всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Журнал «Вода: химия и экология» № 1-3 (114) за Январь 2018 г.</H3>

Журнал «Вода: химия и экология»


№ 1-3 (114) за Январь 2018 г.

..

Содержание выпуска:

Стр. 3-11 / Вопросы экологии

Сафронова Н.С. кандидат химических наук, старший научный сотрудник кафедры геохимии геологического факультета, ФГОУ ВПО Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Дворкин В.И. доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник, ФГБУН Институт нефтехимического синтеза Российской академии наук
Кощеева И.Я. кандидат химических наук, старший научный сотрудник, ФГБУН Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук
Федорова Л.П. старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства», Верхне-Волжское отделение

Исследование состава донных отложений Иваньковского водохранилища

Исследованы донные отложения Иваньковского водохранилища, отобранные из шести основных створов в 2015 году. На основании определения 42-х неорганических компонентов, выполненного методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) и определения С, H, N и S элементов хроматографическим методом после сожжения пробы в динамической вспышке (СНNS-анализ) получены результаты для последующего исследования степени загрязненности донных отложений. Сравнение коэффициентов концентрации для 24-х экологически значимых элементов позволило разделить исследуемые элементы на три значимые группы, определяющие минимально – максимальные аномалии содержания элементов в осадках. Анализ полученного массива данных по органическим и неорганическим компонентам позволил выявить эколого-геохимические аномалии в донных отложениях водохранилища.

Ключевые слова: CHNS – анализ, донные отложения, Иваньковское водохранилище, ИСП-МС – анализ


Стр. 12-17 / Вопросы экологии

Зубарев В.А. младший научный сотрудник, ФГБУН Институт комплексного анализа региональных проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук
Бебешко Т.В. младший научный сотрудник, Государственный природный заповедник «Бастак», Биробиджан

Гидрохимия реки Бастак государственного природного заповедника «Бастак»

Дана оценка экологического состояния р. Бастак, протекающей по территории Государственного природного заповедника «Бастак», по содержанию тяжелых металлов, растворенного кислорода и взвешенных веществ в поверхностных водах в различные фазы гидрологического режима. Показано, что содержание тяжелых металлов, взвешенных и органических веществ определяется особенностями поверхностного стока с водосборов. По расчету индекса загрязнения воды поверхностные воды реки Бастак относятся к категории – чистые, что подтверждает факт уникальности данных природных вод и требует особой охраны и рационального природопользования.

Ключевые слова: заповедник, качество воды, растворенный кислород, река, тяжелые металлы


Стр. 18-31 / Вопросы экологии

Мотовилов Ю.Г. кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник, ФГБУН Институт водных проблем Российской академии наук
Фащевская Т.Б. кандидат географических наук, доцент, старший научный сотрудник, ФГБУН Институт водных проблем Российской академии наук

Пространственно распределенная модель формирования стока тяжелых металлов в речном бассейне

На базе программного комплекса ECOMAG впервые разработана модель, описывающая пространственно-временные закономерности формирования химического стока тяжелых металлов в компонентах геосистемы крупного речного бассейна (на поверхности, в почвах, грунтовых и речных водах) на примере стока меди с водосбора Нижнекамского водохранилища. Результаты расчетов сопоставлены с данными гидрологических и гидрохимических наблюдений. Проведена оценка вклада различных природных и антропогенных составляющих в формирование гидрохимического стока меди. С помощью модели выполнены расчеты полей многолетних норм водного стока и химического стока меди.

Ключевые слова: генетические составляющие гидрохимического стока, моделирование, модуль водного и химического стока меди, речной бассейн, тяжелые металлы


Стр. 32-40 / Вопросы экологии

Робертус Ю.В. кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, Горно-Алтайский филиал Института водных и экологических проблем СО РАН
Ситникова В.А. аспирант, ФГБОУ ВО Горно-Алтайский государственный университет
Кивацкая А.В. кандидат геолого-минералогических наук, младший научный сотрудник, Горно-Алтайский филиал Института водных и экологических проблем СО РАН

Особенности макро- и микрохимического состава руслового стока Верхней Оби в районе города Горно-Алтайска

Актуальность работы обусловлена необходимостью изучения и мониторинга состояния малых рек бассейна Верхней Оби, подверженных интенсивному многолетнему антропогенному воздействию. Основной целью работы являлся анализ гидрохимических особенностей макро- и микроэлементного состава руслового стока в районе г. Горно-Алтайска – наиболее урбанизированной территории Республики Алтай. Для этого был проведен отбор проб воды разнопорядковых рек района, определено содержание 71 химического элемента методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и методами химического анализа 15 компонентов (показателей) солевого состава вод, выполнена обработка и интерпретация полученных данных методами прикладной статистики, факторного и кластерного анализа. Впервые получены данные об уровнях содержания большого комплекса микроэлементов в речных водах в районе г. Горно-Алтайска. Проведено их сравнение с региональным фоном, кларком, экологическими нормами. Установлено увеличение их концентраций в воде рек более высоких порядков, обусловленное повышенной ролью геологических образований в формировании химического состава воды. Намечена обратная зависимость между длиной водотока и разностью содержания микроэлементов в его истоке и устье. Выявлено небольшое увеличение содержания компонентов химического состава воды и большинства микроэлементов в пределах промышленно-селитебной агломерации г. Горно-Алтайска. Сделаны выводы о превалирующей роли природных факторов в формировании гидрохимических особенностей руслового стока района и об улучшении его экологического качества от малых рек к крупным рекам.

Ключевые слова: Горно-Алтайск, микроэлементы, особенности распределения, русловой сток, химический состав


Стр. 41-48 / Мониторинг водных объектов

Кулаков Д.В. кандидат биологических наук, научный сотрудник, ФГБУН Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук, Санкт-Петербургское отделение

Зоопланктон рек бассейна Копорской губы Финского залива

В 2012-2015 гг. проведены исследования зоопланктона и выполнена оценка качества вод рек Систа, Воронка и Коваши, относящихся к водосборному бассейну Копорской губы Финского залива (Ленинградская область). Станции отбора проб размещались в устьевой области и в среднем течении рек.
Зоопланктон водотоков включал 61 таксон видового и подвидового рангов (в р. Систа – 43, в р. Воронка – 29, в р. Коваши – 56 видов и подвидов), был типичен для водоемов Северо-Запада России и представлен в основном эврибионтными видами с высокой экологической пластичностью. Наибольшие значения численности (N) и биомассы (B) зоопланктона обнаруживались в устье р. Коваши (N = 2996,1 экз./м3 и B = 19,4 мг/м3), наименьшие – в среднем течении р. Воронка (N = 178,3 экз./м3 и B = 0,1 мг/м3). Во всех реках наибольшим количеством видов были представлены Rotifera, в сезонной динамике таксономической структуры сообщества от весеннего периода к осеннему наблюдалось сокращение доли Rotifera за счет развития Cladocera.
Трофический тип водотоков изменялся от эвтрофного до гиперэвтрофного. Наиболее высокие значения коэффициента трофности (E) обнаруживались в р. Систа (E = 5,1). По показателям индекса сапробности (S) воды рек относились к β-мезосапробной зоне, за исключением станции, расположенной в среднем течении р. Систа, характеризующейся олигосапробными условиями.

Ключевые слова: Воронка, зоопланктон, Коваши, оценка качества вод, река, Систа


Стр. 49-54 / Мониторинг водных объектов

Новикова Ю.В. лаборант-исследователь лаборатории промысловой океанографии, ФГБНУ «Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича»
Змётная М.И. кандидат географических наук, заведующая лабораторией промысловой океанографии Северного филиала ФГБНУ «Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н. М. Книповича»
Студёнов И.И. кандидат биологических наук, заведующий лабораторией биоресурсов внутренних водоемов, ФГБНУ «Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича»
Македонская И.Ю. старший научный сотрудник лаборатории промысловой океанографии, ФГБНУ «Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича»

Расчет Р/B коэффициента и характеристика количественных показателей фитопланктона для некоторых водных объектов таежной зоны Архангельской области

В статье представлены исследования количественных показателей фитопланктона водных объектов таежной зоны Архангельской области. Изучен комплекс доминирующих видов. Вычислены численность, биомасса, хлорофилл а и первичная продукция фитопланктона. Первичная продукция рассчитывалась косвенным методом с использованием уравнения В. Шемшуры (1990). В озере Большое Окуньково численность и биомасса фитопланктона находились в диапазоне 60,67-706,37 млн кл/м3 и 365,7-5559,2 мкг/л соответственно. Первичная продукция в среднем для вегетационного периода составляла 97,8 мг С/м3*сут. В дельте реки Северная Двина протоке Кузнечиха численность и биомасса фитопланктона находились в диапазоне 17,76-784,76 млн кл/м3 и 322,4-3354,9 мкг/л соответственно. Первичная продукция в среднем для вегетационного периода составляла 83,4 мг С/м3*сут. Впервые рассчитан P/B коэффициент фитопланктона для исследуемых объектов. Суточные P/B коэффициенты озера Большого Окуньково и протока Кузнечиха находились в диапазоне 1,6-2,0 и 1,8-2,2 соответственно. Найденный диапазон значений суточного P/B коэффициента фитопланктона соответствует уровню значений в доступных литературных источниках для данной географической зоны. Полученные значения P/B-коэффициента в дальнейшем могут быть использованы при расчете размера вреда водным биоресурсам, а именно при определении потерь водных биоресурсов от снижения продуктивности фитопланктона в шлейфах взвеси.

Ключевые слова: P/B-коэффициент, Архангельская область, первичная продукция, фитопланктон, хлорофилл a


Стр. 55-61 / Технологии промышленной и бытовой очистки вод

Савельев С.Н. кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной экологии, ФГБОУ ВО Казанский национальный исследовательский технологический университет
Савельева А.В. аспирант кафедры инженерной экологии, ФГБОУ ВО Казанский национальный исследова-тельский технологический университет
Биктагиров А.Э. магистр кафедры инженерной экологии ФГБОУ ВО Казанский национальный исследова-тельский технологический университет
Фридланд С.В. доктор химических наук, профессор кафедры «Инженерная экология» Факультета экологической технологической и информационной безопасности, ФГБОУ ВПО Казанский национальный исследовательский технологический университет

Исследование очистки сернисто-щелочных сточных вод и медьсодержащих отработан-ных гальванических растворов химическими методами

Получены кинетические кривые окисления компонентов сернисто-щелочных сточных вод озоно-воздушной смесью, кислородом воздуха и достигнута степень очистки по значению химического потребления кислорода 79,8 и 78,4 % соответственно.
Показана целесообразность совместной очистки сернисто-щелочных сточных вод и медьсо-держащих отработанных гальванических растворов, в результате которой происходит прак-тически полное удаление сульфид-ионов и ионов меди(II) путем их связывания в виде не-растворимого в воде осадка.
Исследовано влияние различных концентраций ионов меди(II) на интенсивность окисления поллютантов смесевой сточной воды кислородом воздуха и озоно-воздушной смесью.
Выявлены оптимальные условия очистки сернисто-щелочных сточных вод с использовани-ем в качестве катализатора медьсодержащих отработанных гальванических растворов –окисление поллютантов озоно-воздушной смесью с содержанием 400 мг/л ионов меди (II), которые позволили достичь после 30 минут барботирования степень очистки сточной воды по значению ХПК 88,6 %.

Ключевые слова: ионы меди (II), кислород воздуха, озоно-воздушная смесь, окисление, сульфиды


Стр. 62-67 / Технологии промышленной и бытовой очистки вод

Сазонов Д.В. старший преподаватель кафедры «Экология и промышленная безопасность», ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»
Антонова Е.С. аспирант кафедры «Экология и промышленная безопасность», ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»

Подбор систем аэрации для флотационной очистки воды различного состава

Рассмотрены параметры, влияющие на эффективность флотационной очистки воды. Показано, что пневмогидравлическая система аэрации позволяет получать пузырьки размерами 30-200 мкм. На лабораторной установке с пневмогидравлической системой аэрации проведены эксперименты по определению размеров пузырьков, образующих флотокомплексы с различными видами загрязнений, и скоростей их всплытия. Подтверждено, что для очистки воды от различных загрязнений требуется получение пузырьков различных размеров. Подтверждено влияние флокулянта, заключающееся в увеличении размеров пузырьков, которые образуют флотокомплексы с загрязнениями, с 65 мкм до 75 мкм, и снижении скорости всплытия до 3 мм/с. Приведено сравнение эффективностей флотационной очистки модельного стока при использовании пневмогидравлической системы аэрации с центробежным и вихревым насосами. Показано, что для загрязнений, образующих флотокомплексы с пузырьками в узком диапазоне размеров со средним значением 65-70 мкм, целесообразно применение пневмогидравлической системы аэрации с центробежным насосом. Эффективность очистки от такого загрязнения составила 77 % при использовании центробежного насоса и 61 % при использовании вихревого насоса.

Ключевые слова: очистка воды, пневмогидравлическая система аэрации, размер пузырьков, скорость всплытия, флотация, флотокомплекс


Стр. 68-79 / Гидробиология

Курашов Е.А. доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией гидробиологии, ФГБУН Институт озероведения Российской академии наук; профессор кафедры экологии и техносферной безопасности, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»
Крылова Ю.В. кандидат географических наук, доцент, заведующая отделом гидрохимии и химико-биологических методов управления водными объектами лаборатории водной токсикологии, ФГБНУ «Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства им. Л.С. Берга»; доцент кафедры экологии и техносферной безопасности, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»
Егорова А.А. магистрант, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Хамитов А.С. ведущий специалист-эксперт отдела надзора за водными ресурсами, Департамент федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Северо-Западному федеральному округу
Ходонович В.В. магистрант, Институт наук о Земле, ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет»
Явид Е.Я. магистрант, Институт наук о Земле, ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет»

Перспективы использования низкомолекулярного метаболома водных макрофитов для индикации экологического состояния водных экосистем

Метабономика водных макрофитов – слабо развитое в РФ научное направление. Цель данной работы – оценить возможности использования низкомолекулярного метаболома (НМ) водных макрофитов для индикации экологического состояния водных экосистем. Основной исследовательский метод работы – газовая хромато-масс-спектрометрия. Показано, что формирование НМ водных растений происходит в результате их активного взаимодействия с окружающей средой, при этом важно влияние как биотических, так и абиотических факторов, в том числе антропогенных. Выявлены определенные закономерности, связанные с реакцией водных макрофитов на антропогенные нарушения водной среды. Выделены индикационные признаки НМ у ряда видов пресноводных макрофитов, позволяющие детектировать антропогенную нарушенность биотопа. Предложен новый интегральный метод оценки стабильности состояния водных экосистем на основе анализа НМ произрастающих в них макрофитов.

Ключевые слова: антропогенное воздействие, водные макрофиты, водные экостстемы, газовая хромато-масс-спектрометрия, низкомолекулярные метаболические профили, низкомолекулярные органические соединения, низкомолекулярный метаболом, экологическое состояние


Стр. 80-93 / Гидробиология

Артемьев С.Н. младший научный сотрудник, Северный филиал ФГБНУ «Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича»; аспирант, ФГАОУ ВО Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова
Новоселов А.П. доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Северного филиала ФГБНУ «Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича»; главный научный сотрудник ФГБУН Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики Российской академии наук
Климовский Н.В. научный сотрудник, Северный филиал ФГБНУ «Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича»; аспирант, Федеральный исследовательский центр комплексного исследования Арктики РАН

Состояние макрозообентоса Двинского залива Белого моря в условиях загрязнения донных отложений нефтепродуктами

Приводятся количественные показатели (численность и биомасса) зообентосных сообществ Двинского залива Белого моря и содержания нефтепродуктов (НП) в донных отложениях (ДО) рассматриваемой акватории. На различных участках кутовой, основной и морской части Двинского залива состав и количественные показатели макрозообентоса существенно отличаются. Проведена оценка зависимости характеристик основных групп зообентоса от содержания НП в донных осадках. С увеличением концентрации загрязняющего вещества (ЗВ) наблюдается некоторое снижение как биомассы, так и численности зообентоса.

Ключевые слова: Белое море, Двинский залив, донные отложения, нефтепродукты, численность и биомасса макрозообентоса


Стр. 94-100 / Научно-аналитические обзоры

Линников О.Д. доктор химических наук, заведующий лабораторией неорганического синтеза, ФГБУН Институт химии твёрдого тела Уральского отделения РАН

О целесообразности применения многоступенчатой сорбции для очистки загрязнённых растворов

Проанализированы два возможных варианта проведения сорбционной очистки загрязнённых растворов. Первый - традиционный (и наиболее распространённый), когда очистка от нежелательной примеси производится за одну стадию путём введения в очищаемый раствор достаточного для требуемой глубины очистки количества сорбента. Второй – многоступенчатая (многостадийная) очистка, при которой загрязнённый раствор очищается от нежелательной примеси в несколько стадий за счёт последовательного введения в него небольших порций сорбента с последующим его отделением и добавлением после этого в этот же раствор новой порции сорбента. При этом предполагается, что в растворе между нежелательной примесью и сорбентом существует адсорбционное равновесие, описываемое уравнениями Ленгмюра и Генри.
Показано, что при довольно высокой концентрации нежелательной примеси в растворе, когда процесс адсорбции может быть описан уравнением Ленгмюра, практически нет никаких различий в эффективности при проведении процесса сорбции за одну или несколько стадий. Глубина очистки и общий расход сорбента при этом оказываются примерно одинаковыми. Однако при очистке растворов с низкой концентрацией загрязняющей примеси, когда процесс адсорбции примеси на поверхности сорбента описывается уравнением Генри, многоступенчатая сорбция имеет преимущества. При такой организации сорбционного процесса достигается его наибольшая эффективность и наименьший расход сорбентов. Кроме того, только этот способ позволяет провести глубокую очистку растворов от нежелательных примесей.
Получены уравнения, позволяющие теоретически рассчитать количество ступеней очистки и концентрацию сорбента на каждой ступени для достижения требуемой глубины очистки раствора от загрязняющей его примеси.

Ключевые слова: адсорбция, очистка воды, сорбция, уравнение Ленгмюра


Стр. 101-112 / Научно-аналитические обзоры

Рыбка К.Ю. аспирант, ФГБУН Институт водных проблем Российской академии наук
Щеголькова Н.М. доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, ФГБУН Институт водных проблем Российской академии наук

Роль фито-очистных сооружений в очистке сточных вод от токсичных металлов

Работа представляет собой аналитический обзор по проблеме загрязнения сточных вод токсичными металлами и по очистке от них с помощью природных механизмов в фито-очистных системах (песчано-гравелистых фильтрах, засаженных высшей водной растительностью). В работе рассмотрены основные источники поступления в поверхностные воды и формы таких металлов как медь, никель, свинец, кадмий, хром цинк и ртуть; описаны основные химические, физические и биологические механизмы их удаления – осаждение и соосаждение, сорбция и ассимиляция в биомассу. Приведены конкретные примеры использования фито-очистных систем для очистки промышленных и бытовых стоков от тяжелых металлов. Анализ 36 систем в 11 странах мира показал, что ФОС способны очищать стоки от тяжелых металлов с эффективностью до 99%.

Ключевые слова: очистка сточных вод, тяжелые металлы, фито-очистные системы