Историю загрязнения металлами в городе Сан-Паулу, крупнейшем мегаполисе Бразилии и Южного полушария, можно прочитать в слоях осадочных пород, накопленных за последнее столетие.
Используя палеолимнологию — метод, который позволяет реконструировать прошлые изменения окружающей среды на основе осадочных пород — исследователи реконструировали столетие загрязнения металлами в столице одноименного штата по образцам, собранным в озере Гарсас, в государственном парке фонтанов Ипиранга (PEFI). Исследование показало сильную корреляцию между индустриализацией, ростом населения и увеличением этого вида загрязнителей.
Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Science and Pollution Research.
Ученые проанализировали концентрации восьми металлов — кобальта, хрома, меди, железа, марганца, никеля, свинца и цинка — на дне водоема, отложения которого фиксируются уже около ста лет.
«Все, что происходит в водосборном бассейне, так или иначе фиксируется в отложениях водной среды. Мы выбрали озеро Гаркас, потому что оно никогда не проходило дноуглубительные работы, что позволило нам сохранить историческую последовательность осаждения загрязняющих веществ», — говорит Татьяне Араужу де Хесус, координатор Лаборатории экологических инженерных систем Федерального университета ABC (UFABC) и первый автор статьи.
Исследователи использовали водолазов для сбора кернов осадочных пород. Эти керны представляют собой вертикальные цилиндры из осажденного материала со дна озера. Поскольку углерод-14 не подходит для датирования относительно новых образцов, слои были датированы с использованием свинца-210. Физический принцип тот же, что и для углерода-14: радиоактивный распад изотопа.
«Период полураспада свинца-210 составляет примерно 22,3 года, поэтому благодаря активности этого изотопа мы смогли определить возраст каждого слоя осадочных пород, как если бы мы нумеровали страницы книги», — объясняет де Хесус.
Результаты показали три основных периода в эволюции загрязнения металлами в городе Сан-Паулу. Слои, относящиеся к доиндустриальному периоду, который продолжался до 1950 года, показали низкие концентрации металлов, что отражает время, когда территория была менее затронута деятельностью человека. Стоит помнить, что водохранилище, созданное путем перекрытия плотины на ручье Кампанарио в 1893 году, использовалось для водоснабжения до 1928 года.
В период 1950–1975 годов содержание металлов стало постепенно увеличиваться. Такие факторы, как интенсификация воздушного движения в аэропорту Конгоньяс (открыт в 1936 году), рост автомобильных и металлургических заводов в ABC Paulista (территория, охватывающая семь муниципалитетов в столичном регионе Сан-Паулу) и нерегулируемая урбанизация, способствовали накоплению загрязняющих веществ.
Загрязнение достигло пика в следующий период, 1975—2000 годы. Начиная с 1970-х годов, наблюдался значительный рост концентрации таких металлов, как свинец, никель, железо, хром и медь. При оценке собранных данных необходимо учитывать местный фактор, так как этот период совпадает с установкой Шоссе Иммигрантов (Imigrantes Highway , 1974 г.), что усилило автомобильное движение в регионе.
«Мы заметили, что большинство обнаруженных металлов образовались в результате автомобильных и промышленных выбросов», — говорит исследователь.
Одним из самых поразительных выводов исследования стало снижение уровня свинца в отложениях после 1986 года, когда Бразилия запретила использование этилированного бензина в рамках Программы контроля выбросов транспортных средств (PROCONVE).
«До тех пор свинец использовался в качестве добавки в бензин, а с его запретом мы наблюдали снижение его концентрации в отложениях. Это показывает, как экологическая политика может оказывать положительное и вполне измеримое воздействие», — говорит де Хесус.
Несмотря на сокращение содержания свинца, концентрации других металлов продолжали расти в течение 1990-х годов, особенно кобальта, никеля и меди, что, вероятно, было связано с изменениями в промышленных процессах. Данные указывают на то, что сталелитейный завод рядом с водохранилищем, который ранее производил сталь, в этот период начал производство металлических артефактов, что, возможно, изменило профиль загрязнения металлов.
Исследование не только выявило эволюцию загрязнения металлами в Сан-Паулу, но и подчеркнуло важность отложений как индикаторов окружающей среды.
«Осадочные породы похожи на архив: в них хранятся свидетельства изменений окружающей среды с течением времени. Этот тип анализа может быть полезен для разработки стратегий по защите и восстановлению окружающей среды», — говорит исследователь.
Он подчеркивает, что, несмотря на некоторое снижение уровня загрязнения, многие металлы остаются в отложениях и представляют собой экологическую угрозу.
«Что мы можем сделать сейчас, так это использовать эти данные для постановки целей восстановления. Мы знаем, какими были естественные уровни этих металлов до индустриализации, и мы можем работать над тем, чтобы попытаться обратить вспять некоторые из этих последствий», — говорит он.
Исследование также предлагает размышления о заповедных зонах, таких как Государственный парк фонтанов Ипиранга.
«Недостаточно просто окружить место и назвать его заповедной зоной. Если загрязнение воздуха и осаждение загрязняющих веществ в окрестностях не будут контролироваться, воздействие будет продолжаться», — предупреждает де Хесус.
Полученные результаты подчеркивают необходимость более строгой государственной политики по сокращению промышленного и автомобильного загрязнения, а также усилий по восстановлению окружающей среды на загрязненных территориях.
«Исторические данные помогают нам понять, как мы сюда попали, и могут послужить основой для более обоснованных решений о будущем качестве окружающей среды города», — заключает исследователь.
Оригинал статьи: https://phys.org/news/2025-04-aquatic-sediment-layers-reveal-years.html
Автор: FAPESP
