CC BY
47
лах, которые применяются для строительства зданий и благоустройства территории в жилых кварталах. Самые низкие значения гамма-активности зарегистрированы в районе железнодорожной станции - от 3-5 до 10-12 мкр/ час, в районе частных застроек, именуемый "Копай" - от 910 до 15-17 мкр/час, а также других участков, преимущественно городских окраин. Центральная часть города выделяется гамма-активностью в 16-20 до 27-40 мкр/час, причем лесопарковая зона, дворовые участки, газоны и иные места с травяной растительностью и естественным почвенно-растительным слоем имеют низкий гамма-фон. Значениями в 30-40 мкр/час прослеживаются улицы и площадки, покрытые асфальтом, в котором щебнистым материалом служат породы гранитного состава, имеющие высокое содержание нуклидов радия, тория и др.
В городе обнаружено 17 аномалий с МЭД на поверхности от 60 до 800 мкр/час (в одном случае 2 Р/час). Больше половины найденных аномалий имеет гамма-активность от 50 до 100 мкр/час, которая обусловлена в одном случае декоративными валунами, в другом - гранитными плитами, выстилающими ступени возле магазинов, школ, памятников, в третьем - гранитными блоками, вмурованными в фундамент отдельных многоэтажных домов. Данные исследований показывают, что гамма-фон селитебной зоны обусловлен антропогенным фактором и имеет прямую связь с содержанием радионуклидов в строительных материалах: песке, щебне, гравии, которые играют определенную роль в создании радиационного фона.
Таким образом, качество городской среды зависит от процессов взаимодействия природных компонентов с социально-экономическим блоком. Каждый из компонентов ландшафта служит в определенной мере регулятором состояния городской среды, поэтому особенности элементов городского ландшафта можно рассматривать как факторы улучшения состояния этой среды. В частности, с целью обеспечения комфортности климатических характеристик осуществляется вывод промышленных предприятий из заселенных районов, нормируется баланс застроенных и озелененных территорий, устанавливается характер застройки и др. мероприятия. Рельеф также может выступать средством для улучшения состояния среды. В пределах г. Петропавловска рельеф способствует выносу загрязняющих веществ в природных системах склоновых урочищ, на террасных комплексах.
Велика роль растительности в улучшении среды. Насаждения применяются для уменьшения загрязненности воздуха, для снижения уровня шума на его улицах. Широко используемый в посадках г. Петропавловска тополь бальзамический существенно влияет на качество атмосферного воздуха, так как обладает мощными фито-цидными свойствами.
Л.В. Тихонова, С.Н. Елизарова
Курганский государственный университет,
кафедра аналитической и неорганической химии
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕНТОНИТОВОЙ ГЛИНЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ ЗАУРАЛЬЯ
Изучены возможности использования бентонитовых глин Зырянского месторождения для очистки воды реки Тобол и доочистки водопроводной воды. Показано уменьшение содержания железа в два раза, марганца в восемь раз. Предложено применять бентонитовую глину для рекультивации
почвы. Перспективным направлением является ее использование в медицине (в том числе для очистки организма от тяжелых металлов) и фармакологии.
Глины Зырянского месторождения могут найти широкое применение при решении ряда экологических проблем Зауралья, а также в лечебных целях.
Работы по исследованию свойств глин, выявлению физико-химических механизмов их взаимодействия с различными объектами и возможности более широкого их применения начаты два года назад на кафедре аналитической и неорганической химии КГУ.
Бентонитовые глины Зырянского месторождения расположены в Курганской области и содержат 30% от общих запасов глин, учитываемых по России (табл. 1).
Таблица 1
Химический состав бентонитовых глин Зырянского месторождения и аналогичных по генезису месторождений
СНГ
Месторож -дение В % на абсолютно сухое вещество
Si02 ТЮ2 Al2O3 Ре2О3 РеО СаО MgO К2О Ш2О SO3 СО2 ППП Н2О Сумма
Зырянское (Курганская обл.) 54,81 0,93 16,12 6,28 0,14 2,20 1,56 0,69 0,38 0,07 2,36 14,09 99,9
Черкасское (Украина) 50,40 1,02 19,12 7,29 0,60 2,05 0,45 0,50 18,80 100,2
Келесское (Республика Казахстан) 54,84 0,81 15,12 6,74 0,20 1,32 3,68 1,35 0,75 0,15 14,92 99,8
Бикляньское (Татарстан) 46,80 1,10 20,00 6,79 2,55 2,25 1,90 0,70 13,99 100,4
Нурлатское (Республика Татарстан) 45,20 0,83 18,80 8,04 2,25 3,08 2,04 0,98 1,83 16,84 100,2
Бентонитовыми принято называть тонкодисперсные глины, состоящие не менее чем на 60-70% из минералов группы монтмориллонита. Монтмориллонит построен из слоистых пакетов, в свободном пространстве между которыми находятся обменные катионы и молекулы воды. Сравнительно слабая связь между слоистыми пакетами и наличие свободного пространства между ними, куда может проникать вода и некоторые другие катионы, объясняет многие важные свойства бентонитовых глин - набухаемость в воде и высокую способность к обмену ионами (например, обмен между ионами Ca и и тяжелыми металлами). При этом слои могут расходиться (поглощение органических молекул или Na+) либо разделятся не полностью (поглощение Кроме того, глина способна сорбировать на своей поверхности жидкие, газообразные вещества, что связано с поверхностной активностью минерала и его текстурными способностями (т.е. пористой структурой).
Ионообменные свойства бентонитовых глин чрезвычайно высоки. В сравнении с цеолитами, обменная емкость которых составляет около 40 ммоль эквивалентов (на 100 г твердого вещества), для бентонитов этот показатель существенно выше и достигает величины 94,96 ммоль эквивалентов (на 100 г воздушно-сухой глины). В обменном комплексе существенно преобладают ионы кальция и магния, поэтому их относят к щелочноземельным. Отличительным признаком бентонитовых глин Курганской области является преобладание в обменном комплексе магния.
Работа по использованию бентонитовых глин в решении экологических проблем Зауралья и улучшения здоровья населения включает в себя несколько направлений: применение глин при очистке речных, подземных вод и доочистке водопроводной воды, изучение возможности использования бентонитовых глин в процессах рекультивации почв, изучение лиственно-почвенно-бенто-
нитовых смесей и возможности их использования для улучшения агрохимических свойств почв (компостирование), а также возможности внедрения глин в медицинскую практику
Среди огромного числа социально-экологических проблем Зауралья наиболее острой является проблема снабжения населения качественной питьевой водой, так как близость к промышленным центрам Урала обуславливает мощный поток загрязняющих веществ в поверхностные воды, почву и атмосферу. 72,9% населения области получают воду из водопроводов, 25% - из колодцев, родников, 2,1% используют привозную воду озер и скважин (восточные и северо-восточные районы области). Большая часть территории Курганской области относится к бассейну реки Тобол и лишь ее восточные районы к Тоболо-Ишимскому междуречью. Вода реки Тобол принадлежит к категории "очень грязная", и по данным Са-нэпидемнадзора РФ, Курганская область занимает второе место по стране по степени ее загрязненности, имея показатель "Угрожающее здоровью качество воды". Проявляющаяся на протяжении последних десяти лет тенденция сокращения численности населения страны связана, по мнению многих ученых, с адекватно ухудшающимся качеством питьевой воды. Наблюдается повышенное содержание ионов металлов, оказывающих токсическое действие на организм человека при любых, даже самых малых концентрациях, например, ионов свинца, кадмия. Возросли до вредных концентрации ионов, полезных только в микроколичествах, таких, как железо, медь, цинк, никель и др.
Рост загрязнения воды наблюдается и в настоящее время. Население большинства районов области, особенно восточных, пользуются водой с существенно повышенным содержанием солей. Основные проблемы Курганской воды - повышенная жесткость (до 10 ммоль экв/ л) и избыточное содержание марганца (до 1,6 мг/л). Также она содержит большое количество нитратов, сульфатов, наблюдаются высокие значения показателя окисля-емости. При анализе питьевой воды из квартир потребителей города выявляется превышение ПДК по железу, свидетельствующее о плохом качестве труб, увеличение концентрации марганца, вероятно связанное с попаданием его из поверхностных и талых вод с соседних территорий, повышенное содержание аммонийного азота, что можно объяснить присутствием в трубах бактерий-аммо-низаторов.
В связи с этим выдвигающейся на первый план задачей является поиск эффективных, безопасных и дешевых сорбентов, которые могут быть использованы в качестве фильтрующих материалов, позволяющих доводить качество получаемой воды до уровней, соответствующих ГОСТу Иностранные водоочистители рассчитаны на очистку воды, отвечающей более высоким гигиеническим требованиям, поэтому сделать чистой нашу сверхзагрязненную воду они не могут. Имеющиеся отечественные приборы не всегда эффективны. Таким образом проблема получения чистой, мягкой воды с улучшенными вкусовыми качествами остается актуальной. Ее решение будет способствовать повышению уровня здоровья населения Кургана, области, а также других регионов России.
Существует много видов загрязнения воды, и каждому из них присуще свое собственное неблагоприятное действие. Группа элементов, обозначенных тяжелыми металлами, активно участвует в биологических процессах, многие входят в состав ферментов. Но каждый из них проявляет в организме полезное действие только в определенных количествах: превышение этого предела
так же, как и недостаток, оказывает отрицательное влияние на организм.
Среди соединений тяжелых металлов особую опасность для живых организмов представляют соединения свинца, относящиеся к ядам кумулятивного действия. Свинцовая интоксикация характеризуется нарушениями в системе крови, нервной системе и желудочно-кишечном тракте.
Проведено изучение возможности очистки воды от загрязняющих веществ с использованием модельных растворов, содержащих загрязняющие компоненты. В качестве такого компонента был выбран раствор нитрата свинца с превышением ПДК (по свинцу) в 10 раз. При пропускании 500 мл раствора соли через 20 г глины (в пересчете на воздушно-сухое состояние) адсорбция прошла на 96,3%. Сорбция свинца имеет катионообменный механизм.
Поскольку бентонитовая глина находится в кальций-магниевой форме, то возникает вопрос о колебании показателя общей жесткости воды при ее использовании в качестве фильтрующего компонента. Жесткость, как известно, показывает концентрацию в воде катионов щелочноземельных металлов, прежде всего кальция и магния. При длительном употреблении воды с повышенной жесткостью в организме человека развиваются патологические изменения, приводящие к появлению мочекаменной болезни, склерозу, гипертонии, нарушению водно-солевого обмена. Но проведенные эксперименты по очистке воды реки Тобол с помощью глины фиксировали понижение жесткости от 8,62 ммоль экв/л до 8,0 ммоль экв/л.
По гидрологическому режиму реки Курганской области однотипны, с ясно выраженным весенним половодьем, поэтому наблюдаются некоторые сезонные закономерности. Железо весной имеет наибольший пик концентраций, так как оно может поступать в воду в больших количествах, в период затопления близлежащих территорий, вследствие коррозии металлических предметов, находящихся под водой. Его содержание при этом может увеличиться до 1,0 мг/л. Повышенное содержание железа способствует развитию аллергических реакций, болезней крови, поэтому существует необходимость снижения его концентрации в питьевой воде. Проведенное исследование содержания общего железа в воде реки Тобол до и после очистки с помощью бентонитовой глины выявило снижение его концентрации в 2 раза.
Как было отмечено, в водопроводную сеть часто поступает вода с повышенным содержанием марганца. Его соединения активируют работу многих ферментов, но при избыточном количестве могут привести к заболеванию костной ткани, а также нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. В нашем случае после проведенной очистки воды реки Тобол содержание этого катиона уменьшилось в 8 раз.
Также наблюдалось понижение концентрации меди, цинка и мышьяка в воде реки Тобол после пропускания ее через фильтрующий бентонитовый материал. Результаты экспериментов представлены в таблице 2
Подземные воды Курганской области также широко используют для централизированного водоснабжения. Химический состав подземных вод формируется под влиянием природных и антропогенных факторов и меняется в восточном направлении. Так, минерализация изменяется от менее 1 г/л на западе до 6-10 г/л и более - на востоке Курганской области. А по мере роста минерализации наблюдается рост содержания микроэлементов, в первую очередь, бора и брома, концентрация которых превышает ПДК, установленные для питьевых вод. Наши исследования показали, что фильтрующий глиняный ма-
СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 1
125
териал задерживал их на 61% и 70% соответственно.
Таким образом, проведенные анализы свидетельствуют о том, что предложенные фильтрующие материалы очищают воду от различных механических примесей (ил, песок, ржавчина и т.п.), уменьшают содержание солей жесткости, обогащают воду ионами щелочных металлов (суммарное содержание калия и натрия увеличивается), уменьшают содержание железа, марганца, меди, цинка, мышьяка, бора и брома.
Нами изучены также возможности глин в процессах рекультивации почв. В лабораторных условиях моделировались смеси с соотношением компонентов почва: бентонит 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 8:1, 10:1, которые сравнивали с почвенным субстратом. Показано, что добавление бентонитовой глины влияло на поглотительную способность почвы, увеличивая ее (оптимальное соотношение почва: глина 5:1, 8:1). Также были приготовлены почвенно-бен-тонитовые смеси и почва искусственно загрязнялась Pb в количестве 10 ПДК. Во все субстраты сеяли растение-индикатор - кресс-салат. Следили за ростом и развитием растений (энергия прорастания семян, динамика нарастания стебля, количество листовых пластинок). После выращивания растений определяли содержание свинца в кресс-салате и почвенно-глинистых субстратах. Эффективнее всего оказались почвенно-бентонитовые смеси с соотношением 5:1 и 8:1. Содержание ионов свинца уменьшалось в растении и в вытяжках из почвенно-бен-тонитовых субстратов. В присутствии бентонитовых глин даже при загрязнении свинцом рост и развитие растений происходит лучше, чем на "чистых" почвах.
Таблица 2
Результаты проверки эффективности очистки воды реки Тобол (п. Смолино) от тяжелых металлов на фильтрующих материалах
Изучались почвенно-лиственно-бентонитовые смеси. Нами показано, что отмершие листья растений являются аккумуляторами таких тяжелых металлов, как Zn, Cd, Pb,
Fe. Тот факт, что вывоз листьев одновременно "лишает" почвы таких элементов, как К ^ ^ свидетельствует о необходимости поиска других путей решения проблемы "осенней листвы". Исследование нами почвенно-бенто-нитовых смесей свидетельствует о том, что происходит поглощение тяжелых металлов, а N ^ K остаются несвязанными. Таким образом, применение бентонитовой глины позволит сохранить листву с ее питательными элементами и предотвратить миграцию тяжелых металлов.
До настоящего времени малоизученным является применение бентонита в медицине и фармакологии. Имеющиеся немногочисленные данные свидетельствуют об исключительной эффективности использования этого минерала для лечебных целей.
Бентоглина Зырянского месторождения уже использована для получения питательных кремов и скрабов. Благодаря тонкодисперсной структуре, процедура очистки кожи является мягкой, щадящей. При этом происходит сорбция вредных веществ с поверхности кожи и из ее глубоких слоев за счет высочайших сорбционных свойств глины, а ее ионообменные свойства приводят к одновременному обогащению кожи микроэлементами. Физико-химические механизмы происходящих при этом процессов будут нами изучаться.
Бентонитовые глины Зырянского месторождения, благодаря уникальным физико-химическим свойствам и богатому микроэлементному составу с успехом могут применяться в урологической практике, вирусологии, при лечении кожных и желудочно-кишечных заболеваний. Механизм протекающих при использовании бентонитовых глин биохимических процессов нам предстоит выяснить. Перспективным является их применение для очистки организма от тяжелых металлов. Известно, что бентонитовые глины способны поглощать радиоактивные вещества. Поэтому при радиационном облучении именно применение глин может стать самым эффективным способом очистки организма от радионуклидов. Глину можно успешно использовать в стоматологии. В виде масок и ванн перспективно ее применение для оздоровления и обезболивания отдельных органов и тканей.
В фармакологии бентонитовые глины Зырянского месторождения могут найти использование при изготовлении антибиотиков в качестве наполнителей, а также в процессах их синтеза; в качестве стабилизаторов различных водных суспензий и гидрофильных лекарственных препаратах.
Список литературы
1. Бентонитовые глины. - М.: Наука, 1980.- 287с.
2. Глины, их минералогия, свойства и практическое значение. - М.: Наука, 1970. -272с.
3. Грим Р.Е. Минералогия глин.- М.: Мир, 1967. -465с.
4. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества //Госкомсанэпиднадзор России. - М., 1996.
5. Щербо А.П., Белкин А.С.. Королькова С.В..Киселев А.В., Алейник С.Н., Ковалев В.В., Шувалова Н.Е., Витенберг А.Г., Новикайте Н.В. //Новые подходы к оценке эффективности установок для автономной доочистки питьевой воды // Эфферентная терапия. - 1997. -Т.3, №1. - С.66 - 72.
В.С. Вилков
Cеверо-Казахстанский государственный
университет,
каф. общей биологии;
vsvilkov@mail.ru
ВЛИЯНИЕ ОХОТЫ НА ПОПУЛЯЦИИ ВОДОПЛАВАЮЩИХ ПТИЦ ЛЕСОСТЕПИ КАЗАХСТАНА
According to the results of hunters, questionnaire, the degree and object of removal different groups of waterfowls were established. The following figures say about exceeding norms of removal over the norms of reproduction.
Результаты анкетного опроса 3335 охотников позволили определить соотношение и объем добычи водоплавающих птиц за 1990 - 2003 гг. Это, в свою очередь, дает возможность оценить влияние данного вида деятельности на рассматриваемую группу.
Установлено, что среди основных объектов любительской охоты на водоплавающих птиц в лесостепи пер-
Ингредиенты Содержание, мг/л
До очистки В долях рыбохоз. ПДК После очистки В долях рыбохоз. ПДК
1. Железо общее 0,170 1,7 0,084 0,84
2. Медь 0,022 22 0,013 13
3. Цинк 0,024 2,4 0,019 1,9
4. Марганец 0,160 16 0,020 2
5. Мышьяк (мкг/л) 9,0 0,18 7,0 0,14
6. Жесткость 8,62 - 8,06 -
7. Кальций 73,7 0,41 72,1 0,40
8. Магний 60,0 1,50 54,2 1,36
9. ХПК 38,3 - 22,3 -
10. Взвешенные
вещества 29,2 - 20,4 -
11. № + К 126 0,74 141 0,83
