На заброшенном поле в Владимирской области, где когда-то кипела сельскохозяйственная жизнь, ученые провели рискованный эксперимент: они намеренно загрязняли землю отработанным моторным маслом. Цель — раскрыть одну из самых острых экологических загадок: что происходит с опасными тяжелыми металлами, когда почва насыщается нефтепродуктами? Результаты двухлетнего исследования, проведенного учеными из Владимирского и Московского государственных университетов, оказались неожиданными и заставили по-новому взглянуть на последствия техногенных катастроф.
Оказывается, почва, пропитанная нефтепродуктами, становится ареной для настоящей метаморфозы тяжелых металлов. Одни из них она крепко держит в своих объятиях, не давая уйти вглубь, а другие, наоборот, с легкостью отправляет в опасное путешествие к грунтовым водам. Главными «героями» этого процесса стали цинк и медь.
Цинк, как выяснилось, ведет себя как настоящий домосед. После разлива масла он начинает активно накапливаться в самом верхнем слое почвы (0-10 см), и с увеличением дозы загрязнения его концентрация только растет. Ученые связывают это с неожиданным союзником – микроскопическими бактериями. Нефтепродукты, особенно алканы, которые составляют основу моторного масла, являются для них лакомым кусочком. Активизируясь, эти микроорганизмы поглощают углеводороды и параллельно «прихватывают» с собой цинк, прочно связывая его в поверхностном, богатом органикой слое. Таким образом, загрязнение само создает ловушку для одного из металлов.
Совершенно иную судьбу готовит почва меди. Этот металл, напротив, превращается в неуловимого странника. Чем больше масла вылито на землю, тем стремительнее медь покидает верхний слой и мигрирует вглубь. В некоторые периоды наблюдений, особенно после теплых и дождливых сезонов, ученые едва могли обнаружить медь на поверхности – она почти полностью вымывалась в нижние горизонты. Исследователи объясняют это тем, что медь слабее связывается с органическим веществом и легче растворяется, особенно когда почва становится более кислой с глубиной.
Но и здесь не обошлось без сюрпризов. На глубине 10-20 см, прямо над мощным пластом тяжелой глины, медь задерживается, создавая вторичные очаги загрязнения. Этот глиняный слой действует как подземная дамба, не пуская металл дальше, но и не выпуская его обратно. Это открытие указывает на долгосрочную и сложную угрозу: даже после очистки поверхности, глубокие слои почвы могут годами хранить в себе опасные «подарки».
При этом такие токсичные элементы, как свинец, никель и кобальт, проявили завидное равнодушие к нефтяному загрязнению. Их распределение в почве осталось практически неизменным, что говорит о том, что основное внимание при оценке рисков нужно уделять именно цинку и меди.
Это исследование имеет огромное практическое значение для множества регионов России, особенно для Западной Сибири, Татарстана, Удмуртии и других нефтедобывающих областей, где уровень загрязнения почв нефтепродуктами, согласно государственным докладам, местами превышает фоновый в десятки и даже сотни раз. Понимание того, как ведут себя металлы в такой среде, позволяет точнее прогнозировать риски для грунтовых вод, сельскохозяйственных культур и, в конечном счете, для здоровья людей. Теперь, зная, что разлитое масло не просто пачкает землю, а заставляет опасные вещества играть по новым правилам, экологи и промышленники могут разрабатывать более эффективные и целенаправленные стратегии по очистке и восстановлению пострадавших территорий.
Исследование опубликовано в журнале «Трансформация экосистем»
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
