Одним из основных факторов, определяющих экологическую обстановку в Новосибирске,
является недостаточно системное размещение зеленых насаждений, их структурное несовершенство, низкая
обеспеченность населения озелененными территориями, бедность дендрологического ассортимента [1].
Обеспеченность жителей г. Новосибирска зелеными насаждениями
Средняя обеспеченность жителей зелеными насаждениями составляет 9,2 м2/чел. (при нормативной
величине – 27 м2/чел) [2]. В городе отсутствует полноценное озеленение специального назначения, а
рекреационное озеленение в лесопарках находится в бесхозном состоянии.
На карте можно выделить несколько территорий, благоприятных для проживания с экологической точки
зрения: территория Заельцовского, Советского, Кировского и Первомайского района. Основные зеленые зоны
расположены на перифериях города и состоят из северного и южного лесных массивов.
В результате исследования мы предлагаем следующие рекомендации: увеличение количества парков и
скверов; повышение качества имеющихся зеленых насаждений и создание новых; создание прогулочной зоны,
выделение велосипедной и роллерной трассы для летнего периода и лыжной – для зимнего; высадка деревьев и
озеленение детских площадок и школьных дворов. Для увеличения площадей зеленых насаждений следует
заменить наземные парковки на подземные. Мы предлагаем также использовать пустыри для строительства
новых микрорайонов с заранее спроектированной зоной зеленых насаждений, что будет улучшать
экологическую обстановку всей территории города.
В целях экономии местного бюджета, для высадки деревьев мы предлагаем использовать безвозмездный
труд волонтеров – жителей ближайших районов, а на улучшение экологического состояния микрорайонов
привлечь средства домовладельцев.
Мы считаем, что необходимо юридически закрепить запрет на вырубку зеленых насаждений под застройки
и другие воздействия, ведущие к уничтожению зеленых зон города.
Литература
1. Генеральный план Новосибирска // [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.megansk.ru/
2. Обеспечение экологической безопасности и охраны окружающей среды // [Электронный ресурс] –
Режим доступа: http://do.gendocs.ru/
Научный руководитель – канд. геогр. наук, доцент А. В. Кротов.
246
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УТИЛИЗАЦИИ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ
С ПОЛУЧЕНИЕМ ПРИБЫЛИ НА ПРИМЕРЕ ОАО «ФОСФОР»
С. А. Соков
Тольяттинский государственный университет
Данный проект предлагает комплексное решение, основывающееся на химических превращениях, для
утилизации фосфорсодержащих отходов, находящихся на территории бывшего ОАО «Фосфор» (также
известный как «КуйбышевФосфор») с частичной компенсацией затрат за счёт реализации полученной в
результате продукции (в том числе удобрения, высокоприменимые соединения).
В 1963 году был введён в эксплуатацию завод, воплощающий инновации того времени в жизнь –
«Куйбышевфосфор». Это предприятие являлось крупнейшим по выпуску фосфора и его производных и
единственное на территории СССР по выпуску желтого фосфора. На его базе было организовано производство
моющих средств, удобрений, фосфолирующих препаратов, фосфорорганических соединений (пластификаты,
карбофос, тринонилфенилфосфат и фталофос). Продукция высокого качества поставлялась во многие страны
Европы, Азии и Африки. После распада СССР предприятие было переформировано в ОАО «Фосфор», однако
не смогло закрепиться на российском и мировом рынках, в результате чего в 2003 г. было объявлено банкротом,
оставив после себя примерно 7000 тонн разнообразных отходов. Состояние бочек, цистерн для хранения в
большинстве случаев оставляет желать лучшего – бочки с истекшим сроком эксплуатации проржавели и
хранятся крупными группами под открытым небом, либо стихийно разбросаны на территории бывших цехов.
Ввиду нарушения условий хранения весной и летом регулярно происходят утечки и самовозгорания
содержимого, в связи с чем необходимо регулярно вызывать пожарные наряды, которые тушат пожары
посредством большого количества песка или воды.
Практическая значимость данного проекта состоит в освобождении территории бывшего завода от
потенциально опасных соединений, чья утечка может нанести серьезный ущерб экологии городского округа и
народонаселению. Также практический интерес вызывает возможность реализации опыта данного проекта на
других фосфорных заводах или местах складирования фосфорсодержащих и сопутствующих соединений, как
на территории нашей страны, так и на территории других государств.
Прежде всего, следует отметить, какие соединения были обнаружены при инвентаризации отходов и
проведении замеров загрязнений почвы химическими и радиоактивными загрязнителями. Работы проводились
ООО «ЛНГХ», в результате было обнаружено: 120 т сульфата калия (III класс опасности), 45 т детергента
некондиционного, 15 т малеинового ангидрида (II класс опасности), 300 т комовой серы (IV класс опасности),
112 т желтого фосфора (I класс опасности), 1150 т фенола/крезола/ксилола (I и II классы опасности), 4300 т
фосфошламов.
Исходя из данных, полученных при инвентаризации ООО «ЛНГХ», произвели примерный расчет стоимости
работ на заводе Фосфор, что составляет:
– 75 тыс. руб. – разработка и согласование технической документации по утилизации отходов
– 400 тыс. руб. – размещение установок для утилизации отходов
– 100 тыс. руб. – собственно утилизация и рекультивация освобожденной территории
Помимо химического загрязнения, было произведено измерение радиационного загрязнения, полученного в
результате несанкционированного вскрытия в 1984 году ампулы с источником радиоактивного излучения –
изотопом Cs-137. Данными работами занималось ООО НПП «ВИТА» в 2009 году. По их подсчётам на
дезактивацию территории потребуется около 40 тыс. рублей.
Суммарные затраты будут составлять порядка 615 тыс. рублей. Основная часть финансирования ожидается
из средств федерального бюджета, однако возможны и внебюджетные вливания – от экологических
предприятий округа и области, собственников загрязненной земли.
Теперь оценим выигрыш в случае реализации разных полученных соединений:
– Сульфат калия (300 р/т), в случае потери до 20 т в виде влаги и примесей в ходе очистки, при реализации
получается прибыль 36 тыс. руб.
– Комовая сера (320 р/т), прибыль при полной реализации 96 тыс. руб.
– Фенол (50 р/т), ксилол (100 р/т), крезол (35 р/т), если принять что их по 300 тонн в смеси каждого –
55,5 тыс. руб.
– Красный фосфор (1000 р/т) – 112 тыс. руб.
Итого, без учета возможной прибыли за реализацию фосфозольных удобрений получается порядка 299 тыс.
рублей, т. е. почти половина затраченных на утилизацию средств окупается, что является хорошим показателем
при работе с отходами. Полученные расчеты и опыт по утилизации, в случае успешной реализации, можно
повторно реализовать в других фосфорных заводах или местах складирования фосфорсодержащих отходов на
территории нашей или других стран. Продукцию можно реализовать в странах – стратегических союзников
(например, удобрения высоко ценят в Китае).
В заключение, хочется подчеркнуть, что данная проблема с годами не исчезает, а лишь усугубляется,
поэтому требуются решения в данный момент, для того, чтобы предотвратить риски утечек и заболеваний.
Также стоит отметить, что прежде чем реализовать тот или иной план действий будут произведены
соответствующие испытания в условиях лаборатории, полузаводской модели.
Научный руководитель – Ю. Н. Шевченко.
247
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ
ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ
А. А. Коржубаева
Новосибирский государственный университет
Институт экономики и организации промышленного производства СО РАН, г. Новосибирск
В связи с интенсификацией технического прогресса происходит переосмысление понятия «мусор»: теперь
он рассматривается не только как определенный вид отходов, но также и как ресурс.
Цель работы – исследование состояния системы образования и утилизации отходов производства и
потребления в Российской Федерации, обозначение ключевых проблем и путей их решения. Были
агрегированы конкретные статистические данные о темпах образования и утилизации промышленных и
муниципальных отходов, вычислена и представлена наглядно динамика увеличения мусорных свалок за период
с 2005 по 2014 гг., рассчитан коэффициент ежегодного образования неутилизированных отходов на душу
населения и на единицу территории (см. график). Полученные данные проанализированы; показаны основные
варианты решения существующих проблем для улучшения экологической конъюнктуры.
Снижение количества образованных отходов в 2009 году связано, главным образом, с кумулятивным
сокращением промышленного производства на 9,3 %, вызванным «великой рецессией» – мировым
экономическим кризисом, начавшимся в 2008 году. Спад 2014 года, в свою очередь, связан со стагнацией
производства, спровоцированной напряжённостью на Украине, обострившейся в начале года, а также
введёнными в отношении России впоследствии международными экономическими санкциями.
Динамика образования неутилизированных отходов производства и потребления в РФ
по годам, 2005–2014 гг., тонн
В действующей сегодня российской системе менеджмента потока отходов главенствующую позицию
занимает депонирование (захоронение). При этом упускается возможность переработки и вторичного
использования полезной продукции, имеющей реальный спрос на рынке. В большинстве муниципальных
образований субъектов Российской Федерации ввиду отсутствия финансовых средств, низкой плотности
населения и высокой стоимости организации официальных полигонов, отвечающих требованиям
природоохранительных нормативов, отходы размещаются на несанкционированных свалках. Эмиссии
свалочных газов, поступающие в природную среду, формируют негативные эффекты как локального, так и
глобального характера. Качество жизни населения в целом значительно снижается, что указывает на
необходимость глубокой модернизации и координирования существующей системы с принципами устойчивого
развития (sustainable development).
Для решения обозначенных проблем существует четыре основных направления. Экономические
инструменты предполагают установление оптимальных тарифов на вывоз и утилизацию отходов, ставок
платежей за их размещение, предоставление субсидий и государственную поддержку агентов
перерабатывающей отрасли для обеспечения рентабельности предприятия. Экономические рычаги
стимулируют технологическое развитие индустрии рециклинга, подразумевающее модернизацию экономики,
основанную на интеграции имеющегося международного опыта обращения с отходами и внедрении наилучших
доступных технологий утилизации, сортировки и глубокой переработки, использование отходов в качестве
вторичных материально-энергетических ресурсов. Также следует совершенствовать существующие
административные методы влияния на систему обращения с отходами путём разработки и контроля
соблюдения законодательных норм в отрасли и проводить активную социально-ориентированную политику по
повышению экологической ответственности населения. Комплексное развитие перечисленных выше
направлений повлечёт за собой при прочих равных условиях улучшение экологического фона и социальноэкономической конъюнктуры экономических субъектов.
Научный руководитель – д-р экон. наук, проф. Т. О. Тагаева.
248
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ГЛИНОЗЕМА
Л. А. Сумина
Новосибирский государственный технический университет
На сегодняшний день возрастает потребность в недорогих, но качественных строительных материалах. Во
многих зарубежных странах широко используется применение отходов в производстве строительных
материалов, однако, вторичное использование твёрдых техногенных отходов в России мало распространено.
Целью работы являлось рассмотрение возможности применения отходов производства глинозема
Павлодарского алюминиевого завода (АО «Алюминий Казахстана») в изготовлении строительных материалов,
которые бы имели не только низкую рыночную стоимость, но были качественными и позволяли решать
сопутствующую экологическую проблему – накопление шлама на шламохранилищах.
Производственным отходом глиноземного производства алюминиевого завода является отвальный
бокситовый или, другими словами, красный шлам, образующийся при выщелачивании спека и после отмывки
от щелочей удаляемый гидротранспортом на шламохранилище.
Проведен анализ химического состава шлама: Fe2O3 (21 %), СаО (49,8 %), Al2O3 (4 %), SiO2 (23 %), Na2O
(1,9 %)
В качестве материалов для изготовления базового образца бетона SH0040 использовались песок,
портландцемент и вода. Состав базового образца по сухому компоненту включал 40 % цемента и 60 % песка.
Для изготовления серии, каждая из которых состояла из 6 образцов, было взято 2380 г песка в качестве
мелкозернистого заполнителя, 1680 г цемента в качестве вяжущего вещества и 504 г воды. Сухие компоненты
смешивались между собой, а затем добавлялась вода. Введение шлама было произведено замещением песка и
портландцемента с шагом 10 %, при этом 5 % приходилось на долю песка и 5 % на долю замещаемого
портландцемента. Далее бетонную смесь укладывали в форму размерами 7×7×7 см и оставляли на сутки. В
таблице приведены составы бетонных смесей с использованием красного бокситового шлама.
Составы образцов бетона с использованием красного шлама
Марка
образца
SH0040
SH1035
SH2030
SH3025
SH4020
SH5015
Массовая составляющая
цемента, ( %)
40
35
30
25
20
15
Массовая составляющая
песка, ( %)
60
55
50
45
40
35
Массовая составляющая
шлама, ( %)
0
10
20
30
40
50
Было изготовлено 6 серий, каждая из которых состояла из 6 образцов.
На 28 сутки твердения образцы были взвешены и была рассчитана средняя плотность бетона по каждой
серии в соответствии с ГОСТ 12730.1 – 78.
Полученные результаты показали, что все, без исключения, образцы относятся к классу тяжелых бетонов (от
1600 до 2500 кг/м3).
Были проведены испытания на прочность с помощью измерителя прочности бетона «Оникс – 2,5» и на
водопоглощение – в соответствии с ГОСТ 12730.3-78 «Бетоны. Метод определения водопоглощения».
На основaнии испытаний образцов с испoльзованием кpасного шлама установлено:
– при увеличении содержания шлама в составе бетона его прочность снижается с 35,4 МПа для образцов без
шлама до 18,2 МПа для образцов с максимальным содержанием шлама 50 %. Достигаемые марочные
прочности образцов позволяют использовать их только в качестве ненагруженных строительных материалов.
– водопоглощение всех образцов не превышает допустимых норм, но находится на верхнем пределе (5,7 %);
– по плотности все образцы относятся к классу тяжелых бетонов, при увеличении содержания шлама в
составе плотность образцов снижается с 1990 кг/м3 для образца без шлама до 1740 кг/м3 для образца с 50 %
содержанием шлама.
Таким обрaзом, бокситовый шлам возможно использовать для изготовления бетонных смесей в виде
наполнителя в качестве частичной замены песка и цемента, что обеспечивает экономию на 35 %, однако
требуется доработка технологии с целью получения более прочных бетонных смесей.
Решение данной задачи может позволить уменьшить накопление бокситового шлама на шламохранилищах
и снизить экологическую нагрузку.
Научный руководитель – К. П. Гусев.
249
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
В СФЕРЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
НА ОСНОВЕ ОПЫТА ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАН
О. А. Мухаметкалиева
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Одним из условий успешного существования энергообъектов на основе ВИЭ является нормативная
правовая база. До недавнего времени по целому ряду причин, прежде всего из-за огромных запасов
традиционного энергетического сырья, вопросам развития использования возобновляемых источников энергии
(далее – ВИЭ) в энергетической политике России уделялось сравнительно мало внимания. Это, в свою очередь,
является причиной неразвитости законодательства рассматриваемой сферы. Одна из основных проблем
регулирования рассматриваемой сферы заключается в том, что нормативно-правовые акты России в сфере ВИЭ
не представляют единой системы, а это в значительной мере препятствует эффективному развитию энергетики
на их основе.
Цель работы – предложить и обосновать изменения в действующее законодательство в сфере использования
ВИЭ. Основной метод – сравнительный анализ нормативных актов России и зарубежных государств в
исследуемой сфере.
В первую очередь, необходим детальный анализ существующих, уже фактически сложившихся отношений
на рынке электроэнергетики. Это позволит внести соответствующие изменения в действующее
законодательство. Основным нормативным актом, закрепляющим правовые основы отношений в сфере
электроэнергетики, является ФЗ «Об электроэнергетике», который, в частности, раскрывает содержание
термина «возобновляемые источники энергии». Но основной акцент при разработке мер стимулирования и
развития ВИЭ необходимо делать, учитывая специфику каждого субъекта РФ. Это видится возможным путем
принятия субъектами РФ собственных нормативных актов в сфере использования ВИЭ. При этом встает вопрос
о качестве таких актов. Так, в Томской области принят закон «Об использовании локальных нетрадиционных
возобновляемых источников энергии в Томской области». Но большинство норм этого закона носит общий
характер, не устанавливая реальных механизмов создания условий для приоритетного использования
локальных нетрадиционных ВИЭ.
Одной из причин низких темпов развития электроэнергетики на основе использования ВИЭ является
отсутствие необходимых нормативных правовых актов, стимулирующих использование ВИЭ в сфере
электроэнергетики, отсутствие федеральной и региональных программ поддержки использования ВИЭ, что
было указано в Распоряжении Правительства РФ от 08.01.2009 N 1-р. Но далее в этом же документе среди
способов и мер увеличения объема производства и потребления электрической энергии развитие нормативной
базы не указано. Таким образом, отсутствие системного подхода видно в пределах одного документа.
Существуют пробелы в российском законодательстве, касающиеся не только материальных норм, но и
процедурных. В частности, производство энергии в исключительной экономической зоне РФ путем
использования приливов, течений и ветра может осуществляться на основании лицензии [1]. При этом данная
деятельность в качестве лицензируемой не указана в соответствующем законе, т. е. лицензию получить
невозможно [2]. Таким образом, существует административный барьер на использование ВИЭ в
исключительной экономической зоне РФ в силу противоречий действующего законодательства.
Решение задач, связанных с принятием соответствующей нормативной базы в сфере ВИЭ, должно
опираться на более успешный опыт в рассматриваемой области ведущих зарубежных стран. В США принят The
Green Jobs Act of 2007, предусматривающий ежегодное выделение средств на обучение специалистов в области
возобновляемой энергетики, предоставление грантов на учебные программы. Согласно другому акту – The Food,
Conservation, and Energy Act of 2008 – американское правительство осуществляет тендеры на предоставление
субсидий по строительству новых биоэнергетических заводов, в рамках которых предпринимателям
компенсируется до 30 % стоимости строительства экспериментальных заводов по производству
биоэнергетических товаров второго поколения.
Особый интерес представляет система так называемых «зеленых сертификатов», внедренная в европейских
государствах. Нормативное закрепление этой системы учитывает объективные рыночные механизмы.
Несколько экспериментов, связанных с использованием «зеленых сертификатов», уже были проведены в
России, а их результаты были признаны вполне успешными. Оправданным видится подход поэтапного
введения «зеленых сертификатов», в частности – сначала только в отдельных субъектах РФ.
Литература
1. Об исключительной экономической зоне Российской Федерации: Федеральный закон от 17.12.1998
№ 191-ФЗ // "Собрание законодательства РФ", 21.12.1998, N 51, ст. 6273.
2. О лицензировании отдельных видов деятельности: Федеральный закон от 04.05.2011 № 99-ФЗ //
"Собрание законодательства РФ", 09.05.2011, N 19, ст. 2716.
Научный руководитель – К. А. Мухаметкалиев.
250
ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО УЩЕРБА В ОТРАСЛИ ЖИВОТНОВОДСТВА СЕЛЬСКОГО
ХОЗЯЙСТВА СЕВЕРНЫХ РЕГИОНОВ СИБИРСКОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ОКРУГА РОССИИ
А. В. Игнатьева
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Важной частью стабильного развития любого региона или страны является осуществление хозяйственной
деятельности. Растениеводство и животноводство как звенья сельского хозяйства играют важную роль в
организации благосостояния населения через обеспечение их продукцией.
Вследствие падежа скота, молодняка в животноводстве, а также гибели сельскохозяйственных посевов в
ходе негативного воздействия разных факторов, таких как ЧС природного и техногенного характера,
происходит снижение урожайности в растениеводстве и уменьшение продукции животноводства.
Величина экономического ущерба в отраслях сельского хозяйства также зависит от масштабов производства
в регионе. На примере отдельных субъектов Сибирского федерального округа (Иркутская область,
Новосибирская область, Омская область и Красноярский край) мы произведем расчеты экономического ущерба,
используя статистическую информацию Росстата [2] о крупном рогатом скоте и поголовье свиней в
сельскохозяйственных организациях перечисленных субъектов.
За рассматриваемый период, среди перечисленных субъектов, в Омской области сельское хозяйство
занимает большую долю в отраслевой структуре валового регионального продукта [2]. Следом идет
Новосибирская область, в которой доля сельского хозяйства по годам меньше, чем в Омской области, но
незначительно, затем – Иркутская область, а потом уже Красноярский край. По отраслевой структуре валового
регионального продукта четко видно снижение доли сельского хозяйства, а следовательно, объемов
производства сельскохозяйственной продукции в каждом из рассматриваемых субъектов. По величине ущерба
можно также проследить регионы-лидеры по производству сельхозпродукции, что будет отражено в
результатах работы.
В современных исследованиях можно обнаружить методики, которые направлены на оценку негативных
воздействий факторов окружающей среды на сельское хозяйство региона. В животноводстве экономический
ущерб можно высчитать в следующем виде [3]:
Уж=No·Бср+Nmo·ncp·Cp,
где No – численность погибших и вынужденно забитых животных основного стада, гол.
Бср – балансовая стоимость 1 головы погибших и вынужденно забитых животных, руб.
Nmo – численность погибшего и вынужденно забитого поголовья молодняка и скота на откормке, гол.
ncp – средняя продуктивность молодняка и скота на откормке, кг/год.
Cp – цена реализации основной продукции животноводства, руб/ц.
После суммирования ущерба за весь рассматриваемый период по крупному рогатому скоту и свиньям
получим следующее:
Омская область – 56 %. В Омской области имеются как периоды со снижением экономического ущерба,
так и периоды с его увеличением. Данную тенденцию можно объяснить влиянием на развитие сельского
хозяйства региона природных условий. Согласно данным [1], среди рассматриваемых субъектов, чрезвычайные
ситуации природного характера наносят наибольший ущерб в Омской области. Это прямо или косвенно
способно оказывать воздействие на сельское хозяйство региона.
Новосибирская область – 27 %. В сельском хозяйстве указанного региона сельское хозяйство за
рассматриваемый период понесло ущерб, изменяющийся равномерно, без особых скачков во времени. Но в
связи со значительной долей производимой продукции сельского хозяйства в отраслевой структуре валового
регионального продукта, область несет также и значительные материальные потери.
Красноярский край – 17 %. Здесь в ходе исследования была отмечена тенденция к постепенному
повышению ущерба, но также имеются периоды с понижением экономического ущерба.
Иркутская область – 0,2 %. В области наблюдается тенденция снижения экономического ущерба, что
можно связать со снижением объемов производства в сельском хозяйстве региона.
Таким образом, максимальный ущерб наблюдается в субъектах, где доля сельского хозяйства в отраслевой
структуре валового регионального продукта наибольшая. Но можно также проследить и связь чрезвычайных
ситуаций (ЧС) и ущерба от них в регионе с убытками, которые несет экономика вследствие их воздействия. На
примере Красноярского края и Иркутской области можно отметить не взаимосвязанность отраслевой
структуры с понесенными отраслью убытками. Это может говорить о других факторах (таких как ЧС), которые
здесь имеют преобладающее влияние.
Литература
1. Р. В. Кнауб Энергоэкологическая безопасность от чрезвычайных ситуаций различного генезиса как
основа устойчивого развития региона. Томск: Изд-во ТПУ. – 2014. – С. 124.
2. Официальный сайт Росстата [Электронный ресурс], режим доступа: www.gks.ru, свободный.
3. Сельскохозяйственное страхование от ЧС. URL: www.2dip.ru/дипломные работы/460/ (дата обращения:
09. 03. 2015).
Научный руководитель – канд. геогр. наук, доцент Р. В. Кнауб.
251
ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ПЕРЕХВАТЫВАЮЩЕЙ ПАРКОВКИ
А. А. Петрова
Новосибирский государственный университет экономики и управления
В середине лета 2015 года закончено возведение перехватывающей парковки близ станции пригородных
поездов «Сеятель», рассчитанной на 134 автомобиля. Среди главных преимуществ парковки – возможность для
жителей пригорода пересаживаться с личного автомобиля на электропоезд и добираться до центра
Новосибирска без пробок. Кроме того, парковка позволит сократить чрезмерный выброс в атмосферу
продуктов неполного сгорания автомобильного топлива при проезде заторов, возникающих на Бердском шоссе
и улице Большевистской.
Цель работы: выяснить эколого-экономическую эффективность функционирования перехватывающей
парковки на ст. «Сеятель»
Цель реализуется в системе задач:
рассчитать экологическую эффективность функционирования перехватывающей парковки;
выяснить экономический эффект от использования парковки.
Расчет выбросов по шести основным загрязняющим веществам (оксид углерода, оксид азота в пересчете на
двуокись, диоксид серы, соединения свинца, твердые частицы (сажи) и углеводороды), произведен по
методикам [1], для теплого и холодного периода года. Холодный период с ноября по март в 2015 году
составляет 98, а теплый с апреля по октябрь – 149 рабочих дней. Средний пробег по территории парковки – 55
метров. Отдельно подсчитаны выбросы при въезде и выезде на парковку.
Заполняемость парковки автомобилями принята максимальной, а соотношение автомобилей на стоянке по
типу используемого топлива (код) и месту производства (СНГ/зарубежное) определено эмпирически и
усреднено для г. Новосибирска. Рекомендуемое время прогрева двигателя автомобиля в летнее время –
3 минуты, зимой – 10 минут.
Для сравнения, рассчитаны выбросы загрязняющих веществ при движении на личном автомобиле от
перехватывающей парковки до Площади Ленина (25 км) и обратно (25 км.).
Результаты расчетов валовых выбросов за год при размещении автомобилей на стоянке и продолжении
движения на автомобиле в центр города приведены в таблице.
Результаты расчетов валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, т/год
Варианты
При эксплуатации
перехватывающей парковки
При ежедневном пробеге в 50 км
Углерода
оксид
Углеводороды
Азота
оксид
Твердые
частицы
Серы
диоксид
Соедин.
свинца
0,64337
0,06597
0,00911
0,00018
0,00366
0,00033
37,64907
5,26508
1,47567
0,05247
0,32294
0,02822
Таким образом, во втором случае получаем превышение в десятки раз показателей загрязнения атмосферы.
Рассчитана экономическая эффективность новой парковки для населения, в двух случаях:
– водитель едет от парковки до центра города на своём автомобиле;
– водитель оставляет автомобиль на парковке у станции «Сеятель», а затем продолжает путь до центра
города на электричке и метро. Пусть начальная точка – перехватывающая парковка, конечная – Площадь
Ленина. Расчет произведен при условии использования перехватывающей парковки в рабочее время с 7:00 до
22:00, а также использовании общественного транспорта в виде метрополитена. За основу взят легковой
автомобиль зарубежного производства, использующий бензин марки АИ-95. Стоимость парковки в обоих
случаях бесплатная.
В первом случае затраты слагаются из расхода 3,25 л. бензина АИ-95 – 228 руб./день (на 20.09.2015, 1 литр –
35 руб.); что за 247 рабочих дней в год составит – 56 316 руб.
Во втором случае затраты состоят из: стоимости билета на пригородный электропоезд (Сеятель –
Новосибирск-Главный, 53 руб.): 106 руб. /день – 26 182 руб./год и стоимости проезда на метро (20 рублей) –
40 руб./день – 9880 руб./год.
Таким образом, затраты на ежедневные поездки на работу с использованием парковки составят
36 062 руб./год., а экономия денежных средств – 20 254 рубля в год.
Эколого-экономическая эффективность эксплуатации парковки доказана, что открывает возможность
разработки экономически обоснованного тарифа на размещение автотранспорта.
Литература
1. И. М. Квашнин. Промышленные выбросы в атмосферу. Инженерные расчеты и инвентаризация. М.:
АВОК-ПРЕСС, 2005. – 392 с.
Научный руководитель – Е. В. Катункина.
252
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МАРКЕТИНГ НА РЫНКЕ АВТОМОЕЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ
ГОРОДА НОВОСИБИРСКА
Д. Ю. Сотникова, Д. А. Маслова
Новосибирский государственный университет экономики и управления
Сегодня невозможно представить жизнь без автомобиля, который является не только средством
передвижения, но и источником загрязнения окружающей среды (ОС) выхлопными газами. Автомобиль
постоянно нуждается в различных сервисных услугах – заправке топливом, техническом обслуживании,
автохимчистке и мойке авто. Большинство автомоечных комплексов представляют малый и средний бизнес,
некоторые из них работают нелегально или недавно узнали об экологических требованиях к их деятельности
[1]. Их большое количество в г. Новосибирске и несоблюдение требований природоохранного законодательства
влечет за собой серьёзный ущерб ОС.
В современных условиях формирования рынка экологических услуг такой вид деятельности, как
экологический маркетинг, способен как выявить причинно-следственные связи возникновения проблем, так и
содействовать их решению. Экологический маркетинг подразумевает получение актуальной информации о
рынке, продвижение товаров и услуг, наносящих минимальный вред ОС и повышение степени экологической
ответственности бизнеса. [2]
Целью работы является проведение первичного маркетингового исследования в экологии, на примере рынка
услуг по мойке автомобилей в г. Новосибирске и разработка мер по решению выявленных проблем.
На первом этапе исследования была осуществлена выборка организаций при помощи справочной
геоинформационной системы «2ГИС». По запросу «Автомойки» было выявлено 360 организаций, среди
которых были отобраны 107 по принципу наличия контактных данных.
Далее была разработана анкета, включающая вопросы, касающиеся как непосредственно специфики
деятельности организации, степени и качества оформления, необходимых экологическим законодательством
документов, так и общих вопросов, позволяющих определить степень экологической ответственности
представителей рынка и их стремление к совершенствованию своей деятельности.
В опросе приняли участие только 20 % предприятий от выборочной совокупности, 53 % из которых заявили
о наличии оборотной системы водоснабжения, а 76 % указали наличие счетчиков водопотребления. В блоке
вопросов об экологической документации только 65 % респондентов подтвердили наличие проекта ПДВ на
предприятии. В блоке вопросов «Экологический консалтинг» 100 % опрошенных показало, что оформление
экологической
документации
осуществлялось
консалтинговой
организацией.
В
завершающем
экопросветительском блоке все организации проявили интерес к проблемам ООС и дальнейшему
сотрудничеству.
Обработав данные первичного маркетингового исследования, можно сделать следующие выводы:
большинство представителей рынка автомоек г. Новосибирска действительно осуществляют свою
деятельность с нарушениями требований природоохранного законодательства и поэтому крайне неохотно идут
на контакт;
степень экологической ответственности предприятий может увеличиться только при ужесточении
требований к данному виду деятельность и, соответственно, усилении государственного надзора;
в г. Новосибирске у собственников автомоек отсутствуют экономический интерес соблюдения
экологических требований и необходимые для этого знания;
В рамках данного исследования для стимулирования повышения экологической ответственности были
разработаны система критериев и знак экомаркировки III типа «AvtoGreenService», которые:
позволят получить конкурентные преимущества автомойкам;
повысят уровень экологической культуры потребления среди жителей города Новосибирска;
будут содействовать развитию рынка экологических услуг [3].
В процессе развития и совершенствования системы экомаркировки возможно перенесение опыта и на
другие связанные с обслуживанием автомобилей рынки услуг. Проект направлен на развитие интереса у
предпринимателей и потребителей к экопотреблению и экопродукции, профессиональной деятельности в
области экосертификации и экомаркировки, в целом – на повышение уровня экологической культуры.
Литература
1. В. Н. Денисов Экологические проблемы автомобильного транспорта: Учебное пособие. – Спб:
Национальный минерально – сырьевой университет «Горный», 2012. – 118 с.
2. В. А. Черданцев., Е. И. Цускман Потенциальные возможности применения экологического аудита в
целях снижения административного давления на предприятия и развития природоохранного бизнеса // Научнопрактический журнал Проблемы экономики и менеджмента. – 2015 г. – № 2(42). – стр. 96–99.
3. В. А. Черданцев, А. Г. Благодатнова, Е. И. Цускман. Тренды современного высшего профессионального
экологического образования // Образовательная среда сегодня: стратегии развития: материалы II Междунар.
науч. – практ. конф. (Чебоксары, 05 июня 2015 г.) / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. – Чебоксары: ЦНС
«Интерактив плюс», 2015. – с. 257–264
Научный руководитель – Е. И. Цускман.
253
УЧЕТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА ПРИ ПЕРЕДАЧЕ БЫВШИХ ВОЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
И ТЕРРИТОРИЙ В ГРАЖДАНСКОЕ ПОЛЬЗОВАНИЕ
Н. В. Сафронова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, г. Новосибирск
В ходе сокращения Вооруженных Сил Российской Федерации стала возникать необходимость в адаптации
бывших военных территорий (объектов) для других видов деятельности. Экологические вопросы передачи этих
территорий (объектов) в гражданское пользование занимают важное место при принятии управленческих
решений об их дальнейшем использовании.
В настоящее время пакет документов, регулирующих порядок и экологические требования при передаче
военных территорий (объектов) в гражданское пользование в РФ полностью не определен. Несовершенство
данного нормативно-правового обеспечения приводит к возникновению экологических угроз. В связи с этим
актуальность экологической безопасности определяется необходимостью соблюдения права человека и
гражданина на благоприятную окружающую среду, закрепленного ст. 42 Конституции РФ. «Каждый имеет
право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение
ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением» [1].
По роду своей деятельности Вооруженные Силы любого государства используют природные ресурсы и
оказывают негативное воздействие на окружающую среду.
Основной вклад в загрязнение окружающей среды вносят жилые и административные здания, системы
энерготехнического и радиотехнического обеспечения, котельные, заправочные пункты и склады горючесмазочных материалов, парки боевой и транспортной техники, складские помещения, канализация и очистные
сооружения, хозяйственные блоки, кухни-столовые. Загрязнителями являются отработанные горючие и
смазочные материалы, лакокрасочные изделия, электролиты, неочищенные сточные воды, детергенты, тяжелые
металлы, шламы, зола, токсические химические соединения, твердые бытовые и промышленные отходы.
Военные территории подвергаются всем видам негативного воздействия: механическому, биологическому,
геохимическому, а также гигиеническому.
Деятельность вооруженных сил приводит к целому ряду негативных экологических процессов: образованию
несанкционированных свалок твердых бытовых и промышленных отходов; загрязнению почв и грунтов,
поверхностных и подземных вод нефтепродуктами; химическому загрязнению; радиоактивному загрязнению
территории; загрязнению тяжелыми металлами; нарушению ландшафта и разрушению растительно-почвенного
покрова.
Таким образом, при передаче данных территорий в гражданское использование возникает необходимость в
их экологической очистке, для того чтобы максимально снизить вероятный риск негативного воздействия и
обеспечить экологическую безопасность населения при дальнейшем использовании. Этими вопросами
занимается Министерство природных ресурсов и экологии РФ.
Обеспечение экологической безопасности – необходимый фактор дальнейшего экономического развития
бывших военных объектов, так как они не могут быть эффективно использованы, пока существует высокий
риск для здоровья человека. Скорость проведения, эффективность и стоимость экологической очистки
территории – важная проблема при закрытии военных баз.
К основным сложностям, возникающим при высвобождении военных территорий в Российской Федерации,
можно отнести проблемы финансирования и административно-хозяйственного управления, а также отсутствие
благоприятной нормативно-правовой базы.
Нами был выполнен расчет затрат на рекультивацию нарушенных земель в отношении бывшего военного
полигона в виде сметы на рекультивационные мероприятия.
В период с 1992 года по настоящее время высвободились тысячи объектов недвижимости. Размер земель
обороны и безопасности сократился почти на миллион гектар, но при этом, в связи с новизной и
масштабностью преобразований, последующее развитие гражданской деятельности на территориях данных
объектов ведется медленно [2].
Подводя итоги, нужно сказать о целесообразности внесения предложений по усовершенствованию
структуры управления РФ в области разработки стратегии дальнейшего использования высвобожденных
военных объектов и территорий.
Литература
1. Конституция Российской Федерации от 12.12.1993 г. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: Правовая
система «Консультант Плюс» – Загл. с экрана.
2. Передача высвобождаемых военных объектов и территорий в гражданское использование: проблемы и
пути повышения эффективности: сборник матер. междунар. практ. конф./ Поддержка внедрения механизмов
регулирования земельных и имущественных отношения EuropeaAid/113842/C/SV/Russia – М., 2005. – 82 с.
Научный руководитель – канд. техн. наук А. Л. Ильиных.
254
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ
ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ
М. О. Третьякова
Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Работа посвящена изучению воздействия предприятий строительной отрасли на загрязнение водных
объектов. Для этого были проанализированы технологические процессы, системы водоотведения, выполнены
расчеты нормативов допустимых сбросов и фактических масс загрязняющих веществ для выбранного
предприятия. На основе анализа существующих методов очистки сточных вод предложены схемы очистки с
учетом наилучших доступных технологий. Проведение расчета степени эффективности работы этих схем
показало, что при их внедрении обеспечивается соблюдение рассчитанных нормативов сброса сточных вод в
водный объект.
В качестве объекта исследования была выбрана р. Первая речка, расположенная в черте г. Владивостока,
являющаяся водотоком высшей категории рыбохозяйственного значения, но результаты анализов отбора проб,
предоставленные Примгидрометом [2], свидетельствуют о значительном загрязнении реки железом, фенолами,
нефтепродуктами и цинком.
Одним из основных вкладчиков в загрязнение реки является ЗАО «Владивостокский комбинат
промышленных предприятий», производящий бетон, ЖБИ, строительные растворы, арматурные сетки и
каркасы, асфальтобетонную смесь.
Исходя из данных, представленных в протоколах отборов проб воды за 2009–2014 гг., были определены
фактические массы загрязняющих веществ и нормативы допустимых сбросов по утвержденной методике [1].
Результаты расчетов свидетельствуют о том, что сточные воды предприятия значительно загрязнены, например,
по взвешенным веществам в 2013 г. было превышение в 3,4 раза, сброс фосфатов также часто превышен. Сброс
нефтепродуктов постоянно больше допустимых, причем в 2012 г. превысил норматив в 9,1 раз. Максимум
сбрасываемых масс железа общего отмечен в 2009 г. – превышение в 30 раз, а железа растворимого в 58 раз.
Наиболее значительные превышения наблюдаются по меди – в 2012 г. в 70 раз и по цинку – в 2013 г. в 7,3 раза.
Для решения проблемы на основе литературного обзора были выбраны оптимальные методы очистки для
исследуемых веществ, с учетом их отнесения к наилучшим доступным технологиям, описанным в [3]. Затем
они были объединены в технологические схемы, направленные на достижение нормативных показателей
загрязняющих веществ в сточных водах.
Схема очистки а) – производственных сточных вод, б) – ливневых сточных вод
Рассчитанная эффективность по каждому методу и блоку с учетом исходных концентраций и объемов
составляет для производственных сточных вод 86–99,5 %, а для ливневых – 89–92,2 % в зависимости от
вещества. Внедрение этих схем значительно снизит негативное воздействие предприятия на водный объект.
Литература
1. Об утверждении методики разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в
водные объекты для водопользователей: Приказ Минприроды России от 17.12.2007. № 333
2. Справка о качестве воды на запрашиваемом участке реки Первая речка: Примгидромет. – № 30–190.
3. Справочник наилучших доступных технологий для очистки сточных вод на предприятиях отраслей
промышленности и жилищно-коммунального хозяйства России. Книга 1: ФГБУ «Центр развития ВХК»; –– М.:
ООО «Деловые медиа», 2014. – 328 с.
Научный руководитель – канд. хим. наук, проф. Л. П. Лазарева.
255
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДЕМОГРАФИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ
РЕСПУБЛИКИ БУРЯТИЯ
У. Ю. Вулшинская
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
В настоящее время проблемы, связанные с демографией населения, получили значительный общественный
резонанс. Для республики Бурятия, как и для всей Азиатской части России, данная проблема является
актуальной, так как на демографическую ситуацию региона оказывает влияние целый ряд социально –
экономических факторов, в том числе и миграция населения. В результате возрастает численность населения,
проживающего на западных и южных территориях страны, за счет миграции из северных и восточных регионов.
Наблюдая за этим миграционным процессом, мы видим потерю мобильной и молодой части человеческого
потенциала прежде всего в регионах Сибири и Дальнего Востока. Данный географический процесс является
неблагоприятным с точки зрения национальной безопасности и территориальной целостности Российской
Федерации.
Для того, чтобы предотвратить увеличение миграционного оттока в европейскую часть России, необходимо
обеспечить опережающие и устойчивое социально-экономическое развитие восточных регионов. В связи с этим
также необходимо проанализировать демографическую ситуацию в этих регионах и составить предполагаемый
прогноз численности населения с целью обеспечения растущего хозяйства трудовыми ресурсами. Одной из
главных целей демографического прогноза является исследование современных тенденций воспроизводства
населения путем оценки их возможного влияния на будущую численность и состав населения, а также на
социально-экономическое развитие в целом. Итоги прогнозирования могут предостерегать и предупреждать об
опасных последствиях сложившейся на определенной территории демографической ситуации во избежание
негативных последствий.
Любой субъект Российской Федерации – это модель социально – экономического развития страны и региона.
Республика Бурятия, как часть вышестоящей системы, не составляет исключения. Численность населения
республики Бурятия за последние 25 лет не только сократилась на 68,1 тыс. чел. (9,3 %.), но и ухудшилась его
качественная структура. Численность населения детей в возрасте до 15 лет в 1990 г. составляла 31 % от всей
численности населения, а к 2015 г. сократилась на 8 %., а численность населения в возрасте старше
трудоспособного увеличилась за 25 лет на 5 %. Стоит отметить, что до 1989 г. рост населения был обусловлен
исключительно естественным приростом, а с конца 1990 г. и по сегодняшний день наблюдается сокращение
населения. Основной причиной является, массовый отток молодой, перспективной и трудоспособной доли
населения в европейскую часть страны, а также уменьшение рождаемости на фоне высокой смертности.
Используя аналитический метод прогнозирования, подобрали три математические функции, наиболее
близкие к описанию демографической ситуации. Прогноз осуществляется на базе статистических показателей
за долгосрочный период (25 лет). Данные функции носят эмпирический характер, хотя и не подтверждают
какого-либо общего математического закона демографической динамики. Согласно прогнозу, численность
населения республики Бурятия к 2050 г., по сравнению с 2015 г., может сократиться на 148 тыс. чел., что около
2 % от прогнозируемой численности населения. Но стоит отметить, что большая часть миграционного оттока
приходится на столицу республики г. Улан-Удэ. В то время как численность населения республики, возможно,
сократится, численность столицы наоборот увеличится примерно на 152 тыс. чел. Данное увеличение
произойдет прежде всего за счет внутриреспубликанской миграции, а также естественного прироста. При
прогнозировании естественного и механического движения населения, мы наблюдаем следующую картину. За
прогнозируемый период (2015 – 2050 гг.) естественный прирост населения увеличивается в 6 раз, по сравнению
с 2015 г. Миграционная убыль населения сократится в 3 раза по сравнению с 2015 г. Если сравнивать с 1990 г.,
то мы видим, что миграционная убыль населения увеличивается на 370,1 чел. При прогнозировании
половозрастной структуры населения, численность женского населения превышает численность мужского
населения. В прогнозируемом периоде очень важно отметить тот факт, что численность мужского населения
старше трудоспособного возраста к 2050 г. увеличится в 2 раза, что свидетельствует об увеличении
продолжительности жизни мужского населения.
Таким образом, для стабильного улучшения демографической ситуации необходимо устойчивое
социально – экономическое развитие региона, улучшение уровня и качества жизни населения. Для сокращения
механического естественного движения населения необходимо произвести систему целенаправленных
мероприятий по созданию новых рабочих мест и улучшению кадровой молодежной политики. Необходимо
также активно привлекать работодателей к разработке учебных рабочих планов для подготовки специалистов
для них на квотной основе. Это даст возможность молодым специалистам трудоустроиться по своей
специальности, не покидая республику.
Литература
1. Демографический ежегодник Бурятии. Улан-Удэ: Бурятстат, 2010–2014.;
2. Бурятия в цифрах: статистический сборник. Улан-Удэ: Бурятстат, 2010–2014
Научный руководитель – канд. геогр. наук, проф. Ц. Д. Гончиков.
256
АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абросимова И. В., 83
Аброськин Д. А., 236
Абызова Е. А., 162
Аверкина А. С., 21
Аветисян С. Р., 114, 115, 116,
117, 122, 127
Авласевич Ю. Е., 196
Ажогина Т. Н., 86
Айтбай А., 235
Акимова Т. Н., 155
Аксиненко М. А., 184
Александрова С. Ю., 224
Ананко А. А., 191
Андреева А. И., 157
Андриевская С. С., 238
Андросова К. А., 189
Апкадырова А. С., 20
Арысланова Ф. Ш., 115, 121
Асанова А. А., 198
Афиногенова И. И., 171
Ахметгалиева Г. А., 28
Аюшеева Т. С., 55
Бабенко Т. А., 157
Бабичева В. О., 228
Баганов М. А., 186
Базанов М. М., 176
Базарова Н. Э., 62
Балабанов А. А., 22
Балданова Т. Б., 108
Балкен Д. Б., 209, 210
Барахов А. В., 120
Баховская О. Ю., 205
Башарова А. Ю., 36
Белая Е. В., 132
Белецкая С. Г., 190
Белик В. С., 164
Белоусова К. А., 220
Беляновская А. И., 98
Беседина Т. Н., 64
Болдарев А. В., 127
Бондарчук А. А., 109
Борисенко Н. В., 45
Брянцева Н. Г., 9
Бузулукская М. В., 86
Буинов А. С., 26
Булицкая М. В., 196
Бунакова К. С., 175
Бураева Е. А., 121
Бурлак П. В., 149
Бурлуцкий Н. П., 154
Буслаева Н. С., 93
Бутакова А. В., 240
Бұлдырық М. О., 68
Быковец А. О., 29
Вайцеховский А. С., 106
Вандышева А. И., 25
Варлам И. И., 231
Варфоломеева А. С., 60
Васильев Д. А., 241
Васильев С. Д., 170
Васин С. Г., 111, 123
Вахитов Б. Р., 173
Вдовыченко В. В., 163
Волкова Е. В., 4
Волкова И. Н., 51
Воробьева Д. Ю., 13
Воронина А. Ф., 217
Вулшинская У. Ю., 256
Гаврилко Д. Е., 73
Гайдамак М. А., 126
Гармашова М. К., 192
Гекк А. С., 185
Герасимова Ю. С., 193
Глушаченко Е. М., 37
Голиков Д. С., 229
Гопоненко А. С., 232
Горбунова С. В., 137
Гордиенко С. Г., 120
Горшков В. В., 127
Грицкевич В. С., 101
Грищенко М. В., 133
Гросс М. В., 221
Давлетшина Р. И., 173
Давыденко А. М., 114, 115,
116, 117, 122, 127
Даниленко Н. Н., 9
Данилова А. С., 77
Двоеглазова А. А., 174
Дембовская Л. М., 44
Денисова О. С., 38
Денисова С. И., 95
Дербилина А. В., 153
Дергачева Е. В., 113, 114, 115,
116, 117, 120, 121, 122, 127
Дмитриевская В. Е., 19
Дойникова Е. Е., 103
Донская А. В., 238
Друк А. Ю., 159, 225
Душкина А. А., 55
Дьячкова А. В., 12
Евсюкова В. С., 200
Егоров В. В., 69
Еремина М. В., 43
Ефремов А. А., 215
Жихарев В. С., 74
Журавский С. В., 140
Забродина М. А., 222
Залилова Л. Р., 194
Заруднев А. А., 116, 117, 122
Захарченко Л. П., 48
Зенин Е. А., 213
Зинов А. С., 34
Знаменщикова Г. Ю., 76
Иванов Г. В., 121, 122
Иванов Д. В., 242
Иванова П. А., 243
Игнатьева А. В., 251
Исадченко А. С., 53
257
Калашникова И. И., 63
Каптелинина В. С., 33
Карнаухов Д. Ю., 40
Катунина А. И., 169
Каунова Ю. Ю., 138
Кашукова А. В., 224
Кириллова М. А., 181
Кирьян Ю. В., 69
Клименко А. А., 31
Климов Н. А., 178
Ковалева И. В., 195
Кожевников И. А., 25
Козлова В. В., 8
Козырева А. В., 207
Козырева Е. М., 16
Козырева О. С., 134
Колесников В. Ю., 115, 121
Колобов Н. С., 147
Коноплева В. В., 119
Копылов А. В., 79
Коржубаева А. А., 248
Косарева В. С., 9
Косткина А. Д., 27
Кочетов А. Е., 123
Кочетова А. С., 146
Крестьянникова Е. В., 8
Кривощапов Н. С., 42
Кругликова А. В., 165
Кубрина В. К., 113
Кувшинова К. А., 89
Кудрин И. А., 74
Кузина А. А., 84
Кузьмина В. А., 160
Куликов С. С., 113, 116
Куталова А. В., 162
Қалқораз А. Б., 68
Ларина Н. П., 184
Ларионова М. В., 102
Ларионова Т. А., 22
Ларькова А. Н., 185
Латипова Л. Ф., 220
Леонова Е. Ю., 97
Ли С., 203
Лимонов Д. В., 75
Литвиненко О. В., 214
Лобанова А. С., 80
Магдеева А. Р., 128
Макеева Л. А., 227
Маковеев А. С., 159, 225
Максимова А. Ю., 234
Мальцева Н. В., 152
Мансурова О. З., 129
Маргарян Г. А., 245
Марченко Е. Ю., 61
Масленникова В. С., 188
Маслова Д. А., 253
Мастерова В. В., 5
Матюшенко А. В., 218
Машталлер О. Г., 171
Медведева О. Ф., 140
Медведкова В. В., 90
Меликян А. А., 52
Мерзаева В. Ю., 24
Мех А. А., 17
Миронов А. В., 130
Миронова А. С., 118
Митев А. Н., 177
Митрошина Н. Г., 94
Митус А. А., 50
Михальчук Я. П., 58
Мишина Н. Л., 195
Мойа Г. В., 237
Молчанов В. А., 108
Москалев Н. Н., 115
Московая И. В., 135
Мухаметкалиева О. А., 250
Наумова В. В., 204
Неборская М. Г., 218
Неганов К. С., 127
Неганова К. С., 114, 116, 117,
120
Нелюбина Н. Д., 84
Непомнящих М. В., 7
Нестер О. В., 196
Нефедов В. В., 113
Нефедов В. С., 114, 115, 116,
117, 120, 121, 122, 127
Нефедова Д. В., 148
Никитенко А. В., 216
Никитин К. А., 172
Никифорова Т. А., 173
Николаев Н. Ю., 167
Никулина Ю. С., 206
Новак А. С., 91
Новокрещенова Р. М., 230
Новоселова А. Ю., 24
Ноговицына М. А., 39
Носкова М. А., 183
Нягулов М. Р., 209, 210
Онофрейчук О. Н., 85
Орешко И. И., 236
Осинкина Т. В., 78
Павлова Д. А., 145
Пак Н., 235
Пан Л. С., 159
Панафидина Е. И., 67
Пашкевич Н. А., 112
Пелипенко А. В., 104
Пенкина Ю. А., 246
Пестровская А. С., 236
Петрова А. А., 252
Петрова Л. М., 29
Печеницина Н. А., 197
Пигалин Д. И., 111, 123
Пилипенко М. А., 175
Пирогова Д. А., 95
Писклова О. П., 164
Плеханова В. А., 166
Подгорбунских Е. М., 226
Подойникова П. А., 223
Полякова Н. С., 136
Попов И. В., 114, 122
Прибура А. Д., 87
Пронина И. А., 107
Пронина К. А., 99
Рассказова П. В., 6
Рафикова Р. К., 78
Реттих Н. Е., 163
Рогова Н. С., 228
Родовиков С. А., 57
Рожина Д. А., 225
Рощина Е. В., 23
Рундау И. А., 151
Саая Б. Ш., 110
Сабирова А. А., 173
Савельев П. М., 144
Савичева К. В., 173
Савченко Н. А., 60
Сазанов Н. Н., 10
Салтаева В. А., 89
Самойлова Е. Н., 35
Самохина Л. В., 9
Самохина Н. П., 142
Сат Д. А., 187
Сафронова Н. В., 254
Севостьянова М. Н., 65
Селиверстова А. С., 222
Семенова М. С., 41
Сəрсенбі Ə. М., 68
Сидорова А. С., 125
Сидорова К. А., 212
Сиротина А. В., 4
Соков С. А., 247
Соколов М. В., 211
Соловьева Е. И., 202
Солодников С. Ю., 225
Сопова В. С., 150
Сотникова Д. Ю., 253
Спорыхина Т. А., 87
Спрыгина М. М., 13
Старикова Е. А., 88
Стасов В. В., 114, 115, 116,
121, 122, 127
Стенникова М. И., 233
Степаненко А. Е., 131
Страшко А. В., 5
Султанова А. И., 84
Сумина Л. А., 249
Супруненко А. Г., 105
Сырлыбаева Д. Г., 208
Сычева Д. В., 122
258
Сычева Д. Е., 121
Танчев М. О., 143
Тарцан А. Г., 54
Телешева О. О., 46
Третьякова М. О., 255
Триболина А. Н., 117
Трофимова А. Л., 141
Троханова С. И., 82
Трухина Я. Е., 168
Улаханова Л. А., 186
Ушаков Д. С., 199
Фабер А. А., 158
Фарзали Т. А., 113
Фролова В. Д., 71
Харитонова М. Г., 30
Хасанова П. П., 72
Хотькина Т. С., 200
Хохлова М. Н., 239
Хрунина М. А., 198
Церна И. Я., 49
Цуканов А. В., 180
Цыба А. А., 166
Цыганова О. Г., 124
Чернявский Е. А., 96
Чкалова В. В., 161
Чулкова О. Ю., 130
Чуприн Е. Н., 24
Шаехов Р. А., 173
Шайхутдинова А. Н., 15
Шангареева Д. Ю., 92
Шапина М. М., 47
Шаповалова Е. С., 114
Шапранко Д. С., 176
Шарова Н. К., 244
Шатерник Т. А., 219
Шафигуллина А. Ф., 139
Шахов С. С., 81
Шефатов П. В., 26
Шилова Н. А., 13
Шин Е. В., 201
Шмелькова А. И., 14
Шмидт Ф. В., 143
Штерк Г. В., 156
Шуваракова Е. И., 155
Шульц Е. Н., 212
Шураева А. В., 18
Щербакова А. Л., 56
Щукова К. Б., 66
Юнусова А. И., 59
Юрьев Д. А., 179
Якименко В. А., 100
Якутова В. А., 11
Янкович К. С., 32
Яхина А. Ф., 70
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие............................................................................................................................................................... 3
Экоаналитика и химический мониторинг окружающей среды....................................................................... 4
Влияние растворителей на твердофазную люминесценцию пирена на пленке из диацетата
целлюлозы А. В. Сиротина, Е. В. Волкова ................................................................................................... 4
Твердофазная люминесценция пирена при сорбции из водно-мицеллярных сред с Тритоном
Х-100 на матрицу из диацетата целлюлозы В. В. Мастерова, А. В. Страшко ....................................... 5
Вольтамперометрическое определение резорцина и фенола при совместном присутствии
П. В. Рассказова................................................................................................................................................ 6
Исследование сульфатной агрессивности природной воды и её разрушающего действия по
отношению к бетону М. В. Непомнящих ..................................................................................................... 7
Химико-экологическая оценка загрязнения свинцом атмосферы города Тюмени в 2012–2015 гг.
Е. В. Крестьянникова, В. В. Козлова .............................................................................................................. 8
Мониторинг оксидов азота в воздухе города Архангельска Л. В. Самохина, Н. Г. Брянцева,
Н. Н. Даниленко, В. С. Косарева..................................................................................................................... 9
Оценка экологического состояния воздушной среды природно-антропогенного комплекса
Н. Н. Сазанов .................................................................................................................................................. 10
Анализ воздейсвия хлебопекарных предприятий на окружающую среду города (на примере
ООО Юрга-хлеб) В. А. Якутова .................................................................................................................. 11
Геоэкологические особенности природопользования в орджоникидзевском районе северной
Хакасии в связи с добычей золота на месторождении «Еловое» методом кучного
выщелачивания А. В. Дьячкова ................................................................................................................. 12
Оценка степени загрязнения тяжелыми металлами почвы города Саратова Д. Ю. Воробьева,
М. М. Спрыгина, Н. А. Шилова .................................................................................................................... 13
Тяжелые металлы в поверхностных торфах на территории Смоленской области
А. И. Шмелькова ............................................................................................................................................ 14
Оценка содержания валовых форм тяжелых металлов в почвах Кузбасса А. Н. Шайхутдинова.. 15
Содержание алюминия в антропогенно-преобразованных почвах в зоне воздействия
Красноярского алюминиевого завода Е. М. Козырева ........................................................................... 16
Геохимическая характеристика почв участка магистрального нефтепровода «Александровское–
Анжеро-Судженск» А. А. Мех..................................................................................................................... 17
Химический состав почв олиготрофных болот в условиях воздействия нефтепромыслового
факела А. В. Шураева ................................................................................................................................... 18
Анализ состава лечебных грязей озера Большой Тараскуль и Сакского озера В. Е. Дмитриевская
.......................................................................................................................................................................... 19
Определение содержания селена и тяжелых металлов в воде, почве, чесноке и березовом соке
северных регионов республики Башкортостан А. С. Апкадырова ...................................................... 20
Влияние пленок гидрофобных веществ на транспорт кислорода через межфазную поверхность
«воздух–вода» А. С. Аверкина ..................................................................................................................... 21
Мониторинг газового режима р. Чуя А. А. Балабанов, Т. А. Ларионова.............................................. 22
Гидрохимический режим малых рек в черте г. Новосибирска Е. В. Рощина.................................... 23
Состояние и проблемы малых рек Новосибирска на примере рек Ельцовка 1-я, Ельцовка 2-я
Е. Н. Чуприн, В. Ю. Мерзаева, А. Ю. Новоселова ...................................................................................... 24
Горные озера – индикаторы загрязнения атмосферного воздуха И. А. Кожевников,
А. И. Вандышева ............................................................................................................................................ 25
Гидрохимический анализ природных вод, расположенных вблизи свинокомплекса «ВосточноСибирский» П. В. Шефатов, А. С. Буинов ................................................................................................. 26
Оценка загрязнения бассейна реки Амура стойкими органическими веществами после
наводнения в летне-осенний период 2013 года А. Д. Косткина............................................................. 27
Загрязнение воды реки Танып тяжелыми металлами Г. А. Ахметгалиева........................................ 28
Экологический мониторинг состояния ООПТ по материалам ежегодных комплексных докладов
об окружающей среде Челябинской области Л. М. Петрова, А. О. Быковец ....................................... 29
Мониторинг состояния вод родников г. Брянска М. Г. Харитонова ................................................... 30
Анализ состояния подземных вод А. А. Клименко.................................................................................. 31
Мониторинг химического состава подземных вод (на примере одиночной скважины в
г. Барнауле) К. С. Янкович........................................................................................................................... 32
Эколого-химическое состояние воды открытого водоёма «Кандры-Куль» Туймазинского района
Республики Башкортостан В. С. Каптелинина......................................................................................... 33
Оценка эколого-химического состояния озера Подворное А. С. Зинов.............................................. 34
Исследование аналитических показателей воды искусственных водоемов сел Старобурново и
Осиновка Бирского района Республики Башкортостан Е. Н. Самойлова.......................................... 35
259
Биологическая очистка и автоматизация контроля качества хозяйственно-бытовых сточных
вод А. Ю. Башарова ....................................................................................................................................... 36
Содержание нитратов в продуктах питания Е. М. Глушаченко ........................................................... 37
Коротко о нитратах и пестицидах О. С. Денисова .................................................................................. 38
Естественные и слабонарушенные экосистемы: биоразнообразие и биологический мониторинг ......... 39
Исследование роли эндогенной составляющей в геосистемах Южного Прибайкалья
М. А. Ноговицына .......................................................................................................................................... 39
Присклоновые скопления ночного миграционного комплекса гидробионтов в озере Байкал
Д. Ю. Карнаухов............................................................................................................................................. 40
Флора озера Широкое и прибрежной территории М. С. Семенова ..................................................... 41
Фауна озера Долгое и его прибрежной территории Н. С. Кривощапов ............................................... 42
Фауна ручейников водотоков бассейна среднего течения реки Енисея М. В. Еремина .................. 43
Сезонное разнообразие беспозвоночных гидробионтов р. Десны в черте г. Брянска
Л. М. Дембовская ........................................................................................................................................... 44
Распределение ионов кадмия в тканях и органах чира и пеляди нижнего течения Оби
Н. В. Борисенко .................................................................................