Российские ученые составили глобальную карту загрязнения рек и озёр

Фото: пресс-служба ЮФУ

Вода в реке может выглядеть абсолютно чистой и прозрачной, но настоящее «досье» на экологическое состояние региона часто скрыто не в ней, а под ней — в донных отложениях. Это своеобразный химический архив, который накапливает всё, что попадало в водоём на протяжении десятилетий. Учёные Южного федерального университета взяли на себя труд расшифровать этот архив в глобальном масштабе: они собрали и систематизировали все современные научные данные о том, как токсичные продукты горения оседают на дне рек и озёр по всему миру. Результат этой работы позволил впервые увидеть полную картину загрязнения пресноводных экосистем — от Нижнего Дона и сибирских арктических рек до Амазонки, Нила и Миссисипи.

Главные герои этого исследования — полициклические ароматические углеводороды, или ПАУ. Звучит сложно, но, по сути, это вещества, которые постоянно образуются при сжигании топлива — в двигателях автомобилей, на теплоэлектростанциях, при лесных пожарах или на промышленных производствах. Их особенность в том, что они не исчезают бесследно. Попадая в воду, ПАУ оседают на дно, где могут сохраняться годами, постепенно накапливаясь и создавая долгосрочную угрозу для живых организмов. Поэтому понимание того, как они мигрируют, трансформируются и накапливаются, — задача первостепенной важности для экологов всего мира.

Сама по себе эта работа — не полевое исследование с новыми замерами, а фундаментальный обзор, который обобщает данные сотен научных статей, опубликованных за последние годы. Авторы не просто собрали цифры, а провели масштабный сравнительно-географический анализ, сопоставив содержание ПАУ в донных отложениях крупнейших рек и озёр планеты.

Для наглядности: в самых чистых реках — сибирских Колыме, Индигирке и Лене — среднее содержание ПАУ не превышает 90 мкг/кг. Это уровень, близкий к природному фону. А в реке Инд (Пакистан) содержание ПАУ достигает 43 200 мкг/кг. В озере Виктория (Африка) — 66 800 мкг/кг. В озере Эри (США/Канада) — 29 200 мкг/кг. Это в сотни и тысячи раз выше, чем в сибирских реках.

Но есть ещё один важный ориентир. В России для оценки состояния донных отложений используют порог в 1000 мкг/кг: если содержание ПАУ выше этой отметки, загрязнение считается высоким. В самых грязных водоёмах мира этот порог превышен в десятки раз: в реке Инд — в 43 раза, в озере Эри — в 29 раз, а в озере Виктория — в 66 раз. Для сравнения: в Дону и Волге, которые считаются одними из наиболее загрязнённых рек европейской части России, концентрации ПАУ достигают 2500–3000 мкг/кг — это тоже выше порога, но всё же значительно ниже, чем в мировых «рекордсменах».  

«По результатам нашей работы мы сделали вывод, что самые высокие уровни загрязнения стабильно фиксируются в урбанизированных регионах, где плотность населения и промышленная активность максимальны.», – отмечает профессор, доктор биологических наук, заведующий кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов Академии биологии и медицины ЮФУ Татьяна Минкина.

Помимо глобальной картины, авторы систематизировали существующие методы оценки состояния донных отложений и проанализировали действующие экологические нормативы, принятые в разных странах — от канадских и американских стандартов до европейских и австралийских. Интересно, что единого подхода к нормированию ПАУ в мире не существует: в одних странах контролируют отдельные соединения (например, только бенз(а)пирен), в других — суммарное содержание 16 приоритетных веществ. Это создаёт сложности при сравнении данных и оценке глобальной картины загрязнения.

Ещё один неожиданный фактор, который учёные упоминают в обзоре, — изменение климата. Деградация многолетней мерзлоты приводит к высвобождению органического вещества, в котором законсервированы ПАУ, и их повторному поступлению в водные экосистемы. То есть даже там, где промышленности нет, старые «отложения» могут давать о себе знать.

Однако самый важный вывод, к которому пришли исследователи, касается не мировой статистики, а нашей страны. В России налажен государственный мониторинг качества воды и воздуха, но регулярного контроля за содержанием ПАУ в донных отложениях до сих пор не существует. Это означает, что многолетние накопления токсинов, уже осевшие на дне, часто остаются вне поля зрения экологов. Именно здесь лежит главная практическая ценность проведённой работы. Результаты исследования могут быть использованы для совершенствования системы экологического контроля и охраны пресноводных экосистем — они позволяют давать объективную оценку антропогенного воздействия и вовремя выявлять зоны, где ситуация требует вмешательства. Систематизация методов и анализ мировых нормативов, выполненные авторами, становятся готовым фундаментом для разработки научно обоснованных стандартов контроля для российской системы экологического надзора.

Результаты научных исследований по данной теме, ведущихся в рамках реализации стратегического технологического проекта «Технологии биоинженерии почв» программы «Приориоритет-2030» ЮФУ, опубликованы в ведущих международных журналах первого квартиля (Q1), включая Marine Pollution Bulletin, Regional Studies in Marine Science, Environmental Geochemistry and Health, а также в ряде других высокорейтинговых изданий. 

Южный федеральный университет, являясь участником программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»), концентрирует усилия на решении задач научно-технологического развития страны. В рамках этой работы университет на основе сетевой архитектуры взаимодействия создаёт производственно-технологические цепочки полного цикла для ответа на «большие вызовы». Исследование загрязнения донных отложений — один из таких примеров: от фундаментального обзора и глобального картирования к конкретным предложениям по совершенствованию системы экологического мониторинга в России. Научные проекты исследователей Академии биологии и медицины ЮФУ ведутся в рамках стратегического технологического проекта «Технологии биоинженерии почв».