Экологи РУДН разработали новые модели для определения источника загрязнения природных сред

Экологи РУДН разработали новые модели для определения источника загрязнения природных сред

Экологи РУДН обнаружили, что полициклические ароматические углеводороды могут служить индикаторами загрязнения и перемещения веществ в компонентах окружающей среды — почве, растениях, воде. Для этого экологи провели масштабное исследование, которое впервые включило в себя разнородные образцы почв, воды и растительности от Китая до Антарктиды.

Геохимические барьеры (ГХБ) — это «границы», на которых резко сменяется характер переноса веществ. Например, в месте выхода грунтовых вод на поверхность резко повышается концентрация кислорода — химические элементы окисляются и «оседают» на барьере. Экологи РУДН впервые предложили модель, которая описывает энергетику «переноса масс» — перемещения веществ в экосистеме. Маркером для отслеживания перемещения веществ могут служить полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Это в основном токсичные органические вещества, которые накапливаются в почве — экологи показали, как по их составу можно отследить загрязнения и найти его источник. Для этого ученые рассчитали физические и химические характеристики ПАУ и составили их классификацию.

«Мы предложили модель того, как ПАУ накапливаются, трансформируются и мигрируют. Модель основана на количественных оценках, которые дают более последовательные результаты по сравнению с описательными представлениями о поведении веществ. Это позволило выяснить, как физико-химические характеристики ПАУ влияют на их накопление в окружающей среде», — доктор геолого-минералогических наук Александр Хаустов, профессор кафедры прикладной экологии РУДН.

ПАУ образуются и в природе — например, при лесных пожарах, — и в результате деятельности человека — в отходах химический и нефтяной промышленности. Экологи РУДН изучили 142 образца воды, растительности, почвы и ила различного географического и природного происхождения — из водных систем Керченского полуострова, регионов с развитой кожевенной промышленностью вблизи реки Аоцзянь в Китае, зоны влияния Иркутского алюминиевого завода, разных областей Антарктиды и Арктики и, наконец, образцы снега из кампуса РУДН в Москве. Собранные данные привели к одному формату и рассчитали количество ПАУ в каждом из образцов. Затем результаты проанализировали в рамках термодинамической теории — рассчитали изменение энтропии, энтальпии и энергии Гиббса. Первая величина описывает отклонение реального процесса от идеального, вторая показывает, сколько энергии выделяется или поглощается, последняя характеризует возможность переноса масс.

«Такой набор, казалось бы, генетически неоднородных образцов позволяет в реальных условиях применить термодинамический анализ к переносу вещества и энергии в естественных диссипативных системах», — доктор геолого-минералогических наук Александр Хаустов, профессор кафедры прикладной экологии РУДН.

Экологи выяснили, какие факторы в большей степени влияют на накопление ПАУ. Например, в экосистеме вблизи кожевенных заводов в Китае ключевым фактором оказалось изменение энтропии, а в кампусе РУДН — изменение энергии Гиббса. Всего экологи выделили три типа процессов: а первом случае все три термодинамических параметра уменьшаются, во втором остаются неизменными, в третьем увеличиваются. По этой классификации, а также по составу ПАУ можно проследить загрязнение и определить его источник.

Результаты опубликованы в Applied Geochemistry.
Статья в Indicator.ru

Новости
Все новости
Наука
25 сентября
РУДН и ЗАО «ЭВАЛАР» заключили соглашение о сотрудничестве

22 сентября состоялось подписание договора о сотрудничестве между РУДН и ЗАО «Эвалар», крупнейшим российским производителем натуральных лекарственных средств и биологически активных добавок к пище. Подписи на документе поставили первый проректор, проректор по научной работе РУДН Андрей Александрович Костин и председатель совета директоров компании «Эвалар» Наталия Сергеевна Прокопьева.