Одна из особенностей городской среды — образование поверхностных пылегрязевых отложений, состоящих из частиц почвы, горных пород, мусора и дорожных покрытий. Известно, что в состав таких отложений входят и потенциально опасные химические соединения. Среди них особо выделяют тяжелые металлы, попадание которых в больших количествах в организм людей ведет к развитию заболеваний: например, свинец, кадмий и ртуть могут привести к развитию рака, а ванадий вызывает сильное раздражение и воспаление глаз, кожи и дыхательных путей. Существуют даже названия болезней (отравлений), вызванных тем или иным тяжелым металлом: сатурнизм для свинца, итай-итай — для кадмия и болезнь Минамата — для ртути.
Ученые из Уральского федерального университета (Екатеринбург), Института промышленной экологии УрО РАН (Екатеринбург), Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) совместно с коллегами из Египта и Саудовской Аравии исследовали химический состав поверхностных пылегрязевых отложений в Екатеринбурге — четвертом по численности городе России с населением более полутора миллиона человек. Подобные эколого-геохимические исследования крайне важны для города, поскольку Екатеринбург является крупным промышленным центром не только уральского региона, но и всей России. На его территории находится большое количество потенциальных источников вредных веществ, в том числе тяжелых металлов. К их числу относятся машиностроительные, металлообрабатывающие, металлургические и другие предприятия, а также железнодорожный и автомобильный транспорт.
В ходе работы исследователи отобрали пробы отложений из разных микрорайонов Екатеринбурга (Центральный, Уралмаш, Пионерский, Ботанический и Краснолесье) вблизи дорог, во дворах и в зеленых зонах. При исследовании химического состава отложений ученые делали акцент на пылевой фракции — части осадков с размером частиц менее 0,1 мм.
Исследования показывают, что именно на них накапливаются основные вредные вещества, поступающие из окружающей среды. В городской пыли авторы определяли концентрации ванадия, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, цинка, олова, сурьмы и свинца — эти элементы наиболее опасны для животных, растений и человека.
Концентрации тяжелых металлов в поверхностных отложениях ученые сравнивали со средним содержанием этих загрязнителей в почвах Екатеринбурга, которое принималось за фоновое. Геохимики установили, что содержание кобальта, никеля, меди, цинка, олова, сурьмы и железа в пыли дорог, проезжих частей и тротуаров в 1,2–4,5 раза выше фона почв. Статистический анализ показал, что высокие уровни железа и ванадия в городской пыли обусловлены природным (в основном из-за геологических особенностей района) фактором, повышенный уровень никеля, кобальта и марганца отражает влияние промышленности, а загрязнение цинком, медью и свинцом возникло из-за железнодорожного и автомобильного транспорта.
«С помощью математической статистики и различных индексов мы оценили, насколько загрязнены тяжелыми металлами жилые районы города, а также степень риска для здоровья населения. При этом основой стали математические модели Агентства по охране окружающей среды США. Наибольшие концентрации свинца были обнаружены в поверхностных грунтах зеленых зон города; железа, ванадия, марганца, кобальта, никеля, олова и сурьмы — в пылегрязевых накоплениях на дорогах; меди и цинка — в наносах на проезжей части и тротуарах», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Андриан Селезнев, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Института промышленной экологии Уральского отделения РАН.
Учитывая, что городская пыль легко попадает в организм человека через дыхательные пути, органы пищеварения и (реже) через кожу, ученые оценили риск возникновения онкологических заболеваний у жителей Екатеринбурга. Результаты показали, что индексы опасности тяжелых металлов не превышают пороговое значение для почти всех элементов, а значит, в целом риск развития рака из-за тяжелых металлов в городской пыли у екатеринбуржцев низок. В случае кобальта и никеля концентрации оказались выше допустимых для детей, однако в совокупности с другими экологическими факторами это не критично.
«Полученные результаты позволят предложить технологии для улучшения экологической ситуации в городах России и, вероятно, всего мира. В дальнейшем мы планируем более подробно исследовать ситуацию с отложением кобальта и никеля в городской пыли на территории Екатеринбурга», — добавляет Андриан Селезнев.
