Выявление токсического воздействия тяжёлых металлов на фитопланктон с помощью анализа индукционных кривых флуоресценции хлорофилла методами машинного обучения
Создание сети автономных станций биоиндикации состояния водных объектов требует разработки методов анализа больших массивов данных. В данной работе показано, каким образом сочетание методов машинного обучения с традиционными статистическими методами может быть использовано для выявления неявных закономерностей в массиве данных по действию тяжёлых металлов на природный фитопланктон. Массив экспериментальных данных представляет собой 465 кривых индукции флуоресценции, измеренных на образцах фитопланктона из 9 водоёмов Псковской области, и отражающих динамику переноса электрона в фотосинтетическом аппарате клеток водорослей. Каждая кривая характеризуется 14 параметрами JIP-теста, часть из которых непосредственно описывают форму кривой, другая часть параметров связывает форму кривой с энергетическими потоками, возникающими в фотосинтетическом аппарате в ответ на получение клеткой кванта света. На базе массива параметров JIP-теста методами кластерного анализа был проведён анализ различий в фотосинтетической активности проб фитопланктона из 9 водоёмов Псковской области в контроле и при долгосрочном воздействии солей кадмия и хрома. В контрольных пробах были выявлены две группы, различающиеся фотосинтетической активностью фитопланктона. Предполагается, что более низкая фотосинтетическая активность проб фитопланктона связана с антропогенной нагрузкой на водоёмы, из которых были взяты соответствующие образцы. Показано, что в пробах с изначально низкой активностью фотосинтетического аппарата токсическое действие тяжёлых металлов проявляется на более поздних сроках инкубации по сравнению с более активными пробами. Предложенный подход может быть легко масштабирован для анализа больших массивов экспериментальных данных, что делает его перспективным инструментом для раннего обнаружения токсического загрязнения природных вод.
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-126-134
Просмотров: 20
Находка теплолюбивого гриба Laetiporus sulphureus на территории г. Кирова
Д.В. Попыванов, А.А. Широких, Ю.А. Злобина
Раздел: Популяционная экология
Впервые на территории г. Кирова обнаружен съедобный лекарственный гриб трутовик серно-жёлтый, характеризующийся более южным ареалом обитания. Проведено выделение чистой культуры трутовика серно-жёлтого с помощью фрагмента плодового тела, извлечённого из внутренней части базидиокарпа. Видовая идентификация гриба подтверждена молекулярно-генетическим методом, результаты депонированы в GenBank: ON130354.1. Проведён филогенетический анализ внесённых в GenBank видов рода Laetiporus, имеющих широкий ареал распространения. Исследована антибиотическая активность изолята. Установлено, что гриб ингибирует рост грамположительной бактерии Arthrobacter humicola 30H и грамотрицательных видов Pedobacter agri 85Td, Pseudomonas cepacia 5809, Erwinia rhapontici ДАГ1-1. Проведено культивирование штамма на жидких питательных средах из растительных отходов, выявлено накопление сухой биомассы мицелия до 1,64 г/л.
Ключевые слова: базидиомицеты, трутовик серно-желтый, погруженное культивирование, антибиотики, изменение климата
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-181-189
Просмотров: 11
Биоаккумуляция тяжёлых металлов и других токсичных элементов в мышцах рыб бассейна р. Волги
Целью настоящей работы было изучение накопления тяжёлых металлов и токсичных элементов в мышцах основных промысловых рыб бассейна р. Волги. Отбор образцов проводили на всём протяжении р. Волги, в районах, которые характеризуются различной степенью развития промышленности. В процессе проведения работы были отобраны образцы тканей основных видов промысловых рыб (всего около 300 образцов). Анализ отобранного материала проведён с помощью масс-спектрометрии с индукционно-связанной плазмой, атомной абсорбции с атомизацией в пламени и атомной абсорбции с «холодным паром». На основании этого анализа определены уровни накопления Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Sr, Cd, Sb, I, Hg, Pb в мышцах основных видов промысловых рыб. Приведены графики распределения концентрации элементов в мышцах окуня в зависимости от района вылова рыбы: максимальная концентрация суммы токсичных элементов в мышцах окуня характерна для Рыбинского водохранилища и района посёлка Цаган-Аман, а минимальная – для верховьев Волги и дельты. Оценена зависимость накопления в мышцах окуня As, Cd, Hg, Se, I и Br от массы рыбы. Обнаружено, что концентрация Hg и Se в мышцах окуня прямо пропорционально зависит от массы рыбы.
Ключевые слова: тяжёлые металлы, токсичные элементы, биоаккумуляция, ткани рыб, особенности накопления, р. Волга
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-080-088
Просмотров: 24
Тяжёлые металлы в почвах различных функциональных зон урбанизированных территорий: оценка содержания и экологического риска
Т.А. Трифонова, И.Н. Курочкин, Ю.Н. Курбатов
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
С целью анализа загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных почв города Владимира проведен отбор и исследование почвенных образцов. Почвенные образцы проанализированы на содержание свинца, цинка, меди, никеля, марганца, кобальта и хрома. Проведено сравнение полученных показателей с предельно допустимыми концентрациями и фоновыми значениями. Установлены закономерности между близостью исследуемых участков к промышленным предприятиям и концентрацией тяжёлых металлов в почве. Рассчитаны коэффициенты накопления тяжёлых металлов в почвах и выявлены металлы, являющиеся приоритетными загрязнителями с наибольшими показателями коэффициента накопления. При помощи расчёта суммарного показателя накопления территория города дифференцирована по степени опасности. Проведён расчёт таких показателей, как: общий индекс загрязнения PLI, показатель потенциального экологического риска PERI, индекс загрязнения Nemerow (NPI). Установлено, что приоритетными загрязнителями являются свинец, мышьяк и цинк. Степень загрязнения почв различных функциональных зон по показателю потенциального экологического риска и общему индексу загрязнения PLI увеличивается в следующем ряду: зоны многоэтажной застройки < зоны зелёных насаждений < зоны транспортной инфраструктуры < зоны малоэтажной застройки < промышленные зоны.
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-038-046
Просмотров: 53
Экологические особенности и биотехнологические возможности почвенных актинобактерий (обзор)
Л.Н. Григорян, Ю.В. Батаева
Раздел: Теоретические проблемы экологии
Актинобактерии – грамположительные аэробные и факультативно анаэробные бактерии, имеющие тенденцию к образованию ветвящихся гиф, образующих мицелий. Основная их роль заключается в разложении сложных полимеров в почве: лигнина, целлюлозы, хитина, гумусовых веществ; формировании плодородия; продукции антибиотических веществ и других биологически активных соединений. Актинобактерии продуцируют в окружающую среду комплекс вторичных экзометаболитов различного состава с алифатическими, карбоциклическими, гетеро-
циклическими, азотистыми, кислород- и серосодержащими соединениями. Большинство выделенных вторичных метаболитов обладают антибиотическими, антимикробными, антивирусными, гербицидными, инсектицидными свойствами. Биотехнологические возможности почвенных актинобактерий, продуцирующих биологически активные вещества с широким спектром экологического влияния, используются при разработке биопрепаратов полифункционального действия для различных отраслей промышленности. Цель данной работы – анализ экологических особенностей и биотехнологических возможностей почвенных актинобактерий. В обзоре описано распространение актинобактерий в различных типах почв, в том числе с присутствием поллютантов, состав продуцируемых метаболитов, взаимоотношения с другими микроорганизмами, а также биотехнологические свойства и возможность использования актинобактерий для разработки биопрепаратов для агроэкосистем.
В статье обсуждаются результаты анализа стойких органических загрязнителей (СОЗ) в промысловых видах рыб (атлантический лосось (сёмга) Salmon salar, азиатская корюшка Osmerus dentex Steindachner et Kner, сельдь Clupea sp., арктический голец Salvelinus alpinus), обитающих на территории Ненецкого автономного округа (НАО) и используемых в рационе питания жителями Российской Арктики. Данное исследование закладывает основу проведения мониторинга СОЗ в традиционных продуктах питания с учётом норм суточного потребления и возможных рисков, которые могут оказывать влияние на здоровье человека в Арктике. Авторы определили временные тренды содержания СОЗ в арктических видах рыб, а также провели анализ и сравнение опубликованных данных о СОЗ в традиционных пищевых продуктах Арктического региона. В исследуемых образцах рыб среди СОЗ доминировали p,p’-ДДЕ, ПХБ 153 и гексахлорбензол, что соответствует тенденциям накопления органических загрязнителей в арктических гидробионтах. Суммарное содержание СОЗ в сёмге, сельди, арктическом гольце и азиатской корюшке составляли 15,01; 7,89; 2,38; 2,02 нг/г сырого веса соответственно, что в десятки-сотни раз ниже установленных нормативных значений. Для всех изучаемых видов рыб, в количестве не менее 7 образцов, соотношение ДДЕ/ДДТ было высоким, что свидетельствует о раннем загрязнении ДДТ мест обитания рыб. Сёмга и сельдь являются наиболее контаминированными видами рыб по всему перечню изучаемых соединений. Отмечено снижение концентрации СОЗ в изучаемых видах рыб в сравнении с более ранними исследованиями, проведёнными на схожих территориях. Несмотря на большое количество рыбы в рационе жителей НАО, существенных рисков для здоровья населения выявлено не было. Однако было показано, что уровень ПХБ в концентрациях ниже предельно допустимых несёт потенциальный риск возникновения онкозаболеваний, особенно при потреблении сёмги более 45 г/сут местным населением в одном из посёлков НАО.
Ключевые слова: полихлорированные бифенилы, пестициды, промысловые виды рыб, Ненецкий автономный округ, Арктика, экологический риск
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-135-146
Просмотров: 26
Загрязнение воздушной среды формальдегидом и оценка риска канцерогенных эффектов
В статье представлены результаты исследований по оценке содержания формальдегида в атмосфере г. Липецка, связи концентраций с метеопараметрами и оценка канцерогенных рисков для населения. Выявлены закономерности годовой и суточной динамики поллютанта, пиковые значения которого приходятся на тёплый период года (май – сентябрь), а в суточном ходе на дневные и вечерние часы (13:00 и 19:00). Связь концентраций с метеопараметрами показывает явную тенденцию увеличения концентраций формальдегида с ростом температуры воздуха, а с повышением силы ветра и влажности воздуха концентрация, наоборот, снижается. Расчёт индивидуальных канцерогенных рисков для здоровья населения показал значение 6 · 10-5, что соответствует предельно допустимому риску. Наиболее неблагоприятная ситуация складывается в Тракторном районе города (вблизи металлургического комбината) и на территориях, прилегающих к основным оживлённым перекрёсткам города (перекрёсток Кольцо трубного завода). При оценке популяционных рисков установлено, что присутствие канцерогена в атмосферном воздухе данных районов может провоцировать 5–6 дополнительных случаев злокачественных новообразований.
Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий
В статье рассмотрена динамика биоразнообразия компонентов производных послерубочных растительных сообществ в ряду восстановления ельников черничных в биоклиматических условиях средней тайги. На каждой сукцесcионной стадии (1(2)-летние, 17(18)-летние, 49(50)-летние производные послерубочные сообщества и коренной лес) проведено в среднем по 20 описаний (всего 81). На основе полученного материала определены видовое богатство и индексы биоразнообразия отдельно для древесного, кустарникового, травяно-кустарничкового и мохового ярусов. Выявлено, что промышленные рубки леса крайне негативно влияют на видовое богатство лесных видов. Это выражается в их потере (особенно стенобионтов), уменьшении обилия и константности. В производных сообществах на территории пасек и пасечных волоков отмечено снижение биоразнообразия в древесном, кустарниковом и моховом ярусах, при возрастании – в травяно-кустарничковом за счёт внедрения луговых, опушечных, болотных видов на фоне уменьшения обилия доминантов лесных экосистем. В производных сообществах на сильнонарушенных участках лесосеки (волоки магистральные) происходит возрастание как общего видового богатства, так и биоразнообразия во всех ярусах, кроме древесного. Фиксируемое возрастание показателей происходит благодаря формированию сообществ из наиболее активных видов разных эколого-ценотических групп.
Ключевые слова: Европейский Северо-Восток России, зимние сплошнолесосечные рубки, ельники черничные, биоразнообразие, средняя тайга
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-056-065
Просмотров: 23
Эколого-биологические и морфологические особенности возбудителя трихинеллёза в Кировской области и оптимизация мер борьбы
О.Б. Жданова, И.И. Окулова
Раздел: Популяционная экология
Трихинеллёз является одним из самых опасных гельминтозоонозов на севере Европы и Азии. Анализ различных методов профилактики в гельминтологии указывает на возрастающее внимание к борьбе c данным зоонозом как
в России, так и во всём мире. Дикие животные как источник инвазии играют ведущую роль в заболевании человека
трихинеллёзом. Задача данной работы заключалась в оценке основных методов диагностики и профилактики гельминтозооноза. Экспертиза мяса и мясных продуктов охоты позволяет предотвращать инфекцию человека и домашних животных. В статье рассмотрено влияние низких температур, морфологические особенности капсул личинок трихинелл и аспекты совершенствования мер борьбы с трихинеллёзом на северных территориях. Индекс и форма капсулы трихинелл у хищных различны. По всей видимости данные особенности обусловлены характером паразито-хозяинных отношений и различиями в морфологии миосимпластов мышечной ткани у различных животных, и являются видоспецифичными для животных-хозяев трихинелл.
Проведённые исследования подтверждают эффективность комбинации методов компрессорной трихинеллоскопии и переваривания в искусственном желудочном соке (ИЖС) при посмертной диагностике трихинеллёза диких животных. При сравнении данных методов установлено, что метод переваривания в ИЖС более чувствителен по сравнению с компрессионной трихинеллоскопией, но он менее эффективен в выявлении погибших трихинелл. Новые технологии обеззараживания тушек и остатков мышечной массы животных после мездрения шкур разработаны для пунктов заготовки пушнины, с этой целью предложены специальные холодильные камеры и растворы дезинфектантов. Трихинеллы северных территорий более устойчивы к действию низких температур, поэтому режимы обеззараживания должны быть увеличены (как температура, так и время выдержки). Так, например, если замораживание свинины проводится при температуре -15 oС, и согласно рекомендации Международной комиссии по трихинеллёзу выдерживать мясо необходимо не менее 3–4 недель, то тушки диких животных должны подвергаться промораживанию не менее 3 недель при температуре менее -20 oС.
Статья опубликована в № 2 за 2023 год DOI: 10.25750/1995-4301-2023-2-164-171
Просмотров: 9
Повышение эффективности биологической очистки промышленных стоков в составе городских сточных вод
М.Ю. Дягелев
Раздел: Экологизация производства
В статье представлены результаты исследований очистки промышленных стоков в составе городских сточных вод. В качестве метода повышения эффективности биологической очистки был использован биосорбционный способ с применением порошкообразного активного угля. Исследования были проведены на опытной установке, состоящей из четырёх ёмкостей, имитирующих работу аэротенка. В каждой серии опытов в равных пропорциях в ёмкости добавлялись сточные воды, активный ил и разные дозы специальных растворов, имитирующих промышленные стоки различного происхождения. На основе представленных результатов проведена оценка эффективности биологической очистки сточных вод в присутствии порошкообразного активного угля при разном содержании промышленных стоков в составе городских сточных вод. При содержании угля в ёмкости – 0,1 г/дм3 эффективность очистки сточных вод от имитационных стоков пищевой промышленности по обобщённому показателю «химическое потребление кислорода» составила 67,9%, а эффективность очистки стоков, содержащих нефтепродукты, достигла 95,5%.
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
