Том 19, № 2 (2023)

Рассматриваются многокомпонентные трибокомпозиты на основе эпоксидного связующего ЭД-20, армированные волокнами бесщелочного стекла и политетрафторэтилена. Полагается, что стеклянные волокна ориентированы вдоль осей x и y прямоугольной системы координат, а волокна политетрафторэтилена – только в направлении оси x. Это соответствует армированию материала стеклотканью, в которую вплетены политетрафторэтиленовые волокна. Построена модель, позволяющая выполнять численные расчеты значений эффективных упругих характеристик (компоненты тензора эффективных модулей упругости) и параметров упругой анизотропии указанных антифрикционных композитов. Модель опирается на обобщенное сингулярное приближение теории случайных полей, используемое при решении стохастического дифференциального уравнения равновесия упругой среды. Проведены численные расчеты значений эффективных упругих характеристик и параметров упругой анизотропии в направлениях осей x, y и z прямоугольной системы координат антифрикционных полимерных композитов, учитывающие изменения величин объемных концентраций их компонентов. При вычислении значений эффективных упругих характеристик модельных трибокомпозитов использовался метод самосогласования. Исследования показали, что увеличение содержания волокон политетрафторэтилена приводит к уменьшению значений эффективных модулей упругости и усилению анизотропии (особенно в направлении осей x и y прямоугольной системы координат) модельных антифрикционных композитов. Установлено, что при фиксированных концентрациях эпоксидного связующего и волокон политетрафторэтилена перераспределение (в направлениях осей x и y) объемной доли волокон бесщелочного стекла для некоторых компонент тензора эффективных модулей упругости приводит к увеличению их значений, а для других, наоборот, к уменьшению. При этом происходит усиление анизотропии в направлении оси x и ее ослабление в направлении оси y, значения параметра анизотропии в направлении оси z изменяются незначительно.

Выполнена задача исследования динамики типов химической композиции вод в условиях частых чередований высокого и низкого уровней воды. Построена классификация характерного химического состава при разных гидрологических режимах (ветровых сгонах и нагонах). Работа основана на данных мониторинга гидрометеорологической обстановки Нижнего Дона. В сеть постов Южного научного центра Российской академии наук входят восемь автоматических гидрометеорологических комплексов, расположенных на разных участках устьевой области Дона. В работе представлены новые результаты исследования изменений гидрохимического режима дельты Дона в условиях аридизации климата. Раскрыта динамика изменений характерных типов минерализации при быстрых перепадах уровня воды. Выделены основные типы, отличающиеся анионами: грунтовый тип минерализации (SO42− более 70 %, общее содержание солей 5–7 г/л), морской (Cl− 70–80 %, общее содержание солей до 8 г/л) и донской (30–40 % НCO3−-ионов, пониженная до 1–1,5 г/л минерализация). При чередовании серий верховок – низовок формируются смешанные воды: с повышенными долями хлоридов при доминировании грунтовой воды и верховках после нагонов, а также гидрокарбонатов в условиях распреснения грунтовых вод при подъеме уровня воды после экстремальных сгонов. Аномальное маловодье Дона приводит к формированию ранее неизвестных геохимических зависимостей на разных участках бассейна. Необходима более обширная сеть мониторинга в дельте, так как неизвестно, как осолонение бассейна проявляется в районах забора воды для городского водоснабжения. Восстановление утраченной сети гидропостов позволит приспособиться к дефициту водных ресурсов, а также получить обоснованные рекомендации для природопользования в современных условиях.

Одной из наиболее острых проблем современности является нехватка питьевой воды. Особенно актуальна эта проблема в аридных регионах, таких как Республика Калмыкия, расположенная на юге европейской части России. Целью исследования является изучение химического состава питьевой воды Городовиковского и Яшалтинского районов Республики Калмыкия. В отобранных образцах питьевой воды изучен катионный и анионный состав, а также содержание тяжелых металлов. Установлено, что в составе катионов преобладают ионы натрия (содержание в пробах до 811,58 мг/дм3) и ионы кальция (содержание в пробах до 160,32 мг/дм3). Из анионов преобладают сульфаты (содержание в пробах в до 1497,17 мг/дм3) и гидрокарбонаты (содержание в пробах до 463,6 мг/дм3). Содержание металлов в воде в большинстве случаев не превышает предельно допустимых концентраций, исключением являются ионы железа, превышение концентрации которых зафиксировано в двух населенных пунктах. Рассчитан геохимический класс вод и их минерализация. По минерализации большая часть вод относится к солоноватым водам. В результате проведенного исследования установлено, что часть образцов питьевой воды, отобранной в районах исследования, не соответствует требованиям, которые предъявляются к качеству питьевой воды. В этих образцах зафиксированы превышения ПДК ионов натрия, магния, сульфатов, хлоридов, фторидов, лития и железа.

На эмпирической основе разработаны уравнения связи между количественными показателями роста гетеротрофного бактериопланктона (численностью, биомассой и продукцией) и фитопланктона (продукцией и содержанием в воде хлорофилла a). Для этой цели были привлечены материалы, собранные в разные годы для водных экосистем с разным уровнем продуктивности, расположенных в разных регионах. Водоемы, исследованные с участием автора, различаются по минерализации воды (от 0,02 до 120 г/л), цветности (от 5 до 300°), активной реакции (от 5,2 до >9,2) и прозрачности воды (от 0,5 до 7,5 м). Концентрация хлорофилла a (Chl) и общая численность бактерий (Nbcp) широко варьировали (от 0,15 до 250 мкг/л и от 0,35 до 25 млн кл./мл) на пространственно-временной шкале – в течение вегетационного сезона, от года к году, от озера к озеру в пределах одного региона и от региона к региону. Статистический анализ зависимости Nbcp от Chl (R2 = 0,49, n = 184) показал, что около 50 % вариабельности Nbcp объясняется изменением биомассы фитопланктона, измеряемой в форме Chl. По данным Международной биологической программы и другим источникам, между численностью и биомассой бактериопланктона, выраженной в единицах сырого вещества (Bbcp), имеется прочная корреляция (R2 = 0,87, n = 102). Чем выше трофический статус водоема, тем меньше бактериальных клеток и их массы приходится на единицу массы хлорофилла. Анализ связи между Bbcp и продукцией бактериопланктона (Pbcp) показывает: чем выше Bbcp, тем больше соотношение Pbcp/Bbcp. По результатам параллельного применения радиоуглерода (14C) в форме углекислоты и низкомолекулярного органического субстрата (глюкозы, ацетата либо гидролизата растительного белка) с последующим разделением планктона на размерные фракции описана зависимость продукции бактериопланктона от экстрацеллюлярной продукции фитопланктона. Экспериментальные исследования из разных источников показывают, что ~20 % продукции фитопланктона напрямую включается в продукцию бактерий, а учитывая, что эффективность роста бактериопланктона ~0,4, еще ~20 % продукции фитопланктона тратится при дыхании бактерий.

На основе анализа результатов всхожести и характера прорастания семян дикорастущей флоры степей Ставрополья проведена оценка качества семян по группам. Исследование качества семян основывалось на таких характерных признаках прорастания семян, как средняя всхожесть семян, процент проросших семян на пятый день, процент проросших семян на десятый день, длительность прорастания семян. Всхожесть и характер прорастания семян определены в лабораторных условиях. Зрелые семена 39 видов проращивали при температуре 20‒22 °С в чашках Петри (по 25 семян) в четырехкратной повторности. Цель работы ‒ оценка качества семян дикорастущих травянистых растений путем построения обобщенного числового показателя по результатам всхожести и характеру прорастания семян. Для построения обобщенного числового показателя применена обобщенная функция Харрингтона. Измерения проведены во временных интервалах 0 и 6 месяцев. Свежесобранные семена (0 месяцев), находясь в состоянии покоя, не смогли преодолеть заданные параметры и показали слабую всхожесть или вовсе не взошли. В процессе хранения (6 месяцев) всхожесть и характер прорастания семян дикорастущих видов растений изменились. Оценка качества семян дикорастущих травянистых растений путем анализа показала четкое разделение семян на 5 групп. Большая часть семян (костер безостый, кострец береговой, овсяница восточная (Регеля), чабрец Маршалла, эспарцет песчаный и др.), находясь в состоянии неглубокого физиологического покоя, преодолела состояние покоя и показала отличные, хорошие или удовлетворительные результаты всхожести. Полученные результаты исследования позволяют рационально подойти к воспроизводству видов дикорастущей флоры для создания коллекционного фонда в ботанических садах или проведению реинтродукционных мероприятий с целью сохранения их популяций.