В Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ отработана методика проведения экологического мониторинга воздуха на основе нейтронного активационного анализа. По итогам недавнего исследования ученые ОИЯИ смогли не только получить данные о качестве воздуха в Египте, но также дать прогноз о его состоянии в будущем, и какие это может нести угрозы здоровью населения.
Обычно такой мониторинг проводился с помощью мхов, и так было оценено состояние воздуха в ряде стран-участниц ОИЯИ. Однако выяснилось, что из-за жаркого климата мох для исследования на территории Египта не подходит. Ученые нашли альтернативное решение, выбрав вечнозеленые растения, распространенные в стране. Биомониторами выступили эвкалипт Eucalyptus globulus Labill и фикусы Ficus microcarpa L.f. и Ficus benjamina L.
Специалисты ЛНФ ОИЯИ давно используют мхи в качестве биомониторов в работах по оценке атмосферных выпадений тяжелых металлов (ТМ) и других микроэлементов. Эти растения эффективно концентрируют загрязняющие вещества из воздуха и осадков. Более того, они не имеют корневой системы и, следовательно, вклад других источников, кроме атмосферных выпадений, в большинстве случаев ограничен.
Работу по оценке воздуха в Египте инициировали специалисты ЛНФ совместно с коллегами из Менуфийского университета. Это исследование продолжило совместные экологические исследования на территории Египта, начатые с оценки состояния Нила. Международная команда последовала привычному опыту и разместила на территории Большого Каира — крупной агломерации, объединяющей Каир, Гизу и Кальюбию — и Менуфии около 60 мешочков со мхом. Когда пришло время собрать мхи-биомониторы для анализа содержания в них ТМ, оказалось, что из-за засушливой, жаркой погоды растения полностью высохли и были рассеяны ветром. Поэтому ученым пришлось искать альтернативу растению.
“Мы решили использовать распространенные в Египте растения — эвкалипт и фикус, — рассказал старший научный сотрудник Группы нейтронного активационного анализа ЛНФ ОИЯИ, участник и один из инициаторов работ Ваель Бадави. — Их листья группа собирала на уровне высоты человека, чтобы данные были информативны при анализе воздуха и его влияния на здоровье людей”.
Листья необходимо было определенным образом промыть, измельчить и из порошка изготовить специальные таблетки, которые затем облучались в ЛНФ ОИЯИ. Кроме 30 образцов листьев эвкалипта и фикуса ученые отобрали столько же образцов почвы в местах произрастания растений. Это было необходимо, чтобы точно установить происхождение тех или иных элементов, ведь задача специалистов была определить накопление тяжелых металлов в листьях именно из атмосферы. Обнаруженные элементы в листьях и почвах сравнивались, и из анализа исключались те, что были найдены в образцах почв.
“Эвкалипт и фикус оказались настолько хорошими биомониторами, что при анализе мы могли даже различить, где был отобран тот или иной образец — с деревьев вдоль крупных автомагистралей или внутри городов”, — подчеркнул Ваель Бадави. Метод нейтронного активационного анализа показал концентрации 34 элементов в образцах листьев и 40 элементов в образцах почв. “Несмотря на высокую плотность населения, большой транспортный трафик, промышленное загрязнение, образцы с территории Каира показали значительно меньшие значения, чем такие же образцы из Менуфии”, — отметил исследователь.
Ученые связывают такой результат с отсутствием должного контроля за утилизацией отходов за пределами больших городов. Кроме того, исследование показало, что чувствительность F. Benjamina к тяжелым и микроэлементам выше, чем у E. globulus. Поэтому плантации фикусов могли бы даже послужить уловителями городских загрязнений.
Чтобы оценить влияние выявленных концентраций ТМ и других микроэлементов, ученые провели ряд расчетов с использованием различных методик, а также сравнивали полученные результаты с опубликованными общемировыми значениями. В итоге, расчет так называемого потенциального экологического риска показал, что, исходя из выявленных концентраций, в будущем опасность экологии и здоровью местного населения могут представлять мышьяк и кадмий. Также ученые сделали предположения, о том, какие антропогенные, значит вызванные влиянием человека, и геогенные, то есть естественного происхождения, факторы могут служить источниками потенциально токсичных элементов. Однако для подтверждения этих расчетов необходимо проведение дальнейших исследований.