Как используют мхи для оценки загрязнения воздуха
Для оценки качества воздуха Организация объединенных наций создала специальную программу «Атмосферные выпадения тяжелых металлов в Европе – оценки на основе анализа мхов-биомониторов». Ученые Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) во главе с координатором программы Мариной Фронтасьевой (Лаборатория нейтронной физики ОИЯИ) принимают в ней активное участие.
Почему мхи?
Выбор мхов для оценки атмосферных выпадений тяжелых металлов (ТМ) и других микроэлементов продиктован тем, что 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. Некоторые типы мхов (Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi, Hypnum copressiforme) распространены в широком интервале умеренных климатических зон, а их растущая часть такова, что годовой прирост может быть легко идентифицирован. Сбор образцов несложен, анализ мхов значительно проще, чем осадков, период экспозиции может быть точно определен — обычно для анализа берется трехлетний прирост мха. Анализ мхов может проводиться различными аналитическими методами, в частности, методы масс-спектрометрии со связанной плазмой (ИСП-МС/OEC), атомная абсорбционная спектрометрия (ААС).
В ОИЯИ для анализа используют метод нейтронно-активационного анализа (НАА), который позволяет определять до 45 элементов. Важные с экологической точки зрения элементы Cd, Cu, Hg, Pb определяются дополнительно, методом атомной абсорбционной спектрометрии (ААС).
Несомненная ценность этих работ состоит в возможности использования полученных данных для оценки риска воздействия воздушных загрязнений тяжелыми металлами на здоровье населения.
Что обнаружили?
В ноябре 2020 года вышел в свет Отчет Координационного центра Международной программы ООН о состоянии воздушных загрязнений в Европе и частично в Азии на основе анализа мхов-биомониторов для определения тяжелых металлов, азота и стойких органических загрязнений (СОЗ).
В исследовании участвовали 36 стран, среди которых 14 стран-участниц ОИЯИ. На облачной платформе ОИЯИ была создана Система управления данными (Data Managemen System), в которой впервые за всю историю существования Программы ООН по воздуху Европы была реализована идея сбора информации, загружаемой непосредственными участниками Программы в эту Систему, для оценки качества атмосферного воздуха.
В общей сложности в базу данных была занесена информация по 5156 образцам мхов-биомониторов, которые служат аналогами воздушных фильтров и содержат данные о загрязнении окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ) и другими токсичными элементами.
Метод мхов-биомониторов, в сочетании с ядерно-физическими и химическими аналитическими методами анализа, регулярно используется в течение последних 30 лет в странах Западной Европы для изучения атмосферных выпадений ТМ, а за последние 15 лет он нашел распространение и в странах Восточной Европы.