Физики зафиксировали «ауру» Волги: где река самая чистая

Физики зафиксировали «ауру» Волги: где река самая чистая

Физики зафиксировали «ауру» Волги: где река самая чистая

Загрязнение Волги изучают по уникальному «свечению», невидимому человеческому глазу

Самая длинная река в Европе – наша Волга – светится, а точнее, флуоресцирует в невидимом человеческому глазу световом диапазоне. И этим светом река «подает» ученым порой очень тревожные сигналы о своем состоянии. Группа российских ученых из Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН, Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского и МГУ имени М.В. Ломоносова исследовали оптические свойства вод реки Волги на протяжении 1500 километров ее течения — от Горьковского до Волгоградского водохранилищ. Старший научный сотрудник НГУ Александр Мольков объяснил, как удалось зафиксировать «ауру» Волги.

Загрязнение Волги изучают по уникальному «свечению», невидимому человеческому глазу

Ни для кого не секрет, что с Волгой в последнее время далеко не все в порядке. Кроме бурной хозяйственной деятельности на ее берегах, проблем прибавило и глобальное потепление, которое особо активно проявляет себя в северном полушарии. Если раньше более прохладные российские речные воды меньше всего подвергались цветению, в последнее время, по крайней мере для отдельных участков Волги это стало настоящей проблемой, был запущен даже отдельный проект, направленный на анализ качества воды в реке и ее притоках.

Не так давно на помощь химикам, на которых до последнего времени была возложено основная работа по оценке экологического состояния воды в реках, пришли физики. По данным РНФ, они поставили себе цель разработать метод экологического контроля с помощью оптических методов исследования органического вещества и спутниковой гиперспектральной съемки.

Начиная с весны 2022-го по осень 2024-го года учеными было отобрано и отфильтровано 227 проб волжской воды и измерена их флуоресценция — способность молекул органических веществ светиться под воздействием излучения на определенных длинах волн. Обработав данные с использованием математических алгоритмов, исследователи выделили основные группы органических веществ, определяющих ее состав.

– Имеющиеся методы, которыми пользуются подведомственные госслужбы, основаны на химическом анализе проб воды. Мы же пытаемся развить методы дистанционного зондирования со спутников, – поясняет Александр Мольков. – Они позволяют оценить качество воды по ее цвету. Все мы знаем, что цвет воды в разных водоемах различается. Есть более коричневая вода, есть вода зеленоватая, голубая и даже розовая… Это видимый параметр, который по сути является интегральной, суммарной характеристикой воды, которую можно разложить в спектр, как радугу. Поскольку разные компоненты воды имеют свои спектральные особенности, мы при помощи приборов можем проводить их оценку и делать вывод о содержании тех или иных компонентов. Эти компоненты в свою очередь подскажут об интенсивности цветения воды, наличии стоков, замора рыбы и многих других проблемах.

– Данные о флюоресценции вод можно получить быстрее, чем выводы о составе воды в химлаборатории?

– Быстрее и удобнее. Мы пытаемся уйти от ситуации, когда исследователям надо на лодках добираться до середины реки, чтобы взять пробы. Мы предлагаем экспресс-метод, который будет работать регулярно, без участия человека: спутники (или БПЛА) получают данные, компьютеры обрабатывают данные и сигнализируют.

– Этот метод – ваше ноу-хау?

– Метод этот известен, и на Западе его уже применяют. Но тут есть особенность, – для каждой отдельно взятой реки требуется уточнение, связанное с региональными или сезонными особенностями. Все реки очень разные, и единого атласа пока нет ни у кого.

– Чем одна река, по большому счету, может отличаться от другой?

– Прежде всего составом воды. Понятно, что у всех водоемов есть общая основа – молекулярная вода, в которой уже растворены и взвешены разнообразные вещества, характерные для каждого из водоемов

– Почему вода в Волге имеет коричневатый оттенок?

– Это из-за того, что она берет свое начало на севере, где много озер и болот, в которых происходит перегнивание органических веществ. Именно они влияют на образование такого коричневатого оттенка.

– Какие органические вещества оказались наиболее характерными для Волги?

– Вообще, самыми распространенными среди растворенных веществ оказались органические соединения природного происхождения, образующиеся в почвах и попадающие в Волгу с дождевыми и грунтовыми водами. Содержание таких соединений уменьшается с севера на юг. Это связано с тем, что севернее в реку активнее поступают вещества из близлежащих заболоченных и лесных территорий. Содержание белков и аминокислот было существенно меньше, и мы не смогли выделить какие-либо закономерности их распределения. Резкие изменения содержания этой группы веществ вблизи крупных городов и заводов может указывать на загрязнение речных вод.

– Как вы проводили измерения?

– Мы берем пробы воды на месте, фильтруем ее, очищая от взвесей, а потом в лаборатории измеряем спектры флуоресценции при помощи спектрофотометров в лаборатории.

– Вы исследовали 1500 километров из 3530 километров Волги, – примерно половину. Какие именно участки вы смотрели? Как можете охарактеризовать их?

– Мы обследовали участки верхней Волги (Горьковское водохранилище), средней и даже нижней (Волгоградское водохранилище). Выяснилось, что наибольшая флуоресценция (свечение) наблюдается в Горьковском водохранилище. Вероятно, это связано с тем, что здесь в реку активнее всего поступают вещества, принесенные из выше расположенных акваторий и заболоченных территорий. Меньше всего воды Волги флуоресцируют в районах впадения рек Оки и Камы. Воды этих меньших по размеру рек чище, они «разбавляют» богатые органикой воды Волги.

Комментарии

Комментариев пока нет. Почему бы ’Вам не начать обсуждение?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *