Cтойкие органические загрязнители (СОЗ) являются устойчивыми к разложению высокотоксичными веществами, циркулирующими в природной среде. Эти соединения обладают высокой биологической активностью и могут распространяться с воздушными потоками на значительные расстояния. Они представляют опасность для здоровья человека и других живых организмов не только в местах выброса в окружающую среду, но и в удаленных районах. Например, хлорорганические загрязнители находят на арктических архипелагах Новая Земля и Шпицберген, где, казалось бы, их вообще не должно быть.
Некоторые виды СОЗ образуются в результате лесных пожаров. Однако основная их часть имеет искусственное происхождение. Как правило, это промышленные химикаты и продукты горения. Многие лесопильные заводы вплоть до 1990-х годов применяли высокотоксичные антисептики на основе пентахлорфенола. Как ранее было выявлено учеными Лавёровского центра, компоненты этих антисептиков способны накапливаться в почве и донных отложениях водоемов.
Сейчас во многих странах, включая Россию, действует конвенция о стойких органических загрязнителях, направленная на ограничения и полный отказ от использования таких веществ. Список СОЗ постоянно дополняется.
Сотрудники ФИЦКИА УрО РАН реализуют проект «Сорбционные свойства торфа как основа геохимических барьерных функций болотных экосистем по отношению к стойким органическим соединениям», поддержанный грантом РНФ. Как пояснил руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории болотных экосистем Иван Зубов, новое исследование направлено на выявление механизмов связывания СОЗ в торфяной залежи верховых болот. Также ученые выясняют, происходят ли с этими веществами какие-либо химические трансформации.
– У нас есть площадка для работы – Иласский болотный массив. Он является модельным верховым болотом, характерным для Архангельской области в целом. Большинство исследований мы проводим сначала здесь, а в дальнейшем изучаем, сохраняются ли эти зависимости на схожих объектах, расположенных в других регионах, – объясняет ученый.
На первом этапе проекта проводится оценка количественного содержания и компонентного состава имеющихся в торфяной залежи СОЗ, а также выявлены горизонты их локализации. Ученые проведут послойный отбор проб, методом экстракции из торфа будут извлечены загрязнители. В лаборатории экоаналитических исследований будет проведена оценка, какие именно хлорорганические загрязнители присутствуют в торфяной залежи, на какой глубине и в каком количестве.
Известно, что загрязнители могут вымываться из почв осадками, талыми и подземными водами, переноситься воздушными массами вместе с пылевыми частицами, накапливаться в донных отложениях водоемов, тканях живых организмов. Однако до сих пор загадку представляет то, как они ведут себя, «законсервировавшись» в болотах.
Распределение хлорорганических загрязнителей в торфяной залежи – относительно новая тема. Исследование особенно важно для Архангельской области, где заболоченность в отдельных районах достигает 30-50 %. Торфяные залежи накапливают поступающие СОЗ, которые при изменении условий могут неконтролируемо вымываться из тела торфяной залежи.
Ученые лаборатории болотных экосистем отмечают значительное снижение уровня болотных вод в некоторых районах области в последние годы. Это приводит к усилению процессов разложения накопленных в болотах растительных остатков, а также повышению вероятности самовоспламенений торфяной залежи. Усиление скорости разложения может приводить к залповому выносу органического вещества и связанных с ним СОЗ в водные объекты.
Поэтому ученые проведут оценку взаимосвязи уровней (концентраций) СОЗ с различными характеристиками торфяной залежи (температура, уровень болотных вод, степень разложения, pH, минерализация и др.).
На втором этапе исследования будет выяснено, какие группы соединений торфа участвуют в процессах связывания. Ученые выработают рекомендации для получения сорбентов на основе торфа для сорбции таких токсичных соединений.
Планируется, что исследования лаборатории болотных экосистем Лавёровского центра послужат основой для создания в регионе еще одного подразделения с болотной тематикой – лаборатории химии и физики торфа, которая войдет в структуру создаваемого в Архангельске межвузовского кампуса «Арктическая звезда».
Сотрудники ФИЦКИА УрО РАН уже несколько лет сотрудничают с учеными САФУ в области инновационных методов использования торфа и его компонентов путем органического синтеза с получением продукта с заданными потребительскими свойствами. Результатом сотрудничества, например, стали два совместным патента и ряд статей в высокорейтинговых журналах.
По словам зав. лабораторией болотных экосистем Светланы Селяниной, в рамках кампуса ученые двух учреждений расширят возможности для совместной работы. В перспективе новая лаборатория будет заниматься технологиями получения биоактивных веществ из северного торфа, таких как сорбенты, нефтесорбенты и стимуляторы роста растений.
