авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 43 |

«Федеральное агентство по рыболовству ФГОУВПО “Мурманский государственный технический университет” Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН Полярный геофизический ...»

-- [ Страница 15 ] --

Формирование сапропелей – часть многообразных биосферных микробиологических и физико-химических процессов, сопровождающихся как экзоэнергетическим (гидратация, комплексообразование, сорбция, гомогенизация, окисление), так и эндоэнергетическим (дегидратация, диспергирование, разложение и разделение сложных природных соединений, восстановление, десорбция) характером протекания. Благодаря первым - система получает энергию для осуществления вторых, наряду с другими природными источниками.

В публикациях [1-3] описаны данные многолетних сезонных исследований природного водоема (динамика изменения рН, ЭДС, соотношения Fe2+/Fe3 +, химического состава воды, гелеобразного природного слоя и глубинных слоев ила), а также лабораторного моделирования процессов, протекающих на начальных этапах сапропелеобразования.

Этот факт дает основание рассматривать сапропелеобразование как саморегулируемую и саморазвивающуюся систему.

Ранее [2,3], протекающие в природном водоеме коллоидно-химические взаимодействия рассматривались нами параллельно с процессами, протекающими в лабораторных модельных экспериментах. Особое внимание уделялось системам на основе гуминовых и кремниевых кислот, гидроксидов железа, глин как индивидуально, так и в различных сочетаниях. Установлено влияние на состав седимента ионной силы раствора, рН, состава коллоидной системы, показано стабилизирующее влияние битуминозных компонентов.

Особый интерес представляет возможность изменения знака заряда мицеллы и различия в значениях рН дисперсионной среды в осадке и над ним. Эти наблюдения в модельных лабораторных экспериментах согласуется с резким скачком как рН, так и ЭДС на границе придонный слой/ил в природном водоеме.

Наиболее резкие изменения химического состава, сопровождающиеся переходом вещества в донные отложения и скачками ЭДС, наблюдается в придонном слое.

По степени извлечения органической составляющей самыми устойчивыми по сравнению с системой гуминовые кислоты – (SiO2 · nН2О) являются осадки, получающиеся соосаждением гуминовых кислот (ГК) с глинами. Так, кипячением с 0,1 Н NaOH (2 часа) выделялось 21,4 и 62,7 % ГК, при комнатной температуре – 8,9 и 27,5 % ГК, соответственно. Это объясняется одинаковым отрицательным зарядом частиц ГК и золей кремниевых кислот в щелочной среде и противоположным – частиц ГК и алюмосиликатов глин. В последнем случае создаются более благоприятные условия для сближения и связывания частиц не только водородными (как в кислой среде), но и более прочными ковалентными связями.



В системе полимерного геля, резко возрастает активность неорганических молекул, не говоря уже об органических. Аномальной реакционной способностью обладает тончайший слой воды (порядка 40-60 нм), расположенной на глинистой поверхности.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Саморазвивающаяся и саморегулируемая система в сапропелеобразовании Полученные данные позволяют объяснить скачки ЭДС на границе придонный слой – осадок. Первый тип скачков ЭДС связан с изменением кислотности среды при соосаждении гелей с внедрением ионов типа:

– Si – OH + (FeOH)2+ (– SiO – FeOH)+ + H+ Гуминовые кислоты способны непосредственно улавливать ионы металлов из сред с образованием нерастворимого гумина (гуматы Fe, Al, Ca и пр.) при участии активных функциональных групп, таких как карбоксильные, фенольные, хиноидные:

Fe3+ + 3 H+ 3 (Rгум–COOH) + (R гум–COO)3Fe OH + Fe2+ + 2 H+ О)2 Fe 2 R гум (Rгум O O OH....

+ Fe2+ R гум 2 R гум R гум + 2 H+ Fe....

О O О В свою очередь, изменение кислотности среды и ионной силы воды водоема приводит к дестабилизации коллоидной системы придонного слоя с последующей агрегацией мицелл и их седиментацией, которые и пополняют донный осадок. Отмечено, что наиболее резкие скачки ЭДС непосредственно предшествовали седиментации. Изучение осадков позволило зафиксировать их обогащение на этом этапе ионами железа и марганца.

Безусловно, существует и обратная миграция – из ила в придонный слой, но она протекает с участием низкомолекулярных фрагментов.

Второй тип скачков ЭДС связан с изменениями Red/Ox-потенциала, что обусловлено протеканием в системе окислительно-восстановительных процессов. Доказательства этого получены из сопоставления химического состава донных отложений и воды водоема:

- изменение концентрации растворенного кислорода;

- каталитическое выделение водорода;

- быстрое сокращение содержания альдегидных групп вследствие их окисления;

- динамическое равновесие между фенольными и хиноидными группами, смещающееся в ту или иную сторону на разных стадиях процесса:

2 [H] OH OH О О [O], - H2O 521 МНТК "Наука и Образование - 2010" Введенская И.В., Шавырина О.А.

По всей вероятности, именно скачки ЭДС второго типа наиболее актуальны для процессов углеобразования, учитывая рост степени восстановленности в ряду:

растительный материал сапропель (торф) уголь.

Тем не менее, изменение кислотности среды весьма актуально для протекания процессов гидролиза сложных биополимеров растительного материала (полисахариды, белки, жиры).

Таким образом, модельные исследования позволяют представить весьма сложный путь превращений отмершего растительного материала в сапропель и далее в уголь как саморазвивающуюся систему, изменение в которой связаны с распределениями вещества и энергии.

Список литературы:

1. Шавырина О.А., Введенская И.В. Новый взгляд на начальную стадию сапропелеобразования // «Естественные и технические науки». - 2006. - № 1.- С.79-80.





2. Шавырина О.А., Введенская И.В. Моделирование начальной стадии углеобразования // Глубокая переработка твердого ископаемого топлива – стратегия России в 21 веке.:

Материалы Российской научной конференции. - Звенигород, 21-24 ноября 2007 г.,- 2007. стр.89-90.

3. Шавырина О.А., Введенская И.В. Новый взгляд на начальную стадию углеобразования.

// «Актуальные проблемы современной науки».- 2008.- № 3.- С. 221-222.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Получение гипотиофосфатов лития и натрия в спиртовом растворе ПОЛУЧЕНИЕ ГИПОТИОФОСФАТОВ ЛИТИЯ И НАТРИЯ В СПИРТОВОМ РАСТВОРЕ Медведева Е.С., Лупейко Т.Г., Свирская С.Н., Пахомов А.С. (Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, химический факультет, katerina325a@rambler.ruT,swirskaya_49@mail.ruT) HT H HT H Alkali metals hypothiophosphates synthesis method in ethanol solution was suggested. It was T shown that synthesis of the bivalent metal hypothiophosphate - SnB2P2S6 in the alcohol solution by B B B B B the exchange is possible.

Материалы на основе гипотиофосфатных фаз систем Me – P – S, в частности, на основе гипотиофосфата олова - SnB2P2S6 и его аналогов, обладают рядом ценных свойств [1 B B B B B 5], что определяет высокий интерес к синтезу и изучению характеристик этих фаз. К тому же гипотиофосфаты щелочных металлов - MeB4P2S6 (Ме - Li, Na, K) представляют особый B B B B B интерес в технологическом отношении. Они могут быть использованы для получения тиофосфатов двухвалентных металлов обменным взаимодействием [6] в растворах с солями этих металлов по схематической реакции:

2 MeClB2 + NaB4P2S6 MeB2P2S6 + 4 NaCl P= B B B B B PB B B B B B Известные в настоящее время способы получения тиофосфатных фаз (в том числе и тиофосфатов щелочных металлов), не лишены серьезных недостатков. На практике наиболее часто применяется синтез этих фаз из простых веществ тройных систем Me – P – S, бинарных соединений, образующихся в двойных системах Me – P, Me – S и P – S, а также из различных сочетаний этих простых веществ и бинарных соединений [7]. Для предотвращения химического взаимодействия с парами воды и кислородом воздуха процесс ведут в запаянных ампулах. При этом синтезы осуществляются при температурах от 350 °С (AsB2P2S7) [8] до 950 °С (GdPSB4) [9], а длительность процессов составляет от двух суток B B B B B B (SnB2P2S6) [10] до трех месяцев (CoB2P2S6, NiB2P2S6, MgB2P2S2) [11]. Однако использование B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B низкоплавких и легколетучих компонентов (сера, фосфор, сульфиды фосфора) в замкнутом объеме вследствие увеличения давления в ампуле зачастую приводит к их разрыву. Во избежание этого применяют чрезвычайно медленное повышение температуры и создание по длине ампулы градиента температур (политемпературный синтез), что, тем не менее, не устраняет полностью взрывоопасность этого способа.

В источнике [12] указывается на возможность синтеза солей p- и d- элементов на воздухе, исходя из сульфидов металла, серы и фосфора. Однако при использовании этого способа сохраняется опасность загрязнения целевых продуктов кислородсодержащими соединениями, а также отсутствует информация о получении гипотиофосфатов s-элементов.

В работе [13] предложен способ получения гипотиофосфатов щелочных металлов в водных растворах, исходя из сульфидов щелочных металлов и хлоридов фосфора. Однако сложность получения исходных прекурсоров, в частности, хлорида фосфора [14] и загрязнение получаемых тиофосфатов щелочных металлов продуктами окисления и гидролиза являются недостатком и серьезным препятствием широкого применения этого способа.

Синтез гипотиофосфатов щелочных металлов в органических растворителях с использованием в качестве исходных компонентов сульфидов щелочных металлов и фосфора позволили избежать целого ряда технологических проблем.

523 МНТК "Наука и Образование - 2010" Медведева Е.С., Лупейко Т.Г., Свирская С.Н., Пахомов А.С.

Экспериментальная часть В настоящей работе приводится способ получения гипотиофосфатов натрия и лития в спиртовом растворе и последующего их использования для синтеза гипотиофосфата олова (II) по реакциям обменного взаимодействия.

Прекурсорами служили сульфиды фосфора и щелочных металлов.

В качестве исходного сульфида фосфора использовали фазу с условной формулой «PB4S8». Судя по диаграмме состояния системы «сера – фосфор» [15], фаза «PB4S8»

B B B B B B представляет собой смесь сульфидов фосфора формульного состава PB4S9 и PB4S7. Синтез этой B B B B B B фазы проводили в процессе нагревания со скоростью 350-400°С в час в токе сухого углекислого газа предварительно гомогенизированной смеси серы и красного фосфора в мольном соотношении 2:4. После завершения энергичного взаимодействия сплав охлаждали и измельчали.

Сульфид натрия получали обезвоживанием ацетоном его кристаллогидрата NaB2S * B 9HB2O, а сульфид лития [14] - из сульфата лития путем его восстановления углеродом при B температуре 800°С.

Сами гипотиофосфаты лития и натрия получали в процессе взаимодействия насыщенного спиртового раствора сульфида щелочного металла и сульфида фосфора.

Процесс проводили, добавляя к насыщенным растворам сульфидов металла порционно при постоянном интенсивном перемешивании тонкодисперсный порошок «PB4S8» до B B B стехиометрического соотношения. Синтез протекал с интенсивным выделением тепла. После охлаждения из растворов выпадали осадки: NaB4P2S6 - серо-зеленого и LiB4P2S6 – кремового B B B B B B B B B B цвета.

Полученные осадки, судя по данным рентгенофазового анализа (РФА) (анализ выполнялся на дифрактометре ДРОН – 2 с медным излучением), были рентгеноаморфны.

Перекристаллизацию осуществляли растворением осадков в этиловом спирте при нагревании до 40°С и выдержки при этой температуре в течении 2 часов. Затем систему медленно охлаждали, и выпавшие осадки выдерживали в маточном растворе для «созревания» не менее суток. При этом формировались кристаллики длиной 2-5 мм игольчатой формы (рис. 1).

Рис. 1. Микрофотография кристаллика гипотиофосфата натрия, выращенного в спиртовом растворе. (Цена деления: 1единица равна 0,25 мм).

РФА полученных кристаллических фаз свидетельствует об образовании целевых продуктов со следовыми примесями сульфатов щелочных металлов (табл. 1).

Данные химического анализа кристаллических фаз подтвердили образование целевых продуктов.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Получение гипотиофосфатов лития и натрия в спиртовом растворе Таблица 1 Сопоставление литературных и экспериментальных данных РФА LiB4P2S B B B B B ICSD №033506 эксперимент Int-f Int-f 2 16,86 446 15,5 127, 23,3 929, 25 964, 27,1 477 27 499, 28 708, 28,6 551, 29,4 9 29 290, 32,1 100 32,1 348, 32,4 999 32,4 824, 34,1 21 34,1 418, 40,4 107 36,3 44,1 10 44,2 45,6 49 45,7 47,8 5 47,8 174, Анализ гипотиофосфатов натрия и лития на содержание серы и фосфора осуществляли гравиметрическим методом. Гипотиофосфат щелочного металлаB растворяли в B кипящей концентрированной азотной кислоте. Растворение сопровождалось окислением серы до SOB4 2- Фосфор определяли в виде MgB2P2О7, серу – BaSOB4.

фосфора до РP P(V), P.

PB B B B B B B Как показал химический анализ, для всех продуктов соотношение молей P : S составляет примерно 2 : 6 (в случае NaB4P2S6 соотношение P : S ~ 1.97 : 5.95, в случае LiB4P2S6 B B B B B B B B B B P : S ~ 1.94 : 5.93 ).

Синтезированные тиофосфаты щелочных металлов были использованы в качестве исходных веществ для получения гипотиофосфата олова (II). Для этой цели к 0,1М раствору SnClB2 в спирте при нагревании добавляли насыщенный спиртовой раствор гипотиофосфата B щелочного металла (NaB4P2S6). Последующее охлаждение системы сопровождалось B B B B B выпадением коричнево-красного осадка, который, судя по данным РФА, представляет собой гипотиофосфат олова с небольшой примесью сульфида олова (рис. 2,3).

    Рис. 2. Данные РФА   для синтезированного  Рис. 3. Данные РФА предоставленные  гипотиофосфата олова.  ICSD (№ 025357).  525 МНТК "Наука и Образование - 2010" Медведева Е.С., Лупейко Т.Г., Свирская С.Н., Пахомов А.С.

Выводы 1. Показана принципиальная возможность синтеза гипотиофосфатов щелочных металлов.

2. Из спиртового раствора выращены игольчатые кристаллы длинной 2 – 5 мм.

3. Подтвержден синтез целевых фаз результатами рентгенофазового и химического анализов.

4. Получены гипотиофосфаты двухвалентных металлов обменным взаимодействием в спиртовом растворе с использованием синтезированных целевых продуктов.

Работа поддержана ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», госконтракт П-401.

Список литературы:

1. Берча Д.М., Ворошилов Ю.В., Сливка В.Ю., Туряница И.Д. Сложные халькогениды и халькогалогениды (получение и свойства). Киев.: Вища школа, 1983. c. 180.

2. Герзанич В.М., Фридкин Сегнетоэлектрики типа АPV VI VII М. : Наука, 1982. c. PВP PСP P.

357.

3. Беляев Л.М., Греков А.А., Закс П.Л., Татаренко Л.Н. Пьезоэлектрический материал на основе сульфойодида сурьмы для электроакустичкских преобразовтелей // Акустический журнал. 1977. Т. 23. № 5. с. 810 - 812.

4. Мерц В.И., Нитше Р. Сегнетоэлектричество в SbSI и других соединениях элементов V – VI – VII групп // Изв. АН СССР. Сер. Физ. 1964. Т. 28, № 4. с. 681- 682.

5. Высочанский Ю.М., Сливка В.Ю. Статистические и динамические свойства сегнетоэлектриков системы Sn(Pb)B2P2S(Se)B6 // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1987. Т. 51. № 12.

B B B B с. 2156 - 2161.

6. Jandali M.Z., Eulenberger G., Hahn H. Synthese und Kristallstruktur von TiPB2S6 // Z. B B B anorg. allgem. Chem. 1980. B. 470. № 11. S. 39 -41.

7. Рыбина И. Н. Синтез и свойства ряда серосодержащих пьезоэлектрических материалов : дис. на соискание ученой степени кандидата техн. наук Ростов – на – Дону. :

1997. – 145 с.

8. Wibbelmann C., W.Brockner Untersuchungen zum strukturaufbau von AsB2P2S7 und B B B B B (AsB2P2S7)n // Z. Naturforsch. A. 1981. B.36. №8. S.836-841.

B B B B B B B 9. Le Rolland, P.Molinie, P.Cdombet B. Synthese et caracterisation physique de GdPSB4 // B C.r. Acad. Sci. Ser 2 1990. V.310. №9. P.1201-1206.

10. Carpentier C.D., Nitsche R. Vapour growth and crystal data of the thio(seleno)hypodiphosphates SnB2P2S6, SnB2P2SeB6, PbB2P2S6, PbB2P2SeB6 and their mixed crystals // B B B B B B B B B B B B B B B B B B Mater. Res. Bull. 1974. V.9. №4. P.401-410.

11. Klingen W., R.Ott, H.Hahn Uber die Darstellung und Eigenschaften von Hexathio- und Hexaselenohypodiphosphaten // Z. anorg. allgem. Chem. 1973. B.396. №3. S.271-278.

12. Лупейко Т.Г. Рыбина И.Н., Свирская С.Н. Способ получения гипотиофосфата олова SnB2P2S6. Патент РФ №: 2090508 (20.09.1997) B B B B B 13. Falius H. Hexathiohypophosphate, salze tiner neuen saure des Phosphors // Z. anorg.

Allgem. Chem. 1968. B. 356. № 3 - 4. S. 189 - 194.

14. Спицын В.И. Практикум по неорганической химии – М. : Издательство Московского университета, 1976. c. 296.

15. Vincent H. Diagramme de phases phospore-soufre // Bull. Soc. Chim. France. 1972.

V. 6. № 12. P. 4517 – 4521.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Исследование взаимодействия сульфидов индия (III) и фосфора (V) в квазизамкнутом объеме при атмосферном давлении ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СУЛЬФИДОВ ИНДИЯ (III) И ФОСФОРА (V) В КВАЗИЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ Лупейко Т.Г., Рыбина И.Н., Свирская С.Н. (г.Ростов-на-Дону, Южный Федеральный Университет, химический факультет, irina_rybina08@mail.ru, swirskaya_49@mail.ru ) This article describes results of DTA- and X-ray study of high temperature interaction of indium (III) sulphide with phosphorus (V) sulphide. It was detected, that reaction between sulphides begins after melting of phosphorus sulphide and leads to formation of indium (III) orthothiophosphate, containing pyrothiophosphate and sulphide as impurities. Influence of different technological parameters on syntheses of indium orthothiophosphate was studied.

Высокие пьезоэлектрические характеристики полупроводника ортотиофосфата (V) индия (III) - InPS4 [1-4], сочетающиеся с возможностью получения на его основе тонких текстурированных пленок [5], представляют практический интерес для акусто- и оптоэлектроники. Однако более детальное изучение электрофизических свойств ортотиофосфата индия и пленок на его основе сдерживается несовершенством синтеза соединений этого класса [6] и является серьезным препятствием для их применения.

В настоящее время InPS4 получают из стехиометрической смеси простых веществ с использованием йода в качестве транспортирующего агента [6]. Синтез и последующий рост монокристаллов из газовой фазы проводятся в вакуумированных кварцевых ампулах длиной до 15 см и диаметром 1,8-2,0 см с содержанием йода 2-4 мг/см3 свободного объема ампулы.

Синтез осуществляется в горизонтальной градиентной печи в условиях обратного градиента (t~40-50оС). Он включает нагревание со скоростью до 700о С (горячая зона-зона испарения) с промежуточными остановками при 397 и 447-457оС, выдержку при максимальной температуре в течение часов (при этом зоне конденсации - холодной зоне, отвечает температура 550оС), последующее медленное охлаждение и гомогенизирующий отжиг в течение 10-12 суток при ~ 500оС.

К недостаткам данного способа синтеза следует отнести необходимость его проведения в вакуумированных ампулах, сложный и длительный температурный режим и особенно взрывоопасность, так как использование низкоплавких, легколетучих компонентов в замкнутом объеме нередко приводит к разрыву ампул вследствие неуправляемого повышения давления в системе.

С целью разработки альтернативных способов получения ортотиофосфата индия методами дифференциально-термического (ДТА) и рентгено-фазового анализов (РФА) было изучено взаимодействие сульфидов индия (III) и фосфора (V) в квазизамкнутых объемах при атмосферном давлении в условиях исключающих его повышение.

Для исследования готовились образцы содержащие 66,7 (стехиометрическое соотношение - серия 1) и 57,2 мол.% (избыток сульфида фосфора - серия 2) сульфида индия и проводился их термический анализ в квазизамкнутых объемах при атмосферном давлении.

На термограммах обеих серий прослеживаются один экзотермический при 290-450оС и два эндотермических эффекта при 250-290оС и 620-660оС. Низкотемпературный эндотермический эффект явно связан с плавлением сульфида фосфора, а следующий за ним экзотермический эффект – очевидно отвечает взаимодействию сульфидов фосфора и индия, которое протекает на границе раздела жидкой (сульфид фосфора) и твердой (сульфид индия) фаз в широком интервале температур. Высокотемпературный эндотермический эффект при 527 МНТК "Наука и Образование - 2010" Лупейко Т.Г., Рыбина И.Н., Свирская С.Н.

650-670оС очевидно связан с началом разложения, образовавшегося ранее, ортотиофосфата индия.

Эти данные хорошо согласуются с результатами рентгенофазного анализа конечных продуктов термического анализа. Судя по данным РФА (табл 1), взаимодействие сульфидов завершается образованием хорошо рентгенографируемых тиофосфатов индия, состав которых зависит от исходного соотношения компонентов. Кривые повторного нагревания в обеих сериях свидетельствуют о завершении взаимодействия между исходными сульфидами в процессе первичного нагревания и подтверждают термическую нестабильность ортотиофосфата индия в условиях эксперимента. По данным РФА продукты нагревания образцов обеих серий неоднофазны и содержат как тиоортофосфат индия, так и тиопирофосфат и сульфид индия. В случае образцов серии 1 продукт взаимодействия содержит практически только тиоортофосфат индия, загрязненный примесями In4(P2S7)3 и In2S3, содержание которых увеличивается после повторного нагревания. В случае образцов серии 2 продукт синтеза содержит практически только тиопирофосфат, загрязненный примесями InPS4 и In2S3. Повторное нагревание серии 2 приводит к полному разложению примеси ортотиофосфата InPS4, но продукт остается двухфазным (In4(P2S7)3 и In2S3).

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что при взаимодействии сульфидов индия и фосфора при нагревании в режиме эксперимента получение тиоортофосфата индия в принципе возможно, но только при определенных условиях.

С целью оптимизации этих условий было проведено более детальное изучение влияние состава исходной шихты, температуры синтеза и времени взаимодействия на продукты реакции сульфидов. При этом температура синтеза варьировалась от 350 до 700оС с шагом 50о, а время взаимодействия составляло от 30 до 90 минут. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица Влияние условий синтеза на состав продуктов взаимодействия сульфидов индия и фосфора Состав Температура Время Состав продуктов синтеза исходной синтеза, синтеза, по данным РФА шихты °С мин.

350-450 30 In2S3, следы InPS4 и In4(P2S7) 350-450 60-90 InPS4, In2S3, следы In4(P2S7) 2 In2S3 + Р4S (серия 1) 500-600 30-90 InPS4, следы In2S3 и In4(P2S7) 650-700 30-90 In4(P2S7)3, In2S3, следы InPS 350-450 30 In2S3, следы InPS4 и In4(P2S7) 350-450 60-90 In4(P2S7)3, In2S3, следы InPS 4 In2S3 +3 Р4S (серия 2) 500-700 30 In4(P2S7)3, следы InPS4 и In2S 500-700 60-90 In4(P2S7)3, In2S Как видно из данных таблицы, получить чистый тиоортофосфат индия без примесей не удалось. В образцах серии 1, начиная с 350°С, образуются одновременно InPS4 и In4(P2S7)3, причем ни повышение температуры, ни увеличение времени взаимодействия не приводит к снижению содержания тиопирофосфата In4(P2S7)3. Увеличение содержания сульфида фосфора Р4S10 в системе (серия 2) приводит к преимущественному образованию In4(P2S7)3 с примесью тиоортофосфата. Причем, увеличение температуры и времени МНТК "Наука и Образование - 2010" Исследование взаимодействия сульфидов индия (III) и фосфора (V) в квазизамкнутом объеме при атмосферном давлении взаимодействия способствует разложению InPS4 с образованием сульфида индия (III).

Наилучшие результаты были получены для образцов серии 1 при температурах 500-600°С и времени обжига 30-60 минут. В этом случае были получены наиболее «чистые» образцы InPS4, загрязненные лишь следовыми примесями сульфида и тиопирофосфата индия.

Таким образом, хотя в отличие от синтеза в вакуумированных ампулах [6], тиоортофосфат индия в чистом виде в квазизамкнутом объеме при атмосферном давлении получить из сульфидов In2S3 и Р4S10 не удалось, тем не менее, фаза на его основе, получаемая в оптимальных условиях (табл.1), может представить интерес в качестве шихты для получения тонких пьезоэлектрических пленок тиоортофосфата индия [5].

Работа выполнена при поддержке гранта NK-46P-30 Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Список литературы:

1. Bubenzer A., Nitsche R., Raufer A./ Vapour growth and piezoelectric effect of indium thiophosphate, InPS4. // J. Cryst. Growth. 1975. V.29. №3. P.237-240.

2. Переш Е.Ю., Цигика В.В., Стасюк Н.П., Галаговец И.В., Гапак А.В./ О получении монокристаллов (Ga, In)PS4. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1978. Т.21.

№7. С.1070-1071.

3. Галаговец И.В., Переш Е.Ю., Лазарев В.Б., Дьордяй В.С./ Фазовые равновесия и некоторые свойства соединений в системах In2(Ga2)S3-P2S5. // Неорган. матер. 1995. Т.31.

№2. С.202-205.

4. Jantz W., Koidl P., Wettling W. / Elastic, optical and nonlinear optical properties of InPS4. // Appl. Phys. 1983. A.30. №2. P.109-115.

5. Микуланинец С.В., Фирцак Ю.Ю., Галаговец И.В., Переш Е.Ю. / Изучение процесса испарения ортотиофосфата индия масс-спектрометрическим методом и получение его пленок. // Изв. АН СССР. Неорган. матер. 1984. Т.29. №2. С.278-281.

6. Берча Д.М., Ворошилов Ю.В., Сливка В.Ю., Туряница И.Д. Сложные халькогениды и халькогалогениды (получение и свойства). - Львов: Изд-во “Вища школа”, 1983. - 184с.

529 МНТК "Наука и Образование - 2010" Чернышев Е.А., Комаленкова Н.Г., Яковлева Г.Н., Быковченко В.Г., Лахтин В.Г., Зуева Е.А., Овчаров Ю.Ю.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА СИНТЕЗА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ГЕРМАНИЙОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ АТРАНОВОЙ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ХЛОРПРОИЗВОДНЫХ ЭТИЛЕНА Чернышев Е.А., Комаленкова Н.Г., Яковлева Г.Н., Быковченко В.Г., Лахтин В.Г., Зуева Е.А., Овчаров Ю.Ю. (г. Москва, Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (МИТХТ), кафедра Химии и технологии элементоорганических соединений им. К.А. Андрианова (ХТЭОС) e-mail: ya5galina@gmail.com) It was shown that organochlorogermanes for atrane organogermanium biologically active com pounds may be produced (yield by 30 %) by means of gas-phase interaction at 500 - 550 0C of di chlorogermylenes with dichloroethene, vinyltrichlorosilane, and -chlorovinyltrichlorosilane.

Известно, что герматраны, обладая той же или более высокой биологической актив ностью (нейротропной, анальгезирующей, противовирусной), являются менее токсичными, чем их кремневые аналоги. Так, 1-фенилсилатран чрезвычайно ядовит для теплокровных жи вотных (LD50 = 0,33 мг/кг), а токсичность 1-фенилгерматрана в 100 раз ниже.[1] Токсичность атрановых соединений существенно зависит от типа органического радикала у атомов Si, Ge.

Один из путей создания биологически активных германийорганических соединений синтез гермааналогов известных соединений кремния на основе органохлоргерманов (ОХГ).

Для синтеза ароматических элементоорганических соединений широко применяется метод высокотемпературной газовой конденсации. Ранее установлено, что при термолизе в газовой фазе при температуре 500-600 oC в присутствии дихлорсилилена GeCl4 склонен об разовывать дихлоргермилен :GeCl2. Полученные таким образом :GeCl2 и :SiCl2 легко вне дряются по связи C-Cl хлорбензола с образованием PhGeCl3 и PhSiCl3 [2,3].

Исходными для синтеза биологически активных соединений германия атрановой структуры являются высокофункциональные ОХГ, в частности, содержащие этиленовые фрагменты.

В данной работе методом газофазных термических реакций при взаимодействии ди хлорэтилена, винилтрихлорсилана и -хлорвинилтрихлорсилана с дихлоргермиленом с вы ходом до 30% получены винилтрихлоргерман, -хлорвинилтрихлоргерман, этилтрихлоргер ман, 1,2-бис(трихлоргермил)этилен и 1-трихлорсилил-2-трихлоргермилэтилен. Для повыше ния выхода германийорганических соединений предложен способ генерирования дихлор гермилена без участия гексахлордисилана.

Список литературы:

1. М.Г. Воронков, Г.И. Зелчан, В.Ф. Миронов Атраны.XIV. 1-органил-герматраны. // Химия гетероцикл. соединений.–1968.– N 2.– С. 227-229.

2. Е.А. Чернышев, Н.Г. Комаленкова, Г.Н. Яковлева // Докл. РАН.– 1994, Т. 336, N 1.– С. 69 70.

3. Е.А. Чернышев, Н.Г. Комаленкова, Г.Н. Яковлева, В.Г. Быковченко Новый газофазный ме тод синтеза органохлогерманов. // Вестник МИТХТ, 2008. – Т. 3, N 1, С.19-26.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Экология и защита окружающей среды МНТК "Наука и Образование - 2010" МНТК "Наука и Образование - 2010" Территориальная мощность экспозиционной дозы Дагестана ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ЭКСПОЗИЦИОННОЙ ДОЗЫ ДАГЕСТАНА Абдулаева А.С. (г. Махачкала, Учреждение Российской академии наук Прикаспийский ин ститут биологических ресурсов, лаборатория биогеохимии, salichov72@mail.ru) Variation of the exposure dose for the republic is from 4 to 40 mR / hr. The average value of radia tion in Dagestan on g rays, except for those portions granite outcrops and shale to the surface, can be regarded as equal to 12-18 mR / h, and therefore it is a parameter normalnoradioaktivnym. The radiation background inside the premises statistically significantly higher than background in open terrain.

Измерение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения осуществляли радио метром СРП 68-11 на расстоянии 1 м от почвенно-растительного покрова на открытой мест ности и на расстояние о,5 м от внутренних стен в помещении. Радиометр СРП 68-11 градуи рован в мкР/час. Для перехода в поглощенной дозе нужно использоваться переходным ко эффициентом: 1 мкГр=114 мкР.

Радиоактивный фон любой части Земли формируется за счет трех составляющих:

космического излучения, излучения естественных (природных) радионуклидов (ЕРН) и из лучения искусственных (техногенных) радионуклидов (ИРН).

Наиболее значимым, показателем радиационного качества среды обитания человека, является мощность экспозиционной дозы (МЭД), обусловленная суммарным содержанием излучающих ЕРН и ИРН в верхних слоях литосферы. Из природных радиоактивных элемен тов, формирующих -излучение данной местности, основными являются изотопы 234U, 232Th, K и 226Ra. Так, например, специальными опытами было установлено, что почвенный по крой, на высоте 1 м от которого МЭД равна 12 мкР/ч, содержит 1.8 г/т урана, 6.9 г/т тория и 1.5% калия.

На основе эмпирических данных по уровню -активности выделяются [1] следующие наиболее часто встречающие группы геологических объектов: слаборадиоактивные (5– мкР/час);

нормальнорадиоактивные (11–20 мкР/час);

высокорадиоактивные (21–100 мкР/час и выше). Известно, что почвы наследуют радиогеохимические особенности почвообразую щих пород, и уровень их -излучения обычно не превышает мощности дозы, создаваемой ма теринскими породами.

В Дагестане же хорошо развит почвенный покров, поэтому радиационный фон на от крытой местности в основном определяется почвенным -излучением ЕРН, а на высокогорь ях – обнажениями горных пород. Однако физико-географические особенности Дагестана (сильно расчлененный рельеф, быстрый сброс выпадающих осадков и тонкодисперсного ма териала), практически вся площадь, которого является элювиальной системой, делает недос таточным, а в ряде случаев и некорректным, использование классической методологии ландшафтно-геохимического профилирования местности. Поэтому в работе использовался также метод «малых водосборов» (бассейновый принцип) мониторинга ландшафтной геохи мии [2], основу которого составляет контроль выносимого твердым и жидким речными сто ками материала водосборных площадей – донных отложений, в которых в результате седи ментации глинистых минералов и органических веществ накапливаются химические элемен ты, в том числе, и радиоактивные.

Весьма пестро изменяется -фон Северо-западной Прикаспийской низменности. У уреза морской воды (Тарумовский район) он составляет 8–12 мкР/час, в зоне воздействия на гонной воды – 12–13 мкР/час, а в удаленных от моря на незатапливаемых территориях – 15– 17 мкР/час. Характерной особенностью Прикаспийской низменности является изменение ак 533 МНТК "Наука и Образование - 2010" Абдулаева А.С.

тивности с глубиной. Радиоактивность затапливаемых территорий с глубиной увеличивается и на глубине 50–70 см достигает 18–20 мкР/час, а незатапливаемых, наоборот, уменьшается и на глубине 100–150 см составляет 11–14 мкР/час. Такое различие МЭД обусловлено про фильным различием содержания илистой фракции в затапливаемых и незатапливаемых поч вах.

Мощность экспозиционной дозы донных отложений дагестанского участка реки Те рек, реки Аликазган, Нижнетерских озер, коллекторов (Дзержинский, Юзбаш-Сулакский), устьевой зоны Аграханского залива и прилегающих к ним территорий составляет 10– мкР/час [3].

Радиационный фон территории бассейна реки Сулак изменяется в пределах от 4 до мкР/час. Территория бассейна можно разделить на три участка: сланцевый с -фоном 17– мкР/час, известняковый с -фоном 8–12 мкР/час и глинистый с -фоном 12–17 мкР/час. Чет кая закономерность вертикальной зональности гамма-фона бассейна не проявляется, но до вольно достоверно его значение можно установить по цветности почв и донных отложений – с усилением интенсивности черноты -фон увеличивается. Так, в долине Андийского Койсу на высоте 490 м над уровнем моря вдольбереговые черные грунты имеют -фон 9– мкР/час, темные – 8–12 мкР/час, светлые – 4–7 мкР/час, богарные земли, расположенные на высоте 640 м – 14–17 мкР/ час, кукурузное поле на высоте 650 м – 10–15 мкР/час, богарные земли на высоте 690 м – 9–12 мкР/час, открытая скальная порода на высоте 930 м – 9– мкР/час. Населенные пункты Гумбетовского района, расположенные на высотах 1060, 1400 и 1680 м, имеют -фон 9–12, 17–19 и 12–14 мкР/час. Самые низкие значения -фона соответст вуют селевым известняковым потокам, наиболее высокие – сланцевым;

в местах их смыка ния МЭД на расстоянии 0.5–1 м изменяется 4–5 раз [3].

Концентрация естественных радионуклидов в почвах Западного Прикаспия, вызван ная содержанием в них изотопов различных химических элементов, невысокая и не превы шает 7–8 мкР/ч. при естественном радиоактивном фоне 20 мкР/ч. Гамма-фон на высоте 1 м. в 1986-90 г.г. составил – 7,6–18,0 мкР/ч, в 2000-2002 гг. соответственно, 9,0–15,0 мкР/ч. Такой уровень гамма-фона свидетельствует об отсутствии каких-либо значительных выпадений ра диоактивной пыли на территории Западного Прикаспия. Однако в мае 1986 г. после Черно быльской катастрофы имело место повышение гамма-фона на Западной окраине Махачкалы до 25 мкР/ч., против обычного 7,0–15,0 мкР/ч., и держалась на этом уровне в течение недели, после чего гамма-фон начал снижаться [4].

Обнаружена высокая гамма-активность в районе озера Ажинаур Сулейман Стальского района (92–100 мкР/час). С глубиной и с удалением от озера на расстояние 100 – 200 м гамма-активность уменьшается до 10 мкР/час. В юго-западной части озера на поверх ности почвы (шурф) гамма активности составляет 100мкР/час, на глубине 0,65 м – мкР/час, а на глубине 1 м она подает до 7 – 10 мкР/час. Повышенная активность участка, очевидно, связана с наличием в озерных суглинках солей радия, выпавших из-под озера. Тем более, что суглинки богаты корнями отмерших растений, которые являются хорошими ад сорбентами радиоактивных элементов [5].

Можем сказать, на Восточном Кавказе уровень гамма-активности на горе Шалбуздаг, хребтах Нукатль и Андийский изменяется в пределах от 10 до 24 мкР/ч, на горах Баба-Даг и Шаг-Даг – от 8 до 17 мкР/ч, а на отдельных участках Богосского хребта достигает 40 мкР/ч (табл. 1).

Отметим также, что -активность материнских пород достоверно ниже -активности развитых на них почв;

для гранитов, глинистых сланцев, песчаников, известняков, гнейсов она составляет соответственно 12–23, 14–22, 10–13, 6–10, 12–16 мкР/ч.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Территориальная мощность экспозиционной дозы Дагестана Таблица 1. Гамма-фон почвенно-растительного покрова (мкР/ч) и среднее содержание урана и тория (Х·10-4 %) в почвах и породах высокогорья Дагестана -фон № п/п Район, профиль Почва Порода U 232Th U 232Th 1 Г.Баба-Даг, I 8-11 0.82 5.80 1.52 6. 2 Г.Шаг-Даг, I 15-17 1.13 6.08 1.75 7. 3 Г.Шалбуздаг, I 18-20 1.22 6.77 2.40 9. 4 хребет Нукатль, III 18-22 1.17 7.32 2.21 10. 5 хребет Богосский, III 15-40 1.74 6.60 2.74 9. Таким образом, природная радиоактивность почвенно-растительного покрова боль шей части высокогорья Дагестана находится на уровне 8–20 мкР/ч [6]. Такое сложное верти кальное распределение -активности можно связать с контрастностью физико-химических параметров почвенного покрова в пределах склона, в первую очередь, по количеству глини стых частиц, а также по содержанию и составу органического вещества. В процессе переноса почвенных частиц потоками воды происходит постепенное их разрушение и огрубление от ложений по мере удаления от вершины – вниз по склону содержание физической глины вна чале увеличивается, затем уменьшается, а состав органического вещества изменяется с гу матного на фульватный. По этой же причине закономерности концентрирования воднорас творимых и нерастворимых форм ЕРН в дернине и в гумусовом горизонте на разных участ ках склона различаются. Противоэрозионная стабильность почвы зависит не только от внешних факторов (осадки, рельеф, растительность), но и от свойств самой почвы (содержа ние гумуса, гранулометрический состав, водопроницаемость, содержания водопрочных агре гатов, щебнистость, каменистость). В целом же -фон почвенного покрова коррелирует с со держанием в нем элементов, входящих в почвенный поглощающий комплекс, точнее, с от ношением ( Са+Мg+К+Nа)/AI.

Очевидно также, что заметную роль в пространственном переотложении ЕРН здесь играет и ветровая эрозия. Примечательно и то, что в овечьих кошарах отмечается дополни тельная (надфоновая) дозовая нагрузка, равная 2–4 мкР/час.

Значительно более важным радиоэкологическим параметром является гамма-фон внутри жилых и общественных зданий, поскольку человек большую часть времени проводит внутри помещений. Сравнение мощности дозы на открытой местности и внутри помещения, различаются, но это проявляется по-разному;

мощность дозы внутри помещений может быть большей, равной или меньшей мощности дозы на открытой местности.

Такой феномен объясняется двумя противоположными по действию факторами – до полнительным вкладом внутри помещений излучения естественных радионуклидов, содер жащихся в строительных материалах, с одной стороны, и экранирующим влиянием построек по отношению к внешнему гамма-фону, с другой. В целом для Дагестана можно сказать, что гамма-фон внутри помещений превышает примерно на 10–15% над гамма-фоном на откры той местности. Радиационный фон на открытой местности г. Махачкалы составляет 10– мкР/ч, но имеются жилые дома, где внутри помещений -фон достигает 20 мкР/ч. Эти пара метры для Москвы, например, составляют 8–12 и 15–20 мкР/ч.

Природный -фон на поверхности Земли в различных районах варьирует в диапазоне от 5 до 1000 мкР/ч Средняя мощность дозы на территории бывшего СССР, по расчетам [7], равна 10 мкР/ч, а районы с мощностью дозы -излучения, превышающими 15–20 мкР/ч, крайне не значительны.

535 МНТК "Наука и Образование - 2010" Абдулаева А.С.

Основной же вывод можно сформировать таким образом: вариация мощности экспози ционной дозы по республике составляет от 4 до 40 мкР/час. Однако для территории Дагеста на характерно абсолютное преобладание по площади распространения осадочных пород (песчаники, известняки, алевролиты, мергели, доломиты, пески, глины, суглинки) с варьиро ванием -фона от 4 до 20 мкР/час. Остальное пространство (около 15%) занимают метамор фические (кристаллические сланцы, гнейсы, мраморы) и магматические (граниты, базальты) породы с варьированием уровня -фона от 8 до 40 мкР/час. Среднее значение радиационного фона Дагестана по -излучению, исключая участки выходов гранитов и сланцев на дневную поверхность, можно считать равным 12–18 мкР/час, и по этому параметру он является нор мальнорадиоактивным. Радиационный фон внутри помещений статистически достоверно превышает фон на открытой местности.

Список литературы:

1. Титаева Н.А. Ядерная геохимия. – М.: Изд-во МГУ, 1992.

2. Бутаев А.М., Мирошниченко Т.А., Абдулаева А.С. Бассейновый принцип радионук лидного мониторинга почвенного покрова Дагестана 3. Бутаев А.М., Абдулаева А.С. Территориальная мощность экспозиционной дозы Даге стана // Вестник ДНЦ РАН, г. Махачкала, №22. С. 62-68.

4. Гасанов Г.Н., Абасов М.М., Мусаев М.Р., Абдурахманов Г.М., Аджиев Ас.М., Ма гомедов Н.Р., Гамидов И.Р. Научные основы повышения плодородия почв Западного При каспия. – Махачкала, 2005.– С.34-36.

5. Бабаев А.А. Радиоактивность минеральных вод Дагестана. – Махачкала, 1972.– 104 с.

6. Асварова Т.А. Экологические закономерности распределения и миграции урана и то рия в почвенно-растительном покрове Большого Кавказа. Махачкала // Автореферат на соис кание ученой степени канд. биол. наук. – Махачкала. 2006.– 24 с.

7. Гусев Н.Г. О предельно допустимых уровнях ионизирующих излучений.– М.: Мед гиз, 1961.– 137 с МНТК "Наука и Образование - 2010" Химический состав эктомикоризных корней PINUS SYLVESTRIS L. и его изменение в различных экологических условиях ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЭКТОМИКОРИЗНЫХ КОРНЕЙ PINUS SYLVESTRIS L. И ЕГО ИЗМЕНЕНИЕ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Артемкина Н.А., Исаева Л.Г. (г. Апатиты, ИППЭС КНЦ РАН, artemkina@inep.ksc.ru, isaeva@inep.ksc.ru) The chemical composition of ectomycorrhizal roots of Pinus sylvestris L. is researched in various ecological conditions. Influence of atmospheric emissions of heavy metals renders negative influence on root system of plants, causing its qualitative and quantitative changes.

Значительным антропогенным фактором, влияющим на условия произрастания растений, в том числе и Pinus sylvestris L., в центральной части Мурманской области, является воздушное промышленное загрязнение, связанное с деятельностью горно металлургического комбината «Североникель» (г. Мончегорск). Промышленные выбросы служат одной из главных причин повреждения лесов.

Основным путем поступления токсичных компонентов среды, в том числе тяжелых металлов, является их транспорт посредством корневой системы, именно она и побеги являются основными местами депонирования металлов, в то время как в коре и ассимилирующих органах металлы аккумулируются в меньшей степени (Кулагин, 1974).

Поэтому, в условиях изменяющейся окружающей среды, для оценки состояния и устойчивости растений исследования их подземных частей столь же необходимы, как и надземных.

Микоризой называют систему, состоящую из функционирующих частей коневой системы растения и гриба, обеспечивающую непосредственную связь между почвой и корнями, поэтому она играет огромную роль в изучении воздействия тяжелых металлов на растения. Сделано предположение, что способность деревьев и долгоживущих растений противостоять загрязнению связана с микоризной колонизацией корней (Wilkinson, Dickinson, 1995). Согласно мнению этих авторов, выживание деревьев в условиях высокого загрязнения почвы металлами, происходит из-за их фенотипической пластичности, которая является следствием генетических изменений в микоризных сообществах грибов, с более коротким жизненным циклом. Ряд исследователей (Wilkins, 1991;

Dixon, Buschena, 1988) полагают, что наличие микоризы снижает концентрацию металлов в тканях растений. Хотя некоторые виды грибов влияют только на рост побегов или поступление металлов, таких как Zn, Ni Cu, Cd и Pb, за исключением случаев, когда содержание этих элементов в почве было столь высоко, что приводило к гибели микоризы. Также известно, что способность микоризных окончаний, образованных разными видами грибов, к транспорту металлов к корням и росткам растения-хозяина неодинакова (Leyval et al., 1997). Многочисленными исследованиями установлено, что для защиты растений от тяжелых металлов эктомикоризообразующие грибы развили два различных механизма, один из которых работает при низких внешних концентрациях металлов и является выборочным, а другой активизируется при высоких концентрациях и не является селективным (Ross, 1993).

Толерантность грибов по отношению к высоким концентрациям металлов обеспечивается либо уменьшением проницательной способности или повышением оттока металлов из организма, либо с помощью формирования комплексных соединений за пределами клеток и высвобождения органических кислот (Leyval et al., 1997).

Целью нашей работы - изучение особенностей химического состава эктомикоризных корней Pinus sylvestris L., произрастающей в условиях техногенного загрязнения лесных экосистем Мурманской области. Данное исследование призвано обеспечить более полное 537 МНТК "Наука и Образование - 2010" Артемкина Н.А., Исаева Л.Г.

понимание механизмов адаптации живых организмов к экстремальным условиям окружающей среды. Анализ содержания широкого ряда элементов в микоризных корнях сосны и почве проводили методами атомно-эмиссионной спектрофотометрии и атомно абсорбционной спектрофотометрии.

Исследования проводили на мониторинговых площадках, соответствующих разным стадиям техногенной сукцессии сосновых биогеоценозов: сосняк кустарничково лишайниковый - фон (38 км на ЮЗ от медно-никелевого комбината «Североникель»), сосняк кустарничковый - дефолиирующий (31 км на Ю), сосняк кустарничковый – техногенное редколесье (10 км на Ю). Образцы микоризных тонких корней диаметром менее 3 мм отбирали с подроста высотой до 0.6 м в пятикратной повторности.

Влияние микоризы на питание растения проявляется в большей части для элементов с узкой зоной распространения вокруг корней растения (Lambert et al., 1979), поэтому для характеристики почвенных условий произрастания мы определили химический состав органогенного горизонта почв в ризоплане растений (Рис.1.).

Р Рис.1. Содержание доступных элементов питания (А) и доступных Ni и Cu (Б) в ризоплане сосны в органогенном горизонте почв при приближении к комбинату "Североникель".

В условиях аэротехногенного загрязнения медно-никелевым производством наблюдаются существенные изменения в концентрации всех определявшихся элементов.

Элементы, входящие в состав выбросов, отличаются по интенсивности их накопления корневой системой растений. Для оценки интенсивности поглощения различных элементов использовали коэффициент биологического поглощения (КБП - отношение концентрации в органах растений и концентрации элементов в органогенных горизонтах).

Максимальными значениями КБП характеризуются алюминий, железо, фосфор, калий и магний. Низкая степень аккумуляции свойственна кальцию и марганцу. Корни сосны отличаются высоким уровнем накопления алюминия. Алюминий довольно часто демонстрирует высокое содержание в растениях при воздушном загрязнении медно никелевым производством (Манаков, Никонов, 1981), что можно объяснить повышенной подвижностью соединений данного элемента в почвах при подкислении. В условиях загрязнения КБП для всех элементов питания увеличивается, а для никеля, меди и серы уменьшается.

При приближении к источнику загрязнения боковые микоризные окончания и корни характеризуются значительным увеличением концентраций никеля, меди, что еще раз указывает на барьерные функции корневой системы на пути распространения токсичных компонентов из почвы в репродуктивные органы растения (табл.1). Также при техногенном загрязнении выражены тенденции возрастания концентраций кальция и калия. Ионам кальция принадлежит важная роль в регулировании поглощения ионов клетками растений.

Избыточное содержание многих токсичных для растения катионов (Аl, Fe и др.) может быть МНТК "Наука и Образование - 2010" Химический состав эктомикоризных корней PINUS SYLVESTRIS L. и его изменение в различных экологических условиях нейтрализовано за счет связывания с клеточной стенкой и вытеснения из неё ионов кальция в раствор. Этот элемент усиливает стенки клеток, связываясь с элементами клеточной стенки, в частности с пектиновыми веществами (Медведев, 2004). Клеточная стенка является барьером, который защищает корневую систему от проникновения токсичных соединений металлов. Входящие в состав клеточной стенки гриба хитин и пигменты, подобные мелатонину, обладают способностью связывать тяжелые металлы (Galli et al., 1994;

Turnau et al., 1996).

Концентрации магния, марганца и цинка снижаются в боковых микоризных окончаниях и корнях в условиях загрязнения выбросами медно-никелевого производства, что связано с вытеснением их катионов из почвенного поглощающего комплекса протонами и ионами алюминия и тяжелых металлов и выносом из корнеобитаемой зоны.

В сосудистых растениях часто отмечается увеличение концентраций подвижных элементов – азота, калия и фосфора при снижении доступных соединений этих элементов в органогенных горизонтах почв, что наблюдается и в наших исследованиях.

В боковых микоризных окончаниях установлены максимальные концентрации магния, калия, цинка, а также никеля и меди по сравнению с корнями.

Более крупные (=1-3мм) корни сосны характеризуются пониженными концентрациями алюминия, железа и повышенными концентрациями кальция по сравнению с тонкими корнями (1мм).

Таблица 1.

Содержание химических элементов (n=5) в микоризе P. sylvestris, мг/кг* Расстояние от источника Са Мg K Al Fe Мn Zn Ni Cu P S загрязнения, км боковые микоризные окончания 38 263 1257 2262 7634 5933 139 62 49 42 1262 31 306 864 2179 5958 5060 128 83 161 69 969 10 406 1192 2278 7087 6959 105 75 250 202 1323 корни 1мм 38 139 647 1848 8318 3073 171 32 37 23 1281 31 202 645 1805 5651 2551 258 22 70 40 1096 10 452 561 2247 6378 2539 81 22 171 115 1138 корни =1-3мм 38 291 736 1643 3778 1893 206 29 24 16 901 31 408 717 1832 2691 1490 151 22 43 21 813 10 442 547 2286 3735 1706 120 25 165 117 937 Примечание: *- указано среднее значение.

В результате проведенного исследования выявлено, что в ризоплане сосны в органогенном горизонте почв по мере приближения к комбинату «Североникель»

происходит увеличение содержания доступных для сосны элементов соединений Ni и Cu, а концентрации доступных соединений кальция, калия, алюминия и магния снижаются.

Анализ концентраций элементов в тонких корнях и боковых микоризных окончаниях корней подроста сосны, произрастающего на условно фоновой территории, показал, что такие элементы как Mg, K, Fe, Al, Cu, Ni, Zn максимально накапливаются в микоризных окончаниях, и чем толще корень, тем ниже их содержание. Наоборот, корни соснового 539 МНТК "Наука и Образование - 2010" Артемкина Н.А., Исаева Л.Г.

подроста диаметром от 1 до 3 мм в этих же условиях больше содержат Mn, чем тонкие корни (1мм) и микоризные окончания.

В условиях загрязнения по некоторым элементам (Al, Fe, Ni, Cu – 31 км;

Mg, Al, Fe, Ni, Cu,P – 10 км) также отмечено максимальное их содержание в микоризных окончаниях корней. Концентрации кальция в корнях и микоризных окончаниях корней соснового подроста увеличиваются как по мере приближения к источнику загрязнения, так и с толщиной корней.

Список литературы:

1. Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная среда. М.: Наука, 1974. 180с.

2. Манаков К.Н., Никонов В.В. Биологический круговорот минеральных элементов и почвообразование в ельниках Крайнего Севера. Л.: Наука, 1981. 196с.

3. Медведев С.С. Физиология растений: учебник. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. 336с.

4. Leyval C., Turnau K., Haselwandter K. Effect of heavy metal pollution on mycorrhizal colonization and function: physiological, ecological and applied aspects // Mycorrhiza. 1997. Vol.

7. P. 139–153.

5. Lambert D.H., Baker D.E., Cole H. The role of mycorrhizae in the interactions of phosphorus with zinc, copper and other elements // Soil Sci Soc Am J. 1979. Vol. 43. P. 976–980.

6. Wilkins D.A. The influence of sheathing (ecto-)mycorrhizas of trees on the uptake and toxicity of metals // Agric Ecosyst Environ. 1991. Vol. 35. P. 245–260.

7. Dixon R.K., Buschena C.A. Response of ectomycorrhizal Pinus banksianaand Picea glaucato heavy metals in soil // Plant Soil. 1988. Vol. 105. P. 265–271.

8. Wilkinson D.M., Dickinson N.M. Metal resistance in trees: the role of mycorrhizae // Oikos. 1995. Vol. 72. P. 298–300.

9. Ross I.S. Membrane transport processes and response to exposure to heavy metals. In:

Jennings D.H. (ed) Stress tolerance of fungi. Dekker, New York, 1993. pp 97–125.

10. Galli U., Schuepp H., Brunold C. Heavy metal binding by mycorrhizal fungi // Physiol.

Plant. 1994. Vol. 92. P. 364–368.

11. Turnau K., Kottke I., Dexheimer J. Toxic element filtering in Rhizopogon roseolus/Pinus sylvestris mycorrhizas collected from calamine dumps // Mycol. Res. 1996. Vol.

100. P. 16–22.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Хром, никель, свинец в коричневых почвах предгорной зоны Дагестана ХРОМ, НИКЕЛЬ, СВИНЕЦ В КОРИЧНЕВЫХ ПОЧВАХ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ ДАГЕСТАНА Баширов Р.Р., Салихов Ш.К., Магомедалиев А.З. (Махачкала, Прикаспийский институт биологических ресурсов РАН, лаборатория биогеохимии, salichov72@mail.ru) Abstract. Studied the background content of chromium, nickel and lead in soils of the brown foot hills of Dagestan. Studies have shown that the content of the studied heavy metals in general does not exceed the MPC, with rare exceptions. This is associated with low anthropogenic load on the territory. Thus, revealed that this territory is better off on the content of chromium, nickel and lead.

Тип коричневые почвы образуются при непромывном водном режиме под ксерофит ными лесокустарниками луго-степей на карбонатных и бикарбонатных породах. Распростра нены в предгорной зоне на площади 225 тыс. га. Характеризуется плавным уменьшением гу муса с глубиной, насыщенностью поглощенными основаниями, нейтральной или слабоще лочной реакцией почвенного раствора. Мощность горизонта А+В составляет 50-80см. Со держание гумуса в горизонте А доходит до 7 %.

Размещение внутритиповых подразделений подчиняется закону вертикальной поясно сти, где смена отдельных подтипов и их чередование согласуются с различиями в количестве атмосферных осадков, а также с ориентацией склонов [1].

Подтип коричневые карбонатные почвы распространены в нижней части ареала почв коричневого типа. Приурочены к центральным и юго-восточным предгорьям, характери зующимся сравнительно высокой аридностью. Содержание гумуса 2,5-3,0 %. Реакция поч венного раствора щелочная. Содержание карбонатов колеблется в широком диапазоне: мак симальная величина их 5-8 % отмечается в толще 70-100 см. Подтип коричневые типичные почвы занимают промежуточное положение, верхняя граница их соприкасается с выщело ченными, нижняя – с карбонатными. Отличаются относительно укороченным гумусовым профилем и заметным содержанием карбонатов в горизонте В. Содержание гумуса 4-5%, с глубиной постепенно уменьшается. Реакция почвы слабощелочная, в породе – щелочная.

Подтип коричневые выщелоченные почвы приурочены к южной и юго-западной возвышен ной части полосы распространения рассматриваемых почв, в пределах высотных отметок 400-600 м. Формируются под ксерофитными лесами, кустарниками и кустарниковой луго степью. В юго-восточных предгорьях уменьшается мощность гумусовых горизонтов (А+В=50-70 см), повышается глубина вскипания до 40-60 см и видимых отложений карбона тов до 70- 80 см при заметном ослаблении интенсивности коричневой окраски.

Геохимический фон элемента или соединения в общем случае представляет собой оценку среднего содержания и показателей варьирования этого элемента, рассчитанную для участков, находящихся за пределами пространства природной или техногенной концентра ции элемента.

Актуальность изучения содержания ТМ в почвах, в общем, и изучаемых нами хрома, никеля и свинца, в частности, обусловлено их экологическим влиянием на биотическую со ставляющую и здоровье человека [2-6].

Биологическая роль никеля заключается в участии в структурной организации и функционировании основных клеточных компонентов – ДНК, РНК и белка. По своим био химическим свойствам никель весьма схож с железом и кобальтом. Токсичность никеля для растений проявляется в подавлении процессов фотосинтеза и транспирации, появлении при знаков хлороза листьев. Для животных организмов токсический эффект элемента сопровож дается снижением активности ряда металлоферментов, нарушением синтеза белка, РНК и 541 МНТК "Наука и Образование - 2010" Баширов Р.Р., Салихов Ш.К., Магомедалиев А.З.

ДНК, развитием выраженных повреждений во многих органах и тканях. Избыток свинца в растениях, связанный с высокой его концентрацией в почве, ингибирует дыхание и подавля ет процесс фотосинтеза, иногда приводит к увеличению содержания кадмия и снижению по ступления цинка, кальция, фосфора, серы. Вследствие этого снижается урожайность расте ний и резко ухудшается качество производимой продукции. Проблема хрома в биосфере имеет два важных аспекта: 1) биологический – при нормальном содержании и дефиците Cr+3;

2) экотоксилогический – при повышенных концентрациях Cr+6 техногенного происхождения.

В организме человека и животных общетоксикологическое, нефротоксическое и гепатоток сическое действие оказывает Cr+6. Токсичность хрома выражается в изменении иммунологи ческой реакции организма, снижении репаративных процессов в клетках, ингибировании ферментов, поражении печени, нарушении процессов биологического окисления, в частно сти цикла трикарбоновых кислот.

Объекты и методы Были исследованы три подтипа коричневых почв предгорной зоны Дагестана, на предмет содержания валовых форм никеля, хрома и свинца.

Исследования концентрации тяжелых металлов проводились по профилям почв, с учетом площади почвенных контуров. На каждом подтипе были заложены разрезы с отбором образцов по генетическим горизонтам.

Определение хрома, никеля, свинца произведено методом атомно-абсорбционной спектроскопии на ААС Hitachi 170-70 в лаборатории биогеохимии ПИБР ДНЦ РАН. Резуль таты исследований были обработаны в программе Microsoft Office Excel 2003.

Обсуждение результатов Обнаружен широкий диапазон колебания показателей концентрации исследуемых тя желых металлов (табл. 1).

Таблица 1. Среднее содержание валовых форм хрома, никеля, свинца в почвенной толще коричневых почв предгорной зоны Дагестана, мг/кг.

Гумус, рН Хром Никель Свинец Почва %, Lim Mср. Lim Mср. Lim Mср.

0-25 см Коричневая карбонат- 4,8 7,3 22-256 141,1 33-171 63,9 5-42 17, ная Коричневая типичная 4,26 7,2 36-243 113,9 39-140 65,2 5-26,5 15, Коричневая выщело- 2,8 7,1 72-267 148,0 49-609 194,7 5-57 20, ченная Кларк по Виноградову 210 40 Допустимое по Ковде 200 50 ПДК [7] 90 85 Обобщение и анализ полученных данных показывает, что общий уровень содержания хрома, никеля и свинца в коричневых почвах предгорной зоны Дагестана находится в преде лах нормы кроме никеля, среднее содержание которого в коричневых выщелоченным почвах превышает ПДК более чем в 2 раза и частично хрома, содержание которого в коричневых выщелоченных почвах превышает ПДК в 1,5 раза.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Хром, никель, свинец в коричневых почвах предгорной зоны Дагестана Коэффициент корреляции исследуемых элементов с гумусом (глубина 0-25 см) соста вил по коричневым типичным почвам: для хрома – (- 0,29), никеля – (- 0,54), свинца – (0,22);

по коричневым карбонатным: – (- 0,08), (- 0,20), (0,64);

по коричневым выщелочным: (- 0,17), (- 0,22), (0,22), соответственно.

Таким образом, коэффициент корреляции никеля и хрома с гумусом отрицательный, низкой и средней степени, а по свинцу положительный.

Для прогноза оценки последующего загрязнения почв ТМ необходимо знать точку от счета, т.е. фоновое содержание.


Фоновыми показателями никеля для коричневых типичных и коричневых карбонат ных почв предгорной зоны по нашим данным можно считать 60-70 мг/кг, для коричневых выщелоченных 150-200 мг/кг. Фоновое содержание хрома для всех подтипов коричневого типа 120-140 мг/кг. Фоновые показатели свинца 15-20 мг/кг (табл. 1).

Распределение валовых форм хрома, никеля и свинца по горизонтам обследованных почв происходит в основном равномерно (табл. 2), а в горизонте А коричневых выщелочен ных почв содержание хрома и свинца выше чем в других горизонтах, что свидетельствует о вероятном влиянии человеческого фактора, в связи с повышенной сельскохозяйственной на грузкой на данный подтип коричневых почв.

Таблица 2. Среднее содержание гумуса, хрома, никеля, свинца в коричневых почвах предгорной зоны Дагестана по генетическим горизонтам, мг/кг Почва Хром Никель Свинец А В С А В С А В С Коричневая 138,8 132,3 167,9 76 75,4 67,9 15,4 17,0 21, карбонатная Коричневая 104,5 135,6 115 55,5 66,4 66,3 17,4 13,5 15, типичная Коричневая 146 142 141,7 107,2 153,8 215,8 29,4 21,4 20, выщелоченная В среднем в коричневых почвах предгорья Дагестана изменение концентрации хрома происходит от 104,5 мг/кг (горизонт А) до 167,9 мг/кг (горизонт С). Для никеля от 76 мг/кг (горизонт А) до 215,8 мг/кг (горизонт С). По свинцу данные составили – от 15,4 мг/кг (гори зонт А) до 21,6 мг/кг (горизонт С).

Из приведенных данных видно что, в общем, в коричневых почвах не наблюдается биогенного накопления изучаемых тяжелых металлов, так как максимум концентрации их приходится на почвообразующую породу.

Выводы Содержание тяжелых металлов в почвах предгорной зоны определяется, в основном, типом и составом почвообразующих пород и физико-географическими условиями формиро вания почвенного профиля. На основании проведенных исследований видно, что наиболее загрязненным исследуемыми нами тяжелыми металлами (Cr, Ni, Pb), при наименьшим со держании гумуса, является коричневый выщелоченный подтип почв. При этом в последние десятилетия сильного антропогенного воздействия здесь не наблюдается.

Содержание этих же тяжелых металлов в типичных и карбонатных подтипах корич невой почвы находится в пределах нормы, выше кларка по Виноградову, но не превышает ПДК, кроме хрома, концентрация которого составляет 1,3-1,5 ПДК.

543 МНТК "Наука и Образование - 2010" Баширов Р.Р., Салихов Ш.К., Магомедалиев А.З.

Полученные результаты показали, что по уровню концентрации валовых форм хро ма, никеля и свинца естественные почвы исследуемой территории не имеют значительного антропогенного загрязнения.

Список литературы:

1. Классификация и диагностика почв Дагестана под ред. С.В. Зонна. Махачкала: Даг.

филиал АН СССР, 1982.– 84 с.

2. Хром в почвах и растениях Забайкалья. В.А.Кашин, Г.М. Иванов// Материалы IV Российской биогеохимической школы 3-6 сент. 2003 г. Москва «Наука» 2003.

3. Распространенность элементов в Земной коре. – М., 4. Маин А. У. Природные ресурсы // Химия окружающей среды.– М., 1982.– 75 с.

5. Ellis R.J., Neish В.,Trett M.W., Best J.G., Weightman A.J., Morgan P. and Fry J.C.

2001.Comparison of microbial and meiofaunal community analysis for determining impact of heavy metal contamination. J. Microbiol. Methods V.45. N.2 P.171-185.

6. Angelone M. Bini C. 1992. Trace elements concentrations in soil and plants of western Europe. In Adriano DC, ed. Biogeochevistry of trace metals. Boca Raton, Lewis Publishers, P. 19 60.

7. Башкин В.Н. Биогеохимия.– М.: научный мир, 2004.– 584 с.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Динамика гидрохимических и гидробиологических показателей в Кольском заливе ДИНАМИКА ГИДРОХИМИЧЕСКИХ И ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В КОЛЬСКОМ ЗАЛИВЕ.

Баюрова Ю.Л. (АФ МГТУ, ГЭ-551, БФ) Королева И.М. (АФ МГТУ, кафедра геоэкологии) Кольский залив занимает особое место среди фьордов юга - западной части Баренцева моря в первую очередь по степени вовлечения в хозяйственно-промышленную деятельность (Кольский залив, 1997).  Главная опасность заключается в разрушении биологических ресурсов Кольского залива и разрушении природных условий воспроизводства под влиянием загрязнения и деградации экосистемы. В связи с этим актуальнее становятся вопросы контроля за состоянием экосистемы залива.  Целью данной работы является оценка динамики гидрохимических и гидробиологических показателей в Кольском заливе.

Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Дать характеристику океанографического и гидрометеорологического режима Кольского залива.

2. Выявить источники и уровень техногенной нагрузки на экосистему Кольского залива.

3. Определить последствия антропогенного загрязнения на состояние гидробионтов Кольского залива.

Существует пять путей поступления загрязняющих веществ в морскую среду:

выпадения из атмосферы на водную поверхность, поступление с речным стоком, сбросы коммунально-бытовых и промышленных стоков от прибрежных источников, сбросы загрязненных вод и твердых отходов с морских судов и стационарных сооружений в море, поступление загрязнений из недр морского дна и донных осадков. Наиболее угрожающим источником антропогенного воздействия на экосистему залива является поступление загрязненных бытовых и промышленных сточных вод. В Кольский залив сбрасывают сточные воды десятки предприятий и плавучих баз, принадлежащих различным ведомствам и расположенных по берегам и на акватории залива. Основной вклад в загрязнение вносят:

ГОУП «Мурманскводоканал», МУП «Североморскводоканал, СРЗ, ОАО «Мурманский морской рыбный порт», ФГУП «Атом-флот». За последние пять лет объем сбросов уменьшился. При этом 80% сточных вод сбрасываются без очистки. В залив поступают значительные количества взвешенные и органические вещества, нефтепродукты, жиры, тяжелые металлы, соединения азота и фосфора и другие. Помимо организованного сброса, идет постоянное загрязнение залива от большого количества судов и различных плавсредств.

Дополнительным источником загрязнения стали затонувшие или выброшенные на берег суда.

Кольский залив загрязнен нефтепродуктами как в растворенном виде, на уровне нескольких ПДК, так и видимой пленкой, постоянно присутствующей на поверхности воды, особенно в южной и средней части его.

Уровни накопления металлов в донных отложениях по сравнению с водной средой мало изменчивы и отражают экологические тенденции относительно продолжительного периода. В целом отмечается тенденция увеличения содержания нефтепродуктов в воде от северного колена залива к южному (Доклад …, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008). Повышенное содержание постоянно наблюдается в южной части залива. По уровню аккумуляции нефтепродуктов донные отложения залива классифицируются как сильно загрязненные.

545 МНТК "Наука и Образование - 2010" Баюрова Ю.Л., Королева И.М.

Наиболее высокие концентрации нефтяных углеводородов в донных осадках отмечены в районе г. Мурманска, Североморска, Полярного (Ильин и др., 1997).

Концентрации тяжелых металлов в морских водах варьируют в весьма широких диапазонах.

При смешении на акватории залива пресноводного стока с морской водой концентрация металлов, кроме меди и железа (превышает ПДК в 1-9 раза), уменьшается до величин значительно ниже ПДК для рыбохозяйственных водоемов (Перечень.., 1995).

Для большей части этих металлов характерны временная и пространственная неравномерность уровня их содержания в водной среде Кольского залива. Экстремально высокими уровнями накопления практически всех металлов выделяется акватория, прилегающая к Мурманскому порту. Второй локальный участок с повышенным накоплением металлов в осадке расположен в среднем колене, в районе Североморского портового узла и в северном колене - в порту г. Полярный.

В каждом из этих районов основное влияние имеют два управляющих фактора, действующих постоянно: материковый сток и сбросы техногенных отходов (Биотестирование…, 2003).

По индексу загрязненности вод, южное колено залива характеризуется III классом качества вод - воды умеренно загрязненные;

среднее и северное колено – II класс качества вод - воды чистые.

Бентоядные рыбы в большей степени склонны накапливать токсичные микроэлементы - ртуть, свинец, мышьяк. Камчатский краб накапливает относительно высокие концентрации цинка. Практически все тяжелые металлы, кроме кадмия, накапливаются в мышцах краба в значительно большем количестве, чем в других промысловых гидробионтах, в том числе в креветках. Характерно повышенное накопление ртути (концентрации выше величин ПДК) и свинца.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Оценка влияния городского полигона бытовых и промышленных отходов Апатитско-Кировского района на наземные и водные экосистемы ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГОРОДСКОГО ПОЛИГОНА БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ АПАТИТСКО-КИРОВСКОГО РАЙОНА НА НАЗЕМНЫЕ И ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ Вишневская О.А.1, Маслобоев В.А.1,2, Мельник Н.А.2, Мурманский государственный технический университет, 8geo-ecolog@mail.ru Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН Сложившаяся ситуация в области обращения с бытовыми и промышленными отходами в Российской Федерации представляет реальную угрозу здоровью современных и будущих поколений страны, приводит к нерациональному использованию природных ресурсов, значительному экономическому ущербу и ведет к опасному загрязнению окружающей среды.

Под полигоны (свалки) твердых бытовых отходов ежегодно отчуждается около тыс. га пригодных для использования земель, не считая площади земель, загрязняемых многочисленными несанкционированными свалками. Особую тревогу вызывает накопление в отвалах и свалках токсичных, в том числе канцерогенных веществ. Ареной проявления широко распространенных экологических процессов являются региональные пространства с определенным природным и социально-экономическим потенциалом, где фиксируется разрушение природных геосистем и связей в них вследствие усиленного воздействия техногенной нагрузки. В связи с этим важным аспектом охраны окружающей среды является площадное обследование и дальнейший мониторинг почв, грунтов и водной среды на территориях, расположенных непосредственно в населенных пунктах.

Полигон хранения твердых бытовых отходов (ТБО) г. Апатиты расположен на расстоянии 8 км от города с населением 62900 чел., в низовьях реки Белой, впадающей в озеро Имандра, являющееся источником питьевого водоснабжения.

Данные о реальном составе загрязнений, поступающих в окружающую среду с полигона ТБО Апатитско-Кировского района, их токсичности и потенциальной опасности для биоты отсутствуют. Поэтому одной из задач, стоящих при выполнении данной работы, была оценка влияния городского полигона бытовых и промышленных отходов Апатитско Кировского района на наземные экосистемы (водные и почвенные объекты). В соответствии с федеральными законами и нормативными документами [1-4] были проведены исследования экологического состояния реки Жемчужной (объект 1), озера рядом с полигоном ТБО и ТПО (объекты 2, 4), стока из отстойника (объект 3) и оз. Белое (объект 5). Кроме источников полютантов от самой свалки, возможны поступления от других антропогенных источников, в том числе: радиоактивных, техногенных и природных – наличие этих факторов обуславливает необходимость определения их в зоне влияния ТБО. Радиоактивное загрязнение возможно за счет несанкционированных выбросов и техногенного воздействия, т.к. г. Апатиты входит в 30 км зону действия Кольской АЭС.

Методы исследований:

Объектом исследования являлся ареал городского полигона ТБО г. Апатиты. Отбор представительных проб почвы и поверхностных вод из открытых водоемов на 5 объектах осуществлялся в соответствии с ГОСТами 17.4.3.01-83, 17.1.504-81, 17.1.3.07-82, 17.1.5.05 85. Химический анализ почвы и воды проводился в ИППЭС КНЦ РАН с использованием потенциометрического, хроматографического и атомно-абсорбционного методов.

Радиоэкологическое обследование выполнялось в аккредитованной лаборатории 547 МНТК "Наука и Образование - 2010" Вишневская О.А., Маслобоев В.А., Мельник Н.А.

радиационного контроля ИХТРЭМС КНЦ РАН по аттестованным методикам с использованием радиометрических и гамма-спектрометрических методов анализа [5].

Результаты и обсуждение:

Изучение радиогеоэкологического состояния в зоне влияния полигона ТБО г.

Апатиты показало, что на обследованных территориях локальные радиационные аномалии отсутствуют, средние значения гамма-излучения не превышают 16 мкР/ч, соответствуют уровню гамма-фона местности, а МЭД не превышает 20 мкР/ч, что соответствует нормативным значениям для населения. Объемная активность радона находилась в пределах 23-80 Бк/м3 и не превышала нормы (100 Бк/м3).

Средние значения эффективной удельной активности (Аэфф ) почвы находятся в пределах 75-165 Бк/кг с учетом неопределенности измерений, радиоактивное загрязнение почвы отсутствует. Незначительное увеличение концентрации Cs-137 на данном исследуемом объекте может быть обусловлено вторичным загрязнением и результатом деятельности Кольской АЭС, т.к. идет нарастание удельной радиоактивности по розе ветров в сторону севера, но эти значения близки к следовым количествам.

Суммарная удельная альфа-активность поверхностных вод открытых водоемов на всех объектах близка к нормативным, а суммарная удельная бета-активность (В) в р.

Жемчужной и в озере, у полигона ТБО, в 1.2 -1.4 раз превышает предельно допустимый уровень. Наибольший вклад в В вносят K-40 и Th-232 (в 1.2-1.3 раз превышения), содержание которых связано с природными факторами: от слагающих пород, из почвы они могут поступать в водоемы с подземными водами. Сухой остаток проб воды – в пределах от 0.26- 0.38 г/л. Максимальные значения были обнаружены на объектах № 1, 2 и 5, которые близко располо-жены к полигону, т.е. чем дальше от него, тем меньше солевой состав.

Содержание Ra-226 в поверхностной воде в 1.7-6 раз на всех исследуемых объектах, кроме р. Жемчужная. Концентрация Cs-137 не превышает уровня вмешательства. Из исследуемых объектов наиболее загрязнены озера, расположенные около полигона ТБО.

Озера по радиационному фактору не должны относиться к хозяйственно-питьевым, но хозяйственная деятельность населения на этой территории по радиационному фактору не ограничивается.

По результатам маршрутного эколого-геохимического обследования выделены основные элементы-загрязнители поверхностных вод (ГОСТ 17.1.5.05-85): SO42-, Cl-, Nобщ, NO3-, Ni2+, Pобщ, Cr3+, Cu2+, Zn2+, Mn2+, Al3+, Fe3+.

Установлено, что все исследованные образцы поверхностных вод имеют значения рН в пределах 7.0–7.8 – слабощелочная реакция.

Наивысшая электропроводность наблюдалась на объекте 2 – район полигона ТБО, обусловлена ионами Na+, K+, Ca2+, Cl-, SO42-, которые составляют минеральную часть воды.

Химические анализы поверхностных вод открытых водоемов, расположенных на исследуемой территории, показали, что наибольшие превышения ПДК наблюдались на первых 2-х объектах, причем: по SO4 – 19.8 ПДК, Cl – 5.3 ПДК, Nобщ – 4 ПДК, Cr – 1.7 ПДК, Cu – 7 ПДК, Mn – 8.6 ПДК на полигоне ТБО. Также наивысшие превышения ПДК по Pобщ – 3.2.ПДК, NO3- – 1.2 ПДК, Zn – 1.3 ПДК, Al3+ – 5.3 ПДК – на р. Жемчужная и Fe3+ – 1.7 ПДК на оз. Белое. В результате химических анализов было выявлено содержание Fe3+ в поверхностных водах, где наименьшее значение – 0.025 мг/л в озерной воде района полигона ТБО, максимальное – 0.170 мг/л (1.7 ПДК) – оз. Белое. Содержание Fe3+ - 0.025 мг/л соответствует среднему по региону содержанию железа в поверхностных водах.

МНТК "Наука и Образование - 2010" Оценка влияния городского полигона бытовых и промышленных отходов Апатитско-Кировского района на наземные и водные экосистемы В районе полигона ТБО наблюдается 1.4 ПДК Ni в воде, а в почве близко к предельному значению. Это объясняется более интенсивным поступлением загрязнений комбината «Североникель».

Подтверждается, что гидрохимические показатели исследуемых водных объектов определяются поступлением отходов апатито-нефелиновых фабрик и сточных вод г. Кировска и г. Апатиты и характеризуются повышенными концентрациями щелочных и щелочноземельных элементов, алюминия, фосфатов.

При сравнении результатов химического анализа исследуемых почвенных объектов с ПДК было обнаружено превышение по Ni и Cu, особенно на 4 и 5-м объектах, что говорит о юго-западном распространении от полигона ТБО. Согласно ГН 2.1.7.2041-06, на всех почвенных объектах исследуемой территории, кроме района полигона ТБО, наблюдается повышенное содержание Cu в 1-2.5 ПДК. Превышение ПДК может объясняться поступлением Cu: пылевой фактор, атмосферные осадки (могут быть загрязнены от Мончегорского комбината «Североникель» в виде кислотных дождей).

При сравнении результатов исследований поверхностных вод открытых водоемов с ПДК было обнаружено превышение по гидрохимическим и радиационно-гигиеническим парамет-рам, особенно на р. Жемчужная и полигоне ТБО, что говорит о северо-восточном и юго-восточном распространении их от полигона. Поэтому основными источниками поступления поллютантов являются аэротехногенное загрязнение территории, вынос элементов от массивов отвальных пород хвостохранилища подземным и поверхностным стоком, влияние самого полигона ТБО. В результате этих процессов происходит интенсивное загрязнение окружающей среды химическими элементами, представляющими потенциальную опасность для биологических систем. Некоторые элементы не входят в списки контролируемых, не изучено их поведение в природных средах, не определена их токсичность, отсутствуют ПДК, например, общий углерод, который может поступать из зоны полигона в результате разложения органических веществ.

Из полученных результатов следует, что влияние полигона ТБО и ТПО, наряду с другими антропогенными факторами: хозяйственно-бытовые стоки и отходы апатито нефелинового производства - значительно, особенно на водные объекты. Общий уровень загрязнения умеренный.

Факторный анализ данных почвы показал, что наиболее высокие нагрузки на окружающую среду связаны с рН, Zn2+, Ni2+, Pb2+, Cr3+, Cs-137, Ra-226 и Аэфф (1-й фактор), Th-232, Cu2+, Co2+ (2-й фактор), Mn2+, K-40 (3-й фактор).

В результате факторного анализа данных воды установлено, что наиболее высокие нагрузки на окружающую среду связаны с электропроводностью, Са2+, C общ, Cr3+, Mn2+, Mg 2+, Cl -, SO42-, Sr2+, Ni2+, Zn2+, Со2+, N общ, Al3+, Cu2+, К-40 и В-активностью (1-й фактор), A, Ra-226 и Be-7 (2-й фактор), U-238, Th-232 и Cs-137 (3-й фактор).

Так как влияние полигона ТБО и антропогенных факторов значительно, особенно на водные объекты, поэтому необходимо дальнейшее их изучение, включая проведение микробиологического и бактериологического анализа. В перспективе данный участок нельзя использовать для строительства.

Результаты анализов показывают существование весьма острой проблемы качества природных вод в Кировско-Апатитском районе. Проведенные исследования, совершенно очевидно, являются только первым шагом и должны быть продолжены. Тем более что расширяющиеся аналитические возможности обоих институтов: Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН), и Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН (ИППЭС КНЦ РАН) - открывают новые перспективы для этих исследований.

549 МНТК "Наука и Образование - 2010" Вишневская О.А., Маслобоев В.А., Мельник Н.А.

При рассмотрении инженерно-геологического строения участков грунты основания котлована полигона имеют значительно большее значение коэффициентов фильтрации 0.2-30 м/сутки, чем требуется, согласно п.1.15 «Инструкции…» для котлованов без защитных экранов (Кф = 0.0086 м/сутки). Таким образом, устройство защитного экрана необходимо во всех случаях.



Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 43 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.