Search

Актуальность исследования связана с важностью региональной оценки воздействия разработки месторождений строительного камня на природные воды северного Приладожья. Сохранение высокого качества воды Ладожского озера, в площадь водосбора которого входит район исследований, является критически важной задачей ввиду активного использования ресурсов озера в хозяйственно-бытовом и производственном водоснабжении, а также рыболовстве, сельском хозяйстве. Цель: изучить химический состав и выявить основные особенности поведения химических элементов в природных водах карьеров строительного камня. Объекты: природные воды и горные породы карьеров строительного камня Питкярантского района Республики Карелия. Методы. Химический состав природных вод определяли с помощью набора методов: потенциометрическое титрование, ионная хроматография, атомно-эмиссионная спектрометрия и масс-спектрометрия. Минеральный состав пород определен с помощью рентгеноспекртального анализа и порошковой рентгеновской дифракции. Оценка подвижности химических элементов проводилась по коэффициентам водной миграции (Kx) по А. И. Перельману. Формы нахождения химических элементов в природных водах рассчитаны в программном комплексе HCh. Результаты. Все изученные воды являются пресными нейтральными или слабощелочными HCO3 Ca, SO4-HCO3 Na-Ca или HCO3 Na-Ca. Анализ широкого спектра химических элементов позволил определить, что наибольшей подвижностью в рассматриваемых водах обладают S, Ca, Mg, As, Mo, U, Re. К легко подвижным и подвижным относятся металлы, источниками которых являются сульфидные минералы и полевые шпаты. Согласно термодинамическим расчетам доминирующей формой нахождения Zn, Cd, Ni, Co, Sr, Rb, Ba и Cs является ионная, Cu - карбонатная, а Pb - карбонатная и гидроксильная. Основные формы нахождения U представлены карбонатными комплексами. Вода Ладожского озера отличается от карьерных вод меньшей минерализацией и величиной pH, более низкими содержаниями металлов, для которых в еще большей степени характерно нахождение в ионной форме. Коэффициенты водной миграции в целом схожи во всех изученных пробах, однако профиль Кх для Ладожского озера несколько отличается от карьерных. Это объясняется наложением факторов и процессов, формирующих химический состав вод такого крупного озера. Для карьерных вод характерен рост концентраций некоторых микроэлементов, в особенности U, Li, Mo, Re, с увеличением времени взаимодействия и соотношения порода-вода. The relevance of the research is related to the need for a regional assessment of the impact of the building stone deposits development on the natural waters of the Northern Ladoga region. The study area is part of the Ladoga Lake catchment basin, the preservation of the superior water quality is a crucial issue. Currently, the lake resources are used in household and industrial water supply, as well as in fish farms and agriculture. The main aim of the research is to investigate the chemical composition and identify the main features of the behavior of chemical elements in the natural waters of building stone quarries. Objects: natural waters and rocks of building stone quarries in the Pitkäranta area of the Republic of Karelia. Methods. Water chemistry was analyzed by means for a set of methods: potentiometric titration, ion chromatography, atomic emission spectroscopy and mass spectrometry. The mineral composition of the rocks was determined using an electron microscopy and powder Xray diffraction. The mobility of chemical elements was assessed by coefficients of water migration (Kx) according to A.I. Perelman. The speciation of chemical elements in natural waters were calculated using the HCh software package. Results. The considered waters are fresh neutral or slightly alkaline with HCO3 Ca, SO4-HCO3 Na-Ca or HCO3 Na-Ca types. An analysis of a wide range of chemical elements made it possible to determine that S, Ca, Mg, As, Mo, U, Re have the highest mobility in the studied waters. The sources of easily mobile and mobile metals are sulfide minerals and feldspars. According to the thermodynamic calculations dominating species for Zn, Cd, Ni, Co, Sr, Rb, Ba, and Cs are ionic species, for Cu are carbonate species, and for Pb are carbonate and hydroxyl species. The main species of U are carbonate complexes. The water of Ladoga Lake differs in lower salinity and pH value from quarry waters, lower metal contents, which are more typical of being in ionic species. The coefficients of water migration are similar in the studied samples. However, the Kx elements curve of Ladoga Lake is different from the quarry ones. This is explained by the overlap of a number of factors and processes that form the water chemistry of such a large lake. Quarry waters are characterized by enrichment with some trace elements, especially U, Li, Mo, Re, as interaction time and the rock-water ratio increase.

Актуальность. Биогеохимическая индикация (по растениям) состояния окружающей среды широко применяется в геоэкологических исследованиях территорий. Этот метод позволяет определять источники антропогенного воздействия, границы зон неаварийных выбросов крупных промышленных предприятий, включая объекты ядерно-топливного цикла. Использован комплекс экспериментальных и расчетных математических методов для оценки зоны аэрозольных выпадений U на территории в результате штатной деятельности предприятия ядерно-топливного цикла. Цель: установить характер распределения, формы нахождения и пути миграции U в зоне влияния предприятия ядерно-топливного цикла (на примере г. Новосибирска) по данным опробования листьев тополя. Объект: листья деревьев рода тополь (Populus L.) - сезонный депонирующий планшет, биомонитор, улавливающий аэрозоли из атмосферы. Методы. Проведена биогеохимическая сьемка территории. Элементный состав золы листьев тополя изучали методом инструментального нейтронно-активационного анализа. Элементный состав частиц на поверхности листьев изучали на сканирующем электронном микроскопе с рентгеноспектральным анализом. Для определения пути миграции U использовали метод авторадиографии. Численный анализ пространственного распределения концентрации урана выполняли на основе соотношений баланса массы легкой примеси в приземном слое атмосферы. Полученные результаты обрабатывали с помощью описательной статистики. Результаты. Получены данные о закономерностях распределения и путях миграции U в зоне влияния объектов ядерно-топливного цикла на территории г. Новосибирска. В северо-восточной части города выявлены высококонтрастные биогеохимические ореолы U. Установлены количественные изменения концентраций в южных направлениях атмосферных выносов U от хвостохранилища твердых радиоактивных отходов. Изучен характер распределения концентраций U по высоте кроны дерева вблизи предприятия ядерно-топливного цикла - с наветренной стороны от его промышленной площадки концентрация U в пробах листьев тополя в 2-3 раза выше, чем с подветренной. На поверхности листьев обнаружены фазы оксида U размерами от 0,5 до 6 мкм. Установлен ветровой путь поступления U.выше, чем с подветренной. На поверхности листьев обнаружены фазы оксида U размерами от 0,5 до 6 мкм. Установлен ветровой путь поступления U. Relevance. Biogeochemical indication (by plants) of the state of the environment is widely used in geoecological studies of territories. It a llows identifying the sources of anthropogenic impact, the boundaries of the zone of non-accidental emissions of large industrial enterprises, including nuclear fuel cycle facilities. A complex of laboratory and mathematical methods was used to estimate U aerosol deposition on the urbanized territory as a result of the regular activity of the nuclear fuel cycle enterprise. The aim of the research is to establish the nature of distribution, forms of location and pathways of migration of uranium in the zone of influence of the nuclear fuel cycle enterprise (on the example of Novosibirsk) according to the sampling of poplar leaves. Methods. Biogeochemical survey of the territory was carried out. The elemental composition of poplar leaf ash was studied by instrume ntal neutron activation analysis. The elemental composition of particles on the leaf surface was studied using a scanning electron microscope with X-ray spectral analysis. U migration pathway was determined by autoradiography. Numerical analysis of the spatial distribution of uranium concentration was performed based on the mass balance ratios of a light impurity in the surface layer of the atmosphere. The results obtained were processed using descriptive statistics. Results. The data on the distribution patterns and migration pathways of U in the zone of influence of nuclear fuel cycle facilities in the territory of Novosibirsk were obtained. Highly contrasting biogeochemical halos of U were identified in the northeastern part of the city. Qua ntitative changes of U concentrations in the southern directions of atmospheric U removal from the solid radioactive waste tailing pond were determined. The character of distribution of U concentrations over the height of tree crowns in the vicinity of the nuclear fuel cycle enterprise was studied - on the windward side from its industrial site the U concentration in samples of poplar leaves is 2-3 times higher than on the leeward side. Mineral phases of U oxide with sizes from 0,5 to 6 microns were fixed on the leaves surface. The windward pathway of U entry was established.

Актуальность. Активное освоение арктических территорий, а также вопросы, связанные с глобальными изменениями климата, последние несколько десятилетий привлекают внимание ученых из области наук о Земле к исследованию природных особенностей арктических и субарктических территорий России. В северной части Восточной Сибири расположены выходы интрузивных массивов, представляющие собой интерес ввиду перспективности разработки полезных ископаемых. При этом континентальные водные системы этой территории остаются малоизученными. Это связано в большей степени с труднодоступностью данных мест и практически полным отсутствуем инфраструктуры. Исследование состава вод интрузивных массивов является интересной задачей не только с точки зрения объяснения процессов формирования химического состава вод арктических территорий, но также может использоваться для совершенствования методики гидрогеохимических поисков месторождений полезных ископаемых. Цель и объект. Объектом исследования в данной работе являются природные воды Кугдинского ультраосновного-щелочного интрузивного массива, который расположен в западной части Анабарского плато. Целью исследования было изучить химический состав вод поверхностных водотоков, дренирующих непосредственно породы интрузивного массива и зону его обрамления, а также провести их сравнительный анализ с крупными реками региона и выявить закономерности формирования химического состава. Методы. В ходе полевых работ, проведенных в июле-августе 2020 г., были отобраны три пробы воды в пределах Кугдинского массива и его обрамления: поверхностные водотоки, дренирующие Кугдинский массив и ручей, приуроченный к доломитам обрамления. Компоненты карбонатной системы определяли методом потенциометрического титрования, а анионный состав - методом ионной хроматографии. Концентрация растворенного органического углерода определена методом высокотемпературного каталитического окисления. Элементный анализ воды был выполнен методами ICP-AES и ICP-MS. Пробы на элементный анализ были отфильтрованы через мембранный фильтр из полиэфирсульфона с размером пор 0,45 мкм в химически чистые пробирки объемом 15 мл с консервацией 0,45 мл HNO3 осч. Результаты и выводы. Катионный состав вод щелочного массива и зоны карбонатного обрамления хорошо отражает состав дренируемых ими пород, в то время как их анионный состав контролируется более сложным комплексом как геохимических (включающих не только состав пород, но и их взаимодействие с органическим веществом), так и гидрологических (особенности питания водотоков) факторов. Сравнение химического состава вод малых водотоков Кугдинского массива и его обрамления с водами средних и больших рек региона показало, что особенности катионного состава выражаются в доминирующей роли магния, а также в повышении доли калия по сравнению с натрием. Анионный состав малых водотоков однороден, резко преобладает гидрокарбонат-ион, в отличие от крупных рек, где повышена доля сульфат и хлорид-иона. Содержания микрокомпонентов в поверхностных водах, дренирующих Кугдинский массив и зону карбонатного обрамления, показывают, что потенциально состав вод в пределах данной территории может быть использован как поисковый признак. В водах Кугдинского массива и его обрамления накапливаются такие рудные элементы, как Ni, Zn, Rb. Согласно рассчитанным значениям коэффициента водной миграции преимущественно выносятся из пород Ni, Cu, Zn, Rb, Ag, Pb. По содержанию микрокомпонентов в водотоках, дренирующих щелочные породы, геохимическую специализацию Кугдинского массива можно классифицировать как медно-никелевую. Relevance. The extensive development of the Arctic territories and global climate change issues have attracted Geosciences researchers' attention to exploring the environmental characteristics of the Russian Arctic and subarctic territories over the past few decades. The outcrops of intrusive massifs in the northern part of Eastern Siberia are of interest due to the prospects for mineral deposits. At the same time, the terrestrial water systems of this region remain poorly studied. Inaccessible location and a virtual absence of infrastructure is the main account. Research of the water chemistry of intrusive massifs is challenging for explaining their formation mechanisms in the Arctic territories and improving hydrogeochemical exploration methods. The aim and object. The research object is the small watercourses draining the Kugda ultramafic alkaline intrusive massif and its carbonate margin located in the western part of the Anabar Plateau. The study aims to investigate the water chemistry and carry out a comparative analysis with the large rivers of the region as well as reveal the consistencies of the chemical composition formation. Methods. During the fieldwork in July-August 2020, three samples from small watercourses draining ultramafic alkaline massif and its carbonate margin were taken. The carbonate system components were determined by potentiometric titration. The anionic composition was determined by ion chromatography. Dissolved organic carbon was measured by the high-temperature catalytic oxidation method. Elemental analysis of water was carried out by ICP-AES and ICP-MS methods. Samples for elemental analysis were filtered through a polyether sulfone membrane of 0,45 µm mesh into analytical pure 15 mL tubes with 0,45 mL of high purity HNO3 for conservation. Results and conclusions. The cationic content of the studied waters of the ultramafic alkaline massif and its margin reflects the rock composition adequately. At the same time, their anionic composition is controlled by a complex set of factors, both geochemical (rock composition and interaction with organic matter) and hydrological (recharging features). The small watercourse chemical composition draining the Kugda massif and its margin compared to the medium and large rivers of the region revealed the domination of magnesium in the cationic composition and increase in the proportion of potassium in contrast with sodium. The anionic composition of the small watercourses is relatively homogeneous; bicarbonate is sharply dominant, in contrast to large rivers, where the proportion of sulfate and chloride ions increases. The concentrations of trace elements in the surface waters draining the massif and its margin show that the composition of the studied waters can be used as an indicator of ore mineralization. The studied waters are enriched with such ore elements as Ni, Zn, Rb. According to the water migration coefficient values, Ni, Cu, Zn, Rb, Ag, Pb are readily removed from the rocks. Abundancies of trace elements in small watercourses draining alkaline rocks make the geochemical signature which could be classified as copper-nickel mineralization of the Kugda massif.

Additional file 2. Figure S1 ENMs diameter (nm) frequency distribution (a) before and (b) after the filtering step. Figure S2 Cell viability (%) frequency distribution (a) before and (b) after the filtering step. Figure S3 General representation of data normalization and transformation pre-processing steps for ENMs diameter and concentration. Figure S4 Dataset overview. (a), (b), and (c) Diversity of a set of nano-descriptors obtained from the Elemental descriptor calculator; (e), (f), and (g) Cell Viability (%) variation trend with representative examples of each nano-descriptor. Figure S5 Learning curves for ET nano-QSTR model for training and validation sets according to (a) determination coefficient (R2) and (b) root-mean-square error (RMSE). Table S1 ET nano-QSTR model performance for training, validation, test, and unseen sets assuming data normalization by ENMs surface area.

Drug-induced nephrotoxicity is a major cause of kidney dysfunction with potentially fatal consequences. The poor prediction of clinical responses based on preclinical research hampers the development of new pharmaceuticals. This emphasises the need for new methods for earlier and more accurate diagnosis to avoid drug-induced kidney injuries. Computational predictions of drug-induced nephrotoxicity are an attractive approach to facilitate such an assessment and such models could serve as robust and reliable replacements for animal testing. To provide the chemical information for computational prediction, we used the convenient and common SMILES format. We examined several versions of so-called optimal SMILES-based descriptors. We obtained the highest statistical values, considering the specificity, sensitivity and accuracy of the prediction, by applying recently suggested atoms pairs proportions vectors and the index of ideality of correlation, which is a special statistical measure of the predictive potential. Implementation of this tool in the drug development process might lead to safer drugs in the future.

Quantitative structure-property/activity relationships (QSPRs/QSARs) are an important component of modern science. Validation of the QSPR/QSAR is the basis for applying. The system of self-consistent models is a new approach to validate QSPR/QSAR. The principle ‘QSAR is a random event’ means that an approach may be recognized as robust only if the statistical characteristics of models obtained by this approach for different splits (training/test) are reproduced. The above principle applies to the case of the nano-QSAR, also. Here, the cellular uptake of nanoparticles in pancreatic cancer cells examines as the endpoint. Groups of models for different splits (training/test) are compared. This comparison gives the possibility to formulate the system of self-consistent models as a way to assess the predictive potential for an arbitrary QSPR/QSAR and/or nano-QSPR/QSAR. The correlation intensity index (CII) has been tested as a tool to improve the quality of models for the cellular uptake of nanoparticles in pancreatic cancer cells (PaCa2). It has shown, that the CII can be useful, but only incorporating with the Index of ideality of correlation (IIC).