В Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ отработана методика проведения экологического мониторинга воздуха на основе нейтронного активационного анализа. По итогам недавнего исследования ученые ОИЯИ смогли не только получить данные о качестве воздуха в Египте, но также дать прогноз о его состоянии в будущем, и какие это может нести угрозы здоровью населения. Обычно такой мониторинг проводился с помощью мхов, и так было оценено состояние воздуха в ряде стран-участниц ОИЯИ. Однако выяснилось, что из-за жаркого климата мох для исследования на территории Египта не подходит. Ученые нашли альтернативное решение, выбрав вечнозеленые растения, распространенные в стране. Биомониторами выступили эвкалипт Eucalyptus globulus Labill и фикусы Ficus microcarpa L.f. и Ficus benjamina L.

Специалисты ЛНФ ОИЯИ давно используют мхи в качестве биомониторов в работах по оценке атмосферных выпадений тяжелых металлов (ТМ) и других микроэлементов. 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.

Работу по оценке воздуха в Египте инициировали специалисты ЛНФ совместно с коллегами из Менуфийского университета. Это исследование продолжило совместные экологические исследования на территории Египта, начатые с оценки состояния Нила. Международная команда последовала привычному опыту и разместила на территории Большого Каира – крупной агломерации, объединяющей Каир, Гизу и Кальюбию – и Менуфии около 60 мешочков со мхом. Когда пришло время собрать мхи-биомониторы для анализа содержания в них ТМ, оказалось, что из-за засушливой, жаркой погоды растения полностью высохли и были рассеяны ветром. Поэтому ученым пришлось искать альтернативу растению.

«Мы решили использовать распространенные в Египте растения – эвкалипт и фикус, – рассказал старший научный сотрудник Группы нейтронного активационного анализа ЛНФ ОИЯИ, участник и один из инициаторов работ Ваель Бадави. – Их листья группа собирала на уровне высоты человека, чтобы данные были информативны при анализе воздуха и его влияния на здоровье людей».

Листья необходимо было определенным образом промыть, измельчить и из порошка изготовить специальные таблетки, которые затем облучались в ЛНФ ОИЯИ. Кроме 30 образцов листьев эвкалипта и фикуса ученые отобрали столько же образцов почвы в местах произрастания растений. Это было необходимо, чтобы точно установить происхождение тех или иных элементов, ведь задача специалистов была определить накопление тяжелых металлов в листьях именно из атмосферы. Обнаруженные элементы в листьях и почвах сравнивались, и из анализа исключались те, что были найдены в образцах почв.

«Эвкалипт и фикус оказались настолько хорошими биомониторами, что при анализе мы могли даже различить, где был отобран тот или иной образец – с деревьев вдоль крупных автомагистралей или внутри городов», – подчеркнул Ваель Бадави.

Метод нейтронного активационного анализа показал концентрации 34 элементов в образцах листьев и 40 элементов в образцах почв.

«Несмотря на высокую плотность населения, большой транспортный трафик, промышленное загрязнение, образцы с территории Каира показали значительно меньшие значения, чем такие же образцы из Менуфии», – отметил исследователь.

Ученые связывают такой результат с отсутствием должного контроля за утилизацией отходов за пределами больших городов. Кроме того, исследование показало, что чувствительность F. Benjamina к тяжелым и микроэлементам выше, чем у E. globulus. Поэтому плантации фикусов могли бы даже послужить уловителями городских загрязнений.

Чтобы оценить влияние выявленных концентраций ТМ и других микроэлементов, ученые провели ряд расчетов с использованием различных методик, а также сравнивали полученные результаты с опубликованными общемировыми значениями. В итоге, расчет так называемого потенциального экологического риска показал, что, исходя из выявленных концентраций, в будущем опасность экологии и здоровью местного населения могут представлять мышьяк и кадмий. Также ученые сделали предположения, о том, какие антропогенные, значит вызванные влиянием человека, и геогенные, то есть естественного происхождения, факторы могут служить источниками потенциально токсичных элементов. Однако для подтверждения этих расчетов необходимо проведение дальнейших исследований.

Публикации:

•‎ W. M. Badawy, Y. Sarhan, O. G. Duliu, J. Kim, N. Yushin, H. E. Samman, A. A. Hussein, M. Frontasyeva, A. Shcheglov. Monitoring of air pollutants using plants and co-located soil-Egypt: Characteristics, pollution, and toxicity impact. Environ Sci Pollut Res Int. 29 (2022) – 21049-21066. https://doi.org/10.1007/s11356-021-17218-7.
•‎ Badawy, W. et al. (2022). Heavy and Trace Elements Distribution in Plants and Soils of Urban and Rural Areas of Egypt: A Comparison. In: , et al. New Prospects in Environmental Geosciences and Hydrogeosciences. CAJG 2019. Advances in Science, Technology & Innovation. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-72543-3_42.
•‎ Y. Sarhan, W. Badawy, M. Frontasyeva, W. Arafa, A. E. Hussein, H. El-Samman. Neutron activation analysis to probe the air pollution using plant biomonitoring in Egypt. in RAP Conference Proceedings. 2019. http://doi.org/10.37392/RapProc.2019.25.

Источник: Объединённый институт ядерных исследований.