Архив статей журнала
В статье представлены результаты исследования возможности выпадения осадка при смешивании пластовой и закачиваемой воды на примере нефтяных месторождений Западной Сибири, разрабатываемых с применением системы поддержания пластового давления. Лабораторные исследования выполнялись на базе отобранных проб воды из нефтепродуктивного интервала (неоком) и минерализованной воды апт-альб-сеноманского комплекса Западно-Сибирского мегабассейна при комнатной и заданной пластовой температуре. Выпадение карбонатного осадкообразования в лабораторных условиях не наблюдалось, при смешении вод физико-химические процессы не будут оказывать существенного влияния на фильтрационные свойства пласта-коллектора. Выполнена оценка стабильности смешиваемых вод относительно формирования неорганических отложений (карбоната кальция) по методикам Стиффа-Девиса, Дебая-Гюккеля и по методике, утвержденной отраслевым стандартом с использованием программы «РОСА». Термодинамические расчеты карбонатных равновесий для исследуемых вод и их смесей показали, что смешиваемые воды по степени насыщения находятся в пределах близких значений. Это свидетельствует о равновесном состоянии системы, соответствующей среднеагрессивной среде, не образующей осадок карбоната кальция. Прогноз осадкообразования кальцита по регламентированной методике отраслевого стандарта в смешиваемых водах неокомского и апт-альб-сеноманского комплексов предполагает незначительно количество осадка кальцита. По результатам расчетов и лабораторных исследований совместимости смешиваемых вод можно судить о сходимости полученных данных. Экспериментальные и аналитические работы по изучению химического состава пластовых вод выполнены при финансовой поддержке проекта Министерства науки и высшего образования РФ №FWZZ-2022-0015 в рамках НИР СО РАН.
Работа посвящена проблеме аккумуляции тяжелых металлов в почвах промышленных центров. Актуальность работы обоснована необходимостью регулярного мониторинга и оценки состояния окружающей среды в связи с ухудшающейся экологической ситуацией в Екатеринбурге. Цель работы заключалась в оценке загрязнения почвенного покрова города Екатеринбурга тяжелыми металлами. Объектом исследования являлись пробы почв, отобранные в разных районах Екатеринбурга. Описана подготовка проб к анализу; указаны методы исследования: потенциометрический (для определения характера среды) и инверсионно-вольтамперометрический (для определения тяжелых металлов - свинца, никеля, меди, цинка и кадмия). Приведена карта города с указанием участков отбора почвенных проб. Отмечено, что в Екатеринбурге преобладают дерново-подзолистые почвы, по гранулометрическому составу - среднесуглинистые. Указаны источники загрязнения почв, приведен механизм аккумуляции тяжелых металлов в почвах. Рассчитаны коэффициенты концентрации тяжелых металлов и значения интегрального показателя загрязнения Zc; составлены геохимические специализации почв по коэффициентам концентрации тяжелых металлов. Обнаружено, что высоким уровнем загрязнения характеризуются почвы четырех участков отбора проб; средним уровнем - почвы восьми участков. Установлено, что в почвах Екатеринбурга формируются техногенные геохимические ассоциации состава Cd3-20 Pb3-18 Zn2-9 Ni1-9 Cu1-7. Подчеркнуто, что в результате техногенного воздействия уровень металлизации почв в Екатеринбурге достаточно высок.
Материалы содержат исследование по использованию биосорбентов «С-ВЕРАД» и «Biteoil» для очистки почвенного покрова от нефтепродуктов. В качестве анализируемых выступили образцы загрязненных нефтепродуктами почв, отобранные в районе нефтепровода «Куюмба - Тайшет». Биопрепараты вносились в концентрации 200 г на 1 м2 при глубине загрязнения 20 см. Установлено, что наиболее эффективным деструктором нефти является биосорбент «Biteoil». В результате эксперимента выявлено, что биопрепарат «Biteoil» на основе консорциума микроорганизмов-нефтедеструкторов, нанесенный на торфоминеральный субстрат, позволяет устранить распространение загрязняющих веществ на смежных экосистемах, добиться полного удаления нефтяных пятен на грунте. Преимуществом биопрепарата «Biteoil» является высокая степень очистки почв от нефтепродуктов (до 90 %) в условиях Восточной Сибири за короткий промежуток времени (до 60 суток). В полевых условиях использование биосорбента «Biteoil» и достижение значительного снижения концентрации нефтепродуктов в почве с 2 000 до 200 мг/кг в течение двух месяцев отражает его высокую эффективность. Это дает основание полагать, что использование данного биосорбента может быть полезным и представлять интерес для дальнейших исследований и практического внедрения в области очистки загрязненной почвы.
Статья посвящена оценке изменения качества поверхностных вод за многолетний период на территории субъектов Центрального федерального округа России - региона с наиболее высокой антропогенной нагрузкой на окружающую среду. Комплексная оценка показала, что качество воды водных объектов на территории округа изменялось в широком диапазоне: от «условно чистая» и «слабо загрязненная» до «грязная» и «экстремально грязная». Большинство водных объектов Центрального федерального округа характеризуются удовлетворительным качеством воды («загрязненная»). Наиболее напряжена экологическая ситуация на территории Московской, Владимирской и Тульской областей, где, как правило, в преобладающем числе створов вода оценивалась как «грязная»; более благоприятная экологическая ситуация наблюдается на водных объектах Курской области. На основе анализа многолетних данных, полученных государственной наблюдательной сетью Росгидромета, выявлены характерные и критические загрязняющие вещества воды водных объектов для каждой из областей Центрального федерального округа. Наиболее широкий перечень критических показателей загрязненности и более частые случаи высокого загрязнения воды отмечены в водных объектах Московской области. Рассмотрено возможное влияние изменения водности и объема загрязненных сточных вод на качество поверхностных вод в течение многолетнего периода.
Актуальность темы исследования обусловлена несовершенством действующих подходов к выделению защитных лесов вдоль рек, в результате чего эти территории не в полной мере выполняют возложенные на них функции, либо необоснованно выведены из хозяйственного оборота. Цель работы - выделить категорию водоохранно-защитных лесов на основе научно обоснованного метода с применением ГИС-технологий на примере тестового участка на р. Сысола (в Сыктывдинском лесхозе). Современные ГИС-технологии предоставляют широкий спектр инструментов, позволяющих применять научно обоснованные подходы к выделению защитных лесов вдоль рек на основе всестороннего географического анализа. Для выделения водоохранно-защитной категории лесов на базе ГИС-технологий использовались следующие материалы: данные дистанционного зондирования Земли (многозональные космические снимки среднего пространственного разрешения, полученные со спутника Sentinal 2A\\2B, снимки высокого и сверхвысокого пространственного разрешения, доступные на картографических сервисах в открытых источниках); топографические карты масштаба 1:100000 с высотой сечения рельефа 10 м; электронные лесные карты, совмещенные с таксационными базами данных. В результате исследования были изучены роль и функции защитных лесов вдоль рек, рассмотрены различные подходы к выделению защитных лесов вдоль рек, апробирован научно обоснованный метод выделения водоохранно-защитных лесов М. В. Рубцова на основе применения ГИС-технологий на тестовом участке, дана оценка результатов выделения водоохранно-защитных лесов на рассматриваемом участке.
Перекрестное опыление насекомыми является важнейшим элементом агротехники многих плодовых, масличных и овощных культур. Наиболее эффективными насекомыми-опылителями, многократно посещающими цветки и способными к переносу большого объема пыльцевого груза, считаются пчелы (надсемейство Apoidea, секция Anthophila). В условиях недостаточного для насыщенного опыления количества домашних медоносных пчел (Apis mellifera) и их низкой эффективности в опылении ряда культур особую важность приобретает опыление энтомофильных сельхозкультур дикими пчелами. В настоящей работе изложены результаты крупномасштабной оценки состояния экосистемной услуги опыления сельхозугодий агроландшафта с высокой долей залежных земель при разных сценариях землепользования. Территория исследования расположена в Веневском районе Тульской области. Оценка базируется на моделировании распределения относительного индекса обилия опылителей по характеристикам земельного покрова в программной среде InVEST Crop Pollination. Сопоставление относительного обилия опылителей на разных типах земельного покрова показало, что источниками пчел-опылителей в агроландшафте выступают естественные экосистемы, в первую очередь лесные массивы и залежи на разной стадии постагрогенной сукцессии. Анализ зависимости обеспеченности опылением полей с энтомофильным компонентом в схемах севооборота от пространственной структуры агроландшафта при разных сценариях использования залежных земель показал, что при вводе в оборот неиспользуемых сельхозугодий сохранение небольших участков залежей в качестве энтомологических микрозаказников способствует значительному улучшению состояния экосистемной услуги опыления на исследуемой территории.
В работе исследованы масса (г), прорастание семян (%) и пластичность (СV, %; индекс пластичности (ИП), %) этих показателей у растений-галофитов Plantago maritima L., Tripolium vulgare Bess. ex Nees., Triglochin maritima L., Glaux maritima L. прибрежных территорий Белого моря в условиях солености 0; 10; 24 ‰ в лабораторном эксперименте. Для оценки пластичности использовали анализ коэффициента вариации (CV) признаков и формулу: ИП = (Mmax - Mmin) / Mmax×100 (%). Наиболее низкие значения массы имели семена G. maritima (2,8±0,3), более высокие значения установлены у массы семян T. maritima (5,5±1,5) и P. maritima (6,6±2,0), и наибольшую массу показали семена T. vulgare (9,0±1,8). При сравнении уровня пластичности массы семян установлено, что наименее варьирует масса T. maritima и G. maritima (19±5 и 16±3 %), несколько выше этот показатель у P. maritima - 22±2 %, а наиболее пластичной оказалась масса семян T. vulgare - 29±4 %. Максимальная всхожесть также установлена для семян T. vulgare (68-72 %). Анализ степени пластичности (ИП) всхожести семян при разной солености выявил, что наибольшая средняя степень пластичности 92 % характерна для процесса прорастания семян T. vulgare, 64 % - степень пластичности прорастания семян T. maritima и 45 % - P. maritima. Так как семена G. maritima не проросли в условиях различной солености, то степень пластичности установить не удалось. Семена T. vulgare, в отличие от других исследованных видов галофитов, проросли во всех вариантах солености воды, что может свидетельствовать о более высоком уровне их солеустойчивости. На основании собственных и литературных данных делается вывод о высоком адаптивном потенциале вида T. vulgare и незначительном вкладе семенного размножения, по сравнению с вегетативным, в развитие растений-галофитов литорали Белого моря.
В последние годы возросло применение дистанционного зондирования беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для мониторинга техногенно нарушенных земель, а направления применения расширились. И в настоящее время было проведено несколько обзорных исследований, посвященных конкретно техногенно нарушенным землям. Однако недостаточно систематических и всесторонних исследований применения беспилотных воздушных судов в мониторинге техногенно нарушенных экосистем. Целью данной работы являлось изучение технологии дистанционного зондирования Земли с применением беспилотных воздушных судов для контроля техногенно нарушенных земель Кемеровской области - Кузбасса. Впервые проанализировали тенденции применения беспилотных воздушных судов для дистанционного зондирования техногенно нарушенных земель. Основными аспектами сценариев применения дистанционного зондирования с беспилотных воздушных судов являются мониторинг растительности, физический и химический мониторинг почвы, мониторинг деградации почвы и мониторинг нарушений окружающей среды. Существующие ограничения и направления развития применения беспилотных воздушных судов были обобщены. Приведенные материалы будут полезны для лучшего понимания возможностей применения дистанционного зондирования с помощью беспилотных воздушных судов не только для мониторинга нарушенных земель угольных участков, но и в научных исследованиях биологических объектов экологических наблюдений.
В статье приводятся результаты сравнительного анализа современных методов и средств мониторинга грозовой активности на территории России. К настоящему времени эксплуатируются пять основных грозопеленгационных сетей в России: 3 - зарубежного производства и 2 - отечественные. Грозопеленгационная сеть Росгидромета включает 87 датчиков/индикаторов, расположенных в европейской части, на Урале и Дальнем Востоке РФ. Из них 30 грозопеленгационных датчиков производства фирмы Vaisala (Финляндия) и 57 датчиков производства фирмы Alwes (Россия). В европейской части расположены 14 грозопеленгационных датчиков производства Vaisala, объединенных в единую сеть («ВГИ» и Европейский центр НИЦ «Планета»). В ФГБУ «ВГИ» проведены тестовые сравнительные испытания различных грозопеленгационных датчиков. Получена хорошая согласованность выходных данных сравниваемых систем грозопеленгации при регистрации наземных молниевых разрядов. Имеет место взаимное перекрытие территории мониторинга грозовой активности системами Росгидромета, TOA LPS-200, ENTLS, а также имеется часть территории РФ, которая охвачена грозопеленгационными датчиками Росгидромета. В этой связи до создания грозопеленгационной сети, покрывающей всю территорию РФ, рекомендуется привлекать для мониторинга грозовой активности данные TOA LPS-200.
В данной работе впервые проведены комплексные экспериментальные исследования стабильно прямо и обратно намагниченных горных пород габбро-базальт, базальт. Рассмотрены проблема геомагнетизма - обратная магнитная полярность, а также физическая природа стабильно прямо и обратно намагниченных горных пород габбро-базальт, базальт. Определены: первичность магнитной породы; степень сохранности; наличие структур распада; оценены присутствие и время образования вторичных магнитных горных пород. Получено, что намагниченность прямо намагниченных горных пород не меняется до 873 К в малых внешних магнитных полях и совпадает с направлением внешнего магнитного поля при температуре 873 К, а направление вектора обратной остаточной намагниченности горных руд андезито-базальт не меняется при одновременном воздействии температуры до 800 К и слабых магнитных полей разных направлений. Установлено, что температура Кюри прямо намагниченных горных пород находится в области 850 К, так как имеются мельчайшие вкрапления, магнетиты, которые можно считать однодоменными. Породы, содержащие вторичный магнетит, характеризуются стабильной обратной намагниченностью, что является необходимым условием появления первичной термоостаточной намагниченности. Несмотря на высокую стабильность Jn горных руд, намагниченность рассматриваемых образцов магнитно стабильна по отношению к переменному магнитному полю. Направление вектора естественной остаточной намагниченности также не меняется при одновременном воздействии температуры и слабых магнитных полей разных направлений порядка земного поля. При этом температура Кюри составляет около 800 К, угол магнитного наклонения - 60о. Обратная намагниченность горных пород имеет внутримолекулярный характер и связана с обменным взаимодействием двух магнитных фаз: ферримагнитной и промежуточной области между ферромагнитным и антиферромагнитным состоянием. Обратно намагниченные горные породы не следует использовать для восстановления направления геомагнитного поля, так как намагниченность обусловлена вторичными магнитными минералами.
Большое количество заторфованных грунтов на территории Российской Федерации, особенно в Арктической зоне, обуславливает необходимость изучения их температурного режима и теплофизических свойств. В этой работе приводятся экспериментальные данные по определению пористости, теплопроводности и количества незамерзшей воды песчаных грунтов с различной степенью содержания торфа. Экспериментальные исследования проводились на образцах с нарушенной структурой, которые были представлены слаборазложившимся торфом, среднезернистым речным песком и их различными смесями. Установлено, что степень заторфованности влияет на такие физические величины, как пористость, теплопроводность и количество незамерзшей воды. Для талых заторфованных песчаных грунтов при увеличении степени заторфованности значение пористости увеличивается. Как для талых, так и для мерзлых заторфованных песчаных грунтов теплопроводность с увеличением степени заторфованности уменьшается. При этом теплопроводность для мерзлых грунтов выше, чем для талых. Количество незамерзшей воды также зависит от степени заторфованности грунта и при ее увеличении уменьшается. Измеренные теплофизические свойства заторфованного песчаного грунта могут быть использованы при моделировании температурного режима в зоне распространения мерзлых и талых торфяных грунтов.
Статья посвящена исследованию методов расчета потерь давления при течении топливной водоугольной суспензии (ТВУС), полученной при утилизации обводненных отходов углеобогащения. Рассмотрены основные преимущества технологии использования шламовых отходов для приготовления ТВУС, с ее последующим применением в качестве топлива для котельных установок или сырья для производства синтез-газа. Установлено, что основой для всех технологических процессов, связанных с водоугольными средами, являются трубопроводные системы. При этом расчет потерь давления при течении ТВУС связан с определенными трудностями, которые заключаются в получении аналитического вида обратной функции к выражению определения расхода. Для решения данной задачи широко используются как различные математические методы, в том числе численные, так и графические, которые позволяют получать значения искомых величин без значительного количества итераций. В работе произведено исследование точности и скорости расчета потерь давления, вычисленных с использованием напор-расходной характеристики построенной ЭВМ в виртуальном координатном пространстве, в ходе которого установлено, что данный подход позволяет сократить время, затрачиваемое на расчет потерь энергии при течении топливных водоугольных суспензий в два и более раза без потери точности.