МАГАТЭ разрабатывает новый метод отслеживания источников загрязнения воды

МАГАТЭ в сотрудничестве с Массачусетским университетом разработало инновационный метод, позволяющий отслеживать источники загрязнения озер, рек и морей азотом. Этот основанный на ядерных технологиях аналитический метод предоставляет ученым более дешевый, безопасный и быстрый способ определения того, вызвано ли повышенное содержание азотистых веществ загрязнениями, источниками которых является сельское хозяйство, канализационные системы или промышленные предприятия, что помогает в организации превентивных и восстановительных мероприятий. Азот — жизненно необходимый и в изобилии присутствующий на Земле элемент — является важным компонентом удобрений, которые начали широко применяться в сельском хозяйстве с середины XX века. «Одна из крупнейших общемировых проблем в области качества воды связана с тем, что человечество десятилетиями перенасыщало пахотные земли удобрениями, будь то навоз или синтетические удобрения, — говорит Леонард Вассенаар, руководитель Лаборатории изотопной гидрологии МАГАТЭ. — Все эти биогенные вещества, в особенности азот в форме нитратов, проникают в грунтовые воды и в конечном итоге попадают в реки, ручьи и озера».

Избыточное содержание нитратов увеличивает рост водорослей, что может приводить к вредоносному цветению в поверхностных водах озер. Отмершие водоросли также могут выпадать на дно озер, создавая питательную среду для бактерий и вызывая появление так называемых «мертвых зон». «Сегодня мы все чаще становимся свидетелями заморов рыбы, когда тысячи особей всплывают на поверхность, потому что в придонных областях озер — их обычной среде обитания — из-за этого масштабного осаждения органического материала происходит обеднение воды кислородом», — продолжает г-н Вассенаар.

Удаление нитратов из воды является весьма сложной и дорогостоящей задачей, поэтому необходимы инструменты, с помощью которых можно установить источники и пути попадания азота и собрать больше информации для принятия мер по защите и восстановлению водных ресурсов.

Новый метод, описание которого было опубликовано в журнале «Rapid Communications in Mass Spectrometry», позволяет измерять количество и относительную долю стабильных изотопов, характерных для содержащихся в воде нитратов. Азот имеет два стабильных изотопа, т.е. разновидности его атомов, имеющих разную атомную массу. Эти изотопы могут использоваться для установления источника происхождения веществ, поскольку их атомные массы в случае, скажем, отходов бытового происхождения или удобрений не одинаковы.

«При измерении содержания биогенных веществ в воде изотопные методы показывают большую эффективность, — поясняет г-н Вассенаар, — но исторически так сложилось, что в силу соображений стоимости и доступности применять их было весьма затруднительно. Благодаря новому методу ученые могут проверять больше проб при гораздо меньших затратах и проводить крупномасштабные исследования. Думаю, что это в корне изменит сложившуюся ситуацию».

Новый метод предусматривает использование одной из форм хлорида титана — соли, при взаимодействии с которой содержащиеся в пробе воды нитраты превращаются в газ — закись азота. Содержание изотопов в этом газе может быть проанализировано с помощью масс-спектрометра или лазерного спектрометра. Существующие методы основываются на получении закиси азота с помощью генетически модифицированных бактерий или кадмия, высокотоксичного металла, в силу чего они являются весьма трудоемкими и дорогостоящими и могут применяться лишь в ограниченном количестве специализированных лабораторий.

«Этот сравнительно простой метод позволяет прийти к тем же результатам, для достижения которых обычно требовались очень сложные и дорогостоящие процедуры», — говорит Марк Альтабет — соавтор исследования, профессор кафедры океанологии и исследований эстуариев Института морских наук и технологий в Массачусетском университете, Дартмут. Стоимость анализа теперь в пять-десять раз ниже, чем раньше, а подготовка проб занимает считанные минуты.

Г-н Альтабет планирует применять этот метод для изучения влияния мер по борьбе с загрязнениями в проливе Лонг-Айленд, эстуарии на восточном побережье Соединенных Штатов, куда в прошлом попадали избыточные количества нитратов.

МАГАТЭ содействует применению ядерных и изотопных технологий для определения происхождения, возраста, качества и устойчивости водных запасов, помогая странам более эффективно управлять этим жизненно важным ресурсом.