CC BY
38
а б
Рис. 5. Примеры экранов с вопросами (а — вопрос 2 типа, б — вопрос 5 типа).
веты выбраны верно, но их неполное количество, балл за ответ вычисляется как отношение количества правильно выбранных ответов к количеству правильных вариантов в данном вопросе. В вопросах пятого типа балл за вопрос вычисляется как отношение количества правильно выбранных ответов к количеству точек в данном вопросе. Общий балл является суммой баллов всех во-
просов. В программе задается, какой процент ответов считается положительным. Указываются три цифры (например, 70 80 90), они определяют соответственно, оценку 3, 4 и 5. Для обучающего и контролирующего варианта система оценки одинакова.
Компьютерная обучающая система разработана в среде программирования DELPHI. Создано два варианта системы.
Первый — предназначен для установки на локальном компьютере. Этот вариант системы внедрен в учебном процессе Иркутского государственного медицинского университета.
Второй вариант системы может быть реализован в архитектуре файл — сервер. Он внедрен в Иркутском государственном университете путей сообщения и применяется для подготовки студентов к проверке остаточных знаний по информатике.
APPLYING OF FRAMIC MODEL OF THE INFORMATIONS PATTERN IN COMPUTER EDUCATIONAL SYSTEM "ERUDITE"
N.A. Azmuko (Irkutsk State Medical University)
me relevant design stage of learning systems is the selection of data model, which one appreciably determines an overall performance of a created system. Is designed framic model of data structure for a computer learning system, on its basis the computer learning system «Erudite» is created. It is intended for training and control on different sections of knowledge. me system consists of two parts: teaching and controlling. me teaching part represents an idealized material, which one is distributed to subjects, it can include the texts and pictures, sound broadcasting, videomap, presentation, the hooking up exe — modules is possible. me problems can be of five different types. me controlling unit is intended for realization of the test control on several subjects.
ЛИТЕРАТУРА
1. Минский М. Фреймы для представления знаний. — М.: Энергия, 1979. — 151 с.
2. Минский М. Психология машинного зрения. — М.: Мир, 1978. — 96 с.
ОБРАЗ ЖИЗНИ. ЭКОЛОГИЯ
© ДУБЫНИНА С.С. — 2007
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ТЕРРИТОРИИ ПРОМЫШЛЕННОГО
ОСВОЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ КАТЭКА)
С.С. Дубинина
(Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, директор — д.г.н. А.Н. Антипов; лаборатория геохимии ландшафтов и географии почв, зав. — д.г.н. Е.Г. Нечаева)
Резюме. Представлены результаты эколого-геохимического состояния природной среды в системе почва — растения относительно фоновых данных региона и предельно-допустимых концентраций. Для почв и растений приведены ряды коэффициентов концентраций химических элементов. Показана их избирательная способность к накоплению овощными культурами. Дана количественная оценка этого явления.
Ключевые слова: почва, фитомасса, коэффициент концентрации, коэффициент биологического поглощения, макро— и микроэлементы, окружающая среда, Красноярский край.
Загрязнение окружающей среды химическими элементами в настоящее время — реальный и экологически угрожающий фактор. Человеку с самого
начала его истории был свойственен большой интерес к познанию проблем жизни и смерти, здоровья и болезней. Со временем начали предприниматься
попытки исследований по выяснению химического состава компонентов биосферы. Человек геохимически «переделывает мир», вводя в естественные биогеохимические циклы техногенные продукты через атмосферу в твердом, жидком и газообразном состоянии. Миграцию химических элементов, происходящую благодаря хозяйственной деятельности человеческого общества, называют техногенной, а сумму процессов, вызывающих эту миграцию — техногенезом [2, 7]. Почва и растения являются важнейшим звеном техногенной миграционной цепи химических элементов. Более того, в условиях загрязнения не исключена возможность включения целого ряда химических элементов в пищевую цепь, что представляет опасность для здоровья человека [6, 9]. Анализируя многие аспекты химизма биосферы, становится ясным, что биогеохимический принцип в подходе к проблеме человек — окружающая среда по-праву занимает одно из ведущих мест в области охраны окружающей среды и здравоохранения.
Основная цель работы: выявить особенности эколого-геохимического состояния природной среды в системе почва — растения. В связи с этим решался ряд задач: определение химических элементов в надземной фитомассе и сельхозпродуктах; выявление коэффициентов концентрации и биологического поглощения химических элементов растениями, которые прямо или косвенно через пищевую цепь воздействуют на человека.
Методы и материалы
Объектами исследований служили почвенный и растительный покров, а также овощи (картофель, капуста, морковь) с садово-огородных участков и сельскохозяйственных полей. Образцы почв отбирали в слое 0-20 см, надземную часть фитомассы (зеленую часть, ветошь и подстилку) — методом укосов. Размер учетных площадок составлял 0,25 м2 в трех — пятикратной повторности с подбором однородного покрова (ошибка средней не превышает ±15 %). Образцы растений высушивали в сушильном шкафу при температуре 105О и озоляли в муфельной печи при 450°. Запасы химических элементов определяли в мг/кг на золу и с пересчетом на сухое вещество. Макро— и микроэлементы определяли методом количественного эмиссионного спектрального анализа на приборах ИСП-30 и ДФС-8. Весь цифровой материал, полученный в результате анализов, обработан методом вариационной статистики с использованием программного пакета Microsoft Excel для Windows ХР [8].
В Красноярском крае в районе действия выбросов ГРЭС Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (КАТЭКа) на почву и ее биоту одновременно происходит поступление щелочных аэрозолей с большим содержанием кальция и веществ газовой составляющей, содержащей сернистые, азотистые и другие соединения. Предприятиями Шарыповского района в атмосферу выбрасывается около 50 тыс. т/год вредных веществ (в том числе "Березовской ГРЭС-1" — около 45тыс. т/год, разрезом "Березовский-1"— 3 тыс. т/ год, предприятиями г. Шарыпово — около 1,5 тыс. т/год). Основное количество зольных выбросов концентрируется чаще всего в близи перерабатывающих предприятий и накапливается в основном
в верхнем слое почвы. Глубина его проникновения в почву в зоне максимального воздействия к настоящему времени составляет 7-10, а местами до 15 см. С поставкой карбонатной пыли, происходит карбонатизация почв, создающая их щелочную среду (рН до 8,5). Еще более показательны в этом отношении результаты сопоставление полученных нами данных с ранее опубликованными по району Назаровской ГРЭС [1, 3].
Результаты и обсуждение
Почвенный покров г. Шарыпово и его окрестностей — это сложная и неоднородная природ-но-антропогенная биогеохимическая система, а растительный покров является первым экраном, который находится под техногенным прессом поллютантов, поступающих в растения из воздуха и загрязненных почв. По содержанию химических элементов в почвах и надземной фитомассе относительно фоновых данных региона можно судить о характере геохимического изменения городской среды (табл. 1).
Таблица 1
Среднее и фоновое содержание химических элементов в почве и надземной фитомассе городской среды, мг/кг золы
Элемент Почва, слой 0-20 см Надземная фитомасса
Среднее содержание Фон Среднее содержание Фон
Sr 420 300 1066 410
Ca 32170 12000 108500 42000
Ва 499 370 772 300
Mg 23028 8825 34085 42000
Pb 16 7 18 10
Cu 34 20 60 31
Co 15 11 8 7
Mn 901 648 891 525
V 116 70 51 31
Ti 4891 3775 1879 1100
Ni 48 33 34 30
Cr 87 100 37 33
Степень техногенной трансформации почв и растительности по содержанию в них химических элементов удобно характеризовать формулой геохимических рядов. Следует отметить, что это формула, кроме сравнительного анализа материала, заключает в себе большую количественную информацию о содержании элементов. Составление формулы производится путем расчета коэффициента концентрации (КС) показывающего, во сколько раз содержание элемента в почвах и растениях выше его содержания в фоновых аналогах. Коэффициент КС отражает интенсивность загрязнения. Для гумусового горизонта выщелоченных черноземов Шарыповского района коэффициет концентрации имеет следующий вид: Кс = Мд РЬ - Си^ С«15 №и Сац Т1 = V = №и Мп^ В^ ^ При накоплении растениями щелочноземельных элементов кальция и магния отмечается обратная зависимость, по сравнению с почвами, так как эти элементы по своей избирательной способности являются конкурентами. Биогеохимический ряд надземной фитомассы представлен в виде формулы: Кс - Са - Бг - Ва_Си„„РЬ, „Мп - Т - V, „ Со -
№ - Сг1,1
2,6
2,0
1,8
При изучении степени загрязненности почв техногенных территорий весьма важным представляется оценка содержания химических элементов путем сравнения не только с фоновыми значениями, но с их предельно-допустимыми концентрациями (ПДК). Так, для техногенных почв КАТЭКа содержание бария, ванадия стронция никеля превысило ПДК в 2,1; 1,8; 1,5; 1,3 раза соответственно, а содержание хрома равно ПДК [4].
В г. Шарыпово на фоне естественных экосистем, большое место занимают природно-техногенные биогеохимические системы. Среди них по функциональному признаку можно выделить зоны: селитебные, промышленные, агроантропогенные (садово-огородные, приусадебные участки) [5]. Функциональные зоны имеют свои, характерные особенности по содержанию химических элементов в почвах и надземной фитомассе (табл. 2). Для гумусового горизонта выщелоченных черноземов, представленных во всех функциональных зонах, коэффициеты концентрации образуют следующий биогеохимический ряд: промышленная зона — Кс = Са_М;23 Ва = Си„„ РЬ,, Со,, N1 = V = Бг, . Мп, , Т1
= СгЦ'Ц; селитебная —2,2 Кс:''= се140 М;22 РЬ20 В,4а = ССи18 V15 БцТ = Со = Мп14 Ni13 Т112 Сг'; агроантропогенная зона — Кс = Са,'РЬ ' М; г Си ^ V = Со Л Ва = Бг =
. , -3,4 2,3 01,6 1,5 1,4
N1 = Т1 = Мп13 Сг1Д
Таблииа 2
Сравнительная характеристика функциональных зон по содержанию химических элементов г. Шарыпово
Элемент Функциональные зоны
селитебные промышленные агрогенные природный фон
Почва, мг/кг в слое 0-10 см
Бг 421±37,9 419±33,5 395±31,б 300±24,0
Са 48445±5813,4 б5392±7847,0 40б75±4881,0 12000±1440,0
Ва 684±61,б 799±71,9 490±39,2 370±29,б
Мд 19833±1983,3 20б55±20б5,5 14058±1405,8 8825±882,5
РЬ 15±0,8 12±0,б 1 б±0,8 7±3,5
Си 3б±1,8 44±2,2 29±1,5 20±1,0
Со 15±0,8 1 б±0,8 15±0,8 11±0,б
Мп 937±84,3 81б±б2,3 815±73,4 б48±58,3
V 105±5,3 9б±7,7 99±7,9 70±3,5
"П 4555±455,5 4277±384,9 4977±497,7 3775±377,5
N1 42±2,1 45±2,3 42±2,1 33± 1,7
Сг 87±4,4 93±4,б 91±4,б 87±4,4
Надземная фитомасса, мг/кг золы
Бг 1488± 133,9 1205± 108,5 587±52,8 410±3б,9
Са 122577± 11031,9 12бб00± 15192,0 1121 б7± 134б0,0 42000±5040,0
Ва бб8±53,4 б78±54,2 593±47,4 300±24,0
Мд 48309±4347,8 4б900±4221,0 3232б±2909,3 42000±33б0,0
РЬ 13±0,7 8±0,4 10±0,5 10±0,5
Си 108±8,б 83±б,б 91±4,б 31±1,5
Со 7±0,4 7±0,4 7±0,4 7±0,4
Мп 803±72,3 885±79,7 бб7±б0,0 525±42,0
V 48±2, 41 ±2,1 42±2,1 31±1,5
"Л 1611±144,9 1420±127,8 1727±1 55,4 1100±99,0
N1 2б±1,3 24±1,2 22± 1,1 30± 1,5
Сг 30±1,5 20±1,0 32±1,б 33± 1,7
Содержание кальция во всех зонах возрастает по сравнению с фоном, а в промышленном районе города более чем в 5 раз. По содержанию кальция исследуемые зоны можно расположить в следующий ряд: промышленные > селитебные > агро-
антропогенные. В селитебной зоне коэфициент концентрации свинца превышает фон в два раза, содержание свинца увеличивается в почвах придорожных экосистем, сфетофоров, вблизи автозаправочных станций. По сравнению с фоном повышено содержание Кс свинца в 2,3 раза в агротехногенной зоне, прилегающей к городу.
Растительность города представляет собой физический и биологический барьер на пути атмосферной миграции газопылевых выбросов. Особенностью биогеохимического круговорота химических элементов в городских условиях является существенная роль аэрогенного пути поступления макро— и микроэлементов в растения. В промышленной зоне с пылью на поверхность надземной фитомассы поступает 33-52 % кальция от общего количества химических элеменов.
В каждой зоне надземная фитомасса по своему реагирует на пылевое воздействие. Так, в селетебной зоне повышено содержание стронция, меди и свинца. В агроантропогенной зоне обнаруживается более низкое содержание стронция и бария, но повышенное — меди, кальция и свинца. Это отражено в следующих биогеохимических рядах для каждой функциальной зоны: промышленная — Кс = Са30 8г29 Си27 Ва23 Мп17 V = Т113 Mgn Со, N1 '= РЬ08 Сг06. селитебная —— Кс = 8г,, Си' . Са' „ Ва.. Мп
3,6 3,5„ 2,9 2,2
= Т1 = Уи рЬ1,3^2С01№о,9СГо,8;
агроантропогенной — Кс = Си2 9 Са27 РЬ23 Mg16 V = Со14 Ва = 8г = N1 = Т1 = Мп13 Сг10 ,
Для опредления уровня содержания химических элементов в овощных культурах (картофель, морковь, капуста) их брали с садово-огородных участков в черте города и с сельскохозяйственных полей (табл. 3). Эти культуры взяты не случайно, так как они являются основными продуктами питания населения и кормом домашних животных в исследуемом районе. Данные овощные культуры по степени накопления химических элементов можно расположить в следующей последовательности: картофель, морковь, капуста. Это обусловлено тем, что между клубнями картофеля и корнеплодами моркови, с одной стороны, и кочанами капусты, с другой, существует принципиальное функциональное различие. Так, например, центральная часть корнеплода моркови представляет собой транзит минеральных веществ из корня в надземную часть и при избытке элементов в почве может накапливать значительное их количество. Содержание кальция в моркови больше в 8-9 раз, чем в капусте. При этом наблюдается тенденция накопления в капусте марганца, магния, свинца и титана.
Таблица 3
Среднее содержание химических элементов в овощных культурах, мг/кг золы
Элемент Приусадебные участки Сельскохозяйственные поля
Картофель Капуста Морковь Картофель Капуста Морковь
Sr 828 438 460 3357 2055 762
Ca 68310 8479 40074 96761 11174 43837
Ва 104 85 192 149 129 149
Mg 12819 11514 12369 14178 18938 10562
Pb 11 7 4 11 24 2
Cu 21 11 18 45 13 14
Co 5 4 3 4 4 2
Mn 118 172 142 116 158 136
V 7 15 12 8 11 11
Ti 190 481 369 231 441 305
Ni 7 5 6 4 5 4
Cr 6 12 7 4 17 5
Об интенсивности накопления химических элементов овощами, можно судить по коэффициентам биологического поглощения (Кб), которые образуют отедующие рады: Кб для ? = Са3 > Бг > > РЬ, „ > Сг = Си„ „ > Ва = СО" > Мп = N1 = V = Т1„К
' /1 о /1 л (I Т Л
1,0 „ 0,8' 0,4' , „ ' 0,2' б
/ . = Бг69 > Са42 > Мй, 9 > РЬ, й > Си,2 > Со, 0 > v
дляхх/полеи 6,9 4,2 с>1,9 1,8 1,2 1,0 0,7
> Ва0 4 > Мп = №0 2 > Сг = Т101. Химические элементы
по с0т,4епени их н0а,2копления0,р1 азделяются на следующие группы: сильного накопления (Кб = 10-1) — Бг,
Са, мй, РЬ, Си и слабого накопления (Кб = 1— 0,1) — Со, V, Ва, Мп, N1, Сг, Т1.
В овощных культурах на полях кальции уступил первое место стронцию, содержание которого в 3-4 раза выше, по сравнению с приусадебными участками. Если учесть, что продукция с полеи вывозится на обще-ственныи рынок, идет на корм скоту, то возникает серьезное опасение за здоровье человека и состояние животных.
Таким образом, анализ биогеохимическои ситуации, данного раиона в режиме постоянного техногенного воздеиствия показал нарушение экологического равновесия в системе почва — растения. Повышенное содержание кальция, магния, стронция в почве усиливается за счет воздушного переноса карбонатнои пыли. При этом прослеживается дисбаланс природных режимов, особенно в основных звеньях пищевой цепи, что, несомненно, может повлиять на состояние здоровья населения.
AN ECOLOGICAL-GEOCHEMICAL STUDY OF THE ENVIRONMENT OF THE TERRITORY OF INDUSTRIAL
DEVELOPMENT (USING KATEK AS AN EXAMPLE)
S.S. Dubynina (V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS, Irkutsk)
Presented are the results of the ecological-geochemical state of natural environment in the soil-plants system against the baseline data for the region, and maximum allowable concentration. Series of chemical element concentration coefficients are given for soils and plants. Selectivity of their accumulation by vegetable crops is demonstrated. A numerical estimate of them is made.
ЛИТЕРАТУРА
1. Волкова В.Г., Давыдова Н.Д. Техногенез и трансформация ландшафтов. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987. — 187 с.
2. Глазовская М.А. Техногенез в проблеме ландшафтно-геохимического прогнозирования // Вестн. Моск. ун-та. Сер.геогр. — 1968. — № 1. — С. 1-5.
3. Давыдова Н.Д., Покатилов Ю.Г. Особенности влияния выбросов ГРЭС на геосистемы западного участка КАТЭКа // География природ. ресурсы. — 1981. — № 4. — С. 92-101.
4. Дубынина С.С. Оценка промышленного воз-деиствия на почвенно-растительныи покров в зоне «КАТЭКа» // VIII Научное совещание по прикладной географии. — Иркутск, 2005. — С. 88-90.
5. Дубынина С.С., Напрасникова Е.В.
Особенности формирования посттехногенных экосистем в условиях лесостепи Сибири // Современные проблемы загрязнения почв. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 2004. — С. 47-49.
6. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 439 с.
7. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. — М.: Высшая школа, 1975. — 342 с.
8. Плохинский Н.А. Алгоритм биометрии. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1967. — 81 с.
9. Покатилов Ю.Г. Биогеохимия биосферы и медико-биологические проблемы (экологические проблемы химии биосферы и здоровья населения). — Новосибирск: ВО «Наука». Сиб. изд. Фирма, 1993. — 168 с.
