Парадоксы чистой воды

Сотрудники лаборатории экоаналитических исследований Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения РАН (ФИЦКИА УрО РАН, Лавёровский центр) изучают реки и озера Архангельской области на наличие токсичных веществ. Работа ведется с 2009 года. Ученые исследуют водоемы, как подвергшиеся техногенному воздействию, так и условно чистые, в окрестностях которых не функционировали промпредприятия. О том, к каким выводам пришли сотрудники Лавёровского центра, – рассказываем в статье.

Источники токсинов

Внимание химиков-экологов к пресным водоемам региона в немалой степени вызвано деятельностью предприятий лесопромышленного комплекса. Архангельская область, как известно, имела статус всесоюзной лесопилки. К 1980-м годам в регионе работало около 150 деревообрабатывающих предприятий. Для сохранения продукции в советские годы лесопильные заводы применяли антисептик пентахлорфенолят натрия. Древесина погружалась в резервуары с этим веществом, что гарантировало сохранность древесины от гниения и насекомых-вредителей.

Пентахлорфенолят натрия высокотоксичен. В нем, например, содержатся такие хлорорганические соединения, как гексахлорбензол, пентахлорфенол, диоксины. С 2001 года в отношении этих соединений действует Стокгольмская конвенция о СОЗ (стойких органических загрязнителях), запрещающая во всем мире данные вещества, по сути, являющиеся политропными ядами. Согласно конвенции, такие вещества нельзя производить, а предприятия, которые до сих пор их используют, должны модернизироваться.

Сотрудники лаборатории экоаналитических исследований ФИЦКИА УрО РАН исследовали донные осадки и воду в объектах расположенных на территории промзон, где в советское время использовался пентахлорфенолят натрия. Одной из точек мониторинга стало озеро Нижнее в Коношском районе. С 1930-х по 1990-е годы здесь функционировал Коношский лесозавод. Ученые выявили, что донные осадки озера Нижнее и прилегающая к нему почва является вторичным источником загрязнения токсичными хлорорганическими соединениями.

В 2012 году были изучены чистые озера Кенозерского национального парка. В донных осадках озер особо охраняемой природной территории были обнаружены незначительные фоновые количества таких загрязнителей, как диоксины. Согласно историческим данным, в прошлые века для создания сельхозугодий крестьяне ликвидировали «ненужный» лес с помощью пожаров, а продукты горения могли стать источниками диоксиноподобных веществ.

«Гидрофилы» и «гидрофобы»

Говоря о присутствии загрязнителей в водоемах, стоит вспомнить терминологию. В отечественном экологическом законодательстве давно укоренилось понятие «предельно допустимая концентрация» (ПДК). Это утвержденный санитарно-гигиенический или рыбохозяйственный норматив, регламентирующий концентрацию на отдельные химические элементы и соединения в окружающей среде, которая не вызывает патологических изменений в организме человека.

В настоящее время на уровне российского законодательства поднимается вопрос об экологическом мониторинге хлорорганических соединений в природной воде по показателю содержания адсорбируемых галогенорганических соединений «АОГ».

Во многих экономически развитых странах АОГ применяется для контроля сточных вод промышленных предприятий. Этот экспресс-показатель отражает сумму галогенорганических соединений хлора, брома и йода (галогены – химические элементы 17-й группы периодической таблицы Д. И. Менделеева, реагирующие почти со всеми простыми веществами и встречающиеся в природе только в виде соединений). Как объясняют сами химики, показатель АОГ объединяет в себе широкий спектр галогенорганических соединений, включая диоксины и прочие низко- и высокомолекулярные хлорорганические соединения, большая часть которых присутствует в сточных водах промпредприятий.

Ученые обращают внимание, что российское законодательство нацеливает экологический мониторинг на изучение воды, так как вода в РФ является показателем загрязненности экосистемы. Однако при использовании АОГ для контроля сточных и природных вод может быть множество нюансов.

– Мы изучили донные осадки и воду в загрязненных и условно чистых озерах, - рассказывает научный сотрудник лаборатории экоаналитических исследований ФИЦКИА УрО РАН Татьяна Королева. – По идее, в загрязненном озере показатель АОГ должен быть выше, чем в условно чистом. Но на деле мы увидели, что АОГ в воде загрязненного Нижнего озера в Коноше, и в условно чистых кенозерских озерах имеет одинаковую концентрацию.

У этого парадокса довольно простое объяснение. В месте сброса стоков АОГ будет однозначно высоким. Но сложные химические вещества ведут себя по-разному. Гидрофильная часть соединений входящая в состав АОГ растворяется в воде и довольно интенсивно распадается до уровня простейших органических кислот. А есть гидрофобная часть АОГ (наиболее токсичная), которая осаждается на взвеси и в конечном итоге становится составляющей донных осадков.

На концентрации АОГ в реках и озерах сильно сказывается природный фактор. Например, в жаркие летние периоды активизируется фитопланктон, который сам по себе является источником продуцирования хлорорганических соединений. И при вспышках размножения этих мелких организмов АОГ в Северной Двине может сильно повышаться (с 20 до 60 мг/л). Смыв почвы с осадками также дает высокий рост адсорбируемых органических галогенидов в водоемах.

Нужен ли ПДК для АОГ?

В России периодически возникают инициативы по нормированию АОГ через установление предельно допустимых концентраций. Но реально ли это сделать?

– Могу привести такой пример: в озерах национальных парков Словении, не подвергающихся воздействию промпредприятий, АОГ может достигать уровня 250 мг/л, – комментирует Татьяна Королева. – Возникает вопрос: как можно ввести ПДК для органических галогенидов, если их уровень меняется со временем, в зависимости от сезона, от выпадения осадков и т.д.? В природных водах мы можем только контролировать этот показатель. Для сточных вод предприятий, в частности в РФ для предприятий ЦБП установлены жесткие нормы. Поэтому вводить ПДК на АОГ – очень сложное, нелогичное и неоправданное дело.

По словам ученых лаборатории экоаналитических исследований Лавёровского центра, единственный верный путь, который позволит сохранить экосистемы, дав возможность развиваться предприятиям, заключается не в установлении ПДК на АОГ в водоемах-приемниках сточных вод, а в совершенствовании промышленных технологий на предприятиях. Практика показывает, что именно наилучшие доступные технологии позволяют существенно снижать сбросы загрязняющих веществ в окружающую среду.