Целью данной работы являлась разработка концепции реабилитации объектов накопленного вреда окружающей
среде, основанной на переводе нарушенных и загрязнённых земель, а также отходов в потенциально плодородный
грунт (ППГ) по инновационной технологии, учитывающей гранулометрический состав, химическое загрязнение,
ёмкость катионного обмена (ЕКО), наличие гумуса и безопасность (V класс опасности) получаемого субстрата.
Технология получения условно плодородных грунтов рассмотрена на примере модельной задачи перевода инертного
крупнодисперсного отхода V класса опасности в ППГ, пригодный для рекультивации. Реализованные экспери-
ментальные исследования показали, что в качестве мелиоранта особый интерес представляет буровой шлам (БШ),
являющийся крупнотоннажным отходом производства. Полученная комплексная композиция БШ + песок отвечает
требованиям, которые предъявляются к ППГ, и обеспечивает достаточный уровень ЕКО грунта – 17 мг-экв./100 г.
Исследованы изменения фитотоксичности почвы в зависимости от дозы внесения рекультиванта и времени. Резкое
снижение уровня фитотоксичности достигалось при дозе внесения рекультиванта 0,8 кг/м2. Исследованы образцы техногенного грунта с исходным содержанием свинца, цинка и меди. Извлечение свинца, меди и цинка методом
динамического выщелачивания составило от 80 до 95%, что доказывает перспективность предложенного метода
очистки грунта.
Ключевые слова: объект накопленного вреда окружающей среде, методология, реабилитация, рекультивация, гуминовые препараты, бентонит, глауконит
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-179-190
Просмотров: 2
Характеристика базовых элементов, входящих в состав экологического каркаса урбоэкосистемы, и оценка их состояния
Е.В. Юркина, Г.Г. Романов
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
В условиях экологического кризиса ценность сохранённой окружающей среды как фактора стабилизации естественных процессов будет неуклонно повышаться. Общая напряжённость, складывающаяся в сфере городских экологических проблем, формируется исходя из местоположения населённого пункта, характера промышленного воздействия, сформированности зелёной инфраструктуры, входящей в экологический каркас (ЭК). В пространстве муниципального образования ЭК должен занимать площадь не менее 25% территории. Взаимосвязи города и природы в условиях Севера имеют ряд особенностей, отличающих их от городов других природных зон. Среди них – климатические, почвенные, гидрологические факторы и рельеф. Урбоэкосистемы северных территорий характеризуются развитием промышленности и низкой устойчивостью ландшафтов к антропогенным нагрузкам. Экологические проблемы городов станут менее острыми при условии создания надёжного ЭК. Городской ЭК рассматривается нами как совокупность экологически и функционально взаимосвязанных территорий с растительным покровом различного вида и назначения. Статья посвящена анализу базовых элементов, входящих в состав ЭК МО ГО «Сыктывкар», и оценке их состояния.
Явление антибиотикорезистентности (АБР) микроорганизмов (МО) входит в число важнейших проблем современного здравоохранения. В настоящее время активно исследуются пути возникновения и распространения антибиотикорезистентных штаммов МО в различных условиях, включая природные среды. Полноценная оценка явления АБР невозможна без использования молекулярно-генетических методов, однако, если для этапа выделения суммарной ДНК МО из внешнесредовых проб предлагается достаточно большое количество специальных наборов реактивов, материалов и оборудования, то для амплификации последовательностей ДНК, готовых к использованию тест-систем в формате «из коробки», фактически не разработано. Вместе с тем разработаны и достаточно широко применяются коммерческие наборы, позволяющие амплифицировать ДНК антибиотикорезистентных штаммов МО в биологических пробах, взятых у человека (пациента). Целью данной работы была оценка возможности адаптации тест-систем, применяемых для выявления генов АБР у МО, полученных от человека, к выявлению генов АБР в образцах ДНК МО, выделенных из объектов окружающей среды (ОС). В ходе исследования было установлено, что лабораторные комплекты производства компании ООО НПФ «Литех» могут быть использованы для выявления генов АБР в образцах ДНК МО, полученных из почв и навозных стоков. В проанализированных с помощью тест-систем «Литех» образцах почв и навозных стоков обнаружены гены устойчивости к тетрациклинам (TetM), макролидам (ErmB, Mef) и цефалоспоринам (blaOXA10). Специфические гены АБР были выявлены на участках исследования, испытывающих биогенное загрязнение, и отсутствовали на фоновых участках. Полученные данные свидетельствуют о значительном загрязнении ОС антибиотикорезистентными МО в местах нахождения побочных продуктов животноводства и необходимости организации системы мониторинга явления АБР на данных объектах.
Почвенный микробиом играет важную роль в процессах педогенеза и функционирования почвы. Роль микробиома особенно значима на начальных этапах формирования почв в техногенных ландшафтах на не характерных для данной территории породах, таких как гипсосодержащие отходы (ГСО) химического производства. Целью исследования была оценка структуры и состава альгофлоры и прокариотного компонента микробного сообщества в молодой почве, формирующейся при самозарастании отвала ГСО химического предприятия. Объектом исследования служил эмбриозём, формирующийся в условиях подзоны южной тайги европейского Северо-Востока на самозарастающем в течение более 20 лет открытом хранилище ГСО, в качестве условного фона – почва на алюмосиликатной породе – пойменном аллювии под разнотравным лугом на примыкающей к хранилищам отходов территории.В почве фонового участка методом прямого микроскопирования почвы, стёкол обрастания и чашечных культур выявлено 16, в эмбриозёме – 19 видов микрофототрофов. Видовое разнообразие представлено цианобактериями, зелёными и диатомовыми водорослями. В прокариотном компоненте сообщества эмбриозёма выявлены (по разнообразию последовательностей генов 16S рРНК) представители 12 бактериальных и 1 архейного филума. Доминанты на уровне филума в сообществах эмбриозёма и фоновой почвы были одинаковы – Proteobacteria (в среднем 28,6%) и Actinobacteria (17,4%). На долю Verrucomicrobia, Acidobacteria и Bacteroidetes пришлось в среднем по 3–6% от общего числа таксонов. Микробиом эмбриозёма отличался от зрелой почвы фонового участка наличием в составе минорных представителей Chloroflexi (1%), Cyanobacteria (0,3–0,4%) и Firmicutes (0,1%). Изучение состава и структуры почвенного микробиома на первых этапах педогенеза дало ценную информацию для понимания факторов, способствующих почвообразованию, а также для оптимизации методов рекультивации.
Свинец – опасный токсикант, повышенное содержание которого в окружающей среде может оказывать существенное влияние на здоровье, репродуктивный успех и выживаемость диких животных. В процессе исследований определены концентрации свинца в кормовых объектах, скелетных мышцах, печени, почках и молочных железах взрослых самок дикого северного оленя (Rangifer tarandus, Linnaeus, 1758) на фоновых и загрязнённых территориях Красноярского края России в период выкармливания молодняка. Однофакторный дисперсионный анализ позволил выявить значимую зависимость (р=0,00) концентрации свинца в печени, почках и скелетных мышцах самок северного оленя от места добычи. Содержание свинца в организме северных оленей исследуемой территории сопоставимо с аналогичными показателями субарктических регионов Евразии и Северной Америки и достоверно (p<0,05) выше на загрязнённых полигонах во всех индикаторных органах и тканях, по сравнению с фоновыми участками. Пониженное содержание свинца в печени лактирующих самок по сравнению с нелактирующими на загрязнённых территориях может указывать на эндогенную передачу этого элемента потомству в период беременности и молочного вскармливания. Основным источником поступления свинца в организм оленей, вероятно, являются ивы и осоки, в частности Salix lanata и Carex arctisibirica, концентрирующие этот металл в надземной фитомассе и являющиеся важным кормом оленей в период активной вегетации. Мясо и внутренние органы половины самок диких северных оленей, кормившихся в летне-осенний период на загрязнённых пастбищах, не пригодны в пищу человека. Представленные результаты вносят новый вклад в изучение воздействия загрязняющих веществ на наземную биоту субарктических регионов и подчёркивают потенциал совместного использования методов охотоведения и экотоксикологии для будущих усилий по биомониторингу, охране и управлению популяциями хозяйственно важных видов диких животных.
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-094-106
Просмотров: 4
Получение гетерологичных продуцентов рамнолипидов на основе Acetobacter aceti AlC1824
М.Н. Барамзин, С.Г. Литвинец
Раздел: Химия природных сред и объектов
Рамнолипиды солюбилизируют нефтяные загрязнения почв, делая их более доступными для разложения почвенными микроорганизмами. В отличие от химических поверхностно-активных веществ, рамнолипиды безопасны для окружающей среды. Целью данной работы является получение гетерологичных продуцентов рамнолипидов на основе Acetobacter aceti AlC1824 с использованием искусственного промотора и оптимизация условий культивирования продуцента. Данный путь позволит избежать использования в качестве продуцента рамнолипидов условнопатогенного вида Pseudomonas aeruginosa, который может быть применён для биоремедиации почв. Кластер генов rhlAB амплифицировали из генома Pseudomonas aeruginosa B-6643 путём полимеразной цепной реакции. В p-AlT2 вектор встроили конструкцию, состоящую из кластера генов rhlAB и искусственного промотора. Путём кальциевой трансформации вставку ввели в клетки Acetobacter aceti AlC1824. С помощью колориметрической системы отбора рекомбинантных клонов – бело-голубой селекции отобрали 20 трансформантов. Обнаружили целевую вставку при помощи полимеразной цепной реакции у 7 трансформантов. В ходе индикаторного теста характерный осадок обнаружен у двух трансформантов: А4 и А8. Установлены подходящие для культивирования трансформантов источники азота (пептон) и углерода (маннитол). Определён ряд параметров: оптимальное значение кислотности среды – pH 5, оптимальное значение температуры культивирования у трансформанта А4 – 30 оС, у трансформанта А8 – 25 оС. Количество образуемых в оптимальных условиях рамнолипидов составило для А4 – 139,3±20,1 мг/мл, для А8 – 13,0±1,0 мг/мл. Экспериментально показана высокая отмывающая способность в отношении сырой нефти рамнолипидов гетерологичных продуцентов: А4 – 93,9±1,5% и А8 – 96,7±1,5%.
В обзоре рассмотрена проблема размещения буровых шламов на дневной поверхности и их воздействия на окружающую среду. Отдельное внимание уделено негативному воздействию буровых шламов на почвенный покров и способам восстановления нарушенных земель. В состав бурового шлама в основном входят нефть и нефтепродукты (до 7%), минеральные соли (до 16,8%), соединения тяжёлых металлов (до 6%). Потенциальное загрязняющее действие на окружающую среду обусловлено малоопасными свойствами компонентов бурового раствора. Однако наибольшее воздействие на окружающую среду могут оказывать содержащиеся в буровом шламе ионы водорастворимых солей (хлориды, сульфаты, натрий), меньше – нефтепродукты и тяжёлые металлы. Загрязнение буровыми шламами приводит к нарушению экологического равновесия в почвенном биоценозе, угнетению растительности и трансформации ландшафтов. В целом проблема восстановления земель, нарушенных при размещении буровых шламов, является наиболее актуальной для территорий Западной Сибири. Обсуждаются различные подходы к восстановлению земель: внесение минеральной добавки, выравнивание слоёв и посев семян многолетних культур, производство техногенного грунта с последующим посевом культур-фитомелиорантов, использование гуминоминерального мелиоранта, использование сорбентов и геотуб, применение биологических методов. Недостатками описанных подходов является экономическая неэффективность и транспортная недоступность при поставке некоторых материалов и ресурсов. Однако создание искусственных почвогрунтов с применением биологических методов в комплексе с агротехническими приёмами способствует запуску почвообразовательных процессов, что позволит снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и восстановить нарушенные земли и экосистемы с минимальными капитальными затратами. Тем самым, буровой шлам может являться минеральной почвообразующей породой для развития «молодых» почв и формирования устойчивых фитоценозов, поскольку содержит необходимые для растений микроэлементы, и в основе является алюмосиликатным материалом, на котором формируется большинство природных почв.
Ключевые слова: добыча нефти, буровой шлам, нарушенные территории, рекультивация, почвообразование
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-018-027
Просмотров: 4
Применение наночастиц магнетита для извлечения вольфрама из водных растворов
Изучены физико-химические закономерности магнитной сепарации ионов вольфрама(VI) из водных растворов. В качестве адсорбента использованы наночастицы магнетита Fe3O4, полученные методом химического осаждения. Установлено, что эффективное извлечение ионов вольфрама(IV) (СW0=0,5 мг/л) из водных растворов наблюдается при рН 5, концентрации магнетита 20 мг/л и времени контакта раствора с сорбентом в течение 1 часа. Величина максимальной адсорбционной ёмкости магнетита при рН 5 составляет 270 мг/г. Показано, что добавка соли NaCl не оказывает существенного влияния на эффективность извлечения ионов вольфрама из водных растворов, а присутствие Na2SO4 приводит к снижению эффективности адсорбции и их извлечения. Предложенный подход, сочетающий адсорбцию и магнитную сепарацию для извлечения ионов вольфрама(VI) из водных растворов, удовлетворяет современным принципам «зелёных технологий» и может быть перспективен в практике водоочистки благодаря простоте и технологичности его реализации.
Ключевые слова: магнетит, ионы вольфрама, очистка воды, адсорбция, магнитная сепарация
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-114-122
Просмотров: 2
Изменение биомассы растений живого напочвенного покрова после сплошной рубки хвойно-лиственного насаждения (средняя тайга, Республика Коми)
Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий
Растения живого напочвенного покрова (ЖНП) являются важным индикатором состояния окружающей среды и выполняют ряд значимых экосистемных функций, в том числе и в процессе лесовосстановления. Однако, основное внимание уделяется динамике состояния биомассы древесной растительности, тогда как нижние ярусы часто остаются недооценёнными. В статье приводятся результаты анализа изменения надземной биомассы растений ЖНП в первые годы после сплошнолесосечной рубки хвойно-лиственного насаждения чернично-зеленомошного типа. Показано увеличение средней надземной биомассы растений напочвенного покрова на слабонарушенных пасечных участках от 155±32 до 222±38 г/м2 на первый год после рубки и до 799±159 г/м2 на третий год после рубки. Также отмечены структурные изменения во вкладе отдельных компонентов в общие запасы, обусловленные активным зарастанием вырубки травянистыми растениями (злаками) и снижением доли тенелюбивых видов. Количество проходов лесозаготовительной техники не оказывает достоверного влияния на биомассу ЖНП. Однако, выявлены различия в массе и структуре ЖНП в колеях и межколейных пространствах волоков. Полученные данные расширят существующие сведения об экологической роли растений нижних ярусов на вырубках и найдут применение при характеристике отклика круговорота веществ и оценке восстановления таёжных лесов после сплошных рубок, в том числе в условиях меняющегося климата.
Ключевые слова: средняя тайга, биомасса, сплошная рубка леса, живой напочвенный покров, хвойно-лиственное насаждение
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-076-082
Просмотров: 5
Закономерности культивирования микроскопических водорослей при биофиксации углекислого газа
А.С. Соловьёва, Е.С. Белик, Л.В. Рудакова
Раздел: Агроэкология
Политика декарбонизации, реализуемая на предприятиях Российской Федерации, требует разработки и научного обоснования соответствующих технологических решений. Одним из перспективных подходов к утилизации выбросов углекислого газа является его фиксация микроводорослями. Этот подход основан на способности некоторых штаммов микроводорослей активно увеличивать биомассу и эффективно поглощать СО2 при повышении концентрации углекислого газа в воздухе. В статье представлены результаты экспериментальных исследований по культивированию четырёх консорциумов микроскопических водорослей, выращенных в лаборатории и выделенных из природной среды, в газовой среде с повышенным содержанием углекислого газа. Культивирование микроводорослей осуществляли при непрерывном нагнетании СО2, постепенно увеличивая концентрацию с 5 до 15%. Наилучшие результаты по увеличению оптической плотностипоказала культура, выделенная из лишайников, состоящая из цианобактерий и колоний зелёных микроводорослей рода Chlorella, ассоциированных с гифами грибов, и культура, выделенная из природного пресного водоёма, представляющая собой зелёные микроводоросли различных родов с преобладанием Chlorella spp. Наибольшие средние скорости роста данных культур наблюдались при концентрации СО2 10% (0,0157±0,0007 ед. опт. плотн./сут) и 5% (0,01230±0,00015 ед. опт. плотн./сут). После 102 дней культивирования биомасса микроводорослей во всех культурах увеличилась в 2–9 раз. Результаты эксперимента подтвердили эффективность использования микроводорослей для утилизации углекислого газа.