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 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 12 |

«ЭКОЛОГИЯ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ ЭРБ – 2011 VI МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ 14-16 сентября 2011 года ...»

-- [ Страница 8 ] --

В течение последних 20 лет в России осуществляется интенсивный переход птицеводства на промышленную основу. В настоящее время, крупные птицеводческие комплексы являются предприятиями различного направления и различной мощности.

Птицеводческие комплексы – крупные многофункциональные агро промышленные предприятия, технологический процесс которых охваты вает полный цикл производства – от выращивания птицы до выпуска готовой продукции (продуктов питания). Птицеводческие комплексы по степени воздействия на окружающую среду обычно относят к источникам загрязния среднего действия [1, 2]. Однако, это специфические источники, характерной особенностью которых является эмиссия в окружающую среду биогенных элементов. Газообразные, жидкие и твёрдые отходы птице водческих комплексов – высококонцентрированные гетерогенные системы, содержащие широкий спектр органических веществ и продуктов их метаболизма. Химический состав подобных отходов установить трудно, следовательно, оценка воздействия птицефабрики на окружающую среду является в настоящее время актуальной проблемой.

Значительному загрязнению подвергаются почвы, прилегающих территорий, так как выращивание птицы сопровождается образованием твердых отходов, которые определенное время должны храниться на территории предприятия. К данным отходам относится птичий помет и различные непищевые продукты переработки. Отходы переработки, в свою очередь, являются ценным вторичным сырьем для производства кормов, кормового и технического жира. Птичий помет и другие отходы производ ства при долгом хранении на площадках загрязняют почвы соединениями азота, фосфора и других элементов.

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ Объект нашего исследования – почвы в районе воздействия ЗАО «Юрьевецкая птицефабрика». Высокий уровень загрязнения почв соедине ниями азота может явиться причиной загрязнения ими грунтовых вод нитрат-ионами, так как они отличаются высокой скоростью миграции в почвах. Скорость миграции зависит от гранулометрического состава почв и ее водного режима.

В данной работе проведены определение уровня загрязнения почв соединениями биогенных элементов, железа, алюминия, оценка кислотного режима почв и интенсивности процессов нитрификации при котором менее лабильный ион аммония превращается в очень подвижный нитрат-ион.

Интенсивность процессов нитрификации (Iнитр.,%) устанавливали по соотношению азота нитратного к общему минеральному азоту [3].

Для определения протекторных свойств почвы и миграции нитрат ионов в грунтовые воды наи проведен анализ воды родника, расположенного в окрестностях птицефабрики.

Пробы почв для анализа отбирались по ГОСТу 17.4.4.02-84. на расстоянии 50, 100, 150, 200, 250, 300 и 350 м от забора ЗАО «ЮПФ» (№1 7) и расстоянии 10 и 50 м от отстойника сточных вод (№8 и 9) (см. таблицы №1-3) осенью 2010 года, после аномально жаркого и сухого лета.

Концентрацию ионов аммония определяли фотометрически с реактивом Несслера, нитраты – потенциометрически с нитрат – селектив ным электродом. Фосфаты, железо и алюминий – фотометрически. Кислот ный режим почв оценивали по общепринятым методикам.

Результаты анализа почв представлены в табл. 1-3.

Таблица Уровень загрязнения почв соединениями биогенных элементов Места отбора Концентрация, мг/кг проб NO2- NO3- N(NH4+) Iнитр., % 1 23,00 775 10,00 91, 2 3,22 620 37,50 78, 3 2,30 698 1,25 98, 4 2,30 465 25,00 80, 5 2,07 310 1,25 97, 6 1,84 558 6,90 94, 7 1,84 465 3,75 96, 8 0,46 620 6,25 95, 9 0,92 620 18,75 88, VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

Таблица Кислотно – основные свойства почв Места Обменная Гидралитическая Концентрация суммы pHкcl отбора кислотность, кислотность, Ca+Mg, проб мэкв/100г мэкв/100г мэкв/100г 1 7.01 0.13 0.74 5. 2 7.10 0.16 0.74 5. 3 7.14 0.13 0.73 5. 4 7.20 0.14 0.71 5. 5 6.65 0.14 1.73 7. 6 6.02 0.16 3.15 7. 7 6.60 0.13 2.68 6. 8 6.45 0.36 3.31 8. 9 6.26 0.20 2.68 Таблица Уровень загрязнения почв соединениями фосфора, железа, алюминия Места отбора Концентрация, мг/кг проб PO43- Al3+ Feобщ 1 21 4,14 4, 2 6 3,47 9, 3 15,5 3,66 4, 4 8 2,46 7, 5 13 4,02 4, 6 16,5 2,69 4, 7 15 2,80 3, 8 28,5 1,79 21, 9 21 1,57 1, Нами выявлено (табл. 1), что в исследованных почвах интенсивно протекают процессы нитрификации, что привело к значительному повыше нию концентрации нитрат – ионов. Высокий уровень содержания нитратов свидетельствует также о подавлении в них процессов денитрификации и незначительном выносе их растительностью и слабой миграции по почвенному профилю. Аномально высокий уровень загрязнения почв нитратами вероятно можно объяснить усиление процессов нитрификации в почвах в условиях низкой влагообеспеченности и отсутствия процессов их вымывания в нижележащие горизонты летом 2010 года [4].

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ Уровень загрязнения соединениями фосфора, железа и алюминия не превышает ПДК (табл. 2 и 3).

Анализ воды из родника вблизи птицефабрики показал незначи тельный уровень загрязнения грунтовых вод соединениями азота, что свидетельствует о сохранении протекторных свойств почвами на террито рии птицефабрики.

Однако дальнейшее накопление в почвах соединений азота может привести к нарушению экологических функций почв и вызвать загрязнение нитрат-ионами грунтовых и артезианских вод в зоне влияния птице фабрики.

С целью снижения концентрации соединений азота в почвах нами предлагается засевать их растениями – нитрофилами, дающими высокий уровень урожай зеленой массы. Нитрофильные растения, нитрофилы (от нитр. и греч. philo – люблю), растения, обильно и хорошо растущие лишь на почвах, достаточно богатых усвояемыми соединениями азота, главным образом солями азотной кислоты, аммония. Среди культурных растений нитрофилами являются пшеница, рапс, овес посевной, подсолнечник, кукуруза и многие другие. Эти растения можно использовать как для фитоэкстракции нитратов из почвы, так и в качестве кормовой витаминной добавки при выращивании птицы. Показано [5], что высокий уровень содержания нитратного азота повышает урожай кукурузы и увеличивает содержание белка в ней. Однако в наземной массе кукурузы могут накапливаться токсичные для животных нитраты. Аккумуляция нитратов в надземной массе кукурузы в наибольшей степени происходит в фазе молочной спелости растения, поэтому при использовании кукурузы для фитоэкстракции её убирают в фазе молочной спелости, если в целях получения коровой добавки – в фазе бутонизации.





Эффективно использует нитратный азот из почв также рапс.

Убирают рапс на зелёный корм начиная с фазы бутонизации до цветения.

Высокий уровень содержания биогенных элементов, соединений кальция, магния и благоприятный кислотный режим почв позволят получать высокие урожаи зеленой массы растений и значительно улучшить экологическую обстановку на территории в окрестностях птицефабрики.

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

Список используемой литературы 1. Ворошилов, Ю.И. Животноводческие комплексы и охрана окружаю щей среды / Ю.И. Ворошилов, С.Д. Дурдыбаев, Л.Н. Ербанова – М.:

Агропромиздат, 1991. – 107с.

2. Лысенко, В. Экологический мониторинг птицефабрик / В. Лысенко, Н.

Корнева // Животноводство России. – 2009. – №2. – С.17-18.

3. Биелик, П. Соотношение нитратного и аммонийного азота в составе его усваиваемых форм в почвах различного плодородия. Тезисы докладов Всесоюзной конференции экологические проблемы накопления нитратов в окружающей среде / П. Биелик, В.Н. Кудеяров – Пущино: 10-13 октября 1989. – С.11.

4. Назын-Оол О.А. Изменение содержания нитратов в эродированных почвах. Там же, С.30-31.

5. Романова Е.Ю. Содержание нитратов в надземной массе кукурузы в зависимости от условий минерального питания и возраста растений.

Там же, С.122-123.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант №11-05-97509р_центр_а).

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО СЫРЬЯ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ВО ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ С.М. Чеснокова, Д.П. Фокина, Т.Н. Курицина Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, г.Владимир, Россия We consider the level of contamination of food raw materials and foods with radionuclides, organochlorine pesticides, nitrates, studied correlation between the general level of contamination and the level of nitrate pollution in some disease nosology.

Качество – интегральный показатель, отражающий совокупность полезных свойств любого продукта. Для пищевых продуктов оно склады вается из параметров пищевой ценности и безопасности.

Безопасность пищевого продукта определяется содержанием в нем чужеродных веществ биологической (бактерии, микотоксины, вирусы, СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ гельмины) и химической (пестициды, тяжелые металлы, радионуклиды, нитраты, нитриты, нитрозамины и т.п.) природы.

Чужеродные вещества (контаминанты), оказывающие негативное воздействие на организм человека, в продовольственное сырье и продукты питания попадают из окружающей среды при выращивании сельхоз продукции, хранении, транспортировке и реализации ее, а также в процессе технологической обработки при контакте с оборудованием. Иногда их вводят преднамеренно в виде специальных пищевых добавок, когда это связано с технологической необходимостью (консерванты, антиокислители, красители, ароматизаторы и т.д.) [1].

Глобальное загрязнение окружающей среды является в настоящее время одним из важнейших лимитирующих факторов безопасности продуктов питания, безопасного существования человека и состояния его здоровья.

В настоящее время питание рассматривается в качестве важнейшего фактора адаптации организма к современным условиям жизни, так как 95% общего количества ксенобиотиков в организм человека поступает алиментарным путем – с пищевыми продуктами и питьевой водой.

По данным института питания РАМН с продуктами питания в организм человека поступает: 40% радионуклидов, 20% тяжелых металлов, 15% пестицидов, 20% нитратов, нитритов, нитрозоаминов, 3% микоток синов и 2% следов других контаминантов.

Постоянно растущая нагрузка ксенобиотиков, поступающих с продуктами питания и питьевой водой, вызывает рост хронических дис функций различных органов и систем в соответствии с специфической тропностью вещества или из-за снижении общей резистентностью организ ма в результате декомпенсации адаптационно-защитных механизмов.

Дисбаланс гомеостаза также усугубляется изменением нейрогумо ральной и генетической регуляции за счет сенсибилизации (антигенная нагрузка) и нарушений наследственной информации, что вызывает рост аллергических и онкозаболеваний, а также рост общей заболеваемости среди всех возрастных групп населения.

Во Владимирской области, как и в целом по РФ, происходит рост заболеваемости практически по всем нозологиям, что в значительной мере связано с повышением уровня загрязнения продовольственного сырья и пищевых продуктов опасными контаминантами. По данным управления VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

Роспотребнадзора по Владимирской области [2], в регионе продолжается ухудшение качества всех видов выпускаемой продукции по микробиоло гическим и химическим показателям. Процент среднеобластных нестан дартных проб по микробиологическим показателям составил в 2009 году – 4,9, в 2010 – 5,2.

Особую тревогу вызывает низкое качество молочной продукции. В целом по области количество нестандартных проб как отечественной, так и импортной продукции, реализуемой в торговой сети, составил: в 2010 году по микробиологическим показателям – 9,7%, по санитарно-химическим показателям – 4,8%, в 2009 году соответственно – 6,6% и 2,6%.

Ухудшается также в области качество мясных полуфабрикатов, колбасных изделий, мясных деликатесов. Количество неудовлетвори тельных проб мясной продукции, реализуемой на потребительском рынке области, составило в 2009 году по микробиологическим показателям 4,9%, по физико-химическим показателям – 7,2%, в 2010 году соответственно – 4,8% и – 11,6%. Эти факторы, вероятно, связаны с использованием в технологии получения колбасных изделий и мясных полуфабрикатов низкокачественного сырья, подвергаемого предварительной дефростации с нарушением температурного режима и использованием в большинстве случаев многокомпонентных рецептур с целью удешевления продукции и увеличения сроков ее реализации.

Наиболее опасными контаминантами продовольственного сырья и пищевых продуктов являются радионуклиды, пестициды, тяжелые металлы, нитраты, нитриты и микотоксины.

Динамика загрязнения основных продуктов потребления радионук лидами по Владимирской области представлены в табл. 1. Таким образом, уровень загрязнения основных продуктов питания населения области радионуклидами стабильно низкий. Наибольший уровень загрязнения 137Cs характерны для хлеба, хлебопродуктов и овощей. Однако эти концентрации значительно ниже ПДУ.

Несмотря на значительное сокращение использования в сельском хозяйстве области пестицидов, количество проб растениеводческой продукции с превышением ПДК наиболее опасных для здоровья человека хлорорганических пестицидов не снижается (рис. 1). Это связано с их исключительной устойчивостью в объектах окружающей среды и поступ ление в область загрязненной продукции из других регионов – традицион СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ ных поставщиков ранней овощеводческой продукции во Владимирскую область.

Таблица Динамика загрязнения основных продуктов потребления по Владимирской области радионуклидами (2006 по 2010 годы) Средние значения Наименование Цезий-137, Бк/кг Стронций-90, Бк/кг продукции 2006 2007 2008 2009 2010 2006 2007 2008 2009 Рыба и 3,6 2,4 2,6 2,3 2,1 1,6 1,2 1,6 1,2 1, рыбопродукты Мясо и 1,5 3,0 3,2 3,0 3,1 1,3 1,3 1,2 1,1 1, мясопродукты Хлеб и 2,2 2,2 2,4 2,2 2,0 1,6 1,5 1,3 1,3 1, хлебопродукты Овощи 2,3 2,6 3,3 3,2 3,3 1,1 1,2 1,3 1,6 1, Количество проб, превышающих ПДК 20 2006 2007 2008 2009 Годы Рис. 1. Динамика загрязнения растениеводческой продукции пестицидами По данным ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии» по Владимир ской области наиболее значительным по критерию удельного веса нестандартных проб от общего объема основных химических загрязнителей являются нитраты. В течение последних пяти лет отмечен неуклонный рост удельного веса проб продукции с превышением гигиенических нормативов VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

по нитратам. Влад нитратов в общий уровень загрязнения продукции также стремительно возрастает (табл. 2).

Таблица Динамика загрязнения нитратами и общего загрязнения продовольственного сырья и продуктов питания Удельный вес проб, не отвечающих гигиеническим нормативам, % Контаминанты 2005 2006 2007 2008 2009 Нитраты 1,01 3,4 2,8 2,2 5,0 6, По всем химическим 3,5 5,3 4,8 5,4 5,9 7, показателям Так как спектр воздействия нитратов на организм человека доста точно широк, представляло интерес изучение зависимости заболеваемости населения по некоторым нозологиям от уровня загрязнения продуктов питания нитратами и общего уровня их загрязнения (табл. 3 и 4).

Таблица Корреляционные зависимости между уровнями загрязнения продуктов питания нитратами и заболеваемостью населения Удельный вес, % Годы Загрязненной Болезней системы Болезни нервной продукции кровообращения системы 2006 3,4 3,5 1, 2007 2,8 6,8 1, 2008 2,2 7,4 1, 2009 5,0 10,5 1, 2010 6,6 15,5 2, Коэф. корреляции, r - 0,85 0, Как и следовало ожидать, наибольше влияние нитраты оказывают на деятельность органов систем кровообращения и нервной системы (коэффи циенты корреляции соответственно равны 0,85 и 0,64).

Так как нитраты вносят наибольший вклад в общий уровень загрязнения пищевых продуктов, то в целом загрязненная продукция также влияет на деятельность органов кровообращения и нервную систему.

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ Таблица Корреляционные зависимости между загрязненностью продукции по всем химическим показателям и заболеваемостью населения Удельный вес, % Годы Загрязненной Болезней системы Болезни нервной продукции кровообращения системы 2006 5,3 3,5 1, 2007 4,8 6,8 1, 2008 5,4 7,4 1, 2009 4,9 10,5 1, 2010 7,7 15,5 2, Коэф. корреляции, r - 0,78 0, При хронической интоксикации организма контаминантами пищевых продуктов решающее значение приобретают эффекты кумуляции, а также комбинированного и сочетанного действия.

Способность к кумуляции (т.е. накапливаться в органах и тканях) обладают хлорорганические пестициды, радионуклиды, тяжелые металлы, диоксины и другие ксенобиотики.

При комбинированном (одновременном или последовательном поступлении) действии нескольких контаминантов наиболее опасным являются эффекты синергизма и сенсибилизации, когда проявляются эффекты взаимного усиления токсического действия отдельных веществ.

Сочетанные эффекты могут возникнуть при одновременном поступ лении в организм человека радионуклидов, пестицидов, поверхностно активных веществ и других ксенобиотиков.

Все эти эффекты, даже при незначительном уровне загрязнения указанными контаминантами, увеличивают вклад пищевых продуктов в состояние здоровья населения.

Список используемой литературы 1. Голубев В.Н., Чичева-Филатова Л.В., Шленская Т.В. Пищевые и биологически активные добавки. – М.: Изд. центр «Академия», 2003. – 2008с.

2. О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2010 году. Ежегодный доклад под редакцией А.А. Мигачева.

Владимир, 2011.

Работа выполнена при поддержке АВЦП (проект №2.2.3.3/11515).

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

СОЧЕТАННОЕ ДЕЙСТВИЕ БИОГЕННЫХ МЕТАЛЛОВ И МИЛЛИМЕТРОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА DAPHNIA MAGNA Н.А. Шилова, С.М. Рогачева Саратовский государственный технический университет, г.Саратов, Россия The effect of Cu2+, Co2+, Zn2+ (0,1 and 0,05 mg/l) in combination with low intensive EMR 65 GHz on the filtration activity of Daphnia magna was studied.

It was shown that the filtration activity of D. magna increased under the action of EMR. Incubation of irradiated D. magna in solutions of salts of metals lead to the reduction of filtration activity, the reduction degree was more than in the case of not irradiated animals. Nevertheless, the filtration activity of D. magna under the combined effect of metals and MM-radiation was more than the same under the isolated action of metals.

The discovered effect of low intensive EMR 65 GHz stimulating physiological function of D. magna may be used in biotechnologies.

Среди глобальных загрязнителей гидросферы особую опасность представляют тяжелые металлы. Некоторые из них относятся к числу биологически активных элементов и всегда содержатся в организме животных, но при накоплении становятся опасными. Эти токсиканты изме няют функцию крови, сердца водных животных, нарушают биохимические процессы. Все это отражается на общем функциональном состоянии гидробионтов и их дыхании.

Известно, что миллиметровое излучение (ММ ЭМИ) низкой интенсивности способно модифицировать отклик биологических систем на действие химических веществ и физических факторов.

Целью данной работы было исследовать воздействия биогенных металлов в сочетании с ММ ЭМИ на фильтрационную активность типич ных представителей пресных водоемов ветвистоусых рачков Daphnia magna.

Эксперименты проводились в растворах сульфатов Cu2+, Co2+, Zn2+ с концентрацией ионов металлов на уровне ПДК (0,1 мг/л) и в 2 раза ниже, приготовленных на отстоянной водопроводной воде методом последова тельного разведения.

В ходе исследований дафнии были разделены на 2 группы:

необлученные (1-я группа) и облученные (2-я группа). В каждой группе СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ ставился контроль на отстойной водопроводной воде. Рачки 2-ой группы облучались в течение 30 минут в режиме непрерывной генерации ЭМИ с частотой 65 ГГц (ППЭ=120 мкВт/мин·см2). Через 24 часа после воздействия ЭМИ дафний помещали в растворы солей металлов, оставляли их на сутки, корм не добавляли. Через сутки в пробы помещали водоросли Scenedesmus quadricauda. На спектрофлуориметре «Флюорат-02-Панорама» измеряли интенсивность флуоресценции сред сразу после добавления водорослей и по прошествии 1 часа. Определение фильтрационной активности проводи ли методом, описанным в работе [1].

Расчет фильтрационной активности D. magna (F) проводили по формуле:

( I t / I o I ф )V F= nt, где V – общий объем пробы, мл;

n – количество дафний в пробе, шт.;

t – время опыта, час;

It/Io – коэффициент, соответствующий интенсивности флуоресценции в конечный (It) и начальный (Io) момент опыта;

F – объем воды, профильтрованный дафнией в единицу времени, мл/даф.час.

Значения фильтрационной активности выражали в процентах по отношению к контролю (фильтрационной активности дафний в отстоянной водопроводной воде).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что фильтрационная активность дафний 1-ой группы уменьшаться во всех тестируемых раство рах солей металлов. Наибольшее влияние оказывают ионы меди. Так, при содержании Cu2+ 0,1 мг/л фильтрационная активность снижается практи чески на 40% относительно контроля, Co2+ – на 34%, Zn2+ – на 20%. В присутствии в воде ионов Cu2+, Co2+, Zn2+ в концентрации 0,05 мг/л фильтрационная активность рачков снижается на 10%, 10%, 5 %, соответст венно.

Во 2-ой группе дафний, подвергнутых воздействию ЭМИ КВЧ, также наблюдается значительное уменьшение фильтрационной активности в зависимости от вида металла и концентрации соли металла. При инкубации дафний в растворах сульфатов меди, кобальта, цинка в концентрации 0, VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

мг/л трофическая активность снижается на 65 %, 56% и 49%, соответствен но.

Представляло интерес сравнить трофическую активность облучен ных и необлученных дафний. Для этого все значения активности были приведены к трофической активности дафний необлученных, инкубиро ванных в чистой воде. Результаты представлены на рис. 1.

Фильтрационная активность, % Cu Zn Co 0,05 мг/л 0,05 мг/л (+ЭМИ) 0,1 мг/л 0,1 мг/л (+ЭМИ) Контроль (ЭМИ) Контроль Рис. 1. Относительные значения фильтрационной активности D. magna, подвергнутых изолированному и комбинированному с ЭМИ воздействию ионов металлов. За 100 % принимали фильтрационную активность необлученных дафний, инкубированных в воде.

Из диаграммы видно, что при облучении ЭМИ у дафний значительно (на 50%) возрастает фильтрационная активность. У дафний, облученных и проинкубированных в растворах металлов значения данной активности заметно выше, чем у необлученных дафний. Наибольшие отличия (20-30%) наблюдаются для рачков, инкубированных в растворах сульфата цинка.

Наибольшей токсичностью для облученных и необлученных дафний обладают ионы меди.

Таким образом, проведенные исследования показали, что при облучении дафний ЭМИ 65 ГГц их трофическая активность увеличивается, что свидетельствует о положительном влиянии миллиметровых волн на СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ физиологические функции гидробионтов. Инкубация облученных дафний в растворах солей металлов приводит к уменьшению трофической актив ности, причем в большей степени, чем у необлученных особей. Тем не менее, при сочетанном воздействии ионов металлов и ММ ЭМИ фильтра ционная активность D. magna увеличивается по сравнению с изолирован ным действием металлов.

Нами установлен стимулирующий физиологические функции орга низма эффект воздействия низкоинтенсивного ЭМИ 65 ГГц, который может быть использован в биотехнологиях.

Список используемой литературы 1. Маторин Д.Н., Венедиктов П.С. // Вестник Московского университета.

Сер.16, Биология. – 2009. – №3. – С.28-33.

ЭНТРОПИЙНЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ КРИТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА БИОТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ Л.А. Ширкин, В.А. Кошман, Т.А. Трифонова Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, г.Владимир, Россия Presented methodological framework for assessing critical loads on biotic systems on the example of cell cultures Многие исследователи сходятся во мнении, что система санитарно гигиенических нормативов, в основе которой лежат значения предельно допустимых концентраций, имеет ряд существенных недостатков, среди которых – невозможность прогнозирования экологического риска и ущерба в случае многократного превышения нормативов, например в результате промышленных аварийных ситуаций. Кроме того существующие подходы к определению предельно допустимых нагрузок и концентраций в объектах окружающей среды различаются методологически.

Поэтому актуальной задачей, имеющей фундаментальное и приклад ное значение, является разработка методов диагностики предельно-допус тимых состояний биоценозов и оценки их устойчивости к техногенным воздействиям.

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

Наиболее полно требованиям экологического нормирования отвечает оценка предельных нагрузок на основе анализа зависимостей «доза – эффект». Поэтому необходим поиск показателей эколого-биологического состояния биоценозов, которые, выступая в качестве «эффекта», могли бы наиболее объективно отразить их реакцию на загрязнение.

Цель настоящей работы – явилась разработка методических приемов оценки критических (предельно-допустимых) нагрузок на микробиотичес кие системы на примере клеток дрожжей.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1) отбор биологических показателей для оценки ответной реакции клеточных культур дрожжей в целях построения зависимости «концен трация-ответ»;

2) экспериментальная оценка зависимости «концентрация – ответ»;

3) оценка предельных (критических) концентраций солей ТМ для клеток дрожжей на основе разрабатываемой единой метематической модели.

В работе показано, что в качестве параметров, отражающих биологи ческую активность дрожжевых культур могут быть использованы: относи тельная активная концентрация клеток;

относительный диаметр клеток;

относительный объем выделившегося углекислого газа.

Расчет показателей биологической активности осуществляется в безразмерной форме:

X X A= X где A – относительный показатель биологической активности при воздействующей концентрации поллютанта;

X – абсолютное значение параметра (концентрации клеток, средний диаметр клеток) при воз действующей концентрации поллютанта;

X0 – минимальное значение параметра, при которой ценоз теряет свою биологическую активность.

Описание зависимости «концентрация – ответ» для клеток дрожжей осуществлялось по единой аналитической модели:

ln(C ) ln ( C ) A ( C ) = A0 exp Ц B где A – относительный показатель биологической активности при воздействии поллютанта в концентрации C;

B – коэффициент, характе ризующий ширину размаха кривой относительно центра CЦ.

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ Дозо-ответная реакция дрожжевых культур описывается как логнормальная функция при = 2.

Критическая концентрация для острого экотоксического процесса будет рассчитываться однозначно как верхняя граница энтропийного интервала:

Сmax = С Ц + k э где Г (1 ) = B Г (3 ) – значение СКО для логнормального распределения;

Г (1 ) 1 Г (1 ) kэ = e Г (3 ) – энтропийный коэффициент, для логнормального распределения равен 2,066;

Г – гамма функция.

Экспериментальная оценка концентрации клеток осуществлялась методом подсчета в камере Горяева, а диаметр клеток определялся методом динамического рассеяния света на лазерном дифракционом анализаторое.

Анализ экспериметально полученных зависимостей «концентрация – от вет» при воздействии ионов меди на культуру дрожжей выявил следующие параметры распределений (табл. 1) Таблица Параметры зависимости «концентрация – ответ» для клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae (КБП У - 3786) при воздействии ионов меди Оцениваемый биологический показатель дозо ответной реакции Параметры модели Относительная Относительный диаметр «доза-ответ»

концентрация клеток клеток 10–5 10– Cц, моль/л А0 1,517 2, B 2,815 2, 1,990 1, Критическая концен 6,1·10–3 2,9·10– трация Cкр, моль/л 1. Относительная активная концентрация и относительный диаметр пе ременные показатели, отражающие микробиологическую активность VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

клеточных культур и одновременно профиль «дозо-ответных» реакций на воздействия поллютантов. На примере клеток дрожжей были получены зависимости «концентрация-ответ» по этим показателям.

2. «Дозо-ответная» реакция на острое воздействие экотоксикантов в большинстве случаев изображается куполообразной кривой, описы ваемой логарифмически нормальной функцией. То есть металлы в зависимости от концентрации могут оказать как стимулирующее, так и угнетающее воздействие на клеточные культуры. При этом представляется возможность выявить дозу оптимальных концентраций при которой клеточные культуры проявляют наибольшую биологичес кую активность.

3. Нами проведена оценка критической концентрации на основе анализа зависимости «концентрация-ответ» по двум показателям. Критическая концентрация оценивается как верхняя граница энтропийного интер вала функции «концентрация-ответ». Вычисленные критические концентрации хорошо согласуются как для диаметра так и для концентрации клеток.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № р-11-05-97751).

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЖИДКИХ ОТХОДОВ СЛОЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ МАЛЫХ ПРОИЗВОДСТВ Л.А. Ширкин, Н.В. Селиванова Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, г.Владимир, Россия We propose an optimal variant of process design to disposal of liquid wastes of complex composition, containing heavy metals, oil products and dissolved organic matter. It is based on methods of liquid-phase oxidation using ultraviolet radiation, adsorption and ion exchange purification.

Основной вариант направления современных поисковых научно исследовательских работ – это отработка физических и физико-химических методов обезвреживания органического вещества, содержащегося в жидких отходах, с последующим выделением ценных компонентов – соединений СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ цветных металлов. Цель разрабатываемой ресурсосберегающей техноло гии – очистка жидких отходов сложного состава до требований, делающих очищенные стоки пригодными к использованию в оборотном водоснаб жении предприятия. Используемый в разрабатываемой технологии метод интенсификации процессов окисления – запуск цепных реакций окисления органических веществ, неорганических примесей, и биомассы микроорга низмов в воде с участием активных частиц, образуемых при взаимодейст вии загрязнений с радикалами ОН*.

Общие требования, предъявляемые к разрабатываемой технологии:

возможность обезвреживания как жидких отходов содержащих раст воренное органическое вещество, нефтепродукты и тяжелые металлы (Cu, Zn, Ni);

возможность извлечения ценных компонентов в процессе обезвре живания жидких отходов (промышленную ценность представляют, как правило, никель, цинк и медь);

оборудование с минимальными весом и габаритами;

простота монтажа, с возможностью увеличения производительности очистных сооруже ний благодаря модульности исполнения;

минимальные эксплуатационные затраты на расходные материалы и электроэнергию.

Показатели качества очищенных стоков должны соответствовать требованиями ГОСТ 9.314-90 для вод 2-й категории.

Предложенный вариант технологической схемы обезвреживания жидких отходов включает ряд технологических операций (рис. 1), прово димых в периодическом режиме.

Рассматриваемый вариант технологической схемы включает 7 стадий обезвреживания жидких отходов, содержащих тяжелые металлы (Cu, Zn, Ni), нефтепродукты и растворенное органическое вещество:

1. Удаление крупных частиц. Для удаления крупных и плавающих частиц сточные воды пропускают через решетку, а затем стоки подвергаются усреднению по концентрации и объему в усреднителе, куда для перемешивания подают воздух с помощью вентилятора.

2. Отстаивание. Затем стоки направляются в вертикальный отстойник (ОВ), где очищается от мелких грубодисперсных примесей. С помощью вакуум-фильтра (ВФ) осадок обезвоживается и направля VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

ется в ёмкость (E1). Фильтрат же центробежным насосом (H1) вновь направляется в отстойник.

Рис. 1. Функциональная схема обезвреживания жидких отходов 3. Промывка и сушка осадка. Образовавшийся осадок после отстаивания подвергается промывке и обезвоживанию на пресс-фильтре. В последующем обезвреженный осадок может быть использован в производстве керамики и других стройматериалов, а полученный в ходе промывок фильтрат вновь направляется в отстойник.

4. Сорбция нефтепродуктов. На данном этапе полученная после отстаи вания сточная вода на сорбционных фильтрах очищается от нефте продуктов. Десорбция осуществляется острым паром. Выделенные в процессе десорбции нефтепродукты направляют на сжигание в котельных, а вода возвращается обратно в общий поток перед сорбционными фильтрами.

5. Коллективная сорбция металлов. После сорбции нефтепродуктов раствор, насосом периодически подается катионообменные колонны, где на ионите КУ-23Na идет коллективная сорбция ионов цинка, никеля, меди. Десорбция ионита осуществляется раствором серной кислоты. Элюаты цинка, никеля и меди собираются в емкости.

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ 6. Жидкофазное окисление растворенного органического вещества. В фотохимическом генераторе в чистой воде под воздействием жесткого ультрафиолетового облучения ксеноновой лампы создается высоко активная реакционная водная смесь O3 и H2O2.

Основа технологии – фотохимический генератор радикалов ОН* и озона с использованием вакуумного ультрафиолета ксеноновых ламп ( нм).

Один из перспективных вариантов реализации генератора представ лен на рис. 2.

Рис. 2. Схема получения высокоактивной смеси в фотохимическом генераторе Полученная в генераторе высокоактивная смесь, содержащая радикалы ОН*, перекись и озон направляется на окисление органического вещества, содержащегося в жидких отходах. Взаимодействие озона О3 и перекиси водорода Н2О2 создает эффект длительного последействия, в результате которого развиваются цепные реакции окисления. Этот процесс воспроизводит процесс природного окисления, но с большей интенсив ностью.

7. Получение товарной продукции. Элюаты цинка, никеля и меди утилизируют. Для этого путем электролиза выделяют катодные осадки меди и никеля, цинка. Очищенная от цветных металлов вода направляется на приготовление рабочих растворов серной кислоты.

Предложенный вариант технологической схемы обезвреживания жидких отходов гальванических производств позволяет:

безреагентно обезвреживать жидкие отходы сложного состава, используя высоко эффективный процесс окисления органики пере кисными соединениями, образующимся с использованием вакуум ного ультрафиолета ксеноновых ламп (172 нм);

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

использовать оборудование с минимальными весом и габаритами;

снижать затраты за счет простоты монтажа, с возможностью увеличе ния производительности очистных сооружений благодаря модуль ности исполнения;

снизить эксплуатационные затраты на расходные материалы;

регулировать качество очистки и достигать показателей качества очищаемой (оборотной) воды в соответствии с ГОСТ 9.314;

сократить водопотребление на 90-95 % и образование опасных жидких отходов;

удалить из жидких отходов нефтепродукты и растворенные органи ческие вещества;

извлекать ценные цветные металлы в процессе обезвреживания жидких отходов.

Предложенная схема обезвреживания жидких отходов может быть рекомендована для применения на малотоннажных производствах для обезвреживания жидких отходов сложного состава, содержащих тяжелые металлы, нефтепродукты и растворенное органическое вещество. Для крупных производств с большими объемами жидких отходов экономически целесообразно применять методы биологического окисления органического вещества в аэротенках.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки (ГК № П1078 от 31.05.2010) ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА С ПРИМЕНЕНИЕМ АНАЛИЗА МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ПОЧВ Л.А. Ширкин, Т.А. Трифонова, В.А. Кошман, А.Н. Краснощёков Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г.Столетовых, г.Владимир, Россия Published new data on the anthropogenic transformation of urban soil. Soil pollution by heavy metals leads to an increase magnetic susceptibility.

Введение В последнее время интенсивно разрабатываются экспресс-методы индикации техногенных почвенно-геохимических аномалий и показателей СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ влияния техногенной нагрузки на почвенный покров, основанные на измерении физико-химических и физических свойств почв, среди которых одним из наиболее перспективных и доступных методов признаётся диагностика магнитной восприимчивости (МВ).

В многочисленных исследованиях выявлено, что магнитная восприимчивость почв определяется содержанием магнитной фракции, под которой понимается минеральная часть почвы, состоящая преимуществен но из ферромагнитных минералов железа (магнетит и др.). То есть увеличение магнитного сигнала в почвах обусловлено повышенным содержанием ферромагнетиков [1, 2, 3]. В то же время, тесная связь магнитной восприимчивости с содержанием органического вещества указывает на педогенное происхождение почвенных ферромагнетиков с прямым или косвенным участием почвенных микроорганизмов [1]. В связи с этим до сих пор остаётся открытым вопрос об интерпретации данных по магнитной восприимчивости техногенно изменённых почв.

Поэтому целью настоящей работы явился анализ техногенной трансформации почвенного покрова с применением данных индикации магнитной восприимчивости поверхностных горизонтов, проведённый на примере города Владимира.

Материалы и методика Объектом исследования явился почвенный покров территории города Владимира. Для изучения закономерностей распределения значений маг нитной восприимчивости почв города в целом был использован маршрут ный метод. Объёмная магнитная восприимчивость почв определялась в поверхностных горизонтах прибором каппаметр (КТ-5) с диапазоном измерений 10-5 – 1 СИ. Замеры магнитной восприимчивости почвы проведены на 300 пробных участках, относительно равномерно распределённых на исследуемой территории и выбранных в зависимости от типа функциональной зоны города: жилая застройка, промышленная зона, природные комплексы, автотранспортные сети (рис. 1). На каждом пробном участке площадью 1 м2 замеры проводились по методу «конверта». В результате было получено 1500 значений МВ. Замеры проведены в июне 2008 года.

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

Рис. 1. Расположение пробных участков на территории г. Владимира Одновременно осуществлялся отбор образцов почв с пробных участков для последующего количественного элементного анализа, прово димого рентгенофлуоресцентным методом на рентгенофлуоресцентном кристалл-дифракционном сканирующем спектрометре [4].

Анализ параметров распределения значений магнитной восприим чивости и концентраций микроэлементов почв на территории города Владимира проводился с использованием методов математической статис тики, теории информации и ГИС-технологий.

Для оценки региональной нормы магнитной восприимчивости в почвах города Владимира и анализа распределения техногенной нагрузки был применён центильный метод. Данный метод основан на составлении центильных шкал и применяется к анализу рядов данных и параметров, измеряемых в биологических объектах, так как наиболее эффективно позволяет учесть региональные особенности биогеохимического распреде ления химических элементов.

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ Результаты и обсуждение Измерения магнитной восприимчивости поверхностного слоя почв, проведённые на территории г.Владимира, выявили ряд данных находящий ся в диапазоне значений МВ10-3 СИ от 0,05 до 2,24.

Диаграмма частотного распределения значений магнитной восприим чивости удовлетворительно описывается логнормальной функцией (рис. 2, табл. 1).

Рис. 2. Гистограмма частотного (логнормального) распределения значений магнитной восприимчивости почв на территории г. Владимира Таблица Параметры логнормального распределения значений магнитной восприимчивости почв на территории г. Владимира ln (МВ10-3 СИ) МВ10-3 СИ Параметр Центр распределения -0,9416 0, Среднее квадратическое отклонение 0,4758 – Границы энтропийного интервала min -1,9486 0, max 0,0150 1, Логнормальное распределение характерно также и для железа – элемента, определяющего ферромагнитные свойства почв (рис. 6). Так как VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

магнитная восприимчивость характеризуется логнормальной функцией, то оценка центра распределения измерений как среднее арифметическое неправомерно. Наиболее точным методом оценки центра распределения значений магнитной восприимчивости, защищённым от влияния размера промахов, в данном случае является медиана [5]. Поэтому обработка данных проводились с применением медианного метода.

На основе выявленных параметров логнормального распределения значений МВ была составлена центильная шкала, позволяющая оценить ферромагнитный статус почв и в дальнейшем провести ранжирование территорий по техногенной нагрузке. В качестве нормы рассматривается интервал от 25 до 75 центиля, как соответствующий средним значениям магнитной восприимчивости в почвах (табл. 2).

Таблица Центильная шкала распределения значений магнитной восприимчивости почв на территории г. Владимира Магнитная восприимчивость, Процентиль Оценка значений коридора МВ10-3 СИ Очень низкое 5 0, Низкое 5 – 10 0,174 – 0, Ниже среднего 10 – 25 0,207 – 0, Среднее 25 – 75 0,276 – 0, Выше среднего 75 – 90 0,524 – 0, Высокое 90 – 95 0,699 – 0, Очень высокое 95 0, Картосхема распределения значений магнитной восприимчивости почв, построенная по центильной шкале представлена на рис. 3-4.

Для территории города было выявлено, что 63 % пробных участков имеют медианные значения МВ, находящиеся в пределах нормы, 19% – низкие и очень низкие значения МВ, а 18% – высокие и очень высокие значения МВ.

Группировка территорий по степени техногенной нагрузки осущест влялась из предположения, что чем выше степень отклонения медианных значений магнитной восприимчивости от нормы в большую или меньшую сторону, тем выше степень техногенной нагрузки. Поэтому центильная шкала была положена в основу группировки ареалов по степени техноген ной нагрузки (табл. 3).

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ Рис. 3. 3D-диаграмма распределения значений магнитной восприимчивости почв по центильной шкале на территории г. Владимира Рис. 4. Распределение значений магнитной восприимчивости почв по центильной шкале на территории г. Владимира VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

Таблица Группировка ареалов по степени техногенной нагрузки в зависимости от магнитной восприимчивости почв г. Владимира Магнитная восприимчивость, Процентиль Степень техногенной нагрузки МВ10-3 СИ Техногенно ненагруженные 10 – 25 0,276 – 0, Техногенно слабонагруженные 0,207 – 0,276 и 0,524 – 0, 25 – Техногенно средненагруженные 0,174 – 0,207 и 0,699 – 0, 75 – Техногенно сильнонагруженный 0,174 и 0, 90 – Согласно полученной группировке значений магнитной восприим чивости почв получена оценочная карта распределения техногенной нагрузки (рис 5.).

Рис. 5. Картосхема распределения техногенной нагрузки почв на территории г.Владимира Анализ полученной картосхемы показывает, что техногенная нагруз ка почв имеет очаговый характер, а максимальные уровни диагности руются:

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ в восточной части города, в районе расположения основных пред приятий (ОАО «Автоприбор», ОАО «Химзоавод», ТЭЦ);

вдоль северной объездной дороги;

в западной части города, соответствующей месторасположению боль шого массива гаражей, а также объездной дороги.

Также довольно сильная нагрузка наблюдается на основных авто магистральных перекрестках г. Владимира.

В целом почвенный покров на территории города Владимира нами оценивается как техногенно слабонагруженный. Высокая техногенная нагрузка выявлена лишь на 8,7% пробных участков.

Для пробных участков, характеризующихся высокими значениями магнитной восприимчивости, был проведён количественный элементный анализ проб почв, результаты которого представлены в табл. 4.

Таблица Медианные значения валового содержания элементов для пробных участков, характеризующиеся высокими уровнями значений магнитной восприимчивости Параметр Медианное значение Магнитная восприимчивость, МВ10-3 СИ 0, Элементный состав Sr, мг/кг 95, Pb, мг/кг 66, Zn, мг/кг 98, Cu, мг/кг 27, Ni, мг/кг 22, Co, мг/кг 4, Fe2O3, % 1, MnO, мг/кг 397, Cr, мг/кг 62, V, мг/кг 35, TiO2, % 0, Для сравнения результатов элементного анализа был проведён статистический анализ данных содержания валовых форм металлов (Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr) в пахотном слое техногенно ненагруженных среднесуглинистых почв Владимирского региона, сформированных на лессовидных и покровных пылеватых суглинках, осуществлённый по результатам скрининговых обследований почвенных разрезов (рис. 6).

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

Цинк (Zn) Кобальт (Co) Марганец (Mn) 28% 30% 35% 32% 25% 26% 28% 21% 23% 25% 18% 19% 21% 14% 15% 18% 14% 11% 11% 11% 7% 8% 7% 4% 4% 4% 0% 0% 0% 27 33 39 45 51 57 63 69 0,7 2,2 3,6 5,1 6,6 8,1 9,5 11,0 203 323 442 562 681 801 920 мг/кг мг/кг мг/кг Ж елезо (Fe) Свинец (Pb) Хром (Cr) 53% 39% 35% 49% 35% 32% 46% 32% 42% 28% 39% 28% 25% 35% 25% 32% 21% 21% 28% 18% 25% 18% 21% 14% 14% 18% 11% 11% 14% 11% 7% 7% 7% 4% 4% 4% 0% 0% 0% 16800 21757 26714 31671 36629 41586 46543 51500 3,0 8,9 14,7 20,6 26,4 32,3 38,1 44,0 63,0 68,9 74,7 80,6 86,4 92,3 98,1 104, мг/кг мг/кг мг/кг Рис. 6. Гистограммы частотного распределения содержаний валовых форм металлов в пахотном слое почв Все рассматриваемые металлы подчиняются логнормальному закону распределения [6, 7]. Статистические параметры логнормального закона распределения для валовых форм металлов в пахотном слое почв Владимирского региона отражены в табл. 5.

Таблица Параметры распределений валовых форм металлов в пахотном слое техногенно ненагруженных почв [7] Диапазон Верхняя граница Центр зафиксированных энтропийного распределения Эле- СКО значений C, мг/кг интервала мент Сmaxпрогноз, CЦ, мг/кг Cmin Cmax XЦ XЦ+2, мг/кг Pb 3 44 2,7003 14,9 0,5542 3,8453 46, Zn 27 69 3,8556 47,3 0,2032 4,2754 71, Cu 0 17 – – – – – Ni 15 2650 3,5757 35,7 0,5595 4,7316 113, Co 0 11 1,5349 4,6 0,6188 2,8133 16, Fe* 16800 51500 10,3387 30905 0,2076 10,7676 Mn** 203 1040 6,4119 609 0,3064 7,0449 Cr 63 104 4,4403 84,8 0,0886 4,6233 101, Примечание: * – в пересчёте на Fe2O3;

** – в пересчёте на MnO.

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ Сравнение содержаний валовых форм металлов, выявил статисти чески значимые различия между пробными участками с высокими значениями магнитной восприимчивости и техногенно ненагруженными почвами Владимирского региона по цинку, свинцу, железу и марганцу.

Для образцов почв, отличающихся высоким уровнем магнитной восприимчивости, характерно высокое содержание свинца и цинка, на 40 % превышающее верхнюю границу энтропийного интервала (табл. 5), а также заниженные значения железа и марганца по сравнению с фоновым уровнем.

Причём для образцов почв, отобранных с пробных участков, отсутствует корреляция между магнитной восприимчивостью и валовым содержанием железа (рис. 7) 1, 1, 0, МВ*10-3 СИ 0, 0, 0, 0, 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5, Fe 2O3, % Рис. 7. Диаграмма распределения значений магнитной восприимчивости пробных участков в зависимости от валового содержания железа Загрязнение почв пробных участков свинцом и цинком, аномально низкое содержание железа и марганца, тесная связь магнитной восприим чивости с содержанием органического вещества, незначительный уровень техногенного аэрального поступления железа на территории города Владимира, а также отсутствие прямой корреляции между магнитной восприимчивостью, железом и другими тяжёлыми металлами указывают на биологический (педогенный) характер формирования магнитной фракции в почвах.

Выводы 1. Получены новые данные о техногенной нагрузке на почвенный покров г. Владимира на основе индикации магнитной восприимчивости поверхностных горизонтов. Анализ логнормальной функции распре VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

деления магнитной восприимчивости с применением центильного метода позволил идентифицировать почвенный покров города как в целом техногенно слабонагруженный. Высокая техногенная нагрузка почв имеет очаговый характер, географически привязана к немного численным крупным объектам промышленной и автотранспортной инфраструктуры города и выявлена лишь на 8,7% пробных участков.

2. Использованный в работе метод дифференциации загрязнённых и незагрязнённых почв позволяет на основе уже имеющейся инфор мации статистически достоверно выделять техногенные ореолы загрязнения тяжёлыми металлами. Основное достоинство информа ционного подхода к математическому описанию распределения тяжёлых металлов в почвах состоит в том, что размер энтропийного интервала неопределённости может быть вычислен строго математи чески для любого закона распределения, устраняя тем самым сложив шийся произвол, неизбежный при волевом назначении различных значений доверительной вероятности.

3. Ведущим процессом, приводящим к увеличению магнитного сигнала в почвах, являются аномальные техногенные изменения микроэлемент ного состава почв – т.е. загрязнения тяжёлыми металлами, превышаю щие верхнюю границу энтропийного интервала концентраций и не характерные для почв, относящихся к рассматриваемой почвенно геохимической ассоциации.

Список литературы Загурский А.М. Специфика микростроения и генезиса магнитных 1.

соединений железа в почвах. Автореф. канд. биол. наук. – Москва, 2008. – 25 с.

Гладышева М.А. Магнитная восприимчивость урбанизированных 2.

почв. Автореф. канд. биол. наук. – Москва, 2007. – 26 с.

Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме: В 2 3.

х т. Пер. с англ. / Под ред. Дж. Киршвинка, Д. Джонса, Б. Мак Фаддена. – М.: Мир, 1989.

Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов 4.

металлов в порошковых пробах почв методом рентгенофлуорес центного анализа (Свидетельство Госстандарта РФ № 2420/53-2002).

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ 5. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов изме рений. 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, 1991. – 304с.

6. Экологический атлас Владимирской области;

под ред. Т.А. Трифо новой;

Владим. гос. ун-т. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007.

– 92с. – ISBN 5-89368-776-0.

7. Трифонова Т.А., Ширкин Л.А., Селиванова Н.В. Эколого-геохими ческий анализ загрязнения ландшафтов. – Владимир: ООО «Владимир Полиграф», 2007. – 170с. – ISBN 958-5-903044-17-7.

8. Экологическая геохимия: словарь-справочник / авт.-сост.: Т.А. Трифо нова, Л.А. Ширкин;

Владим. гос. ун-т. – Владимир: Ред.-издат.

комплекс ВлГУ, 2005. – 140с. – ISBN 5-89368-576-8.

9. Трифонова Т.А., Ширкин Л.А., Селиванова Н.В. Исследование мигра ции тяжёлых металлов в системе «гальваношлам – почва» // Безопас ность жизнедеятельности, 2002, №3.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (Грант р-11-05-97751).

РИСК ПОСТУПЛЕНИЯ СВИНЦА В ОРГАНИЗМ ДЕТЕЙ С ПИЩЕЙ И.С. Яблокова ГОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия Росздрава», г.Иваново, Россия Heavy metals belong to the class of highly dangerous substances. In structure of pollution of environment heavy metals one of the first places belongs to lead. It represents the greatest danger for an organism of children. In a human body lead can arrive on food chains. The research problem were definition of an exposition and an estimation of risk of receipt of lead with foodstuff. It is established, that the maintenance of lead is more in products of an animal origin, than in the vegetative. At exposition calculation it is established, that it is equal to a referential dose. The factor of danger HQ at level of a median of the maintenance of lead in foodstuff is equal 1,0, at level of 90th процентиля exceeds 1,0. Hence, pollution of foodstuff by this metal is significant. Such influence is characterised as inadmissible. Change of food allowances of children for the purpose of decrease in risk of receipt of lead in their organism is necessary.

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

До сих пор в разных регионах России недостаточно изучены вопросы нагрузки пищевых продуктов контаминантами, в том числе тяжелыми металлами. [1, 2].

Тяжелые металлы относятся к классу высоко опасных веществ. Это обусловлено их значительной токсичностью и кумулятивной способностью.

Они блокируют функциональные группы биомолекул, вытесняя незамени мые элементы из комплексов, повреждают мембраны [3].

В структуре загрязнения среды тяжелыми металлами одно из первых мест принадлежит свинцу. Отравления этим металлом – самая распростра ненная в США интоксикация, связанная с загрязнением окружающей среды [4].

Свинец ингибирует системы детоксикации, активирует перекисное окисление липидов [5], что может привести к усилению токсичности других ксенобиотиков и увеличению вероятности отдаленных эффектов (канцерогенного, гонадо- и эмбриотропного).

Наибольшую опасность свинец представляет для организма детей, так как его всасывание в желудочно-кишечном тракте у них достигает 50% [6], и даже малые дозы свинца, ранее считавшиеся нетоксичными, могут привести к снижению коэффициента умственного развития (IQ) [7].

В организм человека свинец может поступать различными путями.

Его выбросы в атмосферу служат причиной загрязнения почв. О значитель ном накоплении свинца в почве свидетельствуют высокие концентрации этого металла [8]. По пищевым цепочкам металл, попадая из почвы в растительные и, далее, животные продукты, поступает в организм человека.

Может иметь место и прямое загрязнение при производстве готовых изделий из посуды и упаковки.

В пищевых продуктах свинец может находиться не только за счет естественного фонового содержания, но и в результате антропотехно генного загрязнения окружающей среды.

Задачей исследования явились определение экспозиции и оценка риска поступления свинца с пищевыми продуктами в детский организм.

Выбор продуктов для исследования обусловлен анализом фактичес кого питания детей 6-7 лет [9].

Установлено, что содержание свинца больше в продуктах животного происхождения, чем в растительных. Так, например, в мясе среднее СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ содержание металла (М±m) в мг/кг 0,100± 0,005;

в рыбе – 0,173±0, мг/кг;

в овощах – 0,036±0,003 мг/кг;

фруктах – 0,060±0,008 мг/кг.

Относительно больше, чем в овощах металла в хлебе, особенно ржаном – 0,055±0,005 мг/кг и крупах – 0,07±0,01 мг/кг. Самое низкое содержание этих металлов в кисломолочных продуктах – 0,027±0,002 мг/кг.

Следует отметить, что концентрации свинца во всех продуктах не превышали допустимых уровней [10].

Далее, по имеющимся данным о питании детей 6-7 лет и данных о контаминации свинцом пищевых продуктов, была определена экспозиция загрязнителем пищевых продуктов.

Для расчета используется медиана и 90-й процентиль содержания контаминанта. Экспозиция рассчитана по формуле [11]:

N (C i * M i ) Exp = i = BW, где Exp – значение экспозиции контаминантом, мг/кг массы тела/сутки (мг/кг массы тела/неделю, мг/кг массы тела/месяц);

Сi – содержание контаминанта в i-м продукте, мг/кг;

Mi – потребление i-го продукта, кг/сутки (кг/неделю, кг/год);

BW – масса тела, кг;

N – общее количество продуктов, включенных в исследование.

В результате:

Expmed=0,08883/25=0,0035 мг/кг в сутки или 0,02478 мг/кг массы тела в неделю.

Exp90 пр=0,14/25=0,0056 мг/кг в сутки или 0,04 мг/кг массы тела в неделю.

Проведено сравнение этих доз с референтными. Референтная доза (RfD) или допустимое суточное поступление (ADI) – это воздействие химического вещества, которое, вероятно, не приводит к возникновению риска для здоровья чувствительных групп населения, которыми являются дети. Для свинца, при хроническом пероральном поступлении, референтная доза составляет 0,0035 мг/кг [10]. В нашем случае экспозиция свинцом равна референтной дозе.

Затем, используя формулу:

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

Ci * M i Contr i = * 100 % N Ci * M i i =1, где Contri – вклад i-го продукта в общее значение экспозиции;

Сi – содержание контаминанта в i-м продукте, мг/кг;

Mi – потребление i-го продукта, кг/сутки (кг/неделю, кг/год), нами был рассчитан вклад каждой из групп продуктов в общее значение экспозиции. Результат показан на рисунке.

Рис. 1. Ранжирование пищевых продуктов по вкладу в общее значение экспозиции Как видно из рисунка, на первом месте по вкладу в общее значение экспозиции стоят фрукты, затем рыба, колбасы, картофель, крупа, мясо, творог.

Нами так же был проведен расчет коэффициента опасности на уровне медианы и 90-го процентиля содержания свинца в пищевых продуктах.

Коэффициент опасности выражает отношение оцененной дозы контами нанта к допустимой. При этом, условно переносимое недельное поступ ление УПНП для свинца составляет 0,025 мг/кг массы тела в неделю.

Расчет коэффициента опасности проводится по формулам:

Exp med Exp med Exp med HQ med = или или ДСД УПНП УПМП Exp 90% Exp 90% Exp 90% HQ 90% = или или ДСД УПНП УПМП, в результате СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ HQ med=0,025 / 0,025 = HQ 90%=0,04 / 0,025 =1,6 Рассчитанный нами коэффициент опасности HQ на уровне медианы содержания свинца в пищевых продуктах равен 1,0, на уровне 90-го процентиля превышает 1,0. Следовательно, загрязнение пищевых продук тов этим металлом является значимым. Такое воздействие характеризуется как недопустимое [11]. Поэтому необходимо изменение рационов питания детей с целью снижения риска поступления свинца в их организм.

Список используемой литературы 1. Василовский А.М. Риски для здоровья населения Красноярского края, обусловленные потреблением продуктов питания, контаминиро ванных тяжелыми металлами // Вопросы питания, №1, 2009. – С.63-68.

2. Гигиенические нормативы химических веществ в окружающей среде. / Под ред. Ю.А. Рахманина, В.В. Семеновой, А.В. Москвина. – Спб.:

НПО «Профессионал», 2007. – 768с.

3. Ochirai Ei-Ichiro. Toxicity of heavy metals and biological defense // J.

Chem. Educ. – 1995. – 72. – 6. – P.479-484.

4. Landrigan Ph., Todd A., Wedeen R. Lead poisoning // Mount Sinai J. Med.

– 1995. – 62. – 5. – P.360-364.

5. Kadiiska M., Serbinova E., Stoychev T. Heavy metals and lipid peroxidation // Rep. of Sci. Acad. Bulgaria. – 1990. – 43. – 2. – P.103-105.

6. Ершов Ю.А., Плетенева Т.В. Механизмы токсического действия неорганических соединений. – Медицина, 1989. – 272с.

7. David О. Grad. G. McGan B. Koltun A. Mental Retardation and nontoxic lead levels\\ Amer.J.Psyshiatr.1982.139.806-809c.

8. Сергеева М.В., Якушева М.Ю. Оценка риска влияния загрязнения окружающей среды на здоровье населения на муниципальном уровне.

// Гиг. и сан., №1, 2010. – С.21-23.

9. Яблокова И.С., Стародумов В.Л. Опасность поступления свинца и кадмия с пищевыми продуктами в организм детей // Вестник Иванов ской медицинской академии, №1, 2011. – С.30-33.

10. Гигиенические нормативы химических веществ в окружающей среде.

/ Под ред. Ю.А.Рахманина, В.В. Семеновой, А.В. Москвина. – СПб.:

НПО «Профессионал», 2007.

11. Определение экспозиции и оценка риска воздействия химических контаминантов пищевых продуктов на население. Методические ука зания – М.: Федеральный Центр гигиены и эпидемиологии Роспрот ребнадзора, 2009.

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОПАСНОСТЕЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ В.М. Яшин Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова, г.Москва, Россия Different stages of reclamation projects operation as well as analysis of their potential environmental risks are considered in the paper. Environmental risks for different structures elements of reclamation projects and their influence on the different parts of the environment such as – soil, unsaturation zone rocks, surface and ground water as well as agri-landscapes as a whole are eximined.

Отличительной особенностью воздействия крупных гидромелиора тивных систем (ГМС) является практически полный охват подвергаемых воздействию компонентов природной среды и социально-экономических условий территорий. Изменяются факторы, формирующие потоки вещества и энергии. В то же время именно потоки (преимущественно водный компонент) являются связующим звеном между компонентами ландшафта, биологическим и геологическим кругооборотами веществ.

Изменения состояния компонентов ландшафтов происходят постоян но и непрерывно, начиная с момента (периода) начала строительства ГМС.

Характер и степень изменений природной среды обусловлены и связаны с определенными стадиями жизнедеятельности ГМС, которые включают этапы: проектирования (нулевой);

строительства и ввода в эксплуатацию;

функционирования в проектном режиме эксплуатации;

реконструкции (может повторяться);

эксплуатации реконструированной ГМС (может пов торяться) и ликвидации ГМС и возможной рекультивации мелиори рованных земель.

Этап проектирования является важнейшим для будущей ГМС. Но с позиций жизнедеятельности она пока живет в «умах» специалистов и на различных носителях информации. Влияние на изменение состояния природной среды нулевое или чрезвычайно малое (только результаты изыскательских работ – скважины, шурфы, различные опытные полигоны и площадки) и им можно пренебречь.

СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ Этап строительства и ввода в эксплуатацию ГМС является точкой отсчета начала изменений состояния природной среды под влиянием мелиоративной деятельности. Направленность, интенсивность и уровень изменения состояния ландшафтов, происходящих на данном этапе, зависят от конструкции ГМС и от начального состояния природных условий объекта мелиорации. При этом можно выделить два типа начальных условий, когда строительство ГМС осуществляется на залежных или целинных землях и строительство системы проводится на землях сущест вующего земледелия, т.е. в пределах функционирующих агроландшафтов.

Для первого типа условий характерно, что в период строительства ГМС и ввода их в эксплуатацию в наибольшей степени происходит перестройка естественных ландшафтов и сбалансированных природных процессов в антропогенные, происходит «коренное» их преобразование. В результате строительства ГМС и реализации агротехнологий создается новая организация территории, происходит переформирование мезо- и микрорельефа. Воздействие только этого этапа обусловливает переход ландшафтов из естественных или слабоизмененных в класс антропогенных.

Из экологических факторов наибольшему изменению подвергается биоразнообразие ландшафтов.

Для второго типа начальных условий трансформация природных и агроприродных процессов происходит с меньшей интенсивностью и более плавно. Наибольшей трансформации подвергается водный фактор (водопоступление – водоотведение), которое сопровождается значительным изменением природных и природно-мелиоративных процессов (поверх ностный сток, аккумуляция и впитывание воды, почвенная гидрология, физико-химические процессы в почве, влаго- и солеперенос в зоне аэрации, режим грунтовых вод, подземный сток и др.). Весьма важной особенностью этапа строительства ГМС является его непродолжительность, а тип изменчивости воздействующих факторов носит скачкообразный характер.

Основным этапом жизнедеятельности ГМС является период ее функционирования в проектном режиме (период эксплуатации). Данный этап характеризуется длительностью и постоянством воздействия антропогенных, формирующих экологические опасности, факторов.

Характер и интенсивность изменений экологических условий ландшафтов определяется как в целом принятой системой земледелия, так и конструктивными особенностями ГМС. При этом система орошаемого VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

земледелия формирует общую антропогенную нагрузку на ландшафты, а конструктивные особенности и компоненты ГМС определяют величину и характер мелиоративных воздействий на отдельные компоненты. В сжатом виде перечень возможных экологических опасностей в результате строи тельства и эксплуатации ГМС приведены в табл. 1.

Таблица Характеристики экологических опасностей при воздействии мелиоративных систем и агротехнологий на компоненты природной среды Объект Источник, механизмы Экологические опасности воздействия воздействия Почва Механическое Разрушение структуры, уплотнение воздействие на почву пахотного и подпахотного горизонтов.

машин и механизмов Орошение Переувлажнение, подъем грунтовых вод, заболачивание, оглеение, слитизация, вынос питательных веществ, снижение аэрации, вторичное засоление, осолон цевание, загрязнение, потери гумуса, содообразование, ирригационная эрозия и др.

Осушение Переосушение, сработка торфа и его осадка, ускоренная дефляция, минерали зация гумуса, повышение пожароопас ности и др.

Внесение удобрений, Загрязнение почв и сельхозпродукции агрохимикатов и нитратами, тяжелыми металлами, измене химмелиорантов ние рН почвенного раствора, повышение подвижности тяжелых металлов и т.п.

Зона Орошение. Интенсификация водно-солевого режима аэрации Воздействие и инженерно-геологических процессов.

осуществляется Загрязнение, засоление, выщелачивание, опосредованно через переувлажнение, потеря устойчивости почву. грунтов. Уменьшение мощности, сокра Внесение удобрений, щение ассимиляционной емкости ланд агрохимикатов и шафта.

химмелиорантов СЕКЦИЯ 3. ОЦЕНКА РИСКОВ НЕГАТИ ВН ОГО ВОЗДЕЙ СТ ВИ Я И ЗДОРОВЬЕ Н АС ЕЛЕНИЯ Окончание табл. Объект Источник, механизмы Экологические опасности воздействия воздействия Грунтовые Орошение. Усиление инфильтрационного питания, воды Воздействие осущест- подъем грунтовых вод, увеличение мине вляется опосредо- рализации, загрязнение грунтовых вод ванно через почву и биогенами, пестицидами, тяжелыми зону аэрации металлами и др. Интенсификация гидро химических процессов. Подтопление сельхозугодий.

Отбор воды на Понижение уровня, ухудшение качества орошение подземных вод. Интенсификация инже нерно-геологических процессов (просад ки, карст, оползни, суффозия).

Осушение Сработка запасов, понижение уровня грунтовых вод, ухудшение качества.

Поверхност Отбор воды Уменьшение запасов;

снижение уровня ные воды: воды в водоисточнике;

активизация - водоисточ- инженерно-геологических процессов в ник береговой зоне;

ухудшения среды оби тания прибрежной флоры и фауны;

попадание рыб в оросительную сеть.

- водоприем- Поступление Ухудшение качества воды и увеличение ник сбросных и минерализации (обычно загрязнение);

дренажно- подъем уровня, сопровождаемый ростом коллекторных вод площади зеркала;

изменение условий проживания человека и обитания водной и прибрежной фауны;

активизация инженерно-геологических процессов (затопление, подтопление, активизация коррозии, вторичное засоление и т.п.) Прилега- Опосредованное Ухудшение качества воды;

активизация ющие земли воздействие через инженерно-геологических процессов грунтовые воды, (подтопление, заболачивание, переувлаж гидрографическую и нение, вторичное засоление и осолон мелиоративную сети цевание почв);

смена биоценозов и др.

Агроланд- Мелиоративные Сокращение ассимиляционной емкости шафты системы и агро- ландшафтов, сокращение биоразнообра технологии на зия, снижение экологической устойчи мелиорируемых вости.

землях VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

СЕКЦИЯ 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОДОХРАНИЛИЩ В СЛУЧАЕ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ М.Г. Гречушникова МГУ им. М.В.Ломоносова, г.Москва, Россия The article deals with probable changes of hydrological regime of different types water reservoirs in case of global warming. Input files were based on INM RAS A climate forecast and decrease of inflow according to hydrological forecast. Model showed decrease of water exchange duration, level ampliude and freezing-over period, increase of water temperature and difference between temperature of bottom and surface layer.

На географическом факультете МГУ выполнен большой и много гранный цикл прогностических исследований климатических, гидротерми ческих и водных ресурсов в условиях дальнейшего потепления в XXI в. на Восточно-европейской равнине [2, 4]. Результаты этих исследований – основа для решения актуальной задачи – прогностического расчета вероятного изменения к середине XXI в. гидрологического режима разнотипных водохранилищ: Можайского, Иваньковского и Рыбинского.

Решение поставленной задачи включало два этапа: 1) диагности ческий модельный расчет гидрологического режима маловодные годы и валидация полученных результатов;

2) прогностический расчет с учетом ожидаемого потепления и изменения притока воды в водохранилища к середине XXI в. с учетом вероятных модельных ошибок.

Для диагностического расчета использованы опубликованные в гидрологических ежегодниках среднесуточные расходы воды в створах рек водосборов водохранилищ, а также среднесуточный уровень воды, рассчи танный по данным водомерных постов. В качестве исходных файлов данных для Иваньковского водохранилища были выбраны маловодный 1973 г. и средневодный 1984 г., для Можайского водохранилища использован период с марта 1983 г по март 1985 г., когда на водоеме СЕКЦИЯ 4. ИНФОРМ АЦИ ОНН ЫЕ Т ЕХН ОЛОГИИ И МОДЕЛИРОВАНИ Е производились учащенные гидрологические съемки (данный период многократно использовался для отладки модели, ее новых блоков и показывает хорошие результаты воспроизведения фактического изменения гидрологических характеристик);

в качестве исходного файла данных для Рыбинского водохранилища был выбран маловодный 1964 г., чтобы рассмотреть изменения при неблагоприятном маловодном варианте. Для прогностических модельных расчетов в данной работе решено было выбрать наиболее неблагоприятное (в частности для водоснабжения г.

Москвы) сочетание уменьшения слоя годового стока и слоя стока за половодье: модульные коэффициенты 0,7 для годового стока, дляслоя стока за половодье для притоков Иваньковского и Можайского водохранилищ значение 0,4, а для притоков Рыбинского водохранилища значение 0,5-0,6 в зависимости от расположения бассейна притока. Для зарегулированного притока (рр. Волга, Шексна, Кесьма) использован только модульный коэффициент годового стока, равномерно сокращающий объем притока за год на 30%. На основании выбранных модульных коэффициентов рассчи таны предполагаемые значения расходов воды притоков водохранилищ на основании фактически наблюденных расходов воды. В прогностическом расчете для задания погодных условий использованы результаты климати ческой модели INM RAS, воспроизводящей сценарий А2. Для узлов сетки с координатами 56с.ш. 40в.д и 60с.ш. 40в.д ряды среднесуточных значений метеорологических характеристик с 1945 по 1975 гг. были осреднены для годового периода, поскольку прогноз изменения климати ческих условий основан на осредненных значениях метеорологических характеристик за 30-летний период. Но при этом синоптические циклы, играющие важную роль в формировании гидрологической структуры водохранилищ, становятся снивелированными. В то же время изменения погоды необходимо соотносить с вероятными колебаниями притока воды в водохранилище, т.е. паводки должны соответствовать дождливым перио дам. Поэтому файл исходных метеоданных был подготовлен следующим образом. По данным наблюдений выделены периоды ледостава и открытой воды. Для каждого из них определены средние значения характеристик.

Затем для ряда температуры воздуха Т, например, и модельного осредненного климатического ряда Т* рассчитаны ежесуточные редукцион ные коэффициенты ki для введения поправки к наблюдавшимся среднесу точным значениям: Ti*=kiТi.. Таким способом редуцированы ряды осадков, VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

скорости ветра, температуры и влажности воздуха, атмосферного давления.

В итоге полученная сумма осадков, например, и средние значения других величин приведены к характерным прогнозным значениям, которые рассчитаны по климатической модели INM RAS.

По результатам моделирования гидрологического режима Рыбин ского водохранилища изменятся сроки характерных периодов: продолжи тельность обратной стратификации весной сократиться на период от недель (в верховьях лопастей до 1 месяца в приплотинной части;

на 2- декады увеличится продолжительность прямой стратификации;

в среднем на 3°С возрастет разность поверхностной и придонной температуры воды;

в глубоководных отсеках максимум придонной температуры сдвинется с конца августа на середину сентября. При реализации прогнозного сценария сокращения притока воды в водохранилище преобразится структура вод ного баланса водохранилища, уменьшится аккумулятивная составляющая, внутригодовая амплитуда колебания уровня воды уменьшится более чем на 30%. Уменьшится и проточность водохранилища. Среднее значение коэф фициента водообмена (Кв) водохранилища за период 1948-1980 гг. состав ляет 1,27 год-1 [3]. В маловодном 1964 г. его значение составило 1,09 год-1, а при прогнозируемом снижении притока с его водосбора Кв сократится до 0,96 год-1, т.е. на 12%. Наибольшее сокращение проточности (до 30-40%) наступит в весной (март-апрель) из-за уменьшения объема половодья и необходимости возможно большего наполнения водохранилища. В летом возможно небольшое увеличение проточности при всё большей сработке полезного объема. Удлинится продолжительность безледного периода в среднем на 1 месяц. Водохранилище, по модельному расчету, будет освобождаться ото льда на 2-3 недели ранее (не в конце, а в начале апреля), а ледостав наступать на 1-2 недели позднее – в конце ноября.

Расчетные значения температуры воды Иваньковского водохрани лища при предполагаемых климатических изменениях повысятся: 1) для маловодного года повышение температуры поверхности воды за период с мая по октябрь составит от 3,3°С в верховьях до 5,1°С у плотины, а в среднем за год – от 2,1 до 3,4°С соответственно;

2) для года средней водности повышение будет менее существенным – от 3,4°С в верховьях до 2,7°С у плотины в среднем за год. Ожидается изменение проточности водохранилища. Среднее значение коэффициента водообмена (Кв) водохра СЕКЦИЯ 4. ИНФОРМ АЦИ ОНН ЫЕ Т ЕХН ОЛОГИИ И МОДЕЛИРОВАНИ Е нилища за период 1952-1980 гг. составляет 8,3 год-1 [3]. В маловодном г. его значение было в 1,2 раза меньше, а при прогнозируемом снижении притока с его водосбора Кв сократится до 5,42 год-1, что в 1,5 раза меньше современного среднегодового значения. Проточность водохранилища для «экспериментального» маловодного года уменьшится в среднем на 25%, для средневодного – на 19%. Наибольшее сокращение проточности придет ся на весенний период (март-апрель) из-за сокращения объема притока воды за период половодья при необходимости наполнения водохранилища, чтобы поддерживать заданные значения уровня воды.

Одним из последствий уменьшения проточности водохранилища станет увеличение разности температур в поверхностном и придонном слое воды. По данным наблюдений, прямая стратификация в водоеме имеет место до конца лета, и связана с натеканием теплых речных водных масс на относительно холодные воды половодья, вытесняющие зимнюю водную массу [1]. К концу лета холодная придонная водная масса сбрасывается в нижний бьеф, а квазигоризонтальная зона смешения теплых и холодных вод опускается при многофакторном перемешивании в водной толще. В случае предполагаемых климатических изменений при сокращении сбросов в нижний бьеф и большем прогреве поверхностного слоя разность поверхностной и придонной температуры воды увеличится. В отличие от фактически наблюдавшихся изменений, когда наибольшая разность температуры в поверхностном и придонном горизонтах (Тп-Тд) приходилась на май (до 5,1°С), а в августе это различие уже составляло менее 1,5°С, при вероятных климатических изменениях и сокращении проточности страти фикация в водоеме будет наиболее выражена на месяц позднее – в июне (увеличение Тп-Тд составит 6,2°С в маловодном году и 1,9°С в средне водном году), а в августе будет все еще значима (3,8°С и 2,1°С соответст венно вместо 0,9°С и 1,3°С, наблюдавшихся фактически). Ожидается сокращение продолжительности периода ледостава. По результатам моделирования при потеплении водохранилище будет освобождаться ото льда на 2-3 недели ранее, а ледостав наступать на 1-2 недели позднее.

Изменение режима работы Можайского гидроузла в условиях сокра щения притока сократит амплитуду колебаний уровня воды с 6,5 до 4,5 м. В годы максимальной водности возможно будет наполнить водохранилище до НПУ. В связи с прогнозируемым сокращением притока возникает VI МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЭКОЛОГИЯ Н АУ ЧН О-ПРАКТИ ЧЕСК АЯ КОНФЕРЕН ЦИЯ РЕЧНЫХ Б АСС ЕЙН ОВ»

проблема сокращения подачи воды в столицу из Москворецкой системы водоснабжения (поскольку аналогичные изменения режима воды последу ют и в других водохранилищах, которые нее входят). За рассматриваемый полувековой период возможно сокращение проточности водохранилища, особенно сильно весной, что связано с потребностью в сокращении сбросов из-за уменьшения притока воды, а также в зимнюю межень. За период летне-осенней межени изменение проточности будет минимально из-за увеличения паводкового стока. В среднем за год проточность водохрани лища может сократиться на 40%.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 12 |
 










 
© 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.