Ученые Коми НЦ: «Углеводороды в многолетней мерзлоте из-за потепления могут попасть в биологический круговорот»

На протяжении семи лет специалисты Коми научного центра изучали содержание полициклических ароматических углеводородов на арктических территориях.

Как пояснила БНК научный сотрудник Института биологии Коми НЦ УрО РАН Евгения Яковлева, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — это сложные органические соединения, состоящие из нескольких колец. В зависимости от их числа различают две группы ПАУ: легкие и тяжелые. Все они канцерогенны и токсичны, но первая группа — в меньшей степени.

ПАУ способны появляться из-за деятельности человека при неполном сгорании топлива: при работе ТЭС, езде на машине и даже при жарке шашлыка. Но вещества могут иметь и природное происхождение, например, они возникают при вулканической активности и лесных пожарах. Эти углеводороды синтезируются в определенной концентрации даже в растениях, причем при их избытке внутри организмов способны происходить мутации. Также ПАУ возникают при образовании торфяников: там высокая влажность, нет кислорода, из-за чего происходит переконденсация имеющихся структур, например, лигнина и гуминовых кислот.

Ученые Коми научного центра в 2018 году обратили внимание на побережье Баренцева моря, где проходит Северный морской путь. Концентрация ПАУ на этой территории практически не была изучена. Ученые начали исследовать там фоновые, то есть нетронутые человеком экосистемы в 200 километрах от промышленных объектов.

— Арктические системы слабо устойчивые, поэтому повышение концентраций загрязнителей сразу может сказаться на состоянии природной среды. ПАУ могут попадать по пищевым цепям в организм животных, в том числе человека, — заявила Евгения Яковлева.

Ученые изучали территорию в течение семи лет. Они пришли к выводу, что эти арктические земли имеют низкую токсикологическую активность. Содержание веществ в органо-минеральных почвах морского побережья незначительное: оно соответствует концентрациям, например, в Тибетском нагорье. Почвоведы отбирали пробы на разном расстоянии от моря и выяснили, что на наиболее близких к кромке воды территориях углеводороды появляются благодаря выбрасываемым приливом водорослям и гуано.

Глубина проникновения ПАУ в почвы напрямую зависит от ее состава. Если сначала шла песчаная структура, а потом глинистая, то вещества мигрировали вглубь и аккумулировались только в нижнем слое.

Также ученые взялись за торфяники на берегу моря: там основной источник ПАУ — растительность, причем мхи, которые медленнее разлагаются и имеют меньше лигнина, чем травы. Так что и углеводородов на территории небольшое количество.

Торфяники ̶ природные архивы, в слоях которых можно наблюдать уровни загрязнения атмосферы в разные временные периоды.

— Например, в Китае по пикам концентраций ПАУ в разрезах торфяников можно увидеть влияние промышленных революций, когда какие заводы работали. Наши же ПАУ в основном естественного происхождения. Промышленность на исследуемой территории по сравнению с другими странами развита слабее, — заметила ученый. — Мы определили естественный фон, на основе которого можно проводить мониторинг.

Специалисты Коми НЦ взялись и за изучение торфяников Воркутинского района, на территории южной тундры. Там содержание ПАУ выше относительно побережья Баренцева моря. Это связано с тем, что при движении на юг повышается температура почв, что способствует микробиологической активности. Некоторые грибы лучше разлагают тяжелые углеводороды до легких, например, нафталина; его содержание и «поднимает» показатели. Также повышение содержания ПАУ в некоторой степени может быть связано с влиянием городской промышленности и автотранспорта.

Скапливаются углеводороды на границе сезонно-талого слоя и многолетней мерзлоты. Это происходит прежде всего за счет легких углеводородов, которые могут мигрировать, так как более растворимые. Поэтому ученые считают многолетнюю мерзлоту барьером для миграции этих веществ в нижележащие слои.

В то же время в самой мерзлоте содержатся ПАУ, причем в некоторых слоях — в концентрациях, превышающих гигиенические нормативы. Углеводороды при постепенном оттаивании почв из-за потепления климата способны вовлекаться в биологический круговорот, возможно, перемещаясь с грунтовыми водами, что может представлять опасность.

— Но торфяные почвы достаточно устойчивы к оттаиванию. Смещение происходит, конечно, но небольшое, по 1-2 сантиметра за десять лет, — добавила Евгения Яковлева.

Алексей Баталов