Специалисты Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна) совместно со специалистами САФУ впервые изучат воздух арктического региона на загрязнение тяжелыми металлами при помощи мхов. В ходе рейса Арктического плавучего университета были отобраны пробы на острове Северном Новой Земли, на острове Вайгач, а до конца полевого сезона образцы возьмут вокруг Архангельска.
Все из воздуха
Загрязнение воздуха в высокоширотной Арктике исследователи будут оценивать при помощи мхов, которые в данном проекте являются биомониторами. Особенность мхов в том, что они, как губка, поглощают разнообразные загрязнители. При этом у них нет корней, и в основном все, что в них накапливается, попадает в растения из воздуха. Мхи – растения многолетние, и на них четко видны границы между участками разных лет. Ученые смотрят фрагменты за последние 3–4 года.
Методика оценки загрязнения воздуха при помощи нескольких видов мхов, которые растут почти везде, была разработана в Скандинавских странах в конце ХХ века. Она основана на том, что у мхов нет корней и практически все питательные вещества и воду они получают из воздуха. А вместе с ними накапливают и загрязнители, которые есть в атмосфере, в том числе и тяжелые металлы.
– По этим данным можно судить о карте распределения поллютантов, в данном случае тяжелых металлов, и влиянии на здоровье населения атмосферных воздушных загрязнителей, — пояснил проректор по научно-инновационному развитию САФУ Марат Есеев.
И по итогам работ можно давать практические рекомендации, например по улучшению систем очистки производств.
– Изучение загрязнения тяжелыми металлами чрезвычайно важно, есть территории, которые малоизучены с точки зрения выбросов, скажем Кавказ. Или, например, Азербайджан, где нефтяные выбросы, а в нефти содержится масса тяжелых металлов, — рассказала советник директора лаборатории нейтронной физики им. И. М. Франка ОИЯИ Марина Фронтасьева. – Например, Румынию и Польшу долго не принимали в Евросоюз именно по требованию улучшения ситуации с проблемой выброса их предприятий. Мы, кстати, в Румынии работали и дали результаты, показывающие загрязненный север Румынии.
На Новой Земле раньше проводили исследования на загрязнение тяжелыми металлами, но в ряде точек в ходе экспедиции АПУ-2022 пробы были отобраны впервые. Кроме того, впервые будет сделан анализ на очень широкий спектр элементов. Нейтронный активационный анализ, который можно сделать в Дубне, позволяет определить до 45 элементов, в том числе редкоземельные элементы.
К редкоземельным элементам относятся, например, лантан, индий, церий, европий и ряд других. В периодической таблице Менделеева они даже вынесены отдельно. По словам Фронтасьевой, исследовать функцию редкоземельных металлов в организме начали совсем недавно.
– А «редкие земли» принимают участие, например, и в работе мозга, – сказала она. — В этом плане мы проводим пионерские работы по изучению влияния и роли редкоземельных элементов и других.
Вокруг Архангельска
Пробы мхов впервые будут отобраны и вблизи Архангельска и изучены на реакторе в Дубне и в лабораториях в Архангельске. Для анализа нужно собрать как минимум 35 образцов мхов на участках, которые находятся на определенном расстоянии друг от друга. Планируется, что будет отобрано около 50 проб.
В данном проекте ученые объединят несколько методов исследований. В Центре коллективного пользования научным оборудованием (ЦКП НО) «Арктика» САФУ исследователи используют методы масс-спектрометрии и другие методы аналитической химии, которые позволяют определять загрязнители с большой степенью точности. На реакторе в ОИЯИ можно точно определять изотопный состав тяжелых металлов.
— Соединяя две этих методики, мы получаем уникальную научную работу, которая имеет большое значение для понимания того, что происходит в Арктике, каким образом распространяются и распределяются загрязнители от различных производств, от деятельности человека в Арктике, — добавил проректор САФУ.
Исследования также будут проводить специалисты лаборатории биомониторинга САФУ, которые изучают, как загрязнители в Арктике распространяются по пищевым цепочкам и как в итоге влияют на здоровье человека.
Активный биомониторинг
В ходе рейса АПУ исследователи из Дубны проводили и активный биомониторинг. Для него также используются мхи. Образцы были собраны на территории в Тверской области, которая признана свободной от загрязнений. Их высушили и поместили в проницаемые пакетики. На судне такие мешочки со мхом развесили на капитанском мостике, на борту судна и в машинном отделении.
Такой метод исследования в настоящее время начали применять в основном городах. С его помощью можно оценить выбросы промышленных предприятий или, например, выбросы котельных в зимнее время, которые работают на угле и мазуте. Мхи работают как сорбенты, поглощая загрязнения из воздуха. Это дешевый материал, а развешивание и сбор образцов не требует особых затрат.
— У нас недавно работа была, мы развешивали мох в Монголии, там все топится на угле. И есть долина, где застой, она не продувается ветрами, поэтому образуется смог, — рассказал младший научный сотрудник ОИЯИ Никита Юшин. Подобную работу проводили и в московских парках.
Почвы и красный снег
На севере Новой Земли также отобрали пробы грунта, которые будут исследовать на радионуклиды и тяжелые металлы. Почвы – это аккумулирующая среда.
— Новая Земля – это полигон, и очень интересно, что мы там увидим, какие радионуклиды и тяжелые металлы, — отметила Марина Фронтасьева. — Ведь тяжелые металлы из оболочки тех же снарядов и ядерных и неядерных тоже отражаются. Подобные работы мы в свое время проводили, когда анализировали колонки снега из Заполярной Арктики. И действительно, в 1960-х годах, когда были испытания в Сахаре, перемещение металлов шло по магнитным линиям к полюсу, даже мы видели последствия взрывов в Сахаре. Содержание тяжелых металлов – вольфрама, ванадия, тяжелых металлов, которые входили в оболочку.
Сравнивать результаты будут с данными фоновых территорий. В данном случае это территория Центральной Норвегии, которая считается одной из самых экологически чистых.
Мария Березина
ИА DVINA29
