Яд под приглядом

Кто из нас в детстве не играл шариками ртути из разбитого градусника? Делали мы это втайне, пока взрослые не обнаружат. И по малости лет не задумывались, что открытая ртуть опасна для здоровья. Но, что примечательно, о ртутной проблеме молчат не только дети, но и взрослые — чиновники, которые по долгу службы должны заниматься экологическими вопросами. Эта тема у них очень непопулярна. А вот ученым скрывать нечего — они, наоборот, пытаются докопаться до истины, какой бы суровой она ни была. Среди тех, кто изучает содержание ртути в окружающей среде, — старший преподаватель кафедры физической географии, экологии и охраны природы Института наук о Земле Южного федерального университета кандидат географических наук Анна МИХАЙЛЕНКО (на снимке). Ее непростые исследования, посвященные ртути в бассейне нижнего течения реки Дон, поддержаны грантом Президента РФ. Наш корреспондент вник в проблему тяжелого, “мрачного” металла.

— Эта проблема давняя. В нижнем течении этой реки наблюдается повышенное природное содержание ртути. Этот район, включающий в себя участок реки от Цимлянского водохранилища до Таганрогского залива, с его основными притоками Северский Донец, Чир, Цимла, Кагальник, Тузлов, Темерник, Аксай, Сал, Западный Маныч, относится к “ртутно-рудному поясу Земли”. Это вытянутая на большое расстояние цепь ртутных месторождений. Всего в мире их известно около 2 тысяч, но в них сосредоточены не более 0,02% всей рассеянной в земной коре ртути. 

В непосредственной близости находится также Восточный Донбасс, геологической системе которого свойственны аномально высокие содержания металла в углях и горных породах. Как известно, ртуть относится к числу приоритетных загрязняющих веществ — тех, которые в первую очередь подлежат наблюдению и контролю при проведении мониторинга на той или иной территории. Например, среди тяжелых металлов особенно выделяется так называемая “мрачная тройка”: это ртуть, кадмий и свинец — они находятся под строгим обязательным контролем. 

Кроме того, экосистема реки Дон испытывает мощное антропогенное воздействие. Свой “ртутный вклад” вносят крупные промышленные предприятия, расположенные в непосредственной близости, хозяйственно-бытовые сточные воды, а также сельскохозяйственные угодья, на которых какое-то время применялся ртутьсодержащий фунгицид. Сегодня фунгициды запрещены к применению, однако, по сведениям экологов, несколько сотен тонн ртутьсодержащих препаратов находятся на складах, расположенных в том числе и в периодически затопляемых зонах. 

Ежегодно в пределах Ростовской области, на территории которой и расположено нижнее течение реки Дон, образуются порядка 13 тонн ртутьсодержащих отходов, что, безусловно, вносит свой вклад в поступление металла в окружающую среду. Это промышленные и бытовые отходы, например ртутные, люминесцентные лампы. Наконец, не стоит также забывать о том, что в нижнем течении реки накапливаются все загрязняющие вещества, поступающие с водосбора и речным стоком. Поясню: в водоемы загрязняющие вещества поступают с почвами, которые смываются во время дождей, снеготаяния и паводков, приносятся с водами притоков и основного течения из соседних областей. 

— Проблема ртутного загрязнения окружающей среды для чиновников-экологов является своеобразным табу. О ней стараются часто не говорить. При упоминании слова “ртуть” простые обыватели приходят в священный трепет. И наверное, не зря, ведь для человека это высокотоксичный яд, обладающий канцерогенными и эмбриотоксическими свойствами. В то же время нельзя забывать, что ртуть — природный элемент. Он всегда присутствует в природной среде в пико- и нанограммовых количествах, что вызвано так называемым “ртутным дыханием Земли”. Глобальными источниками ее поступления в окружающую среду являются также горные породы, Мировой океан, подземные и поверхностные воды, лесные пожары, биосфера в целом.

Металл поступает и в результате вулканической деятельности, землетрясений, различных геотермальных явлений. На естественный фон содержания ртути накладывается антропогенная деятельность. Ежегодно в атмосферу от природных и техногенных источников поступают более 6 тысяч тонн металла: в результате деятельности человека — порядка 3500 тонн, а из естественных источников — около 2500. До 58% из этих 3500 тонн в антропогенную эмиссию ртути вносит сжигание угля. 

Весь этот объем вовлекается в глобальный круговорот ртути на Земле. Именно поэтому изучение загрязнения водных экосистем этим высокотоксичным металлом под влиянием как природных, так и антропогенных факторов стало актуальным направлением современных геохимических исследований. Перед нами стоит сложная задача — определить роль антропогенных факторов в формировании регионального уровня загрязнения. В этом случае речь идет о юге Европейской территории России, прежде всего бассейна Азовского моря.

Ртуть может накапливаться в организме и привести к летальному исходу. Особенно сильно она поражает нервную и выделительную системы. Опасность загрязнения водных объектов ртутью усугубляется тем, что она обладает высокой биологической активностью и может находиться в воде продолжительное время. Металл обладает не только высокой токсичностью, но и исключительной миграционной способностью, а также может накапливаться в живых организмах при продолжительном влиянии источника загрязнения. 

Известно, что токсичность ртути изменяется в зависимости от ее формы миграции и присутствия в водных объектах, то есть металл может находиться в растворенном или взвешенном состоянии. Если содержание растворенной в воде ртути не превышает предельно допустимые концентрации, то она не представляет угрозы. При превышении этого порога ртуть может оказать негативное воздействие не только на водные организмы, но и на человека. 

— Основа нашей работы — это, прежде всего, комплексные экспедиционные исследования, во время которых мы отбираем пробы воды, донных отложений, взвешенного вещества и почв, а затем определяем, есть ли в них ртуть. Работу проводим в разное время года. Определяем также водородный показатель и окислительно-восстановительный потенциал, ведь от значений этих параметров зависит интенсивность миграции ртути в водном объекте и форма, в которой она находится: растворенная или взвешенная. Например, в Азовском море преобладает растворенная форма, значит, металл находится в более доступном для живых организмов виде.

Для определения содержания ртути мы применяем метод атомной абсорбции в холодном паре. Все работы проводим в аттестованной лаборатории, у аналитиков. Используем математический и статистический методы и различные компьютерные программы для обработки полученных данных. 

В дальнейшем с применением ГИС-технологий планируем строить карты распределения ртути в воде, взвешенном веществе и донных отложениях водных объектов бассейна нижнего течения Дона. Географические информационные системы (ГИС) представляют собой современные компьютерные технологии, программы, которые позволяют визуализировать полученные данные, например, создавать карты пространственного распределения загрязняющих веществ в окружающей среде. Эти технологии дают возможность систематизировать большие массивы данных и получить наглядную картину пространственного распределения загрязнения. 

— Различные надзорные ведомства определяют содержание ртути в отдельных компонентах экосистемы (воде, поверхностном слое донных осадков) Нижнего Дона, однако они носят скорее эпизодический характер и не включают детального анализа.

Огромный вклад в изучение ртутного загрязнения внес мой научный руководитель профессор, доктор географических наук Юрий Александрович Федоров — основатель ведущей научной школы Южного федерального университета “Гидросфера и контактные зоны геосфер Земли в условиях антропогенного пресса и изменения климата”, которая в течение 20 лет поддерживалась грантами Президента РФ. Он установил тесную связь между метановым и ртутным циклами в воде и донных отложениях морских и пресноводных водоемов, разработал изотопно-химический мониторинг океанических, морских, эстуарных и пресноводных экосистем. Исследования Юрия Александровича носят комплексный, фундаментальный характер. Нынешний грант — продолжение исследований, начатых под его руководством. 

Результаты моего исследования станут основой разработки стратегии мониторинга ртутного загрязнения водных объектов и рекомендаций по пре-дупреждению негативных последствий от загрязнения. Методы, которые я предлагаю, могут использоваться при проведении экологических экспертиз и планировании природоохранной деятельности. Они позволят осуществлять дифференцированный подход к вопросам рационального использования водных ресурсов нижнего течения реки Дон с учетом их региональных особенностей, например природного фона, характеризующего природную среду, не преобразованную человеком. Это дает возможность оценить антропогенное воздействие на окружающую среду.

В ближайшее время должна выйти монография, которую мы написали вместе с коллегами. Она посвящена поведению тяжелых металлов в экосистеме Азовского моря, в том числе ртути. Практически по всей акватории этого моря наблюдается превышение ПДК по ртути для водоемов рыбохозяйственного назначения. Определенную лепту в поставку ртути в Азовское море вносит и река Дон. 

Мы регулярно участвуем в конференциях всероссийского и международного уровня, представляя наши исследования. Безусловно, к нашей работе возникает колоссальный интерес у отечественных и зарубежных коллег, а также надзорных структур, проводящих мониторинг состояния окружающей среды. К нам обращаются за консультациями и приглашают к диалогу, участию в круглых столах.

— Выполнение научной работы будет проходить в два этапа. Сейчас мы исследуем компоненты водных экосистем бассейна нижнего течения реки Дон. Основой станут данные, полученные в комплексных экспедиционных исследованиях. Мы опишем объекты и методы исследований, методики отбора проб, определения физико-химических параметров, содержания ртути, форм ее нахождения. Соберем и обобщим разрозненные фондовые и литературные данные, а также полученную ранее информацию из экспедиций. 

Также определим зависимость между концентрациями и формами ртути, с одной стороны, и водородным показателем (pH) и окислительно-восстановительным потенциалом (Eh) в воде и донных отложениях — с другой. Рассчитаем коэффициенты миграции и геохимической подвижности металла, накопления в системе “вода — донные отложения” в основном течении реки Дон и ее притоках, построим графики вертикального распределения ртути в колонках донных отложений, как мы это сделали, например, для Азовского моря. Проведем районирование изучаемой территории по способности водотоков к самоочищению, а также создадим карты, которые будут наглядно показывать распределение металла в экосистеме нижнего течения реки Дон.