1.5.15. Экология

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами является одной из наиболее актуальных проблем современной экологии. Тяжелые металлы не подвержены биодеградации и имеют свойство перемещаться по пищевой цепочке, угрожая, тем самым, здоровью животных и человека. Цель работы – изучение аккумуляции Cd и Zn в различных видах дикорастущих травянистых растений семейств Астровые (Asteraceae) и Мятликовые (Poaceae) в условиях многолетнего техногенного загрязнения. Проведен экологический мониторинг импактной зоны г. Новочеркасска, подверженной многолетнему техногенному загрязнению. В растениях, произрастающих в 5 км зоне вокруг Новочеркасской ГРЭС, выявлено загрязнение изучаемыми элементами. Наибольшему загрязнению подвержены почвы площадок мониторинга, распложенных на векторе преобладающего северо-западного направления ветров. Установлена зависимость содержания Zn и Cd в травянистых растениях семейств Астровые (Asteraceae) и Мятликовые (Poaceae) от расстояния до источника техногенной нагрузки. Выявлена селективность накопления металлов изучаемыми видами травянистых растений при различных уровнях техногенного загрязнения. Растения семейства Астровые накапливают изучаемые элементы преимущественно в надземной части, Мятликовые характеризуются большей аккумуляцией металлов в корневой системе. Наименее устойчивым к поступлению поллютантов из почвы растением является тысячелистник благородный. Мятлик луговой обладает наибольшей устойчивостью к загрязнению Zn и Cd по совокупности показателей оценки. Cd обладает заметно большей подвижностью в почвах, чем Zn, что обуславливает более высокий уровень загрязнения растений данным элементом. Гранулометрический состав почвы также оказывает значительное влияние на доступность металлов растениям.

Аннотация: Ростовская область относится к территориям с дискомфортными условиями. Поэтому нужны специальные мероприятия для создания комфортной среды. В городах благоприятный микроклимат создают лесопарки, парки, сады и скверы. Анализ литературы показывает, что влияние зеленых насаждений на микроклимат южных городов изучены не достаточно. Целью работы была оценка влияния парка Ботанического сада Южного федерального университета на микроклимат. В качестве объекта исследования были взяты разные по видовому составу участки парка Ботанического сада ЮФУ. В рамках исследования проводилось измерение температуры и влажности воздух прибором UNI-T UT333, на высоте 1,3 м от поверхности почвы, а также температуры поверхности дорожной сети прибором UNI-T UT320D. Измерения проводились на пешеходных аллеях и тропах. В ходе исследований установлено, что насаждения парка эффективно влияют на параметры микроклимата (температуру воздуха и поверхностей, влажность воздуха), изменяя их в сторону более комфортных. Доказано наличие достоверной разности между величинами измеряемых параметров на открытом пространстве и в парковой зоне при доверительной вероятности 99,9 %. Наибольший эффект изменения температуры воздуха и поверхностей дорожной сети наблюдается в полдень, затем происходит его снижение. Абсолютная разница влажности воздуха между парковым и открытым пространствами в течение дня не изменяется. Мелиоративное действие парковых насаждений на прилегающие территории распространяется слабо. Степень изменения параметров микроклимата не зависит от видового состава древесных растений, растущих на нем.

Применение дистанционного зондирования при адаптивном классифицировании (разбиении на классы) земельного покрова очень важно при планировании землепользования. Для данной цели многоспектральные спутниковые данные используются в сельскохозяйственных районах крупномасштабно. Многие из исследований были проведены методом попиксельного адаптивного классифицирования (SC). Однако невозможно определить виды землепользования на земельных участках в случае неизвестности распределения для естественных паттернов (образцов фрагментов изображений). По этой причине для адаптивного классифицирования разрабатываются некоторые статистические подходы и условные алгоритмы. Наиболее распространенными из них являются анализ Гауссового смешанного распределения (GMD). Анализ смешанного распределения – это многомерные статистические методы, которые касаются разделения объектов или различных кластеров наблюдений и реорганизации заранее определенных групп. Это исследование было проведено для классификации территорий землепользования, занятых сахарной свеклой и пшеницей на луговых пастбищных угодьях методами SC и GMD по данным Landsat 7 ETM + на площади 1850 га в районе Конья, а пространственные диапазоны были сопоставлены с настоящим местоположением участков. В результате расчетов была методом SC получена оценка земельных угодий, занятых сахарной свеклой, пшеницей и пастбищами с коэффициентами точности 0,88, 0,90, 0,83, соответственно. С другой стороны, GMD предсказал с коэффициентом точности 0,94 для сахарной свеклы, 0,96 для пшеницы и 0,92 для лугопастбищных угодий. В результате GMD можно использовать с высокой точностью при обнаружении различных типов растительного покрова в неизвестных землях. Однако аналогичные исследования должны проводиться на разных типах растительного покрова для создания спектральных библиотек, и тогда с использованием GMD можно определять все типы растительного покрова.

Метод статистики траекторий переноса воздушных масс и атмосферных примесей применен для оценки концентраций в воздухе двух тяжелых металлов – свинца и кадмия – в нескольких районах севера Европейской России. Использование данных ЕМЕР об эмиссиях этих металлов в атмосферу с территории всей Европы позволило наиболее полно учесть источники загрязнения и  разделить вклады европейской территории России (1) и остальных стран Европы (2) в загрязнение окружающей среды севера Европейской России в 2010—2014 годах. В отдельные годы и сезоны вклад зарубежной Европы может быть значителен (до 50 % и выше), но в целом север Европейской России загрязняется от антропогенных источников этих металлов, расположенных в России. Показано, что пространственные, внутри- и межгодовые различия этого загрязнения могут составлять несколько порядков.  Пространственные различия уровня загрязнения атмосферы и окружающей среды разных районов севера Европейской России определяются разной удаленностью этих районов от источников выбросов. Внутригодовые вариации концентраций анализируемых металлов определяются различиями (в разные сезоны) скорости осаждения этих примесей на поверхность по пути дальнего переноса в атмосфере. Межгодовые вариации уровня загрязнения различных северных районов определяются изменением условий циркуляции атмосферы год от года.

Одной из глобальных проблем современности является загрязнение территории суши и водных экосистем вредными ингредиентами. Масштабы экологических последствий загрязнения окружающей среды неуклонно растут и последствия могут быть катастрофическими. Количество природных и техногенных катастроф увеличилось за последние 100 лет в 20 раз. В Арктике и Антарктике интенсивно тают льды. За последние 50 лет температура на юго-западе Антарктики выросла на 2,5°С. Среди природных источников загрязнения ведущее место занимают вулканы (520 действующих из 1300), от цунами в Индийском океане в 2004 г. погибло 250 тыс. человек, из-за аварии на АЭС в Фукусиме (Япония) в 2011 г. погибло 15,5 тыс. человек. Ежегодно в мире происходит более 200 тыс. пожаров, в России их количество выросло с 2000 по 2009 гг. от 9 до 22%. Огромную лепту в загрязнение окружающей среды вносят предприятия, автотранспорт, сельское хозяйство (минеральные удобрения, пестициды и т.д.). В 31 стране работают 192 АЭС (более 450 энергоблоков), 80-90 % отходов от производства ядерного топлива хранятся локально вокруг атомных станций, а затем вывозятся на захоронение в шахтах, расположенных в России на Урале, в США – в 180 км от Лас-Вегаса. Особую опасность вызывают ядерное оружие и ядерные отходы, космический мусор, твердые и жидкие бытовые отходы. В Балтийском море захоронено свыше 300 тыс. тонн боевых отравляющих веществ (БОВ), в Карском море покоятся 17 тыс. контейнеров с радиоактивными отходами, 16 ядерных реакторов, 5 атомных подлодок и т.д. Пластиковыми отходами загрязнены реки, моря и океаны. С 1901 по 2007 г. в мире произошло 1125 крупнейших индустриальных катастроф, произведено и применено более 6 млрд. тонн минеральных удобрений, 8,3 млрд. тонн пластмассы. Изучение многообразного влияния антропогенных факторов на окружающую среду является одним из наиболее важных вопросов современности. Конечная цель такого исследования – защита и улучшение среды обитания человека.    

Обсуждаются региональные оценки изменений запасов углерода в фитомассе и почвах за исторический период в регионах южной тайги и лесостепи европейской территории России на примере двух административных областей Костромской (южная тайга) и Курской (лесостепь). Актуальные и потенциальные запасы углерода в фитомассе и 100-см слое почв рассчитаны на единой картографической основе с учетом типо-возрастной структуры восстановленной и современной растительности, таксономической принадлежности почв, их гранулометрического состава и структуры земельных угодий. Показано, что за период антропогенного использования общие запасы органического углерода модельных территорий снизились почти на 25 % в Костромской области, и более, чем на 30 %, – в Курской. При этом в Костромской области углеродный пул фитомассы уменьшился на 40 %, что обусловлено активным использованием лесного фонда, а пул углерода почвы практически не изменился. В Курской области высокая степень распашки территории и почти полное сведение древесной растительности привели к значительному уменьшению углеродных пулов как фитомассы (на 75 %), так и почвы (на 23-27 %).

Энергия полезных ископаемых является результатом серии сложных химических реакций внутри Земли при высоких температурах и давлении, которые происходят в течение длительного периода геологического времени. Продуцирование ископаемой энергии требует огромного количества тепла. Хотя большая часть угля, нефти и газа приурочены к осадочным породам с богатыми геотермальными ресурсами, в земной коре не существует такого явления как «море нефти» или «море газа». Нефть, природный газ, сланцевый газ  существуют под землей в виде огромной «капиллярной сети», представленной порами пород, трещинами, пещерами, разломами. Трещины и другие пустоты могут быть полностью внутри коры. Месторождения ископаемой энергии сосредоточены лишь в небольшой части земной поверхности, максимальная глубина, на которую проникает добывающая отрасль, составляет всего 5 километров. Нефть, природный газ и сланцевый газ заполняют эти поры, трещины, разломы и песчаные пласты, эффективно предотвращая чрезмерную утечку земного теплового потока. Огромное давление, создаваемое нефтью, природным газом и сланцевым газом внутри коры, противодействует внутреннему тепловому давлению земли, обеспечивая динамический баланс. Как только нефть, природный газ и сланцевый газ выкачаны, поток внутренней теплоты земного шара следует за капиллярной сетью из-за потери теплоизоляции и теплоизоляционных материалов, и в конечном итоге достигает поверхности, заставляя кору под поверхностью «лихорадить» и вызывая экологические и геологические катастрофы. Огромные количества экстремально рассеянного тепла вызывают попадание водяного пара, CO2, CH4 и других газов из коры в атмосферу и океаны, что нарушает баланс атмосферной энергии и вызывает изменение климата и метеорологические катастрофы. С повышением температуры моря повышается также влажность воздуха, и это приводит к возникновению тайфунов, ураганов и тропических циклонов, а также таких погодных аномалий, как сильные местные дожди, снег, засухи, суровые зимы. Ожидается, что эти явления станут более частыми, погода станет более экстремальной. Глобальный климат будет характеризоваться долгосрочным потеплением, если добычу энергетических ресурсов продолжать прежними темпами.

В статье рассмотрены тенденции изменения глобального и регионального климата, представлен вероятный прогноз их дальнейшего изменения. Рассмотрены возможные последствия данных изменений для хозяйственной деятельности в регионе.

Эффективность анализа спектра отраженной солнечной радиации на космических снимках агроэкосистем посевов зерновых культур и залежных земель, намечаемых  к повторному освоению, повышается при кластеризации по интенсивности светоотражения. Спектральная кривая выделяемых классов определяется диапазоном съемки.  Ее максимальная информативность достигается на этапе синтезирования снимков при приоритете инфракрасного диапазона спектра отражения солнечной радиации, по сравнению с его видимой  коротковолновой частью.

В статье рассматривается влияние сернистого ангидрида на изменение признаков листовой пластинки некоторых древесных пород, применяемых в озеленении промышленных территорий аридной зоны.   

Уточнено геологическое строение глубокозалегающих отложений на севере Западной Сибири: литологический состав и фильтрационно-емкостные свойства юрских и доюрских пород, а также геохимическая характеристика разреза. Произведена предварительная оценка перспектив нефтегазоносности. Выявлена зависимость величин запасов УВ месторождений от палеофациальной обстановки осадконакопления, толщин отложений и катагенетической преобразованности исходного органического вещества.

Получены уникальные данные о состоянии здоровья населения арктической зоны РФ. Демографическая ситуация характеризовалась положительным естественным приростом населения за счет высокой рождаемости и высокими показателями младенческой смертности. Показан значительный рост экологически зависимых патологий крови, кроветворных органов и отдельных нарушений, вовлекающих иммунные механизмы (за счет анемий), и заболеваний органов пищеварения.

В статье представлены результаты анализа многолетней режимной гидрохимической  информации о содержании в речных водах опасных тяжелых металлов (ртути, кадмия и свинца) и гидробиологической информации о структурной организации бентосных сообществ водных организмов. Проведена оценка возможных изменений экологического состояния речных экосистем в условиях высокого и экстремально высокого загрязнения воды соединениями тяжелых металлов. Показано, что ответной реакцией на трансформацию компонентного состава водной среды рек является изменчивость количественных показателей развития макрозообентоса. В речных экосистемах с высоким уровнем загрязненности водной толщи токсичными тяжелыми металлами наблюдается усиление процессов экологического регресса сообщества. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (грант № 14-05-00144).

На структуру и разнообразие ландшафтной экологии влияют не только многие экологически значимые процессы, но и оценка плана, политики в отношении управления ресурсами. Используя ландшафтные индикаторы, можно выяснить связь между компонентами ландшафта и пространственным распределением. В данной статье индикаторы разнообразия используются для расчета площади национального парка Пумат во Вьетнаме. Индикаторы включают в себя индекс числа выделов (Number of patches – NP), процент ландшафта (Percentage of Landscape – PLAND), форму объекта (Shape – SHAPE_AM), индекс формы ландшафта (Landscape Shape Index – LSI), индекс контраст границы (Edge Contrast – ECON_AM), индекс распространения ландшафта (Contagion – CONTAG), индекс связности ландшафта (Cohesion – COHESION), индекс возможности соединения ландшафта (Aggregation index – AI), индекс разнообразия Симпсона (Simpson Diversity Index – SIDI). Эти индикаторы были рассчитаны на единицах ландшафтной экологии, созданных из составных карт, которые включали геоморфологию (топографические и геологические карты), почвенные карты, карты биоклимата и карты растительного покрова. Результаты, которые представляют собой измеренные и проанализированные индикаторы, показывают, что разнообразие ландшафтной экологии будет способствовать планированию сохранения разнообразия и социально-экономического развития на территории исследования.  

Предложен альтернативный метод получения качественных проб крови у черепах рода Testudo на предмет выявления у них кровепаразитов путём кровоизвлечения посредством медицинской пиявки (Hirudo medicinalis). Данный метод кровоизвлечения также результативен, как и традиционные способы взятия крови у черепах, но в отличие от них прост в исполнении, более гуманен и безопасен для этих животных.

Ремедиация тяжелых металлов (ТМ) в почве в настоящее время является важной темой. Влияние загрязненной почвы с канцерогенным, мутагенным и тератогенным потенциалом может привести к серьезным последствиям для здоровья. В настоящее время быстрый рост урбанизации, населения и уровня жизни требует поиска устойчивых решений в эпоху пост-covid-19. Эти многочисленные потенциальные преимущества, особенно в сочетании с биочаром, производимым из различной биомассы, могут стать экологически полезным инструментом для достижения целей ООН в области устойчивого развития по более экологичному восстановлению почв. В этом контексте был рассмотрен метод получения биочара из различного сельскохозяйственного сырья и его использование в качестве добавки в почву для восстановления земель, загрязненных тяжелыми металлами. Кроме того, нанокомпозиты на основе биочара, которые содержат функциональные материалы, в последнее время вызывают большой интерес из-за уникальных свойств, возникающих по причине их наноразмеров, и являются перспективными с точки зрения реакционной способности и стабильности. С другой стороны, полезность и эффективность этих нанокомпозитов на основе биочара определяются их способностью адаптироваться к конкретным условиям местности и особенностям почвы. Этот обзор эффективно обобщает текущие достижения в области применения биочара для восстановления загрязненных почв, включая тяжелые металлы, поскольку полной оценки использования нанокомпозитов на основе биоугля не существует. Обсуждены также перспективы использования и возможности внедрения нанокомпозитов на основе биочара в загрязненных почвах.

Статья посвящена изучению загрязнения медоносных пчел и мёда токсикантами в районах нефтедобычи Республики Татарстан. Приводятся результаты накопления ряда токсикантов в организме пчел и мёде.

В работе исследована суточная динамика суммарной эмиссии СО2 и эвапотранспирации степных экосистем. Показано профильное распределение углекислого газа в почвенном воздухе в условиях засоления. Полученные результаты помогают объяснить экологическую функцию степной катены.

Рассмотрены экологические проблемы малых рек. На основе многолетнего материала о токсичности вод  р. Темерник (ЮФО) по данным биотестирования показана динамика классов токсичности и экологического статуса вод.

Проведена апробация методических разработок по агроэкологической оценке земель рисовых оросительных систем. На основе анализа статистических и прогнозных данных по урожайности культур рисового севооборота доказана правомерность применения методических разработок по агроэкологической оценке для разработки систем земледелия в рисоводстве. Установлено соответствие фактического и рассчитанного по апробируемой методике уровня агроэкологического качества земель.