Журнал Белорусского государственного университета. Экология

Тенденции изменения климата в белорусском секторе ближней зоны Чернобыльской АЭС

Сергей Александрович Калиниченко, Юрий Марченко, Виктор Белаш — Ср, 08 янв 2025 13:36:50 +0300

За период многолетних инструментальных наблюдений (1997–2022 гг.) на исследовательской станции «Масаны» отмечено увеличение количества ясных дней и снижение дней, относящихся к полуясным (переменной облачности). Среднегодовое значение интенсивности суммарной солнечной радиации (энергетической освещенности) в реальных условиях облачности составило 0,21 кВт/м² с интервалом варьирования по годам от 0,18 до 0,25 кВт/м². Наибольшая интенсивность лучистой энергии в годовом ходе приходится на июль (0,37 кВт/м²), а минимальным количеством энергии отличался декабрь (0,04 кВт/м²). Среднегодовая температура воздуха за 1997–2022 гг. увеличилась на 0,46 °С по отношению к среднему многолетнему значению (7,7 °С), принятому для ближайшего населенного пункта (г. Брагин) и на 0,76 °С по отношению к среднему многолетнему значению (7,4 °С), принятому для Гомельской обл. Абсолютный максимум (+39,5 °С) для наших наблюдений был зарегистрирован в 2015 г., абсолютный минимум – в 2012 г. (-34,4 °С). Наблюдается характерная положительная динамика увеличения среднегодовой температуры приземного воздуха около 0,06 °С/год. Отмечено снижение количества дней со снежным покровом. Возросло число жарких и сухих дней. На рассматриваемой территории в среднем за год выпадает 593,7 мм атмосферных осадков. Число дней с осадками составляет ≈ 128 (35,1 %). Коэффициент увлажнения, по Иванову, в различные годы варьировал от 0,5 до 1,4. Наблюдается положительная тенденция увеличения количества осадков около 0,4 мм/год. Средняя высота снежного покрова составила 6 см. Количество дней со снежным покровом с годами имеет явную тенденцию к снижению. Относительная влажность воздуха за 1997–2022 гг. в среднем составила 78 %. Средняя сумма активных температур в ближней зоне аварии на ЧАЭС – 2842 °С.

Моделирование роста инвазивного вида речных раков Procambarus virginalis (Decapoda, Astacidea) в различных температурных условиях

Екатерина Улащик, Александр Голубев, Ольга Бодиловская — Чт, 09 янв 2025 09:46:55 +0300

У мраморного рака Procаmbarus virginalis определена зависимость длительности межлиночных интервалов от массы тела и величины приростов массы тела за отдельные межлиночные интервалы в диапазонах температуры 15.3–17.9 °С, 7.5–18.9 °С, 19.1–20.8 °С, 21.0–22.8 °С, 22.9–25.2 °С и 25.3–28.9 °С. По этим данным рассчитаны кривые роста особей в указанных диапазонах температур и суммы эффективных температур (S_ef₎ у особей за периоды ювенильного роста и размножения. Среднее значение S_ef за ювенильный период P. virginalis (до достижения новорожденными особями массы тела 1.4 мг) в исследованных температурных интервалах составляет 4316 градусо-дней при температуре биологического нуля, равном 7.6 ^оС. Для периода размножения (до достижения массы тела от 1.4 г до предельной массы 15 г) – соответственно 10630 градусо-дней и 3.0 ^оС. По годовой динамике среднемесячных температур в шести континентальных водоемах в пределах инвазивного ареала P. virginalis (Швеция, Беларусь, Германия, Словакия, Северная Македония и Малави) рассчитаны значения S_ef для периодов года, в течение которых возможен рост ювенильных и размножение половозрелых особей. В водоемах умеренных широт, расположенных в Швеции, Беларуси, Германии и Словакии значения S_ef в период роста ювенильных особей изменяются в пределах 1083 – 2099 градусо-дней. В более южном водоеме Северной Македонии этот показатель достигает 2990 градусо-дней, а в тропическом африканском водоеме в Малави – 7076 градусо-дней. Следовательно, новорожденные особи P. virginalis, которые в водоемах умеренной зоны Европы отрождаются в первой половине лета, способы достичь половой зрелости лишь в третье лето жизни, а в тропическом водоеме – уже в первое лето жизни. Значения S_ef для периодов года, благоприятных для роста половозрелых особей, в исследованных водоемах Европы возрастают от 2031 градусо-дней (водоем в Швеции) до 4657 градусо-дней (водоем в Северной Македонии). В тропическом водоеме Малави этот показатель достигает 8058 градусо-дней, т.е. максимальная продолжительность жизни P. virginalis в нем не превышает двух лет. Тем не менее, во всем ареале половозрелые особи P. virginalis способны произвести не более 2 – 5 кладок яиц за жизненный цикл.

Оценка динамики индивидуальных доз внутреннего облучения ПГРЭЗ работников Полесского радиационно-экологического заповедника

Николай Деменковец, Марина Шабалева, Роман Ненашев — Чт, 09 янв 2025 10:10:16 +0300

Проведен анализ многолетней динамики дозы внутреннего облучения сотрудников Полесского радиационно-экологического заповедника (ПГРЭЗ), а также дано определение факторов, обусловливающих варьирование ее показателей у разных категорий обследованного персонала. Проведен статистический анализ дозы внутреннего облучения сотрудников заповедника за 2007–2021 гг. Исследованы результаты 9525 измерений, полученных по результатам контроля дозы внутреннего облучения персонала на спектрометре (счетчике) излучений человека СКГ-АТ 1316.
Определены многолетние, гендерные, профессиональные, возрастные и локальные различия полученных данных. Выявлено, что уровень дозы внутреннего облучения персонала в большинстве случаев (4317 измерений) не превышает 0,01 мЗв/год, а в 87 % измерений не превышает 0,055 мЗв/год; лишь у 1,3 % сотрудников определены показатели дозы внутреннего облучения были выше 2 мЗв/год. За многолетний период наблюдений наибольшими показателями отличались 2010 и 2011 г. – 0,029 и 0,027 мЗв/год соответственно. Анализ дозы внутреннего облучения у представителей разных специальностей позволил определить самые высокие медианные уровни дозы у охотоведов (0,02 мЗв/год), коневодов, пожарных и водителей, а наименьшие – у инженерно-исследовательского персонала. На основе проведенных измерений персонал заповедника можно разделить на 3 профессиональные группы. Согласно полученным данным уровень дозы внутреннего облучения был статистически значим (р < 0,05) выше у мужчин, по сравнению с женщинами, в 2 раза. Среди работников из различных населенных пунктов наибольшие показатели отмечены у жителей г. Наровля (0,3 мЗв/год). Относительно высокие уровни дозы внутреннего облучения определены для сотрудников из д. Березовка и д. Малишев (0,1 мЗв/год). При анализе возрастных зависимостей формирования дозы внутреннего облучения выделено 5 возрастных групп, отличающихся статистически значимыми различиями данного показателя: максимальные уровни выявлены у лиц 35–46 лет (0,015 мЗв/год), а минимальные – в возрасте 18–26 лет (0,007 мЗв/год).

Параметры перехода радионуклидов в биомассу мискантуса гигантского на землях зоны отчуждения Полесского государственного радиационно-экологического заповедника

Чт, 09 янв 2025 10:12:38 +0300

Изучается новая для Беларуси культура мискантус гигантус, интродуцированная в условиях Белорусского Полесья, описаны ее биологические и экологические особенности. Предложено использование исследуемой культуры на энергетические цели. Предполагается, что выращивание в Беларуси растений на энергетические цели наиболее перспективно в природно-климатических условиях Гомельской обл. Культивирование мискантуса способствует решению ряда значимых экологических вопросов, обеспечивая получение устойчивого урожая качественной растениеводческой продукции, что повышает эффективность низкоплодородных земель, улучшает гумусное состояние и стабилизирует фонд подвижных форм зольных элементов почвы, тем самым препятствуя нарастающему истощению ее плодородия и деградации. Дана характеристика климатических условий произрастания на протяжении опыта с 2020 по 2023 гг. Описывается экспериментальная деятельность по выращиванию мискантуса гигантуса сорта «Дружба-Автюки» на территории зоны отчуждения Полесского государственного радиационно-экологического заповедника. Определены параметры накопления Cs¹³⁷ и Sr⁹⁰ в вегетативной массе растения. Рассчитаны предельно допустимые плотности загрязнения почв при выращивании исследуемого растения на различные технические цели. При выращивании мискантуса гигантского сорта «Дружба-Автюки» на дерново-подзолистых песчаных и дерново-подзолистых глееватых почвах для производства древесного технического сырья, топлива древесного и прочей непищевой продукции лесного хозяйства возможно без ограничений по плотности загрязнения Cs¹³⁷. Однако получение нормативно чистой биомассы исследуемой культуры на дерново-подзолистых временно избыточно увлажненных почвах налагает ограничения по плотности загрязнения почвы Cs¹³⁷: 27,85 Ки/км² – для прочей непищевой продукции лесного хозяйства; 22,3 Ки/км² – для древесного технического сырья; 11,1 Ки/км² – для топлива древесного. Предполагается перспективность использования растительного сырья мискантуса гигантского, выращенного на радиоактивно загрязненных землях в технологических целях (для получения целлюлозы, биодизеля, биогаза), при условии выполнения дополнительных исследований и проработки технологических операций на реальных производственных объектах.

Неопределенности вычисления геометрических параметров очагов накопления радиофармацевтического препарата на диагностических изображениях при проведении предлучевой подготовки к радиохирургии

Евгений Емельяненко, Максим Петкевич, Ирина Штуро — Чт, 09 янв 2025 12:18:27 +0300

Выполнено сканирование фантома, имитирующего головной мозг, с инсталлированными внутрь моделями-сферами различного диаметра на позитронно-эмиссионном томографе (ПЭТ), совмещенным с компьютерным рентгеновским томографом (КТ), и магнитно-резонансном томографе (МРТ). При выполнении МР сканирования данного фантома с целью визуализации инсталлированных сфер их объемы заполнялись контрастным веществом пентагидратом сульфата меди (CuSO4.5H2O), что способствовало его чувствительности к химическим сдвигам и артефактам восприимчивости (дополнительным причинам искажений, возникающим при столкновении с различиями в плотно-
сти при диагностической МРТ и планировании лучевой терапии). Произведена качественная оценка полученных изображений для каждой последовательности на предмет артефактов. Выполнен количественный анализ полученных результатов ПЭТ/КТ сканирования: точность восстановления объемной активности моделей-сфер (патологических очагов накопления радиофармацевтического препарата). С учетом высокой практической значимости лечения патологических образований малого объема дополнительно в качестве моделей (патологических очагов) были использованы сферы с внутренним диаметром 4 и 6 мм. Установлено влияние количества подмножеств на диагностическую
информативность ПЭТ/КТ изображения, а также на значение коэффициентов восстановления. Выполнено оконтуривание моделей-сфер на КТ- и МРТ-изображениях пятью врачами-рентгенологами с целью оценки влияния персональной вариабельности на конечный внесенный контур структур. На ПЭТ/КТ-изображениях различных модальностей оконтурены модели патологических очагов, рассчитаны разницы номинальных значений и объемов оконтуривания. Получены значения девиации коэффициентов восстановления контраста моделей-сфер диаметрами 4–2 мм на ПЭТ-изображениях, реконструированными с различными параметрами. Произведена оценка влияния параметров
реконструкции на формирование результирующего объема оконтуривания моделей-сфер разного диаметра на ПЭТ-изображениях, реконструированных с различным числом подмножеств (18 и 24), а также с различными значениями фильтра Гаусса.

Web-ориентированная информационно-аналитическая система для совершенствования мероприятий по радиационной защите населения и объектов окружающей среды на различных региональных уровнях

Владислав Журавков, Мария Герменчук, Борис Тонконогов, Николай Цыбулько — Чт, 09 янв 2025 12:47:26 +0300

Рассмотрены архитектура, функциональность и модель данных Web-ориентированной информационно-аналитической системы для совершенствования комплекса радиационной защиты населения и объектов окружающей среды на различных региональных уровнях. Исследуются методы, алгоритмы и технологии построения архитектуры и оптимизированной реляционной структуры (модели) данных, состоящей из таблиц, включающих поля для хранения параметров и информации об объектах и ресурсном потенциале, информационно-аналитической системы общего доступа для совершенствования комплекса радиационной защиты населения и объектов окружающей среды на различных региональных уровнях.
Цель исследования – разработка архитектуры информационно-аналитической системы и оптимизированной реляционной структуры (модели) данных, состоящей из таблиц, включающих поля для хранения параметров и информации об объектах и ресурсном потенциале, определение специализированного программного обеспечения, используемого при разработке информационно-аналитической системы для совершенствования радиационной защиты населения и объектов окружающей среды, в том числе по оценке радиоэкологических рисков. В задачи исследования входят следующие направления: разработка архитектуры информационно-аналитической системы; определение общего архитектурного стиля и основных архитектурных решений; определение и организация совокупности элементов и компонентов; определение функциональности программных модулей системы; описание основных ролей и характеристик структурных элементов и возможных видов взаимодействий между ними (интерфейсов), соответствие их модульной декомпозиции; наделение свойствами гибкости, масштабируемости и открытости для расширения и реализации дополнительной функциональности. Разработана структура данных: определение назначения и содержания таблиц; полей таблиц и их типов; связей между таблицами; реализация функциональных объектов базы данных, обеспечивающих модульность, масштабируемость и переносимость. Выделено специализированное программное обеспечение, используемое при разработке информационно-аналитической системы: выбор интегрированной среды разработки, системы управления базой данных и программного инструментария (платформ, фреймворков и библиотек), позволяющих выполнить поставленные задачи проектирования и программной реализации; проектирование прототипа Web-платформы представления экологических данных с использованием современных инструментов географических информационных систем; реализация условий для создания пилотного проекта прикладной Web-ориентированной информационно-аналитической системы для совершенствования комплекса радиационной защиты населения и объектов окружающей среды.

Комбинированное действие дексаметазона и перекиси водорода на структурное состояние плазматических мембран тимоцитов экспериментальных животных

Наталья Герасимович, Ирина Пухтеева, Маргарита Гиль — Чт, 09 янв 2025 14:54:14 +0300

Исследуются структурные изменения плазматических мембран клеток иммунной системы при комбинированном действии дексаметазона и перекиси водорода. С помощью флуоресцентного зонда пирена (Sigma) проводилось изучение липидной фазы мембран, а для рассмотрения влияния глюкокортикоидов на клетки тимуса к суспензии клеток добавляли синтетический аналог глюкокортикоидных гормонов дексаметазон в различных концентрациях. Окислительный стресс моделировали путем инкубации суспензии тимоцитов с пероксидом водорода. Установлено, что дексаметазон, взаимодействуя с мембранами тимоцитов, вызывает изменение физико-химических характеристик плазматических мембран клеток тимуса. Наиболее выраженные изменения наблюдались в области аннулярных липидов, микровязкость в этой области увеличивалась в 1,5–2 раза в зависимости от времени инкубации и концентрации дексаметазона. Экзогенное воздействие перекиси водорода на клетки тимуса приводит к таким изменениям в структурном состоянии плазматических мембран тимоцитов, как увеличение полярности в 1,3 раза, микровязкости в области аннулярных липидов в 2 раза и липидного бислоя в 1,7 раза, а также повышение степени тушения белковой флуоресценции в 2 раза. Эти результаты свидетельствуют об активации процессов перекисного окисления липидов, вызванных воздействием пероксида водорода на клетки, что указывает на его влияние на изменение структурного состояния плазматических мембран тимоцитов. Необходимо отметить, что уменьшение показателей микровязкости липидного бислоя в данных опытах наблюдалось вследствие мембраноопосредованного действия перекиси водорода, поскольку данное вещество активирует процессы перекисного окисления липидов. Таким образом, комбинированное действие перекиси водорода и дексаметазона приводит к следующим изменениям: увеличение полярности аннулярных липидов и микровязкости аннулярного липида, уменьшение микровязкости ли-
пидного бислоя, а также снижение степени тушения белковой флуоресценции. Минимальные и максимальные концентрации данных веществ имеют различный эффект на указанные параметры, что может быть обусловлено сложным взаимодействие между перекисью водорода и дексаметазона.

Микроокружение опухоли: систематический обзор

Чт, 09 янв 2025 14:56:58 +0300

Рост и прогрессирование новообразований – многостадийный процесс, опосредованный взаимодействиями между опухолевыми клетками и окружающей их стромой, включающие различные типы (фибробласты, эндотелиальные клетки, иммунные клетки), бесклеточные компоненты (цитокины, внеклеточные везикулы и внеклеточный матрикс), кровеносные и лимфатические сосуды, которые формируют микроокружение опухоли (TME – англ. Tumor microenvironment). Во время прогрессирования новообразований опухолевые клетки могут уклоняться от иммунного ответа посредством подавления или потери опухолевых антигенов, высвобождения иммуносупрессивных внеклеточных везикул, включая экзосомы, секреции различных цитокинов, хемокинов и других факторов, а также начинают перепрограммировать и ремоделировать окружающую строму. Наиболее актуальными направлениями изучения TME выступают клетки и молекулы врожденного и приобретенного иммунитета, которые по причине высокой гетерогенности и пластичности проявляют как супрессивную, так и стимулирующую активность в отношении опухолевых клеток. Особое внимание уделяется иммунным контрольным точкам, опухолевой микробиоте, компонентам межклеточного взаимодействия, а также иммунотерапии опухолевых заболеваний.
В данной работе проведен систематический обзор научных публикаций базы данных PubMed, посвященных изучению TME, опубликованных с 2019 по 2024 гг. В ходе систематического обзора изучено 2547 источников, из которых в процессе скрининга отобрано 68 статей, включенных в исследование. Поисковые запросы и ключевые фразы содержали «микроокружение опухоли», «иммунные клетки», «опухоль», «онкогенез», «метастазирование».
Сформированная группа научных статей позволит более детально изучить клеточный и молекулярный состав опухолевого микроокружения, а также основные мишени для разработки новых методов диагностики и терапии злокачественных новообразований с вовлечением TME.

Пространственно-временные особенности содержания сульфатов и нитратов в почвах урбанизированных территорий

Светлана Савченко, Сергей Головатый, Елена Самусик, Марина Синицкая — Чт, 09 янв 2025 15:50:35 +0300

Оценка современного состояния почв городских территорий выявила пространственные различия в нако- плении нитратов и сульфатов по административным областям страны. Наименьшие концентрации нитратов от- мечены в городах Брестской обл. (Кс = 0,5), наибольшие – в Гомельской (Кс = 2,8). Для сульфатов наблюдалась обратная тенденция: наименьшее среднее содержание зафиксировано в городах Гомельской обл. (Кс = 1,0), наибольшее – в Брестской (Кс = 1,5). При этом различия в накоплении сульфатов по областям незначитель- ные, в то время как для нитратов разброс средних значений составил более чем в 5 раз. Максимальные зна- чения сульфатов, отмеченные на отдельных участках городов, составили от > 1,0 до 3,0 ПДК. Исследования показали, что за 2000–2020 гг. в 90 % населенных пунктов отмечена тенденция снижения концентрации ни- тратов в почвах городов. Можно предположить, что такое уменьшение азотсодержащих веществ обусловле- но снижением количества органического вещества в почвах и замедлением процессов нитрификации при его разложении, а также незначительной долей азотфиксирующих организмов, присутствующих в городских по- чвах. Установлено, что за исследуемый период содержание сульфатов в почвах городов увеличилось. При этом в 59 % случаев почвы характеризовались значительным увеличением содержания сульфатов: в 41 % случаев накопление серосодержащего соединения в почвах незначительное. В почвах г. Минска за 2000–2022 гг. уста- новлены разнонаправленные свойства в содержании нитратов по годам с общей тенденцией к значительному понижению их концентрации. Для сульфатов отмечалась некоторое накопление в почвах с незначительным снижением концентраций в 2013 и 2015 гг. Следовательно, можно прогнозировать ухудшение экологического состояния почв в 94 % исследованных населенных пунктов за счет увеличения в них концентрации сульфатов и положительную тенденцию, выраженную в снижении или стабилизации накопления нитратов в почвенном покрове городских территорий.