Проекты XXI века

Ядерно-физические аналитические методы

Применение ядерно-физических аналитических методов анализа в секторе нейтронного активационного анализа и прикладных исследований (СНААПИ) ЛНФ в решении задач охраны окружающей среды непосредственно связано с вопросами изменения климата Земли и его последствиями. Эти методы включают в себя нейтронный активационный анализ на реакторе ИБР-2, атомную абсорбционную спектрометрию и масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой.

С ростом температуры на Земле повышение уровня моря является необратимым в течение периода от сотен до тысяч лет. В случае глобального потепления воды Черного и Средиземного морей затопят новые прибрежные территории. Когда наконец поверхность почвы покроется морской водой, любые металлы, входящие в состав почвы, могут высвободиться по двум причинам. Во-первых, высокая концентрация хлоридов может образовывать комплекс некоторых металлов и выделять их из частиц почвы, например Zn и Cd. И во-вторых, уровень окислительно-восстановительного потенциала во вновь образовавшихся отложениях может снизиться, что приведет к снижению содержания некоторых металлов. Типичными примерами являются восстановление Mn (IV) до Mn (II) и Fe (III) до Fe (II). В обоих случаях металлы становятся более подвижными.

Изменение окислительно-восстановительного уровня и ионной силы также повлияет на химическую форму других металлов. Когда металлы попадают в морскую воду, они могут стать более доступными для поглощения водными организмами, используемыми в пищу для человека, такими как рыба и другая морская биота. Оценка современной ситуации в акватории российского побережья Черного моря на основе анализа донных отложений и биоты была проведена в наших работах совместно с МГУ и Институтом океанологии РАН в рамках программы МАГАТЭ по изучению временных трендов загрязнения некоторых прибрежных территорий с применением изотопных и ядерных методов. Цикл из семи работ по Черному морю в 2017 году был удостоен второй премии ОИЯИ в разделе прикладных исследований.

В сотрудничестве со специалистами Египта был проведен анализ более 200 образцов донных отложений, собранных по всей протяженности реки Нил - от верховьев Нила до морского побережья, включая густонаселенную дельту этой реки. Результаты, опубликованные в журнале African Earth Sciences в 2015 году (Elsevier, No. 107, 2015, p. 57-64) по геохимии донных отложений и поверхностных почв, вызвали большой интерес, судя по зашкаливающему числу скачиваний (до 900 000 к настоящему времени!). Получена исходная информация для дальнейших прогнозов и действий.

Продолжаются работы, начатые в 2012 году с Университетом в Стелленбоше, ЮАР, по изучению водных экосистем южной оконечности африканского континента (Мозамбик, ЮАР, Намибия) с использованием двустворчатых моллюсков, отобранных коллегами из ЮАР и доставленных в Дубну для проведения НАА на реакторе ИБР-2 ЛНФ. Эти работы представляют большой научный и практический интерес и опубликованы в престижных международных журналах.

Большое внимание в СНААПИ уделяется разделу работ по биомониторингу воздушных выпадений тяжелых металлов и других токсичных элементов с помощью анализа мхов-биомониторов в рамках Программы ООН по воздуху Европы, а теперь и Азии. На сегодняшний день в этой программе участвуют 39 стран, из которых почти 15 связаны с Дубной, анализ их образцов проводится в ОИЯИ. Не случайно координация этой программы в 2014 году перешла из Великобритании в Россию, в ЛНФ, поскольку ОИЯИ имеет прямой выход на страны-участницы Восточной Европы и Россию, о воздушных загрязнениях в которых известно не так много, как в странах Западной Европы. В качестве примера из отчета Комиссии ООН по результатам одномоментного сбора мхов-биомониторов (moss survey) в 2015-2016 гг. можно привести карту распределения токсичного элемента мышьяка, что говорит о существенной разнице в качестве воздуха по этому элементу на западе и востоке...

Глобальное потепление негативно сказывается на водоснабжении систем сельскохозяйственного производства. Во многих регионах мира изменилось количество и регулярность осадков, все чаще происходят засухи и наводнения, и из-за этого все острее ощущается нехватка воды и растет конкуренция в сфере водных ресурсов. В этих условиях остро стоит вопрос очистки воды. С этим направлением связаны работы сектора в области биотехнологии очистки сточных вод от ряда металлов, включая токсичные и радиоактивные. В 2013, 2015 и 2021 годах эти наши исследования были удостоены трех золотых и одной серебряной медалей Евросоюза.

Марина ФРОНТАСЬЕВА, советник при дирекции ЛНФ