Сотрудники Института промышленной экологии УрО РАН и Уральского федерального университета установили, что концентрация металлов в донных отложениях луж изменяется по определенным правилам. Ученые выразили это правило в виде системы уравнений и на ее основе сумели определить время начала антропогенного загрязнения различных образцов почвы с такой же точностью, какую обеспечивает использование цезия-137. Научная статьяопубликована в журнале Geoderma.
В 2007—2010 годах уральские ученые брали пробы верхних пяти сантиметров грунта со дна небольших «водоемов», образовавшихся в естественных углублениях почвы на территории спальных районов Екатеринбурга. Всего было собрано 210 образцов. Масса каждого из них в высушенном виде составляла около 1,5 кг. Частицы в составе образцов измельчали и пропускали через сито с ячейками диаметром 1 мм. Получившуюся субстанцию делили на порции по 20 граммов. После чего в них измерили содержание различных металлов: железа (Fe), цинка (Zn), меди (Cu) и свинца (Pb).
Сопоставив различия в концентрации перечисленных элементов в образцах со дна разных луж, исследователи обнаружили закономерность, по которой они меняются. Частицы, содержащие металлы, переносятся в лужи с крыш зданий, автодорог, тротуаров, парков и других объектов. Как правило, железо накапливается в грунте благодаря его естественному выветриванию из горных пород, а медь, цинк и свинец появляются там из-за человеческой деятельности — по сути, представляют собой формы антропогенного загрязнения.
Концентрация «естественных» элементов на дне луж на порядки больше, чем «антропогенных». Накопление каждого происходит с примерно постоянной скоростью. Поэтому оказалось возможным найти соотношение содержания Zn, Cu и Pb в донных отложениях мелких луж с концентрацией Fe в них же. Эти соотношения оказались такими: Pb = 45 + 0,1·Fe, Zn = 141 + 1,7·Fe и Cu = 32 + 1,2·Fe. Во всех этих уравнениях концентрация железа определяется в г/кг, а прочих металлов — в мг/кг.
Найденные соотношения легли в основу нового метода подсчета возраста отложений на дне луж. Зная концентрацию железа в них, можно определить, когда близлежащими территориями начал активно пользоваться человек, и установить уровень их загрязнения конкретными металлами — цинком, медью или свинцом. Точность метода подтвердили, оценивая возраст тех же образцов донных отложений с помощью ранее разработанного теми же учеными способа — подсчета уровня радиоактивного цезия-137 в грунте. Он основан на том факте, что выбросы данного изотопа всегда происходили по вине человека, а период полураспада, объем выпавшего цезия-137 и точное время соответствующих инцидентов доподлинно известны.
Скорее всего, предложенный екатеринбургскими учеными метод определения возраста донных отложений в лужах необходимо будет модифицировать для применения в других населенных пунктах. Дело в том, что источники антропогенного загрязнения Zn, Cu и Pb и уровень этих элементов в разных городах могут отличаться. Это связано с разницей в географических и геологических условиях конкретной местности. Кроме того, основанный на цезии-137 способ определения возраста донных грунтов не применяли нигде, кроме Екатеринбурга. Соответственно, проверить с его помощью точность описанного в новом исследовании метода за пределами столицы Свердловской области невозможно. Однако авторы работы предполагают, что их новый способ все же поможет составить приблизительную картину фонового загрязнения свинцом в городах-миллионниках, где интенсивность автомобильного движения близка к екатеринбургскому значению — 3000 машин на квадратный километр.
Читайте также:
Российские ученые нашли крупный астероид, орбита которого пересекается с земной
Древнего бизона исключительной сохранности нашли в вечной мерзлоте Якутии
Российские ученые исследовали механику возникновения суперизвержений