Исследователи БФУ выяснили, где накапливаются загрязняющие вещества и какие участки требуют особого контроля.
Небольшой ручей, который протекает рядом с дорогой или промышленной территорией, может выглядеть вполне обычно. Но о его экологическом состоянии многое способно рассказать то, что скрывается под водой, — донные отложения.
Учёные Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта исследовали содержание тяжёлых металлов и мышьяка в донных отложениях малых рек и ручьёв Калининграда и Светлого, Калининградского морского канала и Калининградского залива.
Выяснилось, что наиболее загрязнённые участки находятся в небольших городских водотоках, особенно вблизи промышленных территорий и мест сброса ливневых вод.
Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Geochemistry International.
Почему учёные заглянули на дно
Когда идёт дождь, вода смывает с дорог, тротуаров и промышленных площадок различные вещества. Часть из них попадает в ливневую канализацию, а затем — в ручьи и реки.
Некоторые загрязняющие вещества оседают на дне и могут сохраняться там долгое время. Поэтому донные отложения помогают исследователям понять, какая нагрузка приходится на водоём.
— Донные отложения — это как летопись загрязнения. Всё, что смывается с города, частично оседает на дне. Мы взяли пробы в городских ручьях и в морском канале и посмотрели, какие металлы там накопились, — объяснил один из авторов исследования, аспирант Института естественных наук БФУ Егор Архипов.
Учёные рассматривали водоёмы не по отдельности, а как единую систему: от небольших городских ручьёв до морского канала и Калининградского залива.
Это важно, поскольку вещества, попавшие в малые водотоки, потенциально могут перемещаться дальше вместе с водой и взвешенными частицами.
Где нашли повышенные концентрации металлов
Основная загрязняющая нагрузка, по результатам исследования, сосредоточена в малых водотоках Калининграда и Светлого.
В донных отложениях отдельных участков обнаружили повышенные концентрации цинка, меди, свинца и хрома. Как правило, такие точки располагались ниже мест поступления промышленных и ливневых стоков.
Среди наиболее загрязнённых участков исследователи выделили ручей Северный. Всего три исследованные точки показали высокие значения индексов загрязнения. Ручей Северный протекает через северную часть Калининграда. Его протяжённость — около шести километров. Он берёт начало в районе садоводческого товарищества «Искра», проходит неподалёку от Макс-Ашман-парка и Северной Горы, а затем впадает в Верхний пруд. Таким образом, речь идёт не об удалённом от города водоёме, а о ручье, связанном с городской водной системой и знакомыми калининградцам местами.
Для оценки состояния донных отложений учёные использовали специальные показатели, которые позволяют сравнивать содержание различных веществ с фоновыми значениями.
На наиболее проблемных участках один из индексов, NPI, достигал 11,7. Это свидетельствует о сильном загрязнении донных отложений.
Однако важно понимать: речь идёт именно о составе грунта на дне водоёмов, а не о качестве питьевой воды или результатах анализа самой воды.
А что происходит в морском канале?
В Калининградском морском канале картина оказалась заметно благополучнее.
По данным исследования, концентрации большинства изученных веществ в донных отложениях канала в целом близки к фоновым значениям. Расчётный экологический риск оказался низким, а превышений использованных международных пороговых уровней исследователи не выявили.
При этом в портовых акваториях Светлого обнаружили локальные следы повышенного содержания кадмия.
Ещё одна закономерность: концентрации цинка, меди и свинца уменьшаются по мере удаления от устья Преголи в сторону Балтийского пролива.
— В самом канале всё относительно чисто, но у порта Светлый есть немного кадмия. Главный вывод: необходимо следить в первую очередь за устьями малых рек и портовыми зонами, потому что именно оттуда загрязнение может пойти дальше, — рассказал Егор Архипов.
Таким образом, небольшие городские ручьи заслуживают не меньшего внимания экологов, чем крупные водоёмы.
Как исследуют загрязнение на дне
Для исследования учёные отбирали пробы верхнего слоя донных отложений — на глубину до пяти сантиметров.
Затем образцы отправляли в лабораторию, где их высушивали, измельчали до однородного состояния, просеивали и подготавливали к анализу.
Содержание металлов и мышьяка определяли с помощью рентгенофлуоресцентного анализа. Этот метод позволяет установить химический состав образца по характерному излучению элементов.
После лабораторных измерений исследователи рассчитывали несколько геохимических индексов.
Они нужны для того, чтобы не просто назвать количество того или иного металла, а оценить, насколько оно отличается от естественного фона и может ли представлять экологическую опасность.
Полученные результаты сравнивали с геохимическими фоновыми значениями и международными ориентировочными порогами.
Почему наличие мышьяка ещё не означает загрязнение
Одна из сложностей экологических исследований заключается в том, что некоторые вещества могут присутствовать в почве и донных отложениях по естественным причинам.
Это особенно важно для Калининградской области, где, по словам исследователей, встречаются природные геохимические аномалии мышьяка.
Поэтому обнаружить определённое количество металла или мышьяка недостаточно. Нужно понять, связано ли его присутствие с деятельностью человека или с природными особенностями территории.
Для этого необходимы региональные фоновые значения — показатели, с которыми можно сравнивать результаты анализов.
— Сейчас ключевой этап для нас — работа по определению геохимического фона донных отложений в Калининградской области. На федеральном уровне в России предельно допустимые концентрации для донных отложений не установлены, а региональные нормативы приняты лишь в нескольких субъектах, — отметил Егор Архипов.
По его словам, такие нормативы помогли бы точнее оценивать состояние водоёмов при экологических обследованиях и проведении природоохранных мероприятий.
Что исследование может изменить для Калининграда
Практический смысл работы — определить участки, где экологический контроль особенно необходим. В первую очередь речь идёт об устьях малых рек, местах поступления ливневых и промышленных стоков, а также портовых акваториях.
Результаты могут пригодиться при планировании очистки ливневых вод, контроле сбросов предприятий и проведении дноуглубительных работ. Последнее особенно важно: при перемещении донных отложений необходимо учитывать вещества, которые в них накопились.
Учёные БФУ планируют продолжить определение естественного геохимического фона региона и наладить сотрудничество с областным министерством природных ресурсов и экологии.
Исследование показывает, что экологическое состояние крупных водоёмов во многом связано с тем, что происходит в небольших городских ручьях. И именно они могут стать одной из ключевых точек природоохранного контроля.
Роли, маршрут и решения: 100 молодых калининградцев учились ходить в походы.
