Для чего ученые исследовали чердачную пыль юга Западной Сибири?

Каждый день в мире проводится множество порой совершенно странных и необъяснимых экспериментов. Ученые из Нидерландов генетически модифицировали коров, чтобы в их молоке появился человеческий белок лактоферрин. Британец Джеймс Хиткоут измерил скорость роста ушей у людей после 30  лет, а сотрудники Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН в 1996-1997 годах изучили состав чердачной пыли сельских домов на юге Западной Сибири.

Для чего? Для того, чтобы выяснить, что она служит надежным индикатором техногенных и антропогенных загрязнений.

Атмосфера нашей планеты наполнена аэрозолями дальнего и сверхдальнего распространения, которые состоят из частиц размером от одного до четырёх мкм. В отличие от морского, воздушный океан непрерывен.

Частички самых верхних слоев почвы с другими частичками, которые уже выпали на них, ветер поднимает и переносит на дальние расстояния. Во время этих скитаний они еще сильнее измельчаются, фракционируются и перемешиваются. С удалением от источника доля микрочастиц в аэрозолях возрастает, а соотношение химических элементов становится универсальным. В какой-то момент частички оседают с дождем или снегом.

Если конечным пунктом прибытия становятся донные отложения озер, торфяники или чердаки сельских домов, куда десятилетиями не ступала нога человека, пылевой слой сохраняется достаточно долго.

«Мелкодисперсная пыль, которую видно в луче света, постепенно осаждается на чердаках за счет различных гравитационных процессов. Если нет вентиляции, она может равномерно накапливаться в течение десятков, а иногда и сотен лет. В конечном итоге это дает информацию о составе пылевых выносов, которые и поступали за эти годы», — рассказывает Михаил Мельгунов, заведующий лабораторией геохимии радиоактивных элементов и экогеохимии ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук.

Исследование чердачной пыли является признанным методом для определения долговременного загрязнения воздуха.

В Западной Сибири, где представлены почти все ландшафтные зоны, концентрация населенных пунктов и промышленных производств на единицу площади значительно меньше, чем в европейской части России. Поэтому получить здесь геохимические характеристики современного аэрозоля, практически свободного от антропогенного загрязнения, проще.

В 1996-1997 годах учёных интересовало, как на атмосферных выпадениях отразились 468 взрывов, произведенных во время испытания ядерных устройств на Семипалатинском полигоне в 1951—1963 годах.

«Самое сложное было найти подходящие чердаки и договориться с хозяевами, – вспоминает ведущий научный сотрудник ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Вера Страховенко, – В основном все относились доброжелательно, помогали, но были и эксцессы. Например, один мужчина, с женой которого мы предварительно договорились, стал кричать: «Не трогайте мою пыль!», убрал лестницу, по которой мы поднимались, и нам пришлось спрыгивать с крыши.».

Исследователям удалось собрать 48 проб в 44 точках отбора. Собранный материал анализировался в Аналитическом центре многоэлементных и изотопных исследований СО РАН.

Изучая чердачную пыль, ученые выделили группу элементов, которая распространена повсеместно. Некоторые из них оказались тесно связаны с антропогенным воздействием. Так, в Новосибирской области в районе Куйбышева фиксировались повышенные содержания кадмия, свинца, меди, цинка, марганца, хрома, никеля, кобальта, стронция, сурьмы и кальция.

В Алтайском крае самыми загрязненными оказались районы Рубцовска и Колывани — там, помимо предприятий, свой вклад внесли горнодобывающие производства.

В пыли из некоторых квартир Академгородка (которые исследовались для сравнения) содержание кадмия было сопоставимо с химическими лабораториями. Возможно, это связано с тем, что при изготовлении ковров использовались в том числе кадмиевые составляющие.

Ожидаемо, сельская пыль оказалась значительно более чистой, чем пыль из квартир или производственных помещений.

«Практически все образцы, которые были изучены, показывают повышенный уровень содержания тех или иных элементов, но везде это содержание было ниже предельно допустимых концентраций. Тем не менее мы видим, что происходят определенные процессы, которые могут быть источником неприятных последствий в будущем. И это при том, что Сибирь находится в наиболее благоприятной зоне с небольшим количеством загрязняющих предприятий и промышленных производств. Найденные повышения концентраций требуют дополнительных исследований», – объясняет Михаил Мельгунов.

Когда в 2011 году произошла авария на Фукусиме, сотрудники ИГМ СО РАН взяли пробы снега в новосибирском Академгородке и нашли в нем полный спектр элементов, выброшенных при взрыве. «Это говорит о том, что атмосферные выпадения, так называемый дальний перенос частиц, являются очень хорошим индикатором загрязнений.

Исследования чердачной пыли можно использовать для экологической оценки наряду с изучением торфяных залежей и донных отложений.

«Сейчас мы не занимаемся новыми исследованиям чердачной пыли. Но у нас есть идея сопоставить полученные результаты с аэрозольной составляющей донных отложений, которые я изучаю сейчас. Для понимания геохимии окружающей среды очень важно знать, как распределяются и перераспределяются элементы в различных системах», – отмечает Вера Страховенко.