Численное моделирование распространения пассивных примесей в Белом море
И.А. Чернов, А.В. Толстиков
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
При отсутствии возможности наблюдений переноса потенциально опасных примесей в акватории моря для
расчёта рисков с успехом применяется численное моделирование. В Белом море, транспортном узле и стратегически важном объекте для добычи природных ресурсов, необходимо иметь сценарии развития ситуаций, когда загрязняющие вещества попадают в его воды. Модельный комплекс JASMINE, содержащий блок переноса примесей, способен помочь ответить на ряд вопросов, связанных с распространением загрязнителей и любых пассивных примесей, то есть веществ, не влияющих на плотность воды и динамику вод и льда в Белом море. Выполнены численные эксперименты, показывающие распространение плавучих примесей в акватории Белого моря от дельта-источников, расположенных в устьях крупных рек, а также расчёт сроков освобождения моря от плёнок загрязняющих веществ, изначально равномерно покрывающих всю акваторию. Показано, что сроки выноса поллютантов определяются морфометрическими особенностями залива. Обмен веществом между заливами крайне мал, за исключением переноса Онежский-Двинский-Мезенский, который согласуется с картиной геострофических течений.
Ключевые слова: примеси, адвективный перенос, численное моделирование, Белое море, JASMINE
Статья опубликована в № 3 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-3-021-027
Просмотров: 16
Выявление ключевого биотопа бореальных пойменных лугов в национальном парке «Смоленское Поозерье» на основе спутниковых и топографических данных
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
Показана возможность выявления ключевого биотопа бореальных пойменных лугов в национальном парке «Смоленское Поозерье» на основе спектральных и топографических характеристик территории. Ключевой биотоп E3.47 по EUNIS представляет собой луга вдоль крупных рек с участками со спокойным течением, которые замерзают каждую зиму, заливаются весной. В данную категорию включают участки, открытые или слабо заросшие древесно-кустарниковой растительностью. Для определения участков пойменных лугов использованы мультиспектральные спутниковые изображения Sentinel-2 (ESA Sentinel-2, 2019). Геопространственная оценка бореальных пойменных лугов выполнена с применением метода неуправляемой классификации «К-средних» десяти спектральных каналов спутниковых изображений Sentinel-2, полученных за шесть сезонов, включая период половодья. В результате кластерного анализа выбраны классы, спектрально близкие к луговым сообществам, располагающиеся вдоль пойменных участков рек и не превышающие диапазон перепада высот от уреза воды в 5 м, который соответствует максимально возможному подъёму воды в реках во время паводка для исследуемой территории. Для коррекции выбранных классов был использован топографический индекс, рассчитанный с использованием цифровой модели рельефа (ЦМР) и гидрографической сети местности. Определение точности распознавания класса пойменных лугов производили по матрице ошибок в 133 отрезках вдоль 4 трансект, заложенных в пойменных и суходольных луговых сообществах. Сходимость результатов классификации пойменных лугов с данными наземных обследований составила 75% (каппа Коэна равна 0,53).
Ключевые слова: национальный парк «Смоленское Поозерье», EUNIS, бореальные пойменные луга, Sentinel-2, метод «К-средних», дистанционное зондирование Земли
Статья опубликована в № 3 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-3-028-036
Просмотров: 17
Применение метода газоразрядной визуализации для оценки скрытых дефектов семян
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
Метод газоразрядной визуализации (ГРВ, электрофотографии) позволяет регистрировать и количественно оценивать свечение, возникающее вблизи поверхности объекта (семени), при помещении его в электромагнитное поле высокой напряжённости. Методом газоразрядной визуализации в сочетании с автоматическим анализом цифровых газоразрядных изображений выявлены и проанализированы скрытые дефекты изученных семян. Обнаружена невыполненность образцов семян сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour) и биогенное повреждение бактериального происхождения семян кукурузы сахарной (Zea mays L.). Показано, что невыполненные (пустые) семена имеют пониженные значения средней интенсивности цифровых газоразрядных изображений. Согласно полученным данным, методы газоразрядной визуализации и микрофокусной рентгенографии показали высокую эффективность (> 90%) точности при выявлении невыполненных (пустых) семян сосны кедровой сибирской. Проведена сравнительная оценка газоразрядных показателей и всхожести семян как интегральных показателей для оценки биологической полноценности семян кукурузы сахарной. Установлено, что образец семян кукурузы сахарной гибрида Краснодарский 194 МВ характеризовался сниженными значениями средней интенсивности газоразрядных изображений, а также средней яркости цифровых рентгеновских изображений по сравнению с тремя другими образцами семян. Образец гибрида Краснодарский 194 МВ характеризовался худшими посевными качествами: энергией прорастания, всхожестью, длиной корня и длиной ростка. Показано, что семена Краснодарский 194 MB были поражены фитопатогенными бактериями Pantoea ananatis. Обнаружена средняя обратная корреляция ряда характеристик газоразрядного свечения (площадь, суммарная интенсивность) со среднеквадратическим отклонением яркости цифровых рентгеновских изображений, а также слабая достоверная связь большинства газоразрядных характеристик с посевными качествами. Исследованиями подтверждено, что метод газоразрядной визуализации в сочетании с автоматическим анализом цифровых газоразрядных изображений может служить эффективным дополнительным инструментом для оперативного выявления дефектных семян.
Ключевые слова: газоразрядная визуализация (электрофотография) семян, анализ изображений семян, посевные качества семян, Pinus sibirica Du Tour, Zea mays L.
Статья опубликована в № 3 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-3-037-048
Просмотров: 11
Использование основных гидрохимических и гидробиологических показателей для определения инвариантного состояния Куйбышевского водохранилища и его притоков
Методом экологических модификаций определено инвариантное состояние водных экосистем бассейна Средней Волги. На основе анализа многолетней режимной гидрохимической и гидробиологической информации методами математической статистики (кластерного, иерархического кластерного анализа, ординационных методов), исследованные водные объекты были сгруппированы по химическому составу воды с выделением главных показателей природного и антропогенного генезиса. Выделены общие показатели химического состава воды (температура, минерализация, жёсткость, содержание нефтепродуктов, ионов хрома), влияющие на изменение качественных и количественных характеристик гидробиоценозов, а также специфические показатели (азотсодержащие соединения, фосфаты, хлориды, сульфаты, ионы меди и железа), отрицательно влияющие на количественные и качественные характеристики гидробиоценозов. Для оценки инвариантного состояния использована группа инфузорий – цилиопланктон (качественные и количественные характеристики). В экосистеме Куйбышевского водохранилища цилиопланктон характеризовался высоким видовым разнообразием, что является признаком антропогенного напряжения. В реках количественные характеристики цилиопланктона низкие, а изменения в сообществе носят характер экологических модуляций. Доля развития коловраток в зоопланктонных сообществах указывает на элементы экологического регресса в экосистемах водных объектов. По уровню развития организмов зообентоса, его численности и относительной доли олигохет в экосистеме Куйбышевского водохранилища наблюдается антропогенное напряжение на большинстве участков, только в районе г. Чистополь – элементы экологического регресса, а у г. Тетюши состояние экосистемы характеризуется как переходное от фонового к антропогенному напряжению. Реки Вятка и Меша характеризуются как фоновые с переходом к антропогенному напряжению; в р. Казанка прослеживается антропогенное эвтрофирование с элементами экологического регресса; реки Степной Зай, Нокса и Илеть испытывают элементы экологического регресса. Получены статистические зависимости показателей гидробиоценоза от гидрохимического состава.
Статья опубликована в № 3 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-3-113-119
Просмотров: 12
Применение геоинформационного моделирования и фрактального анализа при геоэкологической оценке урбогеосистем
Б.И. Кочуров, М.А. Мовчан
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
В статье апробируются современные методы геоэкологической оценки населённых пунктов, а именно ГИС-моделирование и фрактальный анализ. В последнее время они нашли широкое применение при количественной оценке как инфраструктурных компонентов городской среды – улично-дорожной сети, плотности застройки, степени транспортной доступности, так и средоформирующих, в роли которых выступают зелёные зоны. Методы ГИС-моделирования позволяют количественно оценить плотность распределения определённого компонента городской среды или рассчитать степень доступности в виде классификации и визуализировать результаты в пространственно-временном масштабе в удобном для восприятия виде. В работе оцениваются параметры густоты дорожной сети, плотности застройки и степень озеленения территории по спектральным индексам – NDVI и NDBI. При фрактальном анализе оценивается диапазон устойчивости среды населённых пунктов к факторам антропогенной нагрузки и, таким образом, выявляются ареалы с различной степенью выраженности техногенного воздействия по показателю фрактальной размерности – Df. Методы геоинформационного моделирования и фрактального анализа дополняют друг друга при геоэкологической оценке и позволяют делать более объективную оценку состояния городской территории.
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-032-037
Просмотров: 42
Экологические факторы, определяющие естественную и антропогенную инвазию борщевика Сосновского Heracleum sosnowskyi Manden., меры борьбы с ним (обзор)
Т.Я. Ашихмина, Е.В. Товстик, Т.А. Адамович
Раздел: Теоретические проблемы экологии
В настоящем обзоре проанализирована и рассмотрена на конкретных примерах проблема инвазии борщевика Сосновского Heracleum sosnowskyi Manden. под влиянием различных экологических факторов: абиотических, биотических и антропогенных. Влияние данных факторов на инвазивность рассмотрено на конкретных примерах. Установлено, что среди абиотических факторов главную роль в распространении борщевика Сосновского играют температура, влажность, свет, скорость и направление ветра, длительность залегания и высота снежного покрова, рельеф местности, элементный состав почвы. Совокупность абиотических факторов в целом определяет приуроченность борщевика Сосновского к областям прохладного гумидного климата. Повышенная влажность, наличие снегового покрова, низкие положительные температуры в осенне-зимний и ранневесенний периоды создают условия для стратификации семян, обеспечивающей жизнеспособность борщевика. Различные межвидовые взаимодействия наряду с другими экологическими факторами вносят значительный вклад в инвазивность борщевика Сосновского. Определяющим биотическим фактором в случае данного вида выступает конкуренция за ресурсы. Однако, несмотря на аллелапатическую активность борщевика, он может являться объектом паразитарного внедрения некоторых растительных видов, к примеру, лианы эхиноцистиса лопастного. Внедрение борщевика Сосновского в естественные фитоценозы зависит от их плотности, оно также тесно связано с опылителями и фитофагами. Отмечается связь растения с почвенными микробными сообществами, которые оказывают на инвазию борщевика как положительное, так и отрицательное действие. Среди антропогенных факторов наибольший вклад в инвазивность борщевика Сосновского вносит перемещение засорённых жизнеспособными семенами данного растения грунтов в ходе строительства, перенос семян с различными видами транспорта. Значимую роль в инвазивности борщевика Сосновского играет вырубка лесов, в ходе которой происходит изменение структуры и состава растительности. Распространение борщевика обусловлено не только экологическими факторами, действующими в комплексе, но и его высокой адаптивностью к различным условиям среды обитания. В связи с этим, для определения способа борьбы с борщевиком Сосновского важно учитывать не только эффективность мер, но и роль экологических факторов, определяющих жизнеспособность данного растения.
Ключевые слова: биотические, абиотические, антропогенные факторы, интродукция, инвазивный вид, меры борьбы
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-020-031
Просмотров: 29
Гальваношламы – источник вторичных материальных ресурсов при получении пигментов-наполнителей для лакокрасочных изделий
Гальванические производства по степени отрицательного воздействия на окружающую среду занимают одно из первых мест вследствие содержания ионов тяжёлых металлов, обладающих токсичными, канцерогенными и мутагенными свойствами. Нахождение эффективного способа переработки и утилизации гальваношламов позволит решить проблему неуклонного роста стоимости металлов и минимизировать отрицательное воздействие на окружающую среду, что является важной природоохранной задачей, имеющей большую научную и практическую значимость. В работе представлены результаты исследований по извлечению из железосодержащего гальваношлама оксида железа(III) Fe2O3 для использования его в качестве пигмента-наполнителя при изготовлении краски железный сурик. Исходный гальваношлам растворяли в воде до сметанообразной консистенции и затем постепенно добавляли серную кислоту до понижения величины рН (рН 6,0–1,5), получали сульфаты металлов. Гидроксид железа(III) Fe(OH)3 осаждали из отфильтрованных сульфатных растворов 40% раствором щелочи NaOH при рН 1,5–4,1. После предварительной сушки при температуре ≈ 150 оС проводили его термообработку при 600±2 оС в течение 5–6 ч и получали оксид железа(III) Fe2O3,который соответствовал требованиям ГОСТ 10503-71 «Краски масляные, готовые к применению. Технические условия» по размеру частиц, маслоёмкости, плотности частиц и рН водных вытяжек. Изготовленная на его основе краска железный сурик также отвечала требованиям этого ГОСТ по таким параметрам, как вязкость, укрывистость, время высыхания и др. Предложена принципиальная схема для получения пигмента-наполнителя, применяемого для производства лакокрасочных изделий. В схеме использован набор и компоновка широко применяемого в промышленности оборудования (транспортёр, дозаторы, шнекипитатели, ванны кислотной и щелочной обработки, центрифуга, печь сушки и обжига).
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-089-095
Просмотров: 11
Мониторинг почвенной альгоцианофлоры на техногенной территории
Л.В. Кондакова, Е.В. Дабах
Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий
Представлены результаты мониторинга высшей растительности и почвенной альгоцианофлоры на территории самозарастающего хранилища жидких отходов после рекультивации. Видовой состав высших растений и альгоцианофлоры на площадках мониторинга зависит от всей совокупности факторов почвообразования: исходной неоднородности субстрата, рельефа, условий увлажнения. Пониженный рельеф и избыточное увлажнение способствуют развитию влаголюбивых видов высших растений, водорослей и цианобактерий; плотность дернины злаков обостряет конкурентные отношения высших растений (монодоминантность) и способствует снижению видового разнообразия микрофототрофов. Доминантами сообществ микрофототрофов на всех площадках являются цианобактерии, составляя 43–47% от видового разнообразия. Отмечено мало видов жёлтозелёных и эустигматофитовых водорослей, чувствительных к техногенному загрязнению. Закономерной связи между загрязнением грунтов, видовым разнообразием растительности и составом альгоцианофлоры не выявлено. Отмечено, что со временем сходство альгоцианофлор на площадках мониторинга возрастает. Максимальные различия видового состава водорослей и ЦБ, выявленные на площадке под моноассоциацией тростника обыкновенного, обусловлены избыточным увлажнением почв в понижении рельефа.
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-047-055
Просмотров: 23
Состояние лиственничников и перспективы выращивания лиственницы сибирской в подзоне хвойно-широколиственных лесов
Н.П. Савиных, А.А. Тетерин
Раздел: Популяционная экология
С позиций экосистемных услуг леса согласно лесоводственным, геоботаническим и эколого-ценотическим характеристикам в сравнении с нормальными древостоями изучены на примере модельных площадок искусственно созданные насаждения Larix sibirica Led. в возрасте 52 лет. Установлено соответствие лиственничных древостоев нормальным древостоям; больший запас древесины по сравнению с основными лесообразующими породами региона; тенденция естественной трансформации в леса с большим участием ели из-за высокой плотности древостоя; наличие охраняемых видов. Сделаны выводы о возможности и целесообразности использования Larix sibirica Led. в воспроизводстве лесов региона с повышением ресурсных, обеспечением поддерживающих и сохраняющих функций лесов. Предложено для предотвращения трансформации лиственничных лесов в леса с елью поддерживать необходимую освещённость с использованием полного комплекса рубок ухода за лесом, особенно прореживания и проходных.
Ключевые слова: Larix sibirica Led., лиственница сибирская, продуктивность древостоя, эколого-ценотические группы, биоразнообразие, экосистемные услуги леса
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-155-163
Просмотров: 12
Рациональное лесопользование в России: проблемы и перспективы совершенствования организационно-правового механизма
Д.Г. Домрачев, А.А. Кирилловых, В.Н. Пугач
Раздел: Социальная экология
Решение проблемы сохранения лесов на планете зависит от усилий всего мирового сообщества. Важное место в этом вопросе отводится правовым механизмам, закрепляющим взаимные обязательства государств, а также нормы внутреннего законодательства по обеспечению устойчивого развития лесов и лесного хозяйства. В статье проведён анализ современного состояния и практики реализации международно-правового режима, а также положений отечественного лесного законодательства в части организационного и правового обеспечения повышения эффективности хозяйственного использования лесов на территории Российской Федерации. Показаны проблемы и
перспективы реализации отдельных регулятивных инструментов, обеспечивающих проведение Российской Федерацией государственной политики в сфере развития лесного хозяйства. В частности, обосновывается решающая роль государства в выстраивании механизмов рационализации использования лесов с учётом применения комплекса (административных и экономических) мер стимулирования хозяйствующих субъектов. Необходим переход от ресурсо-ориентированного к экосистемному подходу в развитии лесной экономики, позволяющему гармонизировать интересы государства, общества и бизнеса в использовании лесных ресурсов при сохранении приемлемых темпов социально-экономического развития страны.
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
