Одно из важнейших направлений деятельности Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН — изучение негативных воздействий на водную среду и разработка методов минимизации вреда. Как сделать так, чтобы живые организмы не погибали из-за токсических воздействий, какая рыба безопасна, а какая может вызывать проблемы для здоровья? Об этом мы спросили ведущих научных сотрудников ИБВВ РАН.
«Мы должны оптимизировать свои отношения с окружающей средой и минимизировать вредные воздействия на нее»
Фото: Андрей Афанасьев
«Мы должны оптимизировать свои отношения с окружающей средой и минимизировать вредные воздействия на нее»
Фото: Андрей Афанасьев
Фото: Андрей Афанасьев
Фото: Андрей Афанасьев
Виктор Трофимович Комов,
доктор биологических наук, заместитель директора по научной работе Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН
— Виктор Трофимович, знаю, что вы занимаетесь в основном экологическими проблемами, и началась эта работа с изучения кислотных дождей. Что удалось понять?
— Тема кислотных дождей была очень актуальна в 70–80-е годы прошлого века, когда они интенсивно исследовались в Европе и Северной Америке, а в России эта проблема прошла как бы вскользь, потому что у нас мало районов, чувствительных к кислотному воздействию. Однако они есть, и с этой целью мы проводили экспедиции от Карелии до Ярославской области. Обнаружили много закисленных в результате атмосферных выпадений водоемов. Рыба во всех этих водоемах имела повышенное содержание ртути. Это уже представляло значительную проблему, которая остро стоит до сих пор. Дело в том, что, в отличие от других тяжелых металлов, ртуть — это глобальный загрязнитель, который выбрасывается в атмосферу в Китае, Европе и Северной Америке, а потом равномерно выпадает на всей территории Северного полушария. Накопления ртути в рыбе зависят не от того, сколько выпало, а от того, какие условия в этом водоеме. В частности, снижение уровня рH воды, ее закисление, способствует более быстрому накоплению ртути. Такие водоемы довольно часто встречаются в нашей стране. Если учесть, что употребление рыбы населением — это часть традиционного образа жизни, питания, то наша работа, по моему убеждению, имеет вполне конкретную значимость. Дело еще и в том, что результат воздействия ртути на живой организм отложен во времени — на месяцы и годы, поэтому употребление рыбы в молодом возрасте может сказаться значительно позже. Действие ртути на организм сходно с ускорением процессов старения.
— Допустим, человек живет у реки и всю жизнь кормится рыбой. И вот ему сказали, что эту рыбу употреблять в пищу вредно. Что ему делать? Не есть эту рыбу? А если больше нечего есть?
— Вопрос, конечно, непростой, однако предупрежденный вооружен. Безусловно, если материальное состояние населения удовлетворительное, лучше обходиться без такого подножного корма. А в случае отсутствия работы, что актуально во многих регионах, люди просто вынуждены ловить такую рыбу. Тут тоже поможет знание. Во-первых, не вся рыба одинаково накапливает ртуть. Одна — больше, другая меньше. Карповые, так называемая белая рыба, накапливает ртуть в меньшей степени, хищная — в большей, а рекордсменом по этому показателю в российских внутренних водоемах является окунь. Самые высокие уровни ртути зарегистрированы в окуне из озер, расположенных в заповедниках, где не ведется никакой хозяйственной деятельности.
— Да вы что? Это ведь экологически чистые уголки природы!
— Это происходит не только за счет выпадения осадков, но и за счет условий, которые там создаются. Если продуктивность озера мала, то высока вероятность накопления ртути. И наоборот — если поступают удобрения, которые способствуют развитию фитопланктона, это в значительной степени сдерживает накопление ртути. Например, Дарвинский заповедник, где было зарегистрировано в окуне весом 300 граммов три миллиграмма на килограмм веса. Это означает, что идет превышение российских федеральных нормативов на порядок.
— Что будет, если съесть такую рыбу?
— Больше 0,1 микрограмма на килограмм веса человека в сутки употреблять не рекомендуется. Так вот, эту дозу можно получить, съев всего лишь чайную ложку такой «заповедной» рыбы. Каковы последствия, сказать трудно. В мире проводятся масштабные долговременные исследования, в которых наша страна, к сожалению, не участвует. Результаты этих исследований неоднозначны. Сейшелы, Фарерские острова, Новая Зеландия — три популяции, где рыбу и морских животных активно употребляют в пищу. Условия накопления ртути приблизительно одинаковые, а медицинские последствия сильно отличаются.
— Выходит, есть еще какие-то факторы, влияющие на этот процесс?
— Да, безусловно. Это очевидные социальные причины: ведь рыба — это лишь часть протеиновой диеты, есть еще мясо, птица, другие морепродукты. Теме ртути сейчас уделяется повышенное внимание во всем мире, каждые два-три года проходят масштабные международные конференции «Ртуть как глобальный загрязнитель», на которые собирается до полутора тысяч участников из 100–150 стран мира. Понятно, что это проблема носит общемировой характер.
— Может быть, существуют какие-то технологии очистки таких водоемов?
— Вероятно, на небольших водоемах какие-то мероприятия можно проводить. Но если это, допустим, Рыбинское водохранилище площадью 3,5 тыс. кв. км, то сделать ничего нельзя. Частично эта проблема знакома и нам. В некоторых видах рыб мы обнаруживаем повышенное содержание ртути — более 0,3 мг на килограмм веса (это норматив для пресноводной рыбы).
— Как вам видится решение этой проблемы?
— Есть такая организация — Глобальная сеть наблюдений за ртутью. Россия там представлена, но очень слабо. Мы пытаемся показать, что тоже в этом направлении работаем, и надеемся, что в кооперации с зарубежными коллегами будем рассматривать и нашу ситуацию. Это очень важно — информирование населения о возможных рисках и опасностях.
— Понятно, что подобные атмосферные выпадения происходят в связи с некими внешними причинами. Может быть, надо воздействовать на эти причины, чтобы снизить остроту проблемы?
— До недавнего времени считалось, что главной причиной таких выбросов является сжигание угля. Здесь проблема решается переходом на сжигание газа, и Советский Союз внес огромный вклад в очищение атмосферы, осуществив такой переход. Но это оказалось далеко не единственной причиной проблемы. На сегодняшний день мелкомасштабная золотодобыча в некоторых регионах, особенно в Юго-Восточной Азии и Африке, на Дальнем Востоке и в Южной Америке, выходит на первые позиции по масштабам загрязнения ртутью атмосферы всего земного шара. К тому же те объемы угля, которые сжигаются в Индии и Китае, оказывают катастрофические последствия на состояние атмосферы.
— Может быть, надо разрабатывать другие технологии той же золотодобычи?
— Они есть — с применением цианидов.
— Тоже звучит так себе.
— Вот именно. В некоторых странах это запрещено на законодательном уровне, а некоторые закрывают на это глаза, потому что добыча золота — это вклад в ВВП, и в некоторых странах очень значительный.
— Все эти угрозы относятся только к пресноводной рыбе? К морской, океанической — нет?
— Ртуть, в отличие от других тяжелых металлов, представлена в окружающей среде в основном в трех формах — газообразная, которая содержится в атмосфере, окисленная двухвалентная ртуть, и когда такая ртуть попадает в водоем, бактерии производят из нее третью, метилированную форму — метилртуть. Это уникальное соединение. Метилированные формы есть у многих металлов, если не у всех. Но метилртуть стабильна как в водных полярных растворителях, так и в липидах. У остальных металлов эти соединения не стабильны, рассыпаются. Метилированная форма, будучи стабильной, способна проникать в клетку, как нож в мягкое масло, а там уже проявлять свои негативные свойства. Так вот, такое метилирование может происходить там, где есть водная среда — пресноводная или океаническая. Но океаническая — это огромные объемы по сравнению с пресноводной экосистемой, со всеми вытекающими последствиями. Поскольку органического вещества в пресноводных экосистемах больше, чем в морских, то и концентрация такой ртути там выше. Очень высокие концентрации ртути мы наблюдаем в морских хищных рыбах — таких как акула, рыба-меч, тунец.
— Ладно бы акула — но тунец!
— Да, тунец может быть вреден. Между прочим, при Билле Клинтоне американцы пытались провести законопроект, по которому на банке с рыбными консервами надо было наносить информацию по содержанию ртути. Но лоббирование было настолько мощным, что законопроект провалился. На мой взгляд, это имело бы смысл, поскольку американцы употребляют много тунца и марокканской макрели — крупной скумбрии, которая тоже содержит много ртути. Вообще, европейские страны — Скандинавия, Испания, Греция, Португалия, Исландия — основные потребители рыбы. По оценкам американцев, Европа ежегодно теряет от €6 млрд до €10 млрд только из-за того, что будущие мамы употребляют излишнее количество рыбы, содержащей ртуть. В результате у их детей IQ к 18 годам снижается на 1–2 пункта. В Финляндии, которая тоже столкнулась с этой проблемой, беременным женщинам в медицинских центрах давали памятку: избегайте любой пресноводной рыбы. Это сработало.
— Но вы же говорите, что и океаническая рыба опасна.
— Опасна дорогая океаническая рыба. Контингент, который может себе это позволить, ограничен. В США высокое содержание ртути в волосах ассоциируется с употреблением морепродуктов — таких деликатесов, как лобстеры или рыба-меч. То есть, чем человек богаче и вроде бы здоровее, тем больше ртути в его волосах. И противоположная картина — Юго-Восточная Азия, где это самая дешевая пища. Что же касается пресноводной рыбы, то она в силу своей высокой доступности представляет несомненную угрозу здоровью многих людей.
— Знаю, вы тоже проводили исследование по содержанию ртути в волосах. Каковы результаты?
— Мои ученицы исследовали около 3 тыс. человек на содержание ртути в волосах. Для этого на анализ брались волосы добровольцев — жителей промышленного города Череповца Вологодской области и его окрестностей. Там находится один из крупнейших металлургических комбинатов в Европе. Была большая выборка городских жителей, а также жителей с востока и запада области, из сел и деревень. Как вы думаете, какой был результат? Как, казалось бы, ни удивительно, самые низкие количества содержания ртути в волосах были именно у жителей промышленного и вроде бы загрязненного Череповца. Все благодаря тому, что там люди не бедствуют и могут покупать в магазине более качественную еду. А в «экологически чистой» местности, особенно в западных районах, до 30% женского населения репродуктивного возраста по показателю содержания ртути в волосах находятся в зоне риска. Несколько ниже эти цифры в восточных районах, где озер меньше, а рек больше. То есть в разных водоемах одна и та же рыба может быть неодинаково вредной. И это тоже надо держать в голове. Мы очень благодарны руководству Вологодской области, где понимают серьезность проблемы и помогают нам распространять эту информацию. Сейчас мы начинаем сотрудничать с медиками, чтобы вместе противостоять этой проблеме. Крайне важно внимание государства. Без этого в глобальном смысле воз с места не сдвинуть.
— Как обычному человеку можно определить, где и какую рыбу можно ловить?
— Есть несколько простых правил. Если вы сами ловите рыбу и видите, что кроме окуня и щуки там ничего нет, это знак тревоги. Лучше не рисковать. Если есть другая рыба, уже шансы «наловить» много ртути снижаются в разы. Опять же, если это плотва — это одни уровни, если окунь или щука — совсем другие. Если река — риск ниже, озеро — выше.
— Существует ли на свете такая рыба, которая не накапливает всю эту дрянь и которую можно есть безбоязненно?
— Если мы говорим о ртути, то такая рыба есть. Это хек и минтай — самая лучшая, самая чистая и самая доступная рыба. Мы проводили эксперименты: вместо солей ртути брали в качестве опытного фарш мышцы окуня, а в качестве контроля — минтая, а потом выращивали на этом фарше личинок хирономид — мотыля. Так же, как и при добавлении солей ртути в донные отложения, в случае окуня развивались различные нарушения структуры хитинизированных органов — уродства. Насколько они жизнеспособны были бы в природе — вопрос, но факт того, что мы не брали химикатов, и он оказывал такое действие, говорит о многом. А в случае с минтаем ничего подобного не происходило.
Дальневосточная рыба — чистая по определению. Выращенная в специальных хозяйствах рыба в большей степени контролируется, поэтому высока вероятность того, что она безопасна.
— А селедка?
— Сайра и сельдь — самая полезная рыба, какая водится в океанах и морях. Ешьте её безбоязненно.
— Выходит, все не так страшно.
— Безусловно. Жизнь прекрасна!
Фото: Андрей Афанасьев
Фото: Андрей Афанасьев
Григорий Михайлович Чуйко,
доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией физиологии и токсикологии водных животных Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН
— Наша лаборатория занимается исследованиями экологического состояния водных объектов, в основном на пресноводных водоемах, хотя мы занимаемся и морскими акваториями. В настоящий момент в лаборатории проводятся исследования по трем направлениям.
Первое — оценка методами биодиагностики состояния окружающей среды и ответов биоты на различные антропогенные воздействия. Для этого мы используем биотестирование и биомаркирование — использование показателей состояния организма на суборганизменном уровне, то есть молекулярный, физиологический, биохимический, морфологический показатели. Также мы оцениваем различные поведенческие реакции, выживаемость в условиях антропогенного воздействия на водоемах и так далее. На основании этих данных мы даем заключение о состоянии водного объекта.
Следующее направление — это исследование биоаккумуляции, или содержания в компонентах биоты различных загрязняющих веществ. В частности, мы активно изучаем стойкие органические загрязняющие вещества, такие как полихлорированные бифинилы, хлорорганические пестициды — ДДТ, ГХЦГ и аналогичные препараты, полициклические ароматические углеводороды. В зоне нашего внимания также тяжелые металлы, редкоземельные элементы. Это направление сейчас представляет наибольший интерес в связи с развитием IT и компьютерной техники. Эти элементы используются для производства микроплат и активно попадают в окружающую среду, а исследований в этом направлении недостаточно.
Третье направление — это исследование адаптации водных организмов к действию природных и антропогенных факторов, включая загрязняющие вещества. Мы исследуем на морфо-функциональном уровне способность живых организмов приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, в том числе и климатическим, с целью прогнозирования сценариев изменений в структуре и функционировании сообществ водных животных.
— Каким образом вы получаете материал для этих исследований?
— Отбор проб у нас осуществляется в результате комплексных экспедиций, которые проводит наш институт. У нас есть суда с соответствующим оборудованием, позволяющим брать пробу воды, донных отложений, отлавливать рыбу и другие водные организмы. Всё это мы привозим в лабораторию и анализируем.
— Можно ли сказать, что экологическое состояние водной среды становится все хуже?
— Где-то хуже, а где-то лучше. Если рассматривать Рыбинское водохранилище и Череповецкий промышленный комплекс, то за последние годы произошло некоторое улучшение ситуации со сбросом загрязненных сточных вод. Это результат того, что в объединении «Северсталь» проводятся активные мероприятия, связанные с уменьшением токсичности, вводится замкнутый цикл водооборота, и в результате этого по стойким загрязняющим веществам мы видим улучшение ситуации. Конечно, могло сыграть роль и то, что в конце 80-х годов прошлого века эти вещества были запрещены к использованию, поэтому происходит снижение их циркуляции в окружающей среде. Хотя, к сожалению, их особенность в том, что они могут циркулировать очень долго без существенных изменений.
— Знаю, что вы принимали участие в федеральной приоритетной программе по оздоровлению Волги. Каковы результаты этой работы?
— В нашу задачу входила разработка методики для оценки диффузного и локального загрязнения различными веществами — в частности, для стойких органических загрязняющих веществ. Мы провели подробную съемку содержания этих веществ в донных отложениях Рыбинского водохранилища и на основании этих данных такую методику разработали. По соотношению различных составляющих в этих загрязняющих веществах мы можем достаточно точно определить, где было диффузное, а где локальное загрязнение.
— Были ли приняты какие-то меры по результатам вашей работы?
— О мерах пока говорить сложно, но мы передали эти результаты в соответствующие правительственные органы, которые их, в общем-то, и заказывали, поэтому есть все основания ожидать, что результаты будут. Но какие конкретные мероприятия будут разработаны, мы пока не знаем.
— Но я знаю, что в результате вашей работы устанавливаются дорогостоящие очистные сооружения. О чем речь?
— Тут речь идет о работе по практическому внедрению научных знаний. Это работа по организации фитобиоочистных сооружений для доочистки сточных вод ряда предприятий — в частности, мы работаем в этом направлении с объединением «Северсталь», где уже в течение шести лет мы проводим исследование и достигли положительных результатов. Такая же работа у нас проводится на Белгородском горно-обогатительном комбинате, где мы создаем технологию биоочистки, связанную с созданием фитобиоплат. Есть предложения и от других организаций.
— Насколько все эти процессы опасны для людей?
— Тут нужно выделить два момента. Загрязняющие вещества воздействуют непосредственно на биоту и вызывают негативные изменения — например, на организменном уровне они могут привести к гибели животных. Если наступает гибель отдельных экземпляров, то погибает популяция, то есть все обитатели данного вида на данной территории. Если эта популяция исчезает, то на ее место приходит кто-то другой, происходит замещение или обеднение сообщества. Все это в конечном счете ведет к деградации экосистемы в целом.
Второй аспект — это опасность для человека. Не все загрязняющие веществ оказывают негативное воздействие на водные организмы. Это связано с тем, что количества этих веществ, которые поступают в водную среду, недостаточно, чтобы вызвать негативные последствия. Но существует такие понятия, как биоаккумуляция и биомагнификация, когда при переходе с одного трофического уровня на другой в экосистеме происходит многократное увеличение накопления загрязняющих веществ. В частности, стойкие органические вещества и тяжелые металлы могут обладать такими свойствами, и когда они попадают в водоем, то, передаваясь по трофическим сетям на более высокие уровни, накапливаются в очень заметных количествах. Если человек потребляет такую рыбу, то это содержание загрязняющих веществ может представлять для него опасность. Совсем не обязательно вам станет от этого плохо, но если постоянно употреблять этот продукт, то вещества накапливаются и вызывают хронические эффекты.
— Какие конкретно?
— Онкологические заболевания, нарушения иммунитета, функционирования различных систем — дыхательной, пищеварительной. Часто наступает поражение печени, так как эти вещества имеют гепатотоксическое действие. Попадая в организм любого животного, в том числе человека, эти вещества проходят через печень, где должны детоксицироваться. Если это большие количества, то они будут негативно воздействовать на клетки печени.
— Вот почему так важны очистные сооружения. Пусть они и дороги, но без них человечество просто не выживет.
— Именно так. Важно, чтобы вода становилась чище, и в водных экосистемах было меньше загрязнителей. При этом надо понимать, что современная цивилизация на ближайшую перспективу не имеет возможности сделать так, чтобы ничего не загрязнять. Мы будем загрязнять все равно. Не стоит строить идеалистических картинок. Другой вопрос — мы должны все это изучать и оптимизировать свои отношения с окружающей средой и минимизировать такие вредные воздействия. Ведь речь идет не только о химическом воздействии — есть еще радиоактивное, электромагнитное, тепловое. Существует множество факторов, связанных с деятельностью человека, которые способны вызывать негативное воздействие на окружающую среду. Наша задача — предотвратить глобальную беду.