SCI Библиотека

Кадмий – высокотоксичный металл, активно мигрирующий в системе вода – взве-шенные наносы – донные отложения. Цель работы – изучить его содержание в воде и донных отложениях Азовского моря в 1991–2020 гг. и оценить процесс седимента-ционного самоочищения вод. Данные о распределении кадмия показали, что в воде Таганрогского залива и открытой части моря наблюдалось медленное снижение его концентрации с 1991 по 2009 г. и увеличение в 2010–2016 гг. Концентрация кадмия в воде Азовского моря не превышала предельно допустимую концентрацию (10 мкг/л) для морских вод объектов рыбохозяйственного назначения. Уровень загрязнения донных осадков кадмием в работе оценивался путем сравнения с крите-риями экологической оценки загрязненности грунтов по «голландским листам». Содержание кадмия в донных осадках до 2010 г. снижалось, после чего было отмечено его увеличение и в открытой части моря, и в Таганрогском заливе. Содержание кадмия превышало значение кларка этого металла на протяжении всего периода иссле-дования. Элиминация кадмия из вод открытой части моря составляла 0.9–6.0 т/год, из вод Таганрогского залива – 0.5–2.4 т/год. Данные оценки потоков кадмия в донные отложения могут характеризовать седиментационное самоочищение вод. Период седиментационного оборота кадмия в открытой части моря и Таганрогском заливе при различных его концентрациях в воде за исследуемый период в среднем составлял 70 и 13.7 лет соответственно с учетом различий в объеме исследуемых акваторий. Зависимость коэффициента накопления кадмия донными отложениями от его кон-центрации в воде показала, что повышенная интенсивность седиментационного самоочищения вод при низких концентрациях кадмия в воде обеспечивалась высокой концентрирующей способностью донных отложений, связанной с их гранулометрическим составом. В Азовском море глинисто-илистые осадки (фракция 0.01 мм) составляют более 70 %. С увеличением степени загрязнения вод кадмием коэффициент накопления уменьшался и, соответственно, снижался вклад седиментационных про-цессов в самоочищение вод. Ассимиляционная способность донных отложений в от-ношении Cd составила в открытой части Азовского моря 3.8 т/год, а в Таганрогском заливе – 0.7 т/год.

Арсенопирит – распространенный минерал класса сульфидов, относящийся к минералам гидротермального происхождения. На техногенных отвалах арсенопирит подвергается воздействию агентов выветривания и выделяет мышьяк в окружающую среду. В районах, где разрабатываются минералы Cu, Pb, Zn, загрязнение окружающей среды мышьяком является серьезной проблемой. Результаты настоящего исследования пока-зывают, что при выветривании на отвалах в условиях просачивания и затопления арсенопиритные руды способны выделять мышьяк и тяжелые металлы. Представлены результаты лабораторного эксперимента на разработанной имитационной модели изменения вещества в рудных отвалах шахт при двух условиях: при просачивании (моделирование открытых отвалов руды, через которые просачивается дождевая вода) и затоплении (моделирование отвалов руды, хранящихся в затопленных низинных районах). Модельные условия соответствуют реальным. Соотношение арсенопирита и песка 1:20. Продолжительность эксперимента составляет 60 сут, что позволяет определить мышьяк в различных химических веществах. В ходе эксперимента в условиях инфильтрации воды рН снижается, а окислительно-восстановительный потенциал варьирует от 5 до 50 мВ, при снижении рН выделение металлов и мышь-яка в окружающую среду с течением времени увеличивается. По достижении рН значений, характеризующих кислую среду (2.0–4.5), выветривание заметно ускоряется. В условиях избытка воды при высоком содержании растворенного кислорода металлы высвобождаются быстрее. Когда pH находится в диапазоне от 5.5 до 6.0, скорость высвобождения металлов снижается. При окислении руды железо в двухвалентной форме Fe(II) медленно окисляется до Fe(III) при pH, указанном выше. В этих условиях Fe(III) гидролизуется в колонке. Таким образом, выделяющийся мышьяк адсорбируется на Fe(III), а образующийся гидроксид железа Fe(OH)3 покрывает частицы руды. Благодаря уменьшению контакта отработанной руды с водной средой концентрация мышьяка продолжает снижаться. Как в случае просачивания, так и в случае затопления As(III) преобладает над As(V) в потоке, выходящем из рудной колонки. As(III) может быть высокотоксичным для окружающей среды, поэтому следует обратить внимание на обеспечение условий его перехода в менее токсичный As(V).

Изучена динамика содержания биогенных элементов (минерального (фосфатного) и общего фосфора и аммония) по результатам ежегодных мониторинговых иссле-дований воды восточной части Финского залива, проводившихся в 2020–2022 гг. Анализировалась информация о распределении показателей по горизонтали и по вер-тикали, поэтому пробы отбирали в поверхностном, придонном, а на глубоководных станциях и в серединном слоях воды. Содержание элементов определяли спектрофо-тометрическим методом. Сопоставляются и анализируются результаты по среднеме-дианным значениям. В период исследований концентрация фосфатного фосфора в аб-солютном большинстве случаев не превышала ПДК (0.15 мг/дм3), концентрации об-щего фосфора в среднем соответствовали мезотрофному статусу, хотя наблюдались случаи повышения его концентрации до значений, характерных для эвтрофного ста-туса водоема: в 2020 г. в придонном и поверхностном слоях воды (в июне в основном на прибрежных станциях (0.091 мг P/дм3) и в сентябре преимущественно в придон-ном слое на центральных станциях, удаленных от берега), в 2021 г. летом концентра-ции достигали 0.147 мг P/дм3 (поверхностный слой) и 0.171 мг P/дм3 (придонный слой) на прибрежных станциях, 0.163 мг P/дм3 на центральной станции. Концентрации аммонийного азота в основном находились в пределах ПДК (0.5 мг/дм3). В июне 2021 г. выделялись локальные области вдоль южного и северного берега Финского залива с относительно высоким содержанием аммонийного азота (до 0.285 мг/дм3) в поверхностном и придонном слоях воды. В целом, несмотря на высокую антропогенную нагрузку, концентрации минерального фосфора и аммония в водах Фин-ского залива находились в пределах ПДК, превышения фиксировались редко, обычно в Невской губе, Копорской губе, у побережья Курортного района. Повышенные концентрации общего фосфора на центральных станциях, по-видимому,можно объяснить переносом вещества из западной части залива и диффузией из дон-ных отложений. В среднем в придонных слоях воды обнаруживается более высокое содержание общего фосфора, чем в поверхностных. В целом концентрации биогенных элементов соответствуют мезотрофному статусу водоема.

Макрофиты выступают в качестве важных биоиндикаторов условий окружающей среды и долгосрочных изменений качества воды, что позволяет использовать макро-фитов при изучении динамики донных природных комплексов. Цель работы – выяв-ление основных гидрофизических и гидрохимических факторов, приводящих к изменениям биомассы донных фитоценозов в районе м. Коса Северная. Проанализированы и обобщены литературные источники, результаты ландшафтных и гидроботанических исследований (летний период 1964, 1997, 2006 и 2017 гг.) в прибрежной зоне м. Коса Северная – м. Толстый c использованием данных о температуре воды, содержании в воде нитратов, нитритов, аммония, фосфатов и общего взвешенного вещества в 1998–2021 гг., а также результаты имитационного моделирования дина-мики биомассы макрофитобентоса в этом районе в 1998–2002 гг. В ландшафтной структуре прибрежной зоны района исследования в разные периоды времени выделялись несколько донных природных комплексов, причем с течением времени их состав и количество менялись. В эрикариево-гонголариевом фитоценозе (0.5–5 м) к 2006 г. произошло увеличение биомассы доминирующих видов, характеризующее-ся ростом доли эпифитов. В 2017 г. наблюдалось восстановление доминирующих видов, а общая биомасса возросла почти в три раза. Эрикариево-гонголариево-филлофоровый фитоценоз (5–10 м) полностью исчез к 2006 г., а на его месте в 2017 г. была зафиксирована Dictyota spp. Филлофоровый фитоценоз (глубины свыше 10 м) существенно деградировал в 1997 г., его биомасса сократилась почти до нуля. В 2006 г. Phyllophora crispa на этих глубинах не регистрировалась, но к 2017 г. по-явились отдельные участки дна, где представлена Phyllophora crispa с биомассой, меньшей на порядок по сравнению с 1964 г. Сделан вывод, что зафиксированные трансформации донных сообществ были вызваны в основном изменениями прозрачности воды, связанными с содержанием общего взвешенного вещества. Для слежения за развитием ситуации целесообразно регулярно с частотой раз в несколько лет про-водить гидроботанические съемки.

Исследуются характеристики штормового волнения в бухте Ласпи (Крымский полу-остров) с использованием численной гидродинамической модели SWASH с пространственным разрешением 5 м. В качестве граничных условий задаются данные реанализа волнения, полученные на основе спектральной модели SWAN. Анализируются поля значимых высот волн hs и скоростей волновых течений в бухте при штормах различной режимной обеспеченности. Установлено, что при штормах, возможных 1 раз в год, 1 раз в 5, 10 и 25 лет максимальные значения hs в бухте могут достигать 2.5–3.0, 4.0–4.5, 5.0–5.5 и 6.0–6.5 м соответственно. При этом при штормах, возможных 1 раз в 25 лет, усиление волновых скоростей до 1.5–3.0 м/c происходит вблизи берега на глу-бинах менее 10 м. Влияние на волны защитного мола, построенного в 1980-х гг., является локальным и проявляется в формировании теневой зоны с его подветренной сто-роны. Обсуждаются вопросы возможного влияния штормового волнения на сокращение донной растительности в бухте Ласпи. Анализ волновой нагрузки на дно бухты показал, что в период экстремальных штормов в ее акватории наиболее подвержен-ными воздействию волн оказываются склоны в области глубин от 2 до 12 м, где значения плотности кинетической энергии увеличиваются до 500–2000 Дж/м3. При этом в западной оконечности бухты плотность может достигать 3000–4500 Дж/м3. В сред-ней части бухты значения энергетической нагрузки невелики. Поэтому к исчезновению здесь донной растительности могло привести не штормовое воздействие, а увели-чение мутности воды, вызванное антропогенными факторами. Полученные результаты имеют большое практическое значение для безопасности мореплавания, проектирования и эксплуатации объектов береговой инфраструктуры.

Прибрежная зона Крыма и его шельф являются объектами многолетних комплексных исследований, предопределенных той значимой ролью, которую эти зоны играют в экономической жизни полуострова. Цель работы состоит в выявлении трендов меж-годовой изменчивости структурных и функциональных характеристик пелагического сообщества. Данные дистанционных измерений (со спутников), контактных измерений (с борта научно-исследовательского судна) и расчетные параметры использованы для выявления изменчивости физических и биологических характеристик шельфовых вод Крыма в 2010–2020 гг. Показано, что после экологических катаклизмов 1990-х гг., связанных с эвтрофикацией шельфа и трофическим прессом планктонных видов-вселенцев, планктонное сообщество вступило в период относительной стабильности. Межгодовая изменчивость его ключевых структурных и функциональных характеристик (биомассы фитопланктона, интенсивности его биолюминесценции, биомассы зоопланктона, чистой первичной продукции и отношения продукции к биомассе) характеризуется не столько статистически значимыми трендами многолетней измен-чивости, сколько межгодовыми колебаниями, обусловленными гидрофизической дина-микой. Эта динамика оценивалась двумя параметрами: величиной плотности кинетической энергии и кросс-шельфовым массопереносом в верхних слоях.

Рассматривается сезонная изменчивость пространственного распределения и величины горизонтальных градиентов температуры, солености и плотности в крупномасштабных поверхностных фронтальных зонах в северной части Атлантического океана. Используются среднемесячные данные о температуре и солености на горизонте 0.5 м океанического реанализа ORAS5 (1958–2021 гг.). Получено, что высокие градиенты температуры, превышающие 2 °С/100 км, солености – 1 ЕПС/100 км, плотности – 1 кг·м–3/100 км, наблюдаются в субполярной и умеренной зонах во фронтах вдоль крупномасштабных течений, переносящих теплые соленые воды из южных широт (Гольфстрим, Северо-Атлантическое течение) и холодные воды с низкой солено-стью из арктических районов (Лабрадорское течение, Восточно-Гренландское тече-ние). Эти фронты выделяются в течение всего года. Высокие градиенты солености и плотности также отмечаются летом в тропической зоне во фронте на границе плюма Амазонки, возникающего в результате сезонного стока реки. В указанных пяти фронтальных зонах были выделены области, для которых приводятся количе-ственные оценки сезонной изменчивости градиентов. В субполярной и умеренной зонах максимальные градиенты температуры отмечаются в зимнее время. Прогрев воды в летний сезон сопровождается уменьшением градиентов. Наибольший размах сезонной изменчивости градиентов температуры наблюдается во фронтальных зонах Гольфстрима и Восточно-Гренландского течения. Летом во фронтах субполярных районов происходит повышение градиентов солености вследствие таяния арктиче-ских и материковых льдов и увеличения поступления вод с пониженной соленостью. Во фронтальной зоне Восточно-Гренландского течения, а также на границе плюма реки Амазонки отмечается наиболее высокий размах сезонных изменений градиентов солености и плотности. В этих районах возрастает вклад солености в сезонные изменения плотности на поверхности океана.

В связи с проблемой нерационального природопользования рассмотрена динамика бе-регов одного из популярных курортов Крыма. Цель работы – дать ретроспективную оценку изменений береговой зоны бухты Коктебель, подвергающейся антропогенному воздействию. Использованы материалы обследований, литературные и архивные источники, данные оцифровки береговых линий на космических снимках за 2011–2021 гг. Даны физико-географическая и литодинамическая характеристики бухты. Рассмотрено антропогенное воздействие на береговую зону и отклик береговой линии на него. Показано, что за последние 100 лет антропогенное воздействие на бухту Коктебель привело к сокращению ширины или исчезновению пляжей, изменению их веще-ственного состава, замене естественного ландшафта антропогенным, что снизило его эстетическую привлекательность. Выделено три периода в эволюции береговой зоны. Для первого характерно постепенное нарастание антропогенного воздействия на ланд-шафты суши и береговой зоны. Во второй период сложившееся динамическое равно-весие нарушилось и баланс наносов стал отрицательным. Это было обусловлено заре-гулированием стока водотоков и промышленной разработкой песка, гравия и гальки в береговой зоне. Такое воздействие привело к резкому уменьшению площади пляжей, вплоть до полного их исчезновения на отдельных участках. Третий период характеризуется резким увеличением антропогенного воздействия, которое выразилось в актив-ном (часто незаконном) строительстве на пляжах различных сооружений, а также воз-ведением гидротехнических сооружений с целью защиты и восстановления пляжей. Показано, что к настоящему времени техногенные берега занимают около 3 км, здесь природные процессы трансформировались в природно-антропогенные. Природные ландшафты берегов сохранились только в восточной (протяженностью около 2 км) и западной (около 1.5 км) частях бухты при общей ее длине 7 км. Приводятся сведения о проектах защиты берега, выполненных ранее и реализуемых в настоящее время.

This special topic edition is devoted to current issues in materials science and materials processing technologies. The publication will be helpful to materials science, machine building and construction specialists.

В монографии, предлагается к обсуждению теория, показывающая,
что электромагнитная энергия, формируемая в темной энергии -
генераторе вселенной, является архитектором Вселенной. Эта теория,
позволила предсказать причину возникновения большого взрыва и эво-
люции вселенной. Показать, что при своем расширении, вселенная тоже
вращается. Объяснить, закон формирования элементарных частиц,
из энергии вселенной, и на его основе, предсказать наличие эле-
ментарной частицы энергоинформационного поля. Объяснить, закон
формирования материи из элементарных частиц, и на его основе,
объяснить, что такое гравитация и тонкая материя. Объяснить, физику
формирования пространства, прямого и обратного времени, во вселен-
ной. Показать и объяснить, взаимосвязь, между всеми константами
вселенной. Эта теория, устраняет нестыковки, между квантовой физикой
и общей теорией относительности Эйнштейна