Научный архив: статьи

Цель. Данное исследование посвящено изучению биологических характеристик аммоний-окисляющих бактерий (АОБ), выделенных из осадка сточных вод, собранных на нескольких деревообрабатывающих предприятиях Вьетнама.

Процедура и методы. Для достижения целей исследования были отобраны объединённые пробы осадка из очистных сооружений и обработаны в течение 6 часов для сохранения целостности микрофлоры. Аммоний-окисляющие бактерии выделяли методом серийных разведений на селективной питательной среде AMS с последующим скринингом на способность удалять аммоний. Физиологические характеристики изолятов оценивали при различных значениях pH, температуры и концентрации аммония. Молекулярная идентификация проводилась с помощью ПЦР-амплификации и секвенирования гена 16S рРНК. Комбинированное использование микробиологических и молекулярных методов позволило получить комплексное представление о разнообразии и функциональных признаках аммоний-окисляющих бактерий в осадке.

Результаты. Из 6 проб осадка, собранных на деревообрабатывающих предприятиях в провинциях Йенбай, Тханьхоа и Донгнай, было выделено в общей сложности одиннадцать штаммов бактерий, обладающих способностью окислять аммоний. Пробы из Донгная дали наибольшее количество изолятов, что свидетельствует о благоприятных условиях для аммоний-окисляющих бактерий в этом регионе. Среди выделенных штаммов три – Bacillus subtilis BT183.1. B1, Bacillus velezensis BT751.1. B2 и Bacillus amyloliquefaciens BT751.2. B1 – продемонстрировали наивысшую эффективность удаления аммония и были отобраны для детальной характеристики. Эти штаммы показали оптимальный рост при нейтральном pH (7,0–7,5), температуре от 35 °C до 37 °C и концентрации аммония до 700 мг/л. Рост и активность значительно снижались при более экстремальных значениях pH, температуры и концентрации аммония. Способность данных штаммов Bacillus переносить высокие уровни аммония и изменчивость условий окружающей среды подчёркивает их потенциал для применения в биологической очистке богатых азотом промышленных сточных вод, особенно в деревообрабатывающей отрасли.

Теоретическая и/или практическая значимость. Вьетнам занимает пятое место в мире, второе в Азии и первое в юго-Восточной Азии по экспорту древесины и лесной продукции. Быстрый рост деревообрабатывающей отрасли принёс значительные экономические выгоды, но также создал серьёзные экологические проблемы, в частности загрязнение от сточных вод деревообработки, содержащих высокие уровни аммония – загрязнителя, трудно поддающегося биологической очистке. Полученные результаты способствуют расширению знаний о разнообразии аммоний-окисляющих бактерий и подчёркивают их потенциальное применение для очистки богатых аммонием сточных вод деревообрабатывающей промышленности.

Цель. Выявление особенностей динамики травяно-кустарничкового яруса фитоценоза ельника зеленчукового после гибели древостоя в сравнении с фитоценозом после сплошной вырубки и исходным лесом.

Процедура и методы. В 2012 г. в ельнике зеленчуковом после гибели ели в результате вспышки численности короеда-типографа заложены 3 постоянные пробные площади по 800 м2 (20 × 40 м). Первая – на участке с неповреждённым древостоем ели (контроль), вторая – в ельнике зеленчуковом с погибшим древостоем ели (короедник), третья – на сплошной санитарной вырубке сухостоя ели (вырубка). Все пробные площади расположены в исходно едином фитоценозе. Каждая пробная площадь разбита на 8 площадок размером 10 × 10 м2. Исследования проводились ежегодно с 2014 по 2022 гг. по единой методике. Для каждой площадки каждой пробной площади ежегодно выявлен полный видовой состав растений и их принадлежность к ценотическим группам. Проведена статистическая обработка собранных данных, вычислены средние значения числа видов на 3 пробных площадях и средние значения числа видов по ценотических группам, проведено их сравнение. Значимость различий выборок числа видов на пробных площадях определена с помощью Mann-Whitney U test в программе STATISTICA6.

Результаты. В сообществе с погибшим и не вырубленным древостоем ели произошло долговременное значимое увеличение (р < 0,05) числа сорно-лесных видов и кратковременное – луговых. Ценотический спектр сохранился близким к исходному лесу за весь период наблюдений. Развитие фитоценоза вырубки прошло через травяную и кустарниковую стадии, со значительным повышением фиторазнообразия. Значимо увеличилось число лесо-луговых, луговых, сорных, сорно-лесных, сорно-луговых видов, появились болотные виды. Число лесных видов в первый год исследования меньше, а во второй – больше, чем в контроле. Всплеск разнообразия видов на вырубке произошёл не в первый год исследований, а в последующий. На 7 год развития сообществ вырубки и ельника с сохранённым сухостоем ели ценотический спектр видов приблизился к исходному лесу.

Теоретическая и/или практическая значимость мониторинговых длительных исследований в типичных ельниках европейской части России велика, т. к. позволила понять естественные природные механизмы динамики еловых фитоценозов после массового усыхания древостоя ели при сохранении погибшего древостоя. Огромные площади погибших ельников в 2012–2014 гг. от вспышки численности короеда-типографа в Московской области поставили вопрос об оптимальных мерах восстановления лесов. Мониторинг динамики изменения травяно-кустарничкового яруса позволил понять изменения экологических и фитоценотических условий при разных сценариях лесоводственной практики и решить вопрос о необходимости проведения сплошных санитарных рубок погибших ельников.

Цель. Количественный анализ многолетней динамики размывов берегов на малых и средних реках Удмуртии, имеющий важное значение для моделирования и прогнозирования развития излучин, необходимых для предотвращения опасных геоэкологических ситуаций.

Процедура и методы. Впервые представлены результаты исследования смещения русел за 2003–2024 гг. на 8 ключевых участках, расположенных на малых и средних реках Удмуртии. Геодезическая съёмка проводилась на активно размываемых участках излучин рек с помощью лазерного тахеометра, который позволяет рассчитать не только линейные параметры размыва, но и площадные и объёмные показатели. С 2019 г. при инструментальной съёмке применяется спутниковый приёмник вместе с беспилотными летательными аппаратами.

Результаты. Установлено, что для средних рек скорости максимальных размывов достигают 6,15 м/год. Протяжённость размываемых участков варьировалась в пределах 115–533 м. Высота исследуемых береговых уступов изменяется от 3,5 до 5,6 м. Для малых рек наибольшие величины размывов изменяются в пределах: от 2,3 до 8,14 м. Протяжённость размываемых участков варьируется от 48 до 330 м. Средняя высота размываемого уступа на этих реках изменяется от 2,5 до 8,8 м. В многолетней динамике размывов на реках Чепца (2 участка), Сива и Кырыкмас отчётливо прослеживается положительный тренд с максимумами размывов в 2011–2014, 2015–2016, 2019 и 2021 гг. Установлена тесная корреляционная связь между максимальной шириной, площадью, объёмом размывов на реках Чепца (лев. пр. Вятки), Сива (прав. пр. Камы), Кырыкмас (лев. пр. Ижа) и их максимальными годовыми расходами. Также подтверждается ведущая роль кривизны излучины, состава размываемых пород, порядка водотока, полученных нами ранее по реперным наблюдениям [26; 28; 30]. Расположение интенсивно размываемых участков в пределах различных типов излучин характеризуется локальными особенностями, но чаще приурочено к участкам с наибольшей крутизной или смещено чуть ниже по течению.

Теоретическая и/или практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы как для аналогичных рек Удмуртии, так и рек равнинных территорий европейской части РФ. Необходимость многолетних полевых исследований размывов береговых уступов рек с применением современных инструментальных методов определяется важностью выявления закономерностей русловых процессов для составления надёжных прогнозов их развития в конкретных ландшафтно-геоморфологических условиях с целью предотвращения опасных геоэкологических ситуаций.

Цель. Провести качественную и количественную оценку изменения лесопокрытых площадей и трансформации древесной растительности на верхнем пределе её произрастания в пределах западного макросклона Приполярного Урала.

Процедура и методы. На постоянных пробных площадях, заложенных на склонах разных экспозиций в экотоне верхней границы леса, сделано описание 750 деревьев на общей площади 2,32 га. Выполнено повторное пейзажное фотографирование древесной растительности с той же точки. Проведён сравнительный анализ пространственного и высотного расположения верхней границы редколесий на аэрофотоснимках и спутниковых изображениях 1963 и 2022 г. С использованием геоинформационных технологий сделаны расчёты изменения пространственно-временного положения верхней границы редколесий. На основе данных ширины годичных колец и аллометрических уравнений зависимости фитомассы деревьев от их диаметра произведена реконструкция погодичного накопления фитомассы древостоев. Проведён анализ динамики радиального прироста деревьев в последнем столетии.

Результаты. Установлено, что за последние 50–70 лет на западном макросклоне Приполярного Урала произошёл сдвиг верхней границы распространения редколесий в сообщества горных тундр. Показано, что наиболее интенсивное кумулятивное изменение общей надземной фитомассы происходило в последнем столетии, особенно после 1950-х гг. Установлено, что в последние десятилетия (с 1990-х гг. по настоящее время) происходило увеличение радиального прироста деревьев независимо от их возраста. Отмечено, что продвижение и трансформация древесной растительности в последнем столетии происходила более медленными темпами, чем в других ранее исследованных частях Урала (Южный Урал, Северный Урал, Полярный Урал). Это может объясняться увеличением количества осадков в твёрдом виде и более поздними сроками схода снежного покрова.

Теоретическая и/или практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при создании сценарных моделей климатогенной трансформации высокогорных экосистем Приполярного Урала.

Знание функции распределения плотности температурных коэффициентов для мюонов в атмосфере необходимо для корректного учета температурного эффекта в данных мюонных телескопов космических лучей. Распределение плотности температурных коэффициентов найдено с использованием информации, полученной в ходе непрерывных наблюдений интенсивности мюонов с помощью мюонных телескопов на поверхности и под землей на глубине 7, 20 и 40 м. в. э. в 2016-2018 гг., и измерения температуры на 17 изобарических уровнях атмосферы (по результатам аэрологического зондирования за этот же период). Анализ многомерных данных при исследовании температурного эффекта проведен с применением метода главных компонент и метода проекций на латентные структуры. Распределение плотности температурных коэффициентов найдены с учетом одной и двух главных компонент с последующим сопоставлением полученных результатов. При двух главных компонентах информативность увеличивается на ~4 % и составляет 97,4 % (основная доля вариаций исходной выборки приходится на первую главную компоненту, которая содержит 93,5 % информации), однако возрастает вероятность вклада шумов, который при одной ГК минимален. В процессе исследования показано, что при высоком уровне шума (при низком качестве исходных данных) с целью повышения достоверности конечного результата ПЛС-анализ целесообразно осуществлять при привлечении только одной главной компоненты.

В настоящее время недостаточно фундаментальных исследований влияния инвазивных видов гидробионтов на экосистемы бассейна Балтийского моря. Целью исследования являлось рассмотрение и обобщение существующих знаний об инвазивных видах гидробионтов бассейна восточного побережья Балтийского моря. Показано, что на данной акватории зарегистрировано по крайней мере 76 водных (или полуводных) инвазивных видов. Микроводоросль Prorocentrum minimum является пока единственной инвазивной планктонной микроводорослью, известной в водной среде бассейна Балтийского моря. Исследователи связывают ее с накоплением токсичных веществ, но повышенная токсичность Prorocentrum не подтверждена. Зеленые водоросли Cladophora glomerata являются одним из интродуцированных видов макроводорослей, обнаруженных в прибрежных районах Балтики. Список инвазивных водных, полуводных и прибрежных сосудистых растений насчитывает 16 видов. В морских прибрежных и внутренних пресноводных средах бассейна Балтийского моря зарегистрировано 30 инвазивных беспозвоночных. Большинство из них - бентосные и нектобентосные виды, остальные - зоопланктон (3 вида) и паразиты (1 вид). Всего в бассейне Балтийского моря зарегистрировано 28 инвазивных видов рыб, относящихся к 8 семействам, 27 из них были намеренно завезены для разведения. Примерно половина видов (14-15) происходит из разных азиатских регионов (в основном с Дальнего Востока России и Сибири), пять видов - из Понто-Каспийского региона, а четыре вида - из Северной Америки. Имеющаяся информация об инвазивных видах требует инициирования систематических и хорошо скоординированных исследований их жизнедеятельности для предоставления необходимых научных рекомендаций (например, оценки экологической уязвимости) для изучения водных вселенцев. Данное исследование должно послужить катализатором для дальнейшего изучения инвазивных гидробионтов бассейна Балтийского моря.

В рамках геофизических исследований строения верхней осадочной толщи и рельефа шельфов арктических морей проведена геофизическая съемка участка дна в прибрежной зоне полуострова Рыбачий (Кольский полуостров). Анализ сейсмоакустических данных выявил три сейсмических комплекса, разделенных поверхностями несогласия, условно выделенных методами сейсмостратиграфии и отражающих события четвертичного оледенения и межледниковья. Батиметрические данные позволили обнаружить множественные следы ледовой экзарации, которые имеют как современное, так и реликтовое происхождение. Внутренняя структура осадочной толщи не всегда типична для ледниковых осадков, отличается большим разнообразием и значительной латеральной изменчивостью. Кроме того, проявляются многочисленные признаки дегазации в виде покмарок, однако отсутствие газовых факелов и стабильных подводящих каналов миграции свидетельствует о том, что в данный момент покмарки не активны или носят импульсный характер.

В работе рассматривается одна из острых проблем горнорудной промышленности - механизация процессов очистных работ при разработке пологих маломощных рудных месторождений. Применение мобильных комплексов самоходного технологического оборудования (СТО) с использованием традиционных схем очистной выемки ограничено требованием обеспечения ценности извлекаемых запасов, близкой по значению их балансовой ценности. В качестве технического решения этой задачи можно использовать раздельную (селективную) выемку рудной массы и породы. Для повышения эффективности такой технологии очистных работ рассмотрена селективная выемка парными заходками с подрывом вмещающих пород почвы во второй заходке. Рассмотренное техническое решение технологии разработки парными заходками характеризуется как самостоятельное направление совершенствования систем разработки пологих маломощных месторождений. Для условий рудника “Карнасурт” были рассчитаны затраты выполнения процессов отбойки и доставки рудной массы в каждом из двух рассматриваемых вариантов очистной выемки - с использованием СТО и переносного технологического оборудования (ПТО). При этом вариант с применением СТО рассмотрен с шириной первой заходки 3,5 и 7,0 м, а второй заходки в обоих случаях - 3,5 м. Анализ выполненных расчетов показал, что при очистной выемке парными заходками увеличение ширины первой заходки в два раза, без изменения ширины второй заходки, позволит сократить разницу между затратами процессов отбойки и доставки технологий с применением СТО и ПТО соответственно на 5 и 6 %.

Особенностью открытой разработки Баженовского месторождения хризотил-асбеста является расположение карьеров “Центральный” и “Южный” в окружении промышленной и городской застройки, ограничивающей возможности дальнейшего развития открытых горных работ на глубоких горизонтах. Перенос этих строений сопряжен с колоссальными затратами и с экономической точки зрения не имеет смысла. В связи с этим актуальной является задача установления технической возможности и экономической целесообразности добычи асбеста подземным или открыто-подземным способами. Разработаны три варианта подземной геотехнологии вскрытия и отработки запасов за предельным контуром карьеров, учитывающих схему комбинированной разработки месторождения и отличающихся средним содержанием асбеста в балансовых запасах, применяемой системой разработки и годовой производственной мощностью шахты. Установлено, что комбинированная разработка месторождения технически возможна и экономически целесообразна по параллельной схеме с отработкой подземным способом запасов со средним содержанием асбеста 4,4 %, что обеспечивается применением современных высокоэффективных подземных геотехнологий. Это позволяет расширить сырьевую базу и продлить срок службы градообразующего предприятия на 8 лет.

Оценка состояния природных вод требует комплексного подхода, включающего определение широкого спектра физико-химических показателей, на основе которых разрабатываются специализированные индексы и классификации. Традиционные методы анализа не всегда учитывают влияние ряда загрязняющих веществ, таких как полиароматические углеводороды (ПАУ), которые могут оказывать значительное воздействие на экосистемные процессы и качество водной среды. В работе представлены результаты исследований малых озер Томского района (Томская обл.), испытывающих влияние антропогенной деятельности и представляющих собой пресноводные водоемы с показателями электропроводности не более 0,34 мСм/см, значениями рН до 7,2. Содержание неорганических макрокомпонентов (катионов и анионов) не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК), что свидетельствует об удовлетворительном химическом составе воды. Детально проанализировано содержание фотопигментов в донных отложениях. Для всех исследованных образцов зафиксирован широкий диапазон концентраций хлорофилла а от 0,35 до 2,3 мкг/г, что может быть обусловлено неоднородностью пространственного распределения фитопланктона и трофическим статусом водоемов. Детально исследовано индивидуальное и суммарное содержание тринадцати приоритетных ПАУ в поверхностных водах. Их суммарные концентрации варьируются от 0,37 до 0,54 мкг/л, что указывает на наличие умеренного уровня загрязнения; в составе преобладают нафталин, флуорен, фенантрен и бенз[а]антрацен, обладающие способностью к биоаккумуляции. На основании полученных данных рассчитан индекс загрязненности воды (ИЗВ), который показал, что все исследованные озера относятся к категории умеренно загрязненных, приближаясь к границе с загрязненными водоемами. Проведенное исследование позволило оценить влияние антропогенного воздействия на химический состав поверхностных вод малых водоемов Томского района. Особое внимание уделено роли полиароматических углеводородов в формировании экологического состояния водных объектов и их вкладу в изменение значений индекса загрязнения вод. Полученные результаты демонстрируют значимость подобных исследований для мониторинга и охраны водных экосистем.

Пылевые частицы РМ2,5 и PM10, поступающие в атмосферный воздух и проникающие в организм в процессе дыхания, представляют опасность для здоровья человека. Настоящая работа направлена на решение задачи определения количества мелкодисперсных частиц в приземном слое воздуха в разных функциональных зонах г. Сургут (Тюменская область) и оценку возможной взаимосвязи содержания РМ2,5 и PM10 со спектральными характеристиками снежного покрова. Автором выполнены измерения концентрации пылевых частиц в приземном слое атмосферного воздуха, определены спектральные характеристики снегового покрова с использованием спутниковых данных, рассчитаны индексы снега. На основании дифференциации по функциональным зонам города на основе снеговых индексов выявлено, что в общественно-деловой и промышленной зонах снег загрязнен в большей степени. Это объясняется высокой интенсивностью автотранспорта и влиянием промышленных предприятий. Именно в этих зонах определена наибольшая концентрация взвешенных частиц.

В исследовании проанализировано содержание селена в почвах и растениях шести муниципальных районов Челябинской области: Чесменского, Троицкого, Пластовского, Увельского, Еманжелинского и Еткульского. Пробы были отобраны в период созревания сельскохозяйственных культур (август - сентябрь 2023-2024 гг.) и включали злаковые и масличные культуры. Почвы представлены обыкновенными и выщелоченными черноземами. Результаты показали, что среднее содержание селена варьирует от 0,1204 мг/кг в Пластовском районе до 0,2679 мг/кг в Еманжелинском. В зоне оптимума находятся 42 % проб, в то время как в зонах маргинальной недостаточности и селенодефицита - 27 и 31 % проб соответственно. Выщелоченные черноземы имеют более высокое содержание селена (0,20 мг/кг) по сравнению с обыкновенными черноземами (0,13 мг/кг). Анализ корреляционных зависимостей выявил отрицательную связь между содержанием селена и уровнем pH почвы, особенно в Чесменском и Увельском районах. В других районах эта связь менее выражена, что указывает на влияние таких факторов, как состав почвы и антропогенное воздействие. Исследование показало, что пшеница более эффективно накапливает селен по сравнению с подсолнечником. Коэффициент биологического поглощения селена варьирует в зависимости от типа почвы и вида растения. Установлена зависимость содержания селена от содержания тяжелых металлов в почвах. Полученные данные подчеркивают необходимость дальнейших исследований для разработки дифференцированных стратегий улучшения селенового статуса сельскохозяйственных угодий и повышения урожайности культур.