Новости

30 Марта, 2020 16:01

В гуще народной жижи. В Екатеринбурге изучают грязь

Почти 650 килограммов грязи собрали экологи в десяти городах РФ. Объемные полиэтиленовые мешки, наполненные неприглядным содержимым, везли автомобилями и поездами из Мурманска, Челябинска, Ростова-на-Дону, Тюмени и иных населенных пунктов страны в Екатеринбург. Именно здесь ученые из Института промышленной экологии Уральского отделения (УрО) РАН изучают отечественную грязь. Проект получил поддержку Российского научного фонда (РНФ), финансирующего самые важные для государства исследования. А его промежуточные материалы напечатаны в крупном научном журнале Scientific Reports. Чем же обусловлен такой интерес?
Источник: ollikainen/Depositphotos

— Городская грязь — чрезвычайно интересный объект изучения, ведь по ней, как по индикатору, можно судить о состоянии окружающей среды,— объясняет «Огоньку» заместитель директора по научным вопросам Института промышленной экологии УрО РАН Илья Ярмошенко.— Содержимое грязи во многом зависит от геологических особенностей региона. Например, основу российского грунта по преимуществу составляет кварц. В каких-то регионах его порядка 50 процентов, где-то, преимущественно на юге, до 90 процентов. Ближе к Уралу в почве появляются граниты, осколки местных пород и другие включения. В Екатеринбурге преобладают глинистые почвы, Тюмень — это песчаные грунты, в Нижнем Новгороде и Челябинске в большом количестве встречаются частицы шлаков — это отходы металлургического производства, которые, видимо, здесь используются вместо щебня.

Очень сильно отличается грязь в городах по химическому составу. Например, на Урале в почвах гораздо больше железа, чем, предположим в Ростове-на-Дону или в Нижнем Тагиле. Различается грязь и по количеству меди, цинка или свинца — это зависит от того, какие предприятия расположены в регионе.

При этом, замечают ученые, частицы почвы и грунта — далеко не главная часть городской грязи. Больше всего там асфальтной крошки, остатков шин и тормозных колодок, пыли, фрагментов строительных материалов, противогололедных реагентов и частиц, осевших из выхлопных газов. Но есть и более интересные находки, например радиоактивный цезий-137 и даже… метеоритное вещество. Так, если собрать пыль с одного квадратного метра, то там скорее всего окажется несколько маленьких метеоритных частиц размером с полмиллиметра в диаметре.

Родом из Грязевки

Тот факт, что в России с ее затяжной весенней распутицей и нескончаемой осенней слякотью в целом грязнее, чем, предположим, на западе Европы, ни у кого не вызывает сомнений. Не случайно грязь как символ неустроенности, внешней и внутренней, отражена и в массе произведений русской литературы, и в топонимике множества поселений. Грязно, Грязевка, Грязевое, Черная Грязь, Верхогрязье, Грязнуха и Грязное (последнее — своего рода шедевр, ибо представляет собой административный центр Грязновского поселения у реки Грязной в Рязанской области) равномерно раскиданы по карте России от востока до запада. Но города для исследований выбирали все-таки по иному принципу.

— Прежде всего нас интересовали крупные населенные пункты с разными условиями,— говорит Илья Ярмошенко.—Климатическими, экономическими и экологическими. Было интересно посмотреть, что содержится в грязи в Челябинске, где работает крупнейший комбинат и тракторный завод, в Магнитогорске, где имеется специфическое металлургическое производство, в Нижнем Новгороде, где развит водный транспорт и очень интересный ландшафт, а также в Мурманске с его северным климатом. Москва и Санкт-Петербург, напротив, в исследование не вошли, ведь эти территории и так хорошо изучены.

В каждом городе ученые отбирали в среднем 65 проб — по килограмму каждая. Для этого ученые брали совковую лопату и сгребали грязь с квадратного метра поверхности на проезжих частях, детских площадках, газонах и так далее.

Образцы проходили почти десяток анализов — от минералогического до анализа на содержание органических веществ.

Процедура применялась практически та же, с помощью которой сейчас ищут золото. А именно: сначала ученые раскладывают грязь по пятилитровым бутылкам, разбавляют водой, затем пропускают через фильтры. Полученный осадок, который оседает на белой ткани отвратительной черной размазней, высушивают и разделяют по размеру фракций. Отдельно изучают частички размером от 2 до 10 микрон, отдельно от 10 и так до миллиметра. Чем меньше частичка, тем потенциально опаснее она для человека, так как тем легче ей проникнуть в его организм.

— Если в середине прошлого века основным фактором риска для человека на планете была плохая санитария, а главной причиной смерти — инфекционные заболевания, то сегодня ситуация изменилась,— поясняет Илья Ярмошенко.— Весьма угрожающим фактором — наряду с курением, алкоголизмом и избыточным весом — стала концентрация вредных веществ в атмосфере, а именно так называемые ультрадисперсные частицы. Эти фракции сами по себе могут быть и невредными, но именно они собирают на себя вредные вещества: свинец, цинк, медь и вирусы. Поэтому чем грязнее город и чем больше в нем пыли, тем это вреднее для человека.

Копайте глубже

Изучением грязи в екатеринбургском Институте промышленной экологии УрО РАН занялись еще в 2007 году и занялись не случайно. Тогда ученые исследовали грунт перед началом строительства больших жилищных комплексов и неожиданно выявили аномалию: в некоторых образцах, собранных в лужах, в других пониженных участках города, обнаружилось повышенное содержание цезия-137. Надо понимать: это полностью искусственный элемент, в природе его не бывает. Собственно, вплоть до 1945-го, когда США сбросили ядерную бомбу на Хиросиму и Нагасаки, цезий-137 в окружающей среде не встречался вовсе. Но затем картина переменилась: самое большое количество радиоактивного изотопа было зафиксировано в 1963-м — в период массовых испытаний ядерного оружия. И, соответственно, в 1986-м — в год аварии на Чернобыльской АЭС.

— Оказалось, что остатки «чернобыльского» цезия-137 до сих пор можно найти в городских отложениях,— рассказывает Илья Ярмошенко.— При этом больше всего цезия в кварталах старой застройки, меньше — в молодых районах, где здания построены в конце 1990-х и позже. В итоге мы решили выделить изучение городских отложений в отдельное научное направление, которым начал заниматься мой дипломник, впоследствии научный сотрудник лаборатории урбанизированной среды Института промышленной экологии УрО РАН Андриан Селезнев. По количеству цезия-137 мы научились определять возраст грунта: скажем, торф, который пролежал в городской низменности 10 лет, будет загрязнен цезием намного меньше, чем тот, который оказался там 50 лет назад.

Исследователи разработали целый комплекс анализов, которые, например, помогли установить примерные скорости загрязнения Екатеринбурга свинцом, цинком, медью и другими тяжелыми металлами. В частности, выяснилось, что высокие загрязнения цинком были лет 50 назад, в 1970-е, а вот свинцом — в 1990-е. Более того, до сих пор свинца намного больше в образцах, взятых во дворах, по сравнению с образцами возле дороги. Это связано с тем, что как раз в 1990-е годы в России ввели новый ГОСТ на бензин, который разрешал использовать особые свинцовые добавки. Затем такие добавки запретили, и сегодня на проезжих частях, откуда снег убирали, он исчез, а вот во дворах, где коммунальщики снег не убирают, свинец остается до сих пор.


По итогам исследований российской грязи ученые опубликовали несколько работ по грязям под названием Рuddles sedimentations. А в 2017 году изучение грязи вышло на новый уровень — научными изысканиями заинтересовалась мэрия Екатеринбурга. Тогда городская общественность, блогеры и художники начали выкладывать в Сеть видео тонущего в грязи города, по которому автомобили ездят, поднимая волны коричневой жижи. В итоге мэру даже предложили переименовать столицу Уральского региона в Грязьбург.

— Администрация выделила дополнительные средства, чтобы мы помимо состава грязи выяснили, откуда она такая берется и что можно сделать, чтобы в городе было так же чисто, как, предположим, в городах Северной Европы,— поясняет Илья Ярмошенко.

Математика грязи

Чтобы понять, действительно ли в России грязнее, чем в мире, ученые придумали особую математическую модель. Она позволяет оценить уровень грязи на улицах города по тому, сколько этой самой грязи содержится в снеговой пульпе — особой смеси грязи со снегом. Если объяснять наглядно, то снеговая пульпа — это та серая ноздреватая субстанция, которая покрывает уродливым панцирем обочины большей части России во второй половине зимы. В течение трех (а в северных городах — и всех пяти) осенне-зимних месяцев она образуется из снега, который перемешивается со взвесью грязи и пыли. Если коммунальщики не убирают снег сразу после того, как он выпал (включая территории дворов), и не вывозят его из города, то к весне снеговая пульпа может достигать внушительных размеров толщиной в пару метров. А когда ее растапливает солнце, грязевые потоки устремляются в естественные низменности. При этом жидкая грязь содержит всю таблицу Менделеева: хром, магний, никель, алюминий, вольфрам и другие элементы. Этот коктейль, оседая на газонах и лужах, заметно меняет состав почвы, качество воды и даже воздуха.

— Для определения уровня грязи нужно взять снегогрязевую массу и выяснить, сколько на литр талого снега приходится твердых материалов и что это за материалы,— говорит Илья Ярмошенко.— В Екатеринбурге, например, на литр талого снега приходится около 25 граммов твердых материалов. А в той же Тюмени этот показатель намного меньше.

В итоге, по оценкам ученых, в российских городах в среднем приходится 60 килограммов грязи на человека или три килограмма на квадратный метр.

Пока эти данные относятся к Екатеринбургу, но, по словам ученых, что-то похожее будет получено и по другим населенным пунктам. И это действительно больше, чем в городах большинства развитых стран. Впрочем, исследователи оговариваются: есть нюансы.

— Сравнить наши показатели с тем, что выявлено в мире, не так просто, поскольку подобных исследований не очень много,—рассказывает Илья Ярмошенко.— Похожие работы есть по Канаде, Австралии и Великобритании. В частности, канадцы и австралийцы определили, что в городе может быть три килограмма грязи на квадратный метр, но только тогда, когда в городе ведется активное строительство. А в период, когда такое строительство не ведется, допустимым считается менее одного килограмма грязи на квадратный метр. Иными словами, у нас грязи примерно в три раза больше.

Откуда же берется такое количество грязи? Снеговая пульпа — лишь один источник жижи. Другие причины связаны с целым комплексом проблем, присущих среднему российскому городу. Во-первых, большое количество автомобилей на один квадратный метр города, которые не только переносят грязь на колесах, но и паркуются на газонах, разрушая городские зеленые покрытия.

Второй фактор — строительные и земляные работы, в том числе связанные с ремонтом тротуаров, фонарей, прокладкой кабелей, ремонтом систем коммуникаций и так далее. Коммунальщики раскапывают грунт и могут оставить ямы в таком виде на несколько дней, при этом выкопанный грунт лежит прямо на асфальте, хотя существуют специальные пленки для укрытия, короба и так далее. То же самое — с сыпучими пылящими строительными материалами, которые запросто вываливают рядом со стройкой, после чего их размывают дожди, разносят ветер и те же машины.

Особые претензии у ученых к нашим газонам. Во дворах часто разрушены бордюры, из-за чего грязь выносится на тротуар. При этом сами газоны засажены не специальной газонной травой, которая всходит рано и стоит до самых морозов, а дичками, не способными удержать грунт. Самый же главный фронт в борьбе с грязью, считают ученые, касается уборки наших городов, которая должна проходить два раза в год — весной и осенью. Речь идет о влажной уборке специальной техникой, причем не только улиц, но и дворов.

Вообще, если подходить к вопросу всерьез, считают исследователи, каждому городу нужен локальный ландшафтный дизайн и архитектурно-планировочное решение для любого двора. Необходимо правильно распланировать территорию так, чтобы на повышенных участках машины не парковались на газонах, а все городские поверхности, не покрытые асфальтом, имели какое-то другое покрытие, устойчивое к воздействию внешних факторов.

Тщательные рекомендации екатеринбургских ученых, расписанные со знанием дела на нескольких десятках страниц, вполне вероятно, могут остановить расползание грязи по нашим городам. Вот только как воплотить их в жизнь? Есть мнение, что наука здесь бессильна.

5 Июня, 2020
В сливочном масле нашли патогенные бактерии
Российские ученые впервые "прочитали" геном микробов в сливочном масле разных марок и обнаружили ряд...
5 Июня, 2020
Найдены молекулярные маркеры осложнений, приводящих к преждевременным родам
Сотрудники НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д. О. Отта нашли молекулярные маркеры...