Сброс сточных вод сложного состава, содержащих устойчивые к биологической деструкции органические соединения, представляет собой острую экологическую проблему. Одно из направлений её решения – поиск новых более доступных и эффективных химических окислителей. Перспективный окислитель органических загрязняющих веществ в сточных водах – пероксодисерная кислота (H2S2O8). Основной недостаток рассматриваемого реагента заключается в его нестабильности в водных растворах из-за активного протекания гидролиза и, как следствие, в коротком сроке хранения. В данном исследовании изучено влияние начальной концентрации, pH, температуры и света на процесс хранения H2S2O8. Для оценки степени распада пероксодисерной кислоты в ходе её хранения и под воздействием внешних факторов авторами предложена новая методика определения конечного продукта разложения H2S2O8 – пероксида водорода. Установлено, что разложение пероксодисерной кислоты значительно замедляется при снижении температуры и практически останавливается при распаде ≈30% вещества. Доказано, что изменение pH среды приводит к распаду ≈95% реагента в течение 1 недели. Практически полное разложение пероксодисерной кислоты при нагревании (93% при 60 оC) и при УФ-облучении (82%) позволяют выдвинуть предположение о возможности термической и УФ-активации образования сульфат-радикалов для проведения AOP (Advanced Oxidation Processes). Успешное обесцвечивание поглотителя свободных радикалов, в качестве которого был использован синтетический краситель метиловый красный, подтверждает перспективность пероксодисерной кислоты как окислителя органических загрязняющих веществ в сточных водах.
Ключевые слова: пероксодисерная кислота, условия хранения, фотодеструкция, термическое разложение
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
Природные воды являются растворами сложного состава с широким перечнем и диапазонами содержания растворённых веществ. Ограничения действующей системы водоподготовки на водозаборах определяет влияние химического состава природных вод на формируемый состав приготавливаемых питьевых вод. Количество растворённых веществ в питьевой воде будет зависеть, с одной стороны, от природно-антропогенных условий формирования химического состава используемых природных вод, а с другой – от методов и эффективности их очистки при приготовлении вод питьевого качества. Устаревшие и недостаточно эффективные системы очистки природных вод на водозаборах формируют тесную связь между химическим составом природных вод и приготавливаемых из них питьевых вод. Однако, оценка качества питьевых вод централизованных систем питьевого водоснабжения проводится с санитарно-гигиенических позиций, без учёта антропогенной нагрузки на природные воды и влияния природно-антропогенных особенностей на их химический состав. Более того, питьевые воды, приготавливаемые из природных вод, являются водным элементом урбоэкосистемы, что требует использования и экологических подходов к оценке их качества. Объективность оценки качества любых объектов напрямую зависит от перечня учитываемых загрязняющих веществ. Так, согласно РД 52.24.643-2002, для комплексной оценки химического состава поверхностных вод при расчёте удельного комбинаторного индекса загрязнения воды (УКИЗВ) должны учитываться 15 обязательных показателей. Для оценки качества питьевых вод применялась методология расчёта УКИЗВ, однако с использованием перечня показателей и их порогов, определяемых в программе социально-гигиенического мониторинга питьевой воды. Предложен новый показатель для оценки химического состава питьевых вод, названный гидрохимический статус, предназначенный для обобщения экологических и санитарно-гигиенических подходов при оценке качества питьевых вод как водного элемента урбоэкосистемы. Приведена апробация расчёта предлагаемого показателя для оценки химического состава питьевых вод на территории г. Казани. Проведена верификация показателя со значениями УКИЗВ и уровнем экологического риска с градациями приемлемости риска и классами качества вод, что позволяет совместно оценивать все указанные показатели.
Ключевые слова: поверхностные воды, питьповерхностные воды, питьевые воды, химический состав, удельный комбинаторный индекс загрязнённости воды, методика расчёта, комплексный показатель, оценка качества питьевых водевые воды, химический состав, удельный комбинаторный индекс загрязнённости воды, методика расчёта, комплексный показатель, оценка качества питьевых вод
2025 г., № 2 Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий УДК: 574.588:582.232+593.17
Сообщества свободноживущих инфузорий в пресных водоёмах с доминированием разных видов цианобактерий
С.В. Быкова, М.В. Уманская, М.Ю. Горбунов
Самарский федеральный исследовательский центр РАН, Институт экологии Волжского бассейна РАН
Представлены первые результаты исследования зависимости количественных и структурных показателей сообщества инфузорий от состава доминирующих видов цианобактерий в водоёмах Самарской области. По итогам проведённого скрининга водоёмов с разным уровнем «цветения» воды и структурой доминирования цианобактерий было выявлено 123 вида свободноживущих инфузорий. Показано, что максимальные количественные характеристики сообщества инфузорий совпадают с явным доминированием в сообществе фитопланктона Planktothrix agardii Gomont и Raphidiopsis rachiborskii (Woloszynska). Трофическая структура более разнообразна в сообществах с доминированием P. agardii и Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs. Напротив, в пробах с преобладанием укариотических водорослей или с доминированием R. rachiborskii из трофической структуры выпадает целая трофическая группа – гистофаги. В сообществе инфузорий преобладают альгофаги в условиях доминирования A. flos-aquae. В целом в период массового «цветения» закономерно лидируют бактериодетритофаги. Интересен факт большей значимости хищников при доминировании в составе фитопланктона R. rachiborskii.
2025 г., № 2 Раздел: Экотоксикология УДК: [[597.556.333.1:577.1]:574.2](262.54)
Сравнительный анализ токсикологических и биохимических показателей бычка-кругляка Neogobius melanostomus (Pallas, 1814) из разных районов Азовского моря
Т.Б. Сигачева, Е.Н. Скуратовская
ФИЦ ИнБЮМ
Химические элементы являются приоритетными загрязнителями для многих водоёмов. Они характеризуются высокой способностью к накоплению и даже в следовых количествах влияют на физиологический и биохимический статус рыб. В данной работе мы исследовали токсикологические (концентрация Hg, Pb, Cd, As, Fe, Zn и Cu) и биохимические (уровень окислительной модификации белков и перекисного окисления липидов, активность антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы (СОД), каталазы (КАТ)), холинэстеразы (ХЭ), аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (АСТ) и содержание альбумина) параметры в печени бычка-кругляка Neogobius melanostomus, обитающего в двух районах Азовского моря (Белосарайская коса (БК) и восточная часть Таганрогского залива (ВТЗ)) с разным уровнем загрязнения и гранулометрическими параметрами донных отложений. Концентрации Hg, Pb и Fe в печени рыб из ВТЗ были значительно выше, чем из БК (p<0,05–0,01). Активность СОД была значительно ниже, а активность КАТ – выше у рыб из ВТЗ по сравнению с БК (p<0,01). Уровень окислительной модификации белков и перекисного окисления липидов, а также содержание альбумина, активность АЛТ и ХЭ у особей из ВТЗ значительно превышали соответствующие значения у рыб из БК (p<0,05–0,01). Обсуждаются возможные механизмы биохимического ответа бычка-кругляка на содержание химических элементов в печени. Полученные результаты могут быть использованы для оценки качества водоёмов, загрязнённых вышеперечисленными химическими элементами.
Ключевые слова: бычок-кругляк, токсикологические и биохимические показатели, загрязнение, Азовское море
Самарский федеральный исследовательский центр РАН, Институт экологии Волжского бассейна РАН
В настоящей работе изучены эколого-ценотические и фитохимические особенности эндемичных видов растений Thymus cretaceous, T. dubjanskyi и T. talijevii произраставшие в разных ботанико-географических условиях. Ареал распространения менялся в направлении с северных широт к южным: T. talijevii > T. dubjanskyi > T. cretaceus. Растения произрастали на кальций-содержащих субстратах и различались по эколого-ценотическому окружению. Листья растений северных широт содержали больше влаги, фосфолипидов но меньше нейтральных липидов, гликолипидов и ненасыщенных ЖК. Различия в содержании и соотношении фотосинтетических пигментов связаны с видовой принадлежностью растения. Эндемизм изученных растений обеспечивается как за счет географического положения, климатических и эдафических условий, так и своеобразия фитоценоза, физиологических и биохимических процессов.
2025 г., № 2 Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы УДК: 579.64:632.937.15
Вторичные метаболиты почвенных цианобактериальных сообществ аридной зоны
Ю.В. Батаева, А.Д. Батаева
ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева»
В природной среде цианобактерии, развиваясь в сообществах с другими микроорганизмами, синтезируют ряд соединений для повышения адаптационных возможностей, приспособляемости, обеспечения устойчивости в неблагоприятных условиях. В данной работе исследован состав метаболитов цианобактериальных сообществ, выделенных из почвенных экосистем Астраханской области. В биомассе исследуемых цианобактериальных сообществ определено содержание аскорбиновой кислоты, глюкозы, азота, фосфора. Методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии обнаружено биологически активное соединение кверцетин. С помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии идентифицированы органические кислоты: муравьиная, пропионовая, фумаровая, изолимонная, молочная, уксусная, пировиноградная. Охарактеризован состав низкомолекулярных органических соединений гексанового экстракта биомассы исследуемых цианобактериальных сообществ, в котором выявлены алкалоиды и флавоноиды, обладающие бактериостатическими, фунгицидными, противовирусными, гербицидными, токсичными свойствами. Такие продуценты, как цианобактерии, привлекательны для биотехнологических разработок в области сельского хозяйства и экологии.
2025 г., № 2 Раздел: Экологизация производства УДК: 628.543.665
Исследование очистки вод от ионов меди модифицированными плодовыми оболочками зерновых культур
С.В. Степанова, А.А. Алексеева
ФГБОУ ВО КНИТУ
В статье оценена возможность использования отходов сельского хозяйства для удаления из сточных вод ионов меди, а также повышение сорбционной ёмкости образцов плодовых оболочек зерновок ячменя, пшеницы и овса обработкой 1% раствором H2SO4. Изучены механизмы сорбции ионов меди из модельных вод для исходных и модифицированных образцов плодовых оболочек зерновых культур по моделям Ленгмюра и Фрейндлиха. Модификация плодовых оболочек зерновок овса, ячменя и пшеницы 1% раствором H2SO4 позволяет увеличить степень поглощения ионов металлов из модельных образцов вод, содержащих ионы меди заданной концентрации (2–15%). Показано, что химическая обработка плодовых оболочек зерновых культур не оказывает влияния на механизм процесса сорбции, поскольку константы моделей адсорбции для всех образцов находятся в рамках одного порядка. Рентгенодифракционный анализ и микроскопические исследования показали, что модификация плодовых оболочек зерновых культур позволяет освободить активные сорбционные центры при химической обработке сорбционного материала, а за счёт межмолекулярного взаимодействия удержать Cu2+ на поверхности сорбционного материала, вследствие чего возросла эффективность очистки вод от ионов металлов.
Предотвращение глобального изменения климата путём секвестрации углерода атмосферы с использованием биотехнологий является одной из наиболее важных природоохранных задач современности. Создание плантаций с растениями-суперпоглотителями углерода, например, посевной коноплёй, рассматривается как одно из возможных вариантов решения такой задачи. Такие растения стимулируют микробную биомассу почв и способствуют микробной эмиссии углерода, однако в собственной биомассе секвестрируют столько углерода, что баланс этих процессов становится отрицательным. Неизвестным до настоящего времени остаётся вопрос об углеродном следе указанных биотехнологий в условиях повышенных температур окружающей среды. В настоящей работе в условиях теплицы реализовано выращивание посевной конопли при температуре 15 оС, характерной для вегетационного сезона в Средней полосе России, а также повышенных температурах 20 и 30 оС. Установлено, что эмиссия углекислого газа из контрольной почвы (без растений) при трёх указанных температурах составляет 1,88, 2,71 и 2,59 г СO2/м2 соответственно, а при выращивании конопли выбросы повышаются на 113, 110 и 124% в сравнении с контролем, соответственно. Содержание органического углерода не изменяется в течение вегетационного сезона, тогда как микробная и растительная биомасса увеличиваются в зависимости от температуры. При расчёте баланса углерода установлено, что ΔСО2, составляет –9067,64, –8587,08 и –11496,8 кг/га при 15, 20 и 30 оС, соответственно. Это позволяет рекомендовать выращивание конопли посевной для секвестрации атмосферного углерода и в настоящее время, и в будущем, когда среднегодовые температуры повысятся.
2025 г., № 2 Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий УДК: 591.524.11
Ихтиофауна реки Зимней Золотицы в районе месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова
И.И. Студёнов, Г.М. Устюжинский
Министерство агропромышленного комплекса и торговли Архангельской области
В 2000 г. начаты комплексные исследования рыбного населения р. Зимней Золотицы и её притоков: р. Светлой и руч. Светлого, – в зоне воздействия месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова. Исследования на водотоках проводились до строительства руслоотводного канала вокруг карьера, в процессе и по окончании его строительства. Поскольку станции мониторинга ихтиофауны стали постоянными лишь в 2011 г., после завершения строительства канала, приведён анализ популяционных показателей за период 2011–2021 гг. В составе рыбного населения за период исследований было обнаружено 11 видов рыб. Основу уловов (по количеству выловленных особей) составили лососевидные рыбы – хариус и кумжа, на долю которых пришлось чуть менее половины всех выловленных рыб. Доля лососевидных рыб в контрольных уловах за весь период наблюдений варьировала от 51,6 до 77,3% от общей численности, составив в среднем 61,0±2,6%; доля прочих видов рыб изменялась от 22,7 до 48,4%, в среднем – 39,0±2,6%. По результатам измерения длины и массы тела рыб установлено, что лососевидные рыбы на рассматриваемом участке представлены либо молодью, либо впервые созревающими особями. В многолетнем аспекте линейный тренд уловов кумжи и хариуса на единицу промыслового усилия имеет устойчивую тенденцию роста, что позволяет ожидать увеличения доли лососевидных рыб в уловах в речной системе р. Зимней Золотицы в районе месторождения алмазов им.
М.В. Ломоносова.
Ключевые слова: река Зимняя Золотица, рыбное население, биологические параметры, относительная численность
2025 г., № 2 Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий УДК: 574.633
Оценка экологического состояния таёжных озёр нефтедобывающего района Западной Сибири на основе анализа состояния сообществ зообентоса
В.В. Перминова, Ю.А. Франк, Д.С. Воробьев
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Выполнены гидроэкологические исследования состояния донных сообществ организмов нефтезагрязнённых озёр на территории Самотлорского нефтяного месторождения. Обследовано 101 озеро, среди которых преобладают водоёмы с органогенными донными отложениями и низкими значениями рН. Концентрации нефтепродуктов в донных отложениях обследованных озёр превышают фоновые значения. Минимальное значение суммарного содержания нефтепродуктов в донных отложениях составило 1,5 г/кг, максимальные значения выше 300 г/кг. В озёрах зафиксировано 12 экологических групп макрозообентоса. Максимальной встречаемостью обладали личинки Chironomidae – 38,0% и малощетинковые черви Oligochaeta – 9,6%. Личинки Chironomidae были доминирующей
группой по численности (86%) и биомассе (56%). Средние показатели макрозообентоса составили 328 экз./м2 и 1,62 г/м2. По состоянию сообществ макрозообентоса, большинство обследованных озёр имеют низкую продуктивность (олиготрофные) и высокий уровень загрязнения (полисапробные, VI класс). По результатам обследования 85% озёр нуждаются в очистке донных отложений от нефти и нефтепродуктов. Полученные данные о состоянии сообщества бентосных беспозвоночных важны для будущих исследований и мониторинга экологического состояния таёжных озёр.