Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
Снеговой покров служит информативным индикатором загрязнения атмосферного воздуха, поскольку аккумулирует и консервирует вещества, поступающие из атмосферы в составе осадков. Моделирование поверхностного распределения содержания загрязняющих веществ в снеговом покрове предполагает подбор предикторов, которые максимизируют прогностическую способность моделей. Цель настоящей работы заключалась в сравнении моделей множественной регрессии и многослойного персептрона при картографировании поверхностного распределения пыли в снеговом покрове в южной части г. Нового Уренгоя (Ямало-Ненецкий автономный округ, Россия). Предложено применение к подбору пространственных переменных подхода Land Use Regression (LUR), который использует данные о взаимном расположении потенциальных источников загрязнения и мест отбора проб для построения модели множественной линейной регрессии. Чтобы учесть нелинейные связи между предикторами модели и концентрацией пыли, использовался многослойный персептрон (MLP). Всего тестировались четыре различных модели: две на основе LUR и две на основе MLP. Наилучшую производительность показала модель MLP с выбранными для стандартной LUR модели предикторами, к которым добавили координаты мест отбора проб. Выбранные предикторы содержали пространственную информацию о распределении пыли; добавление к ним географических координат позволило дополнить модель геостатистической информацией и улучшить предсказательную способность модели. Модели LUR и MLP, которые использовали пространственные переменные, учитывающие расположение потенциальных источников загрязнения, позволили построить карты распределения пыли, демонстрирующие влияние этих источников на поверхностное распределение пыли, накопленной в снеговом покрове.
Ключевые слова: снеговой покров, содержание пыли, поверхностное распределение, картирование, land use regression, многослойный персептрон
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-037-043
Просмотров: 5
Перспективы использования комбинированного показателя состояния активного ила в практике водоочистки
В настоящее время для промышленных сточных вод характерно усложнение состава и повышение токсичности. Очистка промышленных сточных вод проходит в основном на биологических очистных сооружениях, отличительной особенностью которых является реализация процесса продлённой аэрации сточных вод. Для обеспечения требуемого качества биоочищенных вод обязательным условием является знание состояния активного ила в процессе биологической очистки. Поэтому целью работы являлась оценка состояния активного ила в процессе биологической очистки промышленных стоков в сравнительном аспекте и разработка нового, более перспективного показателя оценки состояния активного ила. Оценивали состояние активных илов, формирующихся на сточных водах производств органического синтеза и на сточных водах нефтехимических предприятий. Установлена аналогичная тенденция изменения состояния активного ила в процессе биологической очистки, оцениваемого по пятибалльной шкале и гидробиологическому индексу Шеннона. Исключение составляет модифицированный индекс Куба, для которого показано количественное несоответствие его изменения по сравнению с вышеуказанными параметрами. Выявлены определённый субъективизм пятибалльной шкалы оценки, связанный с профессионализмом микробиолога, и недостаточная информативность гидробиологических индексов, учитывающих только наличие индикаторных организмов активного ила. Для использования в практике водоочистки предложен новый количественный показатель, базирующийся на данных прямых аналитических измерений и равный отношению мутности надиловой жидкости к величине родового индекса Шеннона (комбинированный показатель). Показано полное соответствие изменения состояния активного ила по пятибалльной шкале оценки и комбинированному показателю, характеризующему уровень стрессирования активного ила в процессе биоочистки. Отмечена большая чувствительность комбинированного показателя, особенно при значительном снижении оценки состояния активного ила. Получена прогностическая модель, описывающая изменение состояния активного ила, формирующегося на стоках производств органического синтеза, в процессе биоочистки и его восстановительный потенциал (коэффициент детерминации 97,06%).
Статья опубликована в № 4 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-4-140-147
Просмотров: 3
Хозяйственное использование ксилотрофных базидиальных грибов (обзор)
Ю.А. Злобина, А.А. Широких, Т.Я. Ашихмина
Раздел: Теоретические проблемы экологии
Современный тренд на использование биологического сырья и разработку уникальных технологий, востребованных в сельском хозяйстве, экологии, материаловедении, медицине и фармацевтике привёл к стремительному развитию интереса к представителям особого царства живых организмов – грибам. Грибы являются одним из ключевых биологических ресурсов, которые можно использовать для разработки широкого спектра экологичных продуктов с многообещающими возможностями применения. В обзоре представлен анализ современных достижений в области хозяйственного использования ксилотрофных базидиальных грибов, которые представляют большой интерес ввиду своей способности разлагать лигноцеллюлозные материалы под действием уникальных ферментативных систем, и продуцировать широкий спектр метаболитов, обладающих антимикробными, противоопухолевыми, иммуностимулирующими, нейропротекторными и другими ценными свойствами. Грибы белой и бурой гнили игрют важную роль в переработке отходов и создании замкнутых производственных циклов, демонстрируя высокую активность в деградации сложных полимеров. Рассмотрены перспективные направления их применения в биоэкономике, включая сельское хозяйство, пищевую и фармацевтическую промышленность, материаловедение, производство биокомпозитных материалов на основе грибного мицелия. В сельском хозяйстве ксилотрофные грибы используются для создания биоудобрений, улучшающих структуру почвы и повышающих её плодородие; в пищевой промышленности – представляют ценный источник белка, витаминов и минералов. Для фармацевтической отрасли метаболиты базидиомицетов представляют интерес в связи с их антимикробной и противовирусной активностью, а также участием в регуляции работы иммунной системы. Композиты на основе мицелия и растительных отходов находят применение в упаковке, строительстве и дизайне мебели и интерьеров, снижая нагрузку на окружающую среду пластиком. Проанализированы экологические аспекты и экономические преимущества практического использования ксилотрофных грибов в различных секторах народного хозяйства, а также рассмотрены дальнейшие перспективы внедрения ксилотрофных базидиальных грибов в решение текущих проблем и устойчивого развития общества.
Статья опубликована в № 3 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-3-006-018
Просмотров: 15
Влияние погодных условий на физиологические особенности развития культуры Lupinus angustifolius L. при использовании биопрепаратов
А.П. Кислицына, А.Ю. Софронова
Раздел: Агроэкология
На культуре люпина узколистного (Lupinus angustifolius L.) проведена оценка влияния климатического фактора на действие ряда технологических приёмов: инокуляции семян препаратом клубеньковых бактерий Ризоверм, а также обработки семян и посевов комплексным ростостимулирующим препаратом ПолиминТМ Бор-Молибден. Эксперимент проводился в течение 2-х лет, резко различающихся по количеству выпавших осадков и температурному режиму. Первый год эксперимента (2023 г.) характеризовался как умеренно увлажнённый, гидротермический коэффициент вегетационного периода (ГТК) – 1,29, но осадки в течение летнего сезона выпадали крайне неравномерно, второй год (2024 г.) был засушливым (ГТК – 0,68). Количество пигментов в листьях в фазе массового цветения люпина узколистного в зависимости от условий года различалось. При благоприятном водно-температурном режиме этот показатель имел тесную связь с накоплением сухого вещества фитомассой растений в фазе сизо-зелёных бобов (r=0,96). В условиях засухи уровень связи характеризовался средним значением, r=0,43 (р≤0,05). Вследствие вегетативного израстания растений люпина узколистного при тёплой и дождливой погоде (в июле 2023 г. осадков выпало 227% от климатической нормы) в период цветения и формирования семян урожайность семян в разных вариантах опыта составила от 0,8 до 0,93 т/га, против 0,6 т/га в контроле. Инокуляция семян препаратом Ризоверм с обработкой посевов в период вегетации (фаза бутонизации) препаратом ПолиминТМ Бор-Молибден были наиболее эффективным приёмом и обеспечили прибавку урожая семян 55% к контролю (+0,33 т/га). В 2024 г., в условиях атмосферной и почвенной засухи, не было отмечено достоверного действия регулятора роста, как и инокуляции семян и их совместного применения, на содержание пигментов в листьях и продуктивность люпина. Урожайность семян люпина узколистного по вариантам опыта составила 0,82–0,87 т/га.
Статья опубликована в № 3 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-3-142-150
Просмотров: 6
Сорбент для очистки сточных вод от фенолов, нефтепродуктов и тяжёлых металлов на основе термоокисленного сапропеля
И.В. Зыкова, В.А. Исаков, Н.М. Мишина
Раздел: Экологизация производства
Изучение адсорбции водных растворов нефтепродуктов с концентрациями от 10 до 150 мг/дм3, фенолов с концентрациями от 0,01 до 1,0 ммоль/дм3 и тяжёлых металлов с концентрациями от 0,1 до 100 ммоль/дм3 проводили на термообработанном в окислительной среде при температуре 600 оС сапропеле в статических условиях при соотношении 1 г сорбента на 200 см3 раствора. Обработка экспериментальных данных согласно кинетическим моделям Бойда и Морриса-Вебера показала, что адсорбция ионов меди(II) термоокисленным сапропелем имеет смешанно-диффузионный характер. Зависимость величины адсорбции ионов меди(II) термоокисленным сапропелем от времени контакта удовлетворительно описывается кинетическими моделями как Лагергрена, так и Хо и Маккея. Термодинамические величины адсорбции ионов меди(II) из модельного раствора термоокисленным сапропелем рассчитаны по кинетической модели Хо и Маккея, учитывающей химическое взаимодействие между ионом меди(II) и функциональными группами адсорбента. Однако разделить вклад химического взаимодействия и диффузии на основании применения формальных кинетических уравнений достаточно сложно. Установлено, что адсорбция резорцина описывается уравнением Дубинина-Радушкевича, адсорбция нефтепродуктов и ионов меди(II) – уравнением полимолекулярной адсорбции Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ). Рассчитанные количественные характеристики адсорбции термообработанного при 600 оС сапропеля в окислительной среде по резорцину, ионам меди(II) и нефтепродуктам показали, что термообработанный сапропель может быть использован в качестве сорбента для очистки сточных вод от нефтепродуктов, фенолов и тяжёлых металлов.
Статья опубликована в № 3 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-3-134-141
Просмотров: 27
Нейросетевой алгоритм на основе YOLOv8 для обнаружения биообъектов на примере Daphnia magna
А.С. Олькова, Е.В. Медведева
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
Автоматизация рутинных процедур биологических анализов является важной междисциплинарной задачей. В статье описан нейросетевой алгоритм для обнаружения биологических объектов мезоразмера. Биомоделью служили ракообразные Daphnia magna, часто используемые для биотестирования природных и техногенных сред. Алгоритм реализован на легковесной свёрточной нейронной сети (СНС) YOLOv8s. Для обучения и тестирования СНС использовались собственные фото- и видеоизображения D. magna, а также находящиеся в открытом доступе на платформах Roboflow и Kaggle. База изображений была представлена 12540 снимками, из которых 430 исходных, остальные – преобразованные с помощью функций сервиса Roboflow. Обучение проводилось в течение 150 эпох, при разрешении изображений 1280×1280 пикселей. С помощью встроенных функций «Object Tracking» и «Object Counting» реализованы процедуры подсчёта и отслеживания объектов. Алгоритм обнаруживает объекты на статических изображениях и на видео в режиме реального времени. Значения метрик оценки качества работы алгоритма: средняя точность – 89,8%; точность – 88,4%; полнота – 87,4%. Алгоритм направлен на снижение трудоёмкости методов биотестирования и повышения точности результатов обработки данных. Предложенный нейросетевой алгоритм обнаружения биообъектов может быть адаптирован через аналогичное обучение к поиску и подсчёту других живых организмов.
Статья опубликована в № 3 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-3-019-025
Просмотров: 10
Комплексный анализ качества поверхностных вод на основе данных дистанционного зондирования Земли, замеров автоматизированных датчиков и натурных исследований
Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий
В статье рассматриваются вопросы комплексного анализа экологического состояния поверхностных вод на основе использования разработанной многокомпонентной системы мониторинга. Основной целью работы было получить объективную информацию о состоянии вод на основе комплексного анализа данных, получаемых в непрерывном режиме с гидрохимических датчиков, натурных измерений и данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Традиционные методы мониторинга, такие как отбор проб и лабораторный анализ, хотя и обеспечивают высокую точность, являются трудоёмкими и не всегда позволяют получить своевременно информацию о состоянии водных объектов. Автоматизированные устройства функционировали в летне-осенний период 2024 г. на двух реках в непосредственной близости от источников загрязнения, также были проведены заверочные наблюдения. Натурные исследования позволили получить детальное представление о концентрациях химических элементов и соединений в водных объектах. При функционировании автоматизированных устройств были выявлены значительные краткосрочные изменения общей минерализации и температуры в р. Косьве, которые могут быть критически важными при оценке экологической ситуации района исследований. Обработка данных ДЗЗ и расчёт индекса AMWI (Acid Mine Water Index) позволили выявить источники загрязняющих веществ, зоны их переноса и аккумуляции. Постоянный мониторинг водных объектов в подобном режиме обеспечивает поток достоверных данных, что минимизирует риски получения необъективной информации и позволяет своевременно фиксировать возможные изменения гидрохимических параметров, вызванные техногенными и природными факторами.
Ключевые слова: мониторинг окружающей среды, речные системы, гидрохимические характеристики, гео- информационные системы, дистанционное зондирование Земли, загрязняющие вещества, автоматизированные датчики
Статья опубликована в № 3 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-3-046-055
Просмотров: 21
Чувствительность к антибиотикам штаммов Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa, выделенных из воды поверхностных водоёмов и сточных вод
Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий
Синегнойные палочки (Pseudomonas aeruginosa (Schroeter) Migula) и клебсиеллы (Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae (Schroeter) Ørskov) являются условно-патогенными бактериями, имеющими этиологическую значимость в возникновении инфекций, связанных с множественной лекарственной устойчивостью. Присутствие штаммов перечисленных бактерий в водных объектах окружающей среды может указывать на фекальное загрязнение, ассоциированное с антропогенным фактором. Штаммы, обнаруженные в сточных и поверхностных водах, могут представлять собой резервуар антибиотикорезистентных бактерий. Целью исследования была оценка чувствительности к антибиотикам штаммов Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa, выделенных из воды рек Дон и Темерник в акватории городов Ростова-на-Дону и Азова, а также сточных вод очистных сооружений канализации г. Аксая и г. Новошахтинска. В результате исследования было выделено и идентифицировано 22 штамма K. pneumoniae и 76 штаммов P. aeruginosa. Протестированные штаммы клебсиелл были резистентны к амоксиклаву, нитрофурантоину, цефепиму, псевдомонад – к цефепиму, имипенему и меропенему. Ципро-флоксацин и аминогликозиды (амикацин и гентамицин) проявили наибольшую антимикробную активность относительно тестируемых штаммов (0% резистентных штаммов).
Статья опубликована в № 3 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-3-082-090
Просмотров: 7
Эколого-правовой нарратив возобновляемых источников энергии: правовое регулирование в Российской Федерации и Канаде
Е.С. Кощеева, М.А. Смирнов
Раздел: Экология и климат
Статья посвящена анализу нормативно-правового регулирования в области возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Российской Федерации и Канаде. Проанализирована нормативно-правовая база становления, генерации и влияния ВИЭ на развитие внутренней и внешней политики государств. Сделана попытка описания и сравнения эколого-правовых подходов к применению и реализации ВИЭ и их влияния на развитие Российской Федерации и Канады. В статье даётся анализ «зелёной» энергетики, исходя из государственных подходов и естественно-географических условий расположения территории государств при её образовании. В Российской Федерации основными секторами ВИЭ являются энергия солнца, энергия ветра, гидроэнергетика, энергия, получаемая при переработке биомассы и отходов, биогаз, газ, выделяемый отходами на свалках. В Канаде основные секторы «зелёной энергетики» более чётко привязаны к провинциям и дополнительно включают геотермальную энергию, зелёный водород и территориальные явления природы в виде приливов и отливов. Проведённый анализ ВИЭ поможет конкретизировать особенности и выявить возможности для применения и формирования новых механизмов государственной политики для совершенствования нормативно-правовой базы в Российской Федерации. Главные отличия канадского от российского подхода в законодательном регулировании состоит в двухуровневом регулировании: общие направления устойчивого развития и стратегия на четыре года закрепляются на уровне федерации, а основное законодательное регулирование осуществляется на уровне провинций в зависимости от региональных приоритетов в развитии отдельных видов ВИЭ. Опыт «распределённого» нормативного регулирования Канады может быть воспринят для совершенствования законодательства России, поскольку поможет учесть региональные приоритеты в развитии отдельных видов ВИЭ и реализовать краткосрочные проекты в сфере возобновляемой энергетики.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, экологическая безопасность, нормативное регулирование, государственная политика (государственное управление)
Статья опубликована в № 3 за 2025 год DOI: 10.25750/1995-4301-2025-3-195-201
Просмотров: 8
Геоинформационный анализ ландшафтной дифференциации дренированных озёрных котловин Юго-Востока Большеземельской тундры
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
Охарактеризована пространственная дифференциация ландшафтных разностей дренированных озёрных котловин, полученная на основе спектрального анализа поверхности почвенно-растительного покрова по спутниковым изображениям. Исследования проведены на ключевом участке, расположенном на юго-востоке Большеземельской тундры, где в конце 1970-х гг. искусственно осушили десятки озёрных котловин. Оценка закономерностей ландшафтной дифференциации как на уровне отдельных природно-территориальных комплексов, так и их групп может проводиться с использованием комплекса методов геоинформационного, статистического и классификационного анализа. В настоящее время в осушенных котловинах преобладают ивняковые и ерниковые тундры, меньше представлены луговины и мочажины. Проведена группировка ландшафтных разностей котловин по преобладающему составу растительности и степени дренированности. Для характеристики ландшафтной дифференциации котловин предложена
классификация с использованием аббревиатурно-цифровых формул. Исследуемые котловины классифицируются преимущественно как умеренно-закустаренные среднедренированные. Рассчитаны статистические связи между значениями спектральных индексов и структурой ландшафтных разностей. Выявлены коррелятивные связи между количественными значениями спектральных индексов, определёнными уровнями закустаренности и дренированности котловин. Использование комплекса методов показало, что осушенные более сорока лет назад котловины стабилизировались в аспекте ландшафтной дифференциации. Апробирование комплекса методов для естественно-осушенных котловин показало возможность его применения и для других территорий Большеземельской тундры.
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
