О чём говорит чердачная пыль

Сотрудники Института геологии и минералогии СО РАН изучили элементный состав чердачной пыли сельских домов на юге Западной Сибири и выяснили, что она служит надёжным индикатором техногенных и антропогенных загрязнений.

Что летает в атмосфере

Атмосфера Земли наполнена аэрозолями дальнего и сверхдальнего распространения, которые состоят из частиц размером 1-4 мкм. Ветер поднимает частички верхних слоёв почвы с другими частичками, которые уже выпали на них, и переносит на дальние расстояния. Во время этих скитаний они ещё сильнее измельчаются, фракционируются и перемешиваются, а затем оседают с дождём или снегом. Конечным местом прибытия иногда становятся чердаки сельских домов, куда десятилетиями не ступала нога человека.

Концентрация населённых пунктов и промышленных производств на единицу площади в Западной Сибири значительно меньше, чем в европейской части России. Конечно, воздух загрязнён и здесь, особенно вблизи крупных городов, горнодобывающих и перерабатывающих производств. Однако обширные территории позволяют получить геохимические характеристики современного аэрозоля, практически свободного от антропогенного загрязнения.

пыль под микроскопом

Изучать атмосферные аэрозоли и проводить их детальный геохимический и геологический анализ в СССР впервые начал академик Александр Лисицын из Института океанологии РАН. Доктор геолого-минералогических наук Всеволод Гавшин в Институте геологии и минералогии СО РАН исследовал атмосферные выпадения в Сибири. Именно он в конце 1990-х годов организовал проект по изучению чердачной пыли. Сотрудники лаборатории геохимии радиоактивных элементов и экогеохимии ИГМ СО РАН изучали факторы, влияющие на состав  такой пыли: почвенный покров, пожары, техногенная деятельность. Кроме того, учёных интересовало, как на атмосферных выпадениях этой территории отразились 468 взрывов, произведённых во время испытания ядерных устройств на Семипалатинском полигоне в 1951-1963 годах.

В итоге в зависимости от продолжительности периода накопления вещества учёные разделили отобранные образцы на несколько групп. Первая содержала пыль «доатомного» периода из домов, которые были построены в 1914-1940-х годах. Вторая отнесена к «атомным» годам (1945-1962), когда происходило бурное развитие промышленности юга Сибири и Восточного Казахстана, освоение целинных земель и проводились ядерные испытания на Семипалатинском полигоне. Третья группа характеризовала период с 1970-го по 1980 год, а четвёртая – время после 1980 года. Полученные результаты учёные сравнивали с данными обследования городской пыли из квартир и научных лабораторий новосибирского Академгородка.

В 2006 году ушёл из жизни Всеволод Гавшин, исследования чердачной пыли так и не были закончены. Их продолжили и довели до логического завершения его коллеги учёные ИГМ СО РАН Владислав Бобров и Борис Щербов. Однако обработать и опубликовать полученные результаты получилось только в последние годы.

Чем дышат сибиряки

При изучении чердачной пыли удалось выделить группу элементов, которая распространена повсеместно. Некоторые из них оказались тесно связаны с антропогенным воздействием. Так, в Новосибирской области в районе Куйбышева фиксировались повышенные содержания кадмия, свинца, меди, цинка, марганца, хрома, никеля, кобальта, стронция, сурьмы и кальция. В Алтайском крае самыми загрязнёнными оказались районы Рубцовска и Колывани – там, помимо предприятий, свой вклад внесли горнодобывающие производства. В пыли из некоторых квартир Академгородка содержание кадмия было сопоставимо с химическими лабораториями. Это связывают с тем, что при изготовлении ковров использовались кадмиевые составляющие.

– Практически все образцы, которые были изучены, показывают повышенный уровень содержания тех или иных элементов, но везде это содержание было ниже предельно допустимых концентраций. Тем не менее мы видим, что происходят определённые процессы, которые могут быть источником неприятных последствий в будущем, – объясняет завлабораторией геохимии радиоактивных элементов и экогеохимии ИГМ СО РАН к.г.-м.н. Михаил Мельгунов.

Изучение радиоактивных элементов позволило чётко выделить временной интервал, связанный с ядерными испытаниями. Учёным удалось показать, что цезий-137 выпадал не только непосредственно в период испытаний, но и в течение 20-30 лет после их окончания. Это связано с тем, что в воздух поднимались верхние горизонты почв, которые в своё время были загрязнены цезием-137, и происходило его вторичное перераспределение.

Фоновая точка

– Свинец, уран, галлий и другие элементы показывают, что элементный состав пыли за XX век практически не изменился: и 100, и 50 лет назад, и сейчас он практически одинаков. Можно сказать, что мы охарактеризовали средний состав обычной пыли, которая существует у нас на территории Западной Сибири. Если произойдёт антропогенная катастрофа, можно будет использовать ретроспективную оценку: взять эту пыль как фоновую точку для сравнения с новыми данными, – отмечает ведущий научный сотрудник ИГМ СО РАН д.г.-м.н. Вера Страховенко.

Так, когда в 2011 году произошла авария на Фукусиме, сотрудники ИГМ СО РАН взяли пробы снега в новосибирском Академгородке и нашли в нём полный спектр элементов, выброшенных при взрыве. Это, очевидно, означает, что атмосферные выпадения являются очень хорошим индикатором загрязнений.

По материалу Дианы ХОМЯКОВОЙ, «Наука в Сибири»