В пищевой цепи Великих озер накапливаются «вечные химикаты»

Фото из открытых источников

Токсичные химические вещества, которые не разлагаются, накапливаются в организме животных, обитающих в районе Великих озер – от водорослей в основании пищевой цепи до белоголовых орлов на вершине. 

Новое исследование, обобщившее данные биологических наблюдений за 42 года, позволило составить карту распространения так называемых «вечных химикатов» по региону и показало, что каждое озеро рассказывает свою собственную историю. Результаты исследования были опубликованы в Journal of Environmental Quality.

Загрязнение носит широкомасштабный, стойкий характер, а в некоторых случаях его источник практически не изучен.

Исследование проводилось группой ученых из Университета Нотр-Дам под руководством Гари Ламберти и Даниэле Де Алмейда Миранды. В нем были обобщены данные из 50 предыдущих исследований, в общей сложности 2500 биологических измерений.

ПФАС – пер- и полифторалкильные вещества – являются одними из самых трудноразлагаемых веществ на Земле. Их углерод-фторные связи являются одними из самых прочных в химии, устойчивыми к воздействию тепла, воды и естественного разложения. 

Эти химические вещества не разлагаются. Они накапливаются в почве и воде, и когда организмы их поглощают, химические вещества передаются вверх по пищевой цепи в возрастающих концентрациях на каждом этапе — этот процесс называется биомагнификацияю.

«Мы сосредоточились на биоте, а не на воде или осадках, чтобы определить, какие химические вещества попадают в организмы, начиная от водорослей и микробов и заканчивая высшими хищниками, такими как лосось и белоголовый орлан», — сказал Ламберти.

Исследователи изучили шесть наиболее часто обнаруживаемых соединений ПФАС в районе Великих озер. Существуют тысячи типов, но эти шесть встречались достаточно часто в данных, чтобы их можно было осмысленно отслеживать.

Одним из наиболее поразительных результатов является то, насколько сильно эти озера отличаются друг от друга не только по уровню загрязнения, но и по тому, как этот уровень менялся с течением времени.

«В отдельные периоды времени наблюдались значительные колебания, а затем и на протяжении всего 42-летнего периода», — сказал Мартин. «И что действительно поразило, так это отсутствие единой специфической временной тенденции для всех пяти Великих озёр. У каждого озера была своя собственная, специфическая временная закономерность».

В озере Верхнее был зафиксирован самый низкий уровень загрязнения, а в озере Онтарио — самый высокий. Эта закономерность отражает как плотность населения и промышленных предприятий в окружающем регионе, так и физические характеристики самих озер.

Озера Верхнее и Мичиганское озеро больше и глубже, что влияет на скорость перемещения воды и загрязняющих веществ в них. Последний пункт имеет неприятные последствия. В среднем, капля воды проводит в озере от менее чем трех лет в озере Эри до 200 лет в озере Верхнее.

«К сожалению, вода и загрязняющие вещества в Великих озёрах сохраняются очень долго, а это значит, что у биоты достаточно времени, чтобы их накопить», — сказал Ламберти.

Одно из соединений действительно содержит некоторую долю хороших новостей.  Производство перфтороктансульфоновой кислоты (PFOS) было прекращено в период с 2000 по 2002 год, и ее концентрация в Великих озерах снизилась за исследуемый период. 

По словам Ламберти, это снижение доказывает, что поэтапный отказ от того или иного вещества в конечном итоге может изменить ситуацию, даже если на это уйдут десятилетия.

Пищевая цепь усложняет картину. Исследователи обнаружили, что биомагнификация не следует простому линейному пути от одного организма к другому. Способ накопления ПФАС зависит от конкретных организмов и их взаимодействия с окружающей средой.

«Существует несколько различных путей достижения вершины пищевой цепи, и на них влияют различные группы организмов, которые мы имеем дело», — сказала Миранда. 

Организмы, обитающие в воде, поглощают ПФАС как путем поедания других организмов, так и при непосредственном контакте с загрязненной водой. Но если птица ест рыбу, то содержание ПФАС в ней будет другим, потому что они не обмениваются с водой.

Сейчас Миранда работает над заполнением существенного пробела в данных. Большая часть знаний ученых о ПФАС в Великих озерах получена в результате исследований высших хищников.  Гораздо меньше известно о том, как химические вещества попадают в пищевую цепь на самом базовом уровне, через водоросли, биопленки и водных насекомых.

«Мы собираем образцы различных компонентов пищевой цепи, таких как биопленка, детрит, водоросли и водные насекомые, чтобы изучить, как ПФАС проникают в пищевую цепь и циркулируют в ее основании, а затем перемещаются к высшим хищникам», — говорит Миранда.

«Даже если вы извлечете из производства какое-либо соединение, например, ПФОС, оно все равно останется и будет присутствовать в окружающей среде еще десятилетиями», — добавил Ламберти. 

И пока концентрация одного соединения снижается, постоянно разрабатываются новые – большинство из них не проходят проверку на токсичность, прежде чем попасть в окружающую среду.