Журнал Белорусского государственного университета. Экология

Значение основных физиологических групп микроорганизмов в изменении физико-химических форм техногенных радионуклидов в дерново-подзолистой почве зоны отчуждения Чернобыльской АЭС

Елена Танкевич — 2024-05-21

Основными источниками радиоактивного загрязнения почвенно-растительного покрова являются глобальные радиоактивные выпадения из атмосферы долгоживущих радионуклидов после ядерных испытаний, а также выбросы техногенных радионуклидов, связанные с работой промышленных предприятий, аварий на АЭС. Микрофло- ра играет важную роль в преобразовании физико-химического состояния радионуклидов в почве. В зависимости от типа почвы и населяющего его микробоценоза, эти процессы могут как ускоряться, так и тормозиться. Исследование данной проблемы требует комплексного подхода с организацией долгосрочного мониторинга. Изучалось влияние почвенных микроорганизмов различных физиологических групп на изменение физико-химических форм техногенных радионуклидов дерново-подзолистой супесчаной почвы зоны отчуждения Чернобыльской АЭС.
Установлено, что наибольшему снижению удельной активности ¹³⁷Cs в водорастворимой форме в дерново-подзолистой супесчаной почве способствуют такие группы микроорганизмов, как спорообразующие аммонификаторы – на 21,7 % и микробиологический препарат ЕМ-1 – на 52,1 % по сравнению с контрольным образцом. Аммонифици- рующие протеолитические микроорганизмы снижают удельную активность радионуклида в ионообменной форме на 12,5 %. В варианте опыта с применением удобрения ЕМ-1 наблюдалось увеличение удельной активности ¹³⁷Cs в ионообменной форме на 16,9 %.

Оценка встречаемости ауксотрофных вариантов некоторых санитарно-показательных микроорганизмов в почвах территорий радиоактивного загрязнения

Алексей Сыса — 2024-05-21

Длительное нахождение условно-патогенных микроорганизмов в условиях ионизирующего излучения может привести к увеличению частоты встречаемости ауксотрофных вариантов, трансформации некоторых физиолого-биохимических свойств, а также к изменению питательных потребностей в результате нарушения синтеза и функционирования специфических ферментов. Объектами для исследований служили чистые культуры бактерий группы кишечной палочки (БГКП), а также некоторые представители рода Bacillus, выделенные из проб почв, находящихся под длительным воздействием ионизирующего излучения. Предметом исследования является оценка встречаемости ауксотрофных вариантов условно-патогенных микроорганизмов. Установлено, что ауксотрофные варианты микроорганизмов встречаются во всех обследованных почвах. Отмечена зависимость встречаемости ауксотрофов от уровня радиационного загрязнения почв. В почвах, испытывающих интенсивную радионуклидную нагрузку, большинство изолятов обладали множественной ауксотрофностью. При культивировании выделенных изолятов бактерий обнаружены ауксотрофные варианты практически по всем проанализированным аминокислотам. Показано, что выделенные варианты БГКП и рода Bacillus в целом различаются по потребностям в отдельных аминокислотах в зависимости от территории, с которой были отобраны образцы почв для анализа. Данное различие в большей мере обусловлено дифференцированными показателями ауксотрофности бактерии B. mycoides. Цель исследования – провести оценку встречаемости ауксотрофных вариантов условно-патогенных микроорганизмов, находившихся в условиях длительного воздействия ионизирующего излучения.

Детальная морфометрическая характеристика личинок каштановой минирующей моли (Cameraria ohridella Deschka & Dimič, 1986)

Сергей Буга — 2024-05-21

Каштановая минирующая моль, или охридский минер (Cameraria ohridella Deschka & Dimič, 1986; Lepidoptera: Gracillariidae) – инвазивный вредитель конского каштана обыкновенного (Aesculus hippocastanum L.; Sapindaceae) в зеленых насаждениях Беларуси и всей умеренной зоны континентальной Европы. Данный чужеродный вид имеет балканское происхождение, включен в Черную книгу инвазивных видов животных Беларуси и в аналогичные списки сопредельных стран и регионов. В исследовании представлена детальная морфометрическая характеристика личинок 1–5-го возрастов C. ohridella. Установлены значения параметров морфометрии личинок каштановой минирующей моли, в числе которых длина и ширина ротового аппарата, головной капсулы, 1–3 сегментов груди и 1–10 сегментов брюшка. Коэффициент вариации параметров морфометрии головного отдела личинок каштановой минирующей моли находился в диапазоне от 5,51 до 20,87 %. Имел место выраженный прирост значений морфометрических показателей от 1-го ко 2-му возрасту, умеренный от 2-го к 3-му, и гораздо более интенсивный рост от 3-го к 4-му и от 4-го к 5-му. Для определения возрастной принадлежности личинок представляется возможным использовать такие параметры морфометрии, как ширина ротового аппарата, длина ротового аппарата, длина головной капсулы и длина головного отдела. Предложенный методический подход позволяет устанавливать возрастную структуру группировок личинок каштановой минирующей моли в ходе биоэкологических исследований и мониторинга популяций этого опасного вредителя (конского каштана обыкновенного) в зеленых насаждениях Беларуси.

Экспериментальный анализ эффективности метода LS-SVM для сглаживания спектров, полученных с использованием малогабаритного сцинтилляционного детектора

Егор Мищенко — 2024-05-21

Современные методы обработки спектрограмм гамма-излучения являются наиболее перспективными направлениями определения содержания радионуклидов в объектах окружающей среды. Особую проблему представляет задача выравнивания спектров при проведении измерений in situ из-за ограничений по времени набора и низкого отношения сигнал/шум. В настоящей работе приведена оценена эффективности использования метода регрессии на опорных векторах (LS-SVM) для сглаживания спектра, полученного с использованием сцинтилляционного NaI(Tl) детектора, в сравнении с методами скользящей средней и экспоненциального сглаживания. Оценка эффективности выравнивания спектра проводилась для всего энергетического диапазона измерения, а не только для области пика полного фотопоглощения квантов заданной энергии.

Для анализа применялись полусинтетические спектры γ-излучения заданной продолжительности, сформированные поканальным суммированием радомизированно отобранных реальных спектров с переводом в скорость счета.
Для оценки эффективности различных методов использованы полусинтетические спектры, сформированные для времени измерения 60, 300, 900, 1800, 3600, 7200 и 72000 с. Реальные спектры получены с использованием экспериментальной установки, состоящей из блока детектирования АТОМТЕХ, радионуклидного источника, компьютера со специализированным программным обеспечением и вспомогательных приспособлений. Выполненный анализ показал, что метод LS-SVM наиболее эффективен для сглаживания спектрограмм, полученных при времени измерения от 1·10³ до 7·10³ с. Отметим, что необходима раздельная оптимизация гиперпараметров модели сглаживания для трех частично перекрывающихся энергетических поддиапазонов. При более продолжительных измерениях применение испытанных методов сглаживания спектрограммы не приводит к снижению отношения сигнал/шум; при измерениях с коротким интервалом (до 100 с) наибольшей эффективностью обладает метод скользящей средней. Он позволяет повысить отношение сигнал / шум на 2–2,5 дБ. В диапазоне времени измерения 10²–10³ с наиболее сильное подавление статистического шума удается добиться с помощью экспоненциального сглаживания с α = 0,75.

Метод реконструкции индивидуализированных доз внешнего облучения лиц, проживающих на загрязненной радионуклидами территории вследствие аварии на ЧАЭС

Дмитрий Борисович Куликович — 2024-05-21

Оценка индивидуальных / индивидуализированных накопленных доз облучения необходима для решения задач по установлению зависимости «доза – эффект» и оценки радиационного риска, выявления наиболее облучаемых групп населения с целью оказания им адресной медицинской помощи. Надежная информация о дозах внешнего облучения населения может быть получена на основе данных индивидуального дозиметрического контроля, но применение этого метода на территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению, является довольно трудоемкой задачей. При недостатке или отсутствии этих данных корректная оценка накопленной дозы может быть выполнена на основании прогнозных оценок по методическим рекомендациям, однако существующие методы оценки индивидуализированных доз облучения сверхконсервативны, поскольку они позволяют рассчитать только среднегрупповые (средневозрастные) дозы облучения. Данные методы не соответствуют задаче индивидуализации доз. Это определяет актуальность разработки адекватного методического подхода оценки индивидуализированных накопленных с момента аварии доз внешнего облучения. Исследовательская выборка была сформирована из имеющихся данных индивидуального дозиметрического контроля жителей Гомельской обл. за 1988–1995 гг. В результате проведенного исследования статистически обоснованы положения, вносящие вклад в расширение представлений о закономерностях формирования доз внешнего облучения населения, проживающего на радиоактивно загрязненных территориях. Установлена зависимость индивидуальных доз внешнего облучения от демографических и социальных характеристик индивида. Разработан метод реконструкции индивидуализированных доз внешнего облучения, основа которого – статистическая модель множественной линейной регрессии. Целевой фактор модели – индивидуальная годовая доза внешнего облучения; объясняющие факторы – плотность загрязнения территории населенного пункта по ¹³⁷Cs, профессиональная занятость и демографические характеристики индивида. По результатам верификации модели ошибка оценки составила ~10 %, при этом позволяя учесть косвенный фактор – профессиональную занятость индивида.

Разработанный метод позволяет с высокой точностью рассчитать индивидуализированные годовые дозы внешнего облучения при недостатке или отсутствии данных индивидуального дозиметрического контроля. Рассчитанные таким образом индивидуализированные накопленные дозы внешнего облучения, наряду с индивидуализированными накопленными дозами внутреннего облучения, будут использованы в радиационно-эпидемиологических исследованиях для установления зависимости «доза – эффект» и оценки радиационных рисков.

Эффективность использования методов экстрагирования химических элементов в раствор при пробоподготовке образцов почвы

Сергей Степанович Позняк — 2024-05-21

Исследовалась эффективность использования (применимость) различных методов экстрагирования тяжелых металлов (химических элементов) в раствор при пробоподготовке образцов почвы для рутинного определения тяжелых металлов методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой. Согласно имеющейся в научной литературе информации, эффективность методов кислотного разложения по степени воздействия на почву возрастает в следующем порядке: разложение кипячением в открытой посуде → разложение в автоклаве → разложение в микроволновой печи. Это обусловлено тем, что при разложении кипячением образца смесью кислот в открытой системе, происходит потеря элементов из-за улетучивания, а также из-за вторичного их поглощения нерастворимым остатком почвы, содержащим большое количество реакционноспособных по отношению к тяжелым металлам гидроксидов железа.

Использование различных вариантов микроволнового кислотного разложения почв должно выполняться в зависимости от набора изучаемых элементов. Неполное кислотное разложение проводят в случае анализа ограниченного набора тяжелых металлов, который позволяет упростить процедуру разложения, сократить общее время выполнения анализа, отказаться от использования вредных химических реагентов без ущерба качеству получаемых результатов. Выделение элементов, связанных с органическим веществом почв, для некоторых типов экстракции осуществлялось с помощью добавления 30 %-ной Н₂О₂ и при отстаивании образца в течение 10 мин до разбавления образца, но после микроволнового разложения. В ходе проведения исследований установлено, что наиболее эффективным способом экстракции тяжелых металлов (химических элементов) из почвы в раствор является экстракция с использованием метода разложения царской водкой. Метод разложения почвы (химических элементов) азотной кислотой может применяться при отсутствии иных альтернатив пробоподготовки. Он дал приемлемые результаты разложения для оценки загрязнения почв тяжелыми металлами. Экстракция проб в азотной кислоте при добавлении 30 %-ной перекиси водорода существенно повышает окислительные способности азотной кислоты и позволяет исключить загрязнение проб посторонними веществами.

Твердые частицы в воздухе городов Беларуси

Александр Людчик — 2024-05-21

Анализируются некоторые особенности загрязнения воздуха на основании данных автоматических пунктов наблюдений Республиканского центра по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды за содержанием частиц в воздухе областных городов Беларуси и Березинского биосферного заповедника за период 2012–2022 гг. Среднесуточные концентрации частиц зависят не только от интенсивности местных источников загрязнений, но и от переноса из близких и удаленных регионов. Поэтому метеорологические условия играют определяющую роль в уровне загрязнения воздуха мелкими частицами: они могут способствовать рассеянию частиц, выбрасываемых местными источниками, и доставке частиц, выброшенных в воздух в удаленных от места наблюдений регионах. Последние ситуации относительно редки, однако часто связаны с очень высоким уровнем загрязнения воздуха частицами. В Беларуси максимальные среднемесячные концентрации частиц регистрируются в основном в весенние месяцы. Причина весеннего максимума не выявлена. Самые высокие уровни загрязнения воздуха частицами наблюдаются в Минске и Гомеле, которые являются также и лидерами по газовым загрязнениям в Беларуси. Самые низкие – в Бресте, Гродно, Витебске и Могилеве. Однако Брест занимает третье место после Гомеля и Минска по газообразным загрязнениям воздуха. Это подтверждает выводы других публикаций о том, что концентрация частиц не может служить достоверной оценкой общей загрязненности воздуха. Заметные изменения (падение) концентрации частиц с годами выявлены в Минске только на одном пункте наблюдений. На других пунктах существенных изменений с годами не произошло. То же самое можно сказать и о других областных городах, за исключением Бреста, где в последние годы регистрируется рост концентраций частиц в приземном воздухе.

Анализ возможности внедрения систем оборотного водоснабжения на мясоперерабатывающих предприятиях

Александра Секирина — 2024-05-21

В исследовании представлен анализ водного баланса мясоперерабатывающих предприятий Республики Беларусь по отдельным стадиям технологического процесса на основании имеющегося опыта разработки индивидуальных технологических нормативов водопользования. Предприятия отбирались на основании объемов перерабатываемого сырья свыше 50000 т мяса птицы и 20000 т мяса КРС и свиней, находящиеся в разных регионах страны. Определено, что норматив водопотребления на технологически нужды при переработке мяса птицы выше, чем при производстве продукции из мяса сельскохозяйственных животных, при этом безвозвратное водопотребление предприятий первой группы достигает 80 %, а при переработке мяса крупного рогатого скота и свиней до 30 % от общего объема водопотребления. Установлено, что на всех стадиях технологического процесса в соответствии с санитарными нормами, предъявляемыми к предприятиям по переработке мяса различных направлений, используется вода питьевого качества. Пройдя любую из стадий технологического процесса, вода сбрасывается в сети канализации предприятия и далее сточные воды поступают на очистные сооружения предприятия или населенного пункта. На разных стадиях процесса вода имеет различный компонентный состав и концентрации загрязнений. Так, на стадиях убоя и обработки мяса она загрязняется различными химическими веществами, загрязнениями биологического происхождения (кровь, жиры) и патогенными микроорганизмами.
Для системы оборотного водоснабжения предложено возвращать воду со стадии охлаждения готовой продукции, не имеющую контакта с продуктом (порядка 45 % от общего водопотребления на охлаждение продукции). Расчет внедрения оборотной системы водоснабжения для предприятия по производству продукции из мяса крупного рогатого скота свидетельствует, что на 16 % уменьшится водопотребление и на 22,3 % снизится объем сточных вод. При этом при переработке мяса птицы эти показатели значительно ниже – 0,7 % экономии воды питьевого качества и уменьшение объемов сточных вод на 1,52 %.

Влияние сельскохозяйственного производства на выбросы парниковых газов и направления их сокращения в Республике Беларусь

Евгения Бертош — 2024-05-21

Оценка выбросов парниковых газов является основой для выполнения международных обязательств стран, ратифицировавших Рамочную конвенцию Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) и Парижское соглашение, включая Республику Беларусь. Результаты оценки также необходимы при подготовки национальных кадастров парниковых газов, планировании целей по снижению выбросов парниковых газов и при разработке национальных стратегий низкоуглеводного развития на перспективу до 2050 г. В настоящее время в Республике Беларусь отсутствует комплексный нормативно-правовой документ, определяющий долгосрочные направления снижения выбросов парниковых газов различных отраслей экономики, принятие которого требуется, в частности, для реализации положений Парижского соглашения. Некоторые мероприятия предусмотрены программами и стратегиями развития отдельных отраслей экономики на ближайший пятилетний период (2021–2025 гг.) и до 2030 г. В частности, предполагается обеспечить выбросы парниковых газов в 2030 г. ниже уровня 1990 г. на 35–40 % за счет реализации различных мер в области повышения энергоэффективности национальной экономики, ресурсосбережения, развития и внедрения технологий безопасной утилизации отходов, устойчивого управления лесами. Мероприятия по сокращению выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве в рамках национальной цели по снижению выбросов парниковых газов пока не рассматриваются. Вместе с тем сельское хозяйство значительно влияет на выбросы парниковых газов, а его вклад в общенациональные выбросы постоянно увеличивается. Следовательно, необходима разработка и реализация определенных мероприятий по сокращению выбросов парниковых газов в этом секторе. Цель данного исследования – анализ выбросов парниковых газов, происходящих в результате производства сельскохозяйственной продукции за 1990–2021 гг. Для этого определены основные источники выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве, проанализирована эффективность различных мероприятий по сокращению их выбросов, а также предложены приоритетные направления для снижения антропогенного воздействия сельского хозяйства на климат, что может стать основой для разработки долгосрочной стратегии низкоуглеродного развития в Республике Беларусь.