Концентрации превысили экологически значимый порог в воде и донных отложениях
Ученые из Китая провели обзор более 90 публикаций с результатами измерений содержания полиароматических углеводородов в пробах из водохранилищ на пяти континентах. В 42 процентах проб донных отложений и 38 процентах проб воды концентрации превышают экологически значимый уровень. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Люди строят плотины, чтобы регулировать речной сток: эти сооружения могут одновременно защищать от наводнений, давать основу гидроэнергетике и помогать орошать земли, отведенные под сельское хозяйство. Но есть и обратная сторона — плотины нарушают речной сток. Если в естественных условиях реки несут твердые частицы к дельте, то из-за плотин значительная часть таких частиц оседает в водохранилищах. Они становятся местом скопления не только ила, но и всех загрязнений, которые он принес с собой, ведь в реку выше по течению попадают бытовые, промышленные и сельскохозяйственные стоки.
Ученые под руководством Го Чжао-Фэн (Zhao-Feng Guo) из Китайской академии наук дали оценку глобального загрязнения водохранилищ полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) — токсичными и стойкими в окружающей среде соединениями, которые образуются преимущественно из-за неполного сгорания ископаемого топлива. Они провели обзор 91 англоязычной научной публикации из Web of Science и Scopus, где приводились результаты измерений концентраций ПАУ в искусственных водохранилищах. Исследование охватило 144 водохранилища в 100 городах на пяти континентах, где были отобраны 799 образцов осадка, 338 образцов воды и 17 образцов биоты.
В 38 процентах образцов воды концентрация полиароматических углеводородов превысила экологически значимый порог в 0,2 микрограмма на литр, причем в 11 процентах образцов превысила его в 25 раз. В донном осадке экологически значимый порог составляет 1,61 микрограмма на грамм, и он был превышен в 42 процентах проб. Образцы биоты указали на сильное загрязнение африканских водохранилищ — медианная концентрация составила 422 микрограмма на грамм сырого веса.
Кластерный анализ показал, что есть три основных типа загрязнения водохранилищ. Первый — сельскохозяйственный, когда на полях выжигают траву и кусты, а из техники протекает топливо. Его маркером служит присутствие молекул нафталина, и такое загрязнение характерно для водохранилищ в Африке и Азии. Второй — смешанный, когда полиароматические углеводороды попадают в воду не только по вине сельского хозяйства, но и от выхлопов транспорта, а также сжигания дров и угля. Его маркер — фенантрен, и такое загрязнение наблюдается в Южной Америке и некоторых районах Европы и Азии. Третий тип — промышленный, он характерен для районов с многолетним загрязнением от плотного автомобильного трафика, работы электростанций и заводов в Северной Америке и Европе. Маркеры промышленного загрязнения — молекулы флуорантена и пирена.
При этом загрязнение промышленного типа приблизительно в 27 раз сильнее, чем сельскохозяйственное: медианная концентрация полиароматических углеводородов в донных отложениях составляет 7,7 микрограмма на грамм против 0,28 микрограмма на грамм в кластере сельского хозяйства. Также промышленное загрязнение очень стойкое: даже если завод или угольная электростанция давно закрыты, тяжелые молекулы флуорантена и пирена могут оставаться в осадке на дне водохранилищ десятилетиями, оказывая токсичное действие на гидробионтов. Чтобы снизить загрязнение водохранилищ, авторы порекомендовали в зависимости от региона регулировать сельскохозяйственные стоки, ужесточать промышленные стандарты или сжигать биомассу с помощью более чистых технологий — например, в улучшенных печах.
В некоторых случаях защитить от токсического действия полиароматических углеводородов может применение микропластика. Например, если внести его в почву под посевы кукурузы, то он может поглотить фенантрен и не подпустить его к корням растений.