Поиск - новости науки и техники

Нежелательные элементы. Что портит экологию Субарктики?

Задавались ли вы, дорогой читатель, вопросами, как распространяются загрязняющие вещества в природе и почему порой отходы человеческой деятельности попадают в далекие от цивилизации места? Если интересовались этим, то, может быть, знаете, что нередко сама природа способствует ухудшению состояния окружающей среды. Такая ситуация складывается, в частности, в тех случаях, когда ареной формирования концентраций и потоков тяжелых металлов становятся устьевые области рек. Процессы, связанные с этим, происходят в разных регионах Земли, в том числе в европейской части российской Субарктики. Именно этот природно-климатический пояс выбрала для изу­чения сложной экологической проблемы старший научный сотрудник Института наук о Земле Южного федерального университета кандидат географических наук Алина ЗИМОВЕЦ. Об особенностях исследования, поддержанного грантом Президента РФ, молодой ученый рассказала нашему корреспонденту.

– С научной точки зрения устья рек наиболее привлекательные и сложные для подобных исследований объекты, – объясняет Алина Александровна. – Они выполняют барьерную функцию между реками и морскими водоемами, ограничивают поступление загрязняющих веществ в морские экосистемы. Впервые этот эффект, который называется “маргинальный фильтр океанов”, открыл и описал академик Александр Петрович Лисицын. Маргинальный фильтр – особое явление в зоне смешения речных и морских вод, где осаждается более 90% взвешенного вещества (в том числе загрязнений), поступающего с суши. Такие фильтры состоят из трех последовательных частей: гравитационной, коагуляционно-сорбционной и биологической. 
Я изучаю устьевые области рек севера европейской территории России. Работаю над этой темой вместе с коллегами ведущей научной школы профессора Юрия Александровича Федорова. С 2004 года под его руководством сотрудники кафедры физической географии, экологии и охраны природы Института наук о Земле Южного федерального университета исследуют работу маргинальных фильтров по трансекту “река Северная Двина – Двинский залив – Белое море”. Ряд экспедиций они провели совместно с коллегами из Северо-Западного отделения Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН и сотрудниками Северного управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Выбор объекта исследований неслучаен. Устьевая область Северной Двины – это сложный гидрохимический объект, находящийся под влиянием соленых вод Белого моря и пресных вод рек. Также она испытывает сильное воздействие со стороны промышленных предприятий лесохимического комплекса, машиностроения и транспорта, что способствует поступлению в различные области ландшафтов большого количества поллютантов техногенного происхождения. Поллютанты – это химические вещества и соединения, количество которых в окружающей среде превышает фоновые значения или нормативные показатели, поэтому они вызывают загрязнение. Неблагоприятная обстановка приводит к заметному ухудшению экологии в этом регионе и, в конечном счете, оказывает негативное воздействие на здоровье человека. 
Мы изучаем механизмы, влияющие на распределение, трансформацию и миграцию загрязняющих веществ под действием биогеохимических, гидрологических, гидрохимических факторов и процессов в условиях севера, а также определяем роль антропогенного воздействия на поведение поллютантов в различных средах и на их границах. 
– Почему в устьях рек формируются концентрации и потоки тяжелых металлов?
– Устьевые области рек – это своеобразные аккумуляторы загрязняющих веществ, которые переносятся в растворенной и взвешенной формах вместе с водами реки от истока к устью. В этих областях, как правило, сосредоточены крупные города и промышленные предприятия, что способствует поступлению большого количества поллютантов различного происхождения в водоемы и водотоки. 
Тяжелые металлы поступают в окружающую среду устьевой области реки Северная Двина вместе с выбросами и сбросами целлюлозно-бумажных комбинатов (ЦБК), предприятий деревообрабатывающей промышленности, теплоэнергетики, судостроения, транспорта. Получается, что природные условия в совокупности с антропогенным фактором способствуют формированию района с повышенными концентрациями загрязняющих веществ. 
– Какие загрязняющие вещества вы изучаете? Какие из них представляют наибольшую опасность для водных экосистем? 
– Мы изучаем тяжелые металлы так называемой приоритетной группы, которые оказывают наибольшее токсическое влияние на живые организмы. По данным Международной американской ассоциации, к этой группе относятся ртуть, свинец, кадмий, хром, никель, медь, цинк. Наибольшая токсичность у ртути, свинца, кадмия. Эти поллютанты даже в небольших количествах негативно воздействуют на рост и развитие живых организмов, а в больших концентрациях могут привести к серьезным заболеваниям или даже смерти. Отравление органическими соединениями ртути (в основном метилртутью) приводит к страшной болезни под названием “синдром Минамата”. Она характеризуется нарушением моторики, парестезией в конечностях, ослаблением зрения и слуха, а в тяжелых случаях – параличом и нарушением сознания, летальным исходом. Названа она так потому, что впервые ее обнаружили в Японии, в воде залива Минамата в 1956 году. Здесь были зафиксированы отравления людей ртутью после потребления выловленной в этом заливе рыбы. Методов лечения болезни, появившейся по вине человека, нет до сих пор. Это придает особую значимость мониторингу аквальных экосистем – природно-территориальных комплексов (ПТК), в состав которых входит водный объект или его часть.
Раньше детальным изучением поведения ртути в Северной Двине в рамках исследований ведущей научной школы и по грантам Президента России для молодых ученых занималась доцент Института наук о Земле Ася Эмильевна Овсепян. Она обнаружила в речных водах и донных отложениях Северной Двины высокие концентрации металла. Источник поступления ртути в окружающую среду исследуемой области – целлюлозно-бумажное производство двух крупных ЦБК: Архангельского и Соломбальского. Сегодня ртуть и ее соединения не используются в технологическом цикле производства бумаги. Поэтому, скорее всего, зарегистрированные высокие содержания растворенного металла на ряде станций наблюдений – это результат вторичного загрязнения воды вследствие ее эмиссии из донных отложений, в которых она раньше находилась. Кроме закономерностей распределения ртути, мы также установили, что наземные и аквальные ландшафты Северной Двины содержат на некоторых станциях повышенные содержания соединений кадмия, свинца, меди, никеля, цинка, хрома. 
– Какие методы вы используете в своих исследованиях?
– Прежде всего, это экспедиционные наблюдения, во время которых мы собираем первичную информацию и проводим отбор проб для дальнейшего определения в них концентраций веществ и физико-химических характеристик. У меня есть опыт проведения натурных исследований в различные сезоны года – в морских экспедициях и на наземных маршрутах. Мы отбирали пробы атмосферных осадков, речных вод, донных отложений и почвы для определения в них содержания тяжелых металлов, газов, органических веществ и основных физико-химических показателей. Мы описали литологический и гранулометрический состав донных отложений. Во время экспедиций вели метеорологические и гидрологические наблюдения. Тяжелые металлы определяли атомно-абсорбционным методом. Затем все полученные данные подвергали статистической обработке, а результаты нанесли на картографическую основу для создания тематических карт пространственного распределения основных физико-химических показателей и загрязняющих веществ в воде, донных отложениях, почвах, атмосферных осадках. 
– Какие результаты работы вы считаете наиболее значимыми?
– Все наши масштабные и комплексные исследования компонентов ландшафтов устьевой области Северной Двины и Белого моря по изучению особенностей поведения загрязняющих веществ в условиях севера и высокого антропогенного пресса можно считать новаторскими. Мною выявлены определенные закономерности поведения тяжелых металлов в различных компонентах ландшафтов Северной Двины. Это позволило определить роль природных и антропогенных факторов в процессах миграции и трансформации загрязняющих веществ. Несомненную пользу принесет и моя карта-схема пространственного зонирования акватории по преобладающей геохимической обстановке и уровню антропогенного воздействия с выделением основных типов элементарных аквальных ландшафтов. С ее помощью можно спрогнозировать и оценить возможные условия возникновения и последствия экстремально высоких загрязнений тяжелыми металлами различных компонентов окружающей среды. Впервые для данного региона Субарктики мы начали комплексные исследования распределения и поведения тяжелых металлов в сопряженных средах – атмосферных осадках, поверхностных водах, донных отложениях, почвах. По их результатам мы с коллегами опубликовали около 40 научных работ, в том числе индексируемых в Scopus – 5 и Web of Science – 4. Об итогах исследований я рассказала более чем на 30 конференциях различного уровня. 
– Какие исследования предполагаете проводить в дальнейшем?
– Проект, получивший грантовую поддержку, направлен на изучение уровней содержания и особенностей поведения тяжелых металлов в различных компонентах ландшафтов устьевых областей рек севера европейской территории России. Кроме Северной Двины я планирую изу­чение экосистемы реки Кянда, впадающей в Онежский залив Белого моря. Это позволит получить сравнительную характеристику современного уровня загрязнения устьевых областей двух рек, отличающихся различной степенью антропогенной нагрузки. Новые результаты и собранные ранее в ходе многолетних исследований данные будут систематизированы, обобщены и использованы для создания комплексной базы данных. С учетом полученных результатов мы рассчитаем фоновые характеристики для исследуемых областей. Планируем создать концептуальную модель потоков тяжелых металлов между различными компонентами ландшафтов (структурно-функциональными частями ПТК, однотипного субстратного состава, определяющими характер функционирования, динамики и развития геосистемы). Кроме того, предполагаем построить геохимические ряды последовательности величин потоков тяжелых металлов, поступающих через атмосферный канал, с плоскостным смывом на почвенных частицах и в результате выноса с речными водами в морские водоемы. Отличительная черта наших исследований от близких по тематике – в комплексном подходе: изучая поведение тех или иных ингредиентов в воде и донных отложениях, мы увязываем его с гидрологометеорологическими, физико-химическими, микробиологическими факторами и процессами в зонах смешения река – море и на границе раздела сред.
Беседу вел Василий ЯНЧИЛИН 
Иллюстрации 
предоставлены А.Зимовец
На иллюстрации: Картосхема расположения станций наблюдения 
на территории устьевой области р. Северная Двина

Нет комментариев