Пестициды в облаках: французские исследователи обнаружили токсичные вещества над Европой
Франко-итальянская команда проанализировала шесть образцов воды из облаков, взятых на вершине массива Пюи-де-Дом в Оверне в разное время года между 2023 и 2024 годами. Исследователи обнаружили у них 32 разных пестицида, несколько из которых запрещены в Европе уже более десяти лет. Треть образцов также содержала общую концентрацию пестицидов, превышающую нормы, установленные для питьевой воды.
Их новаторская работа также позволила впервые оценить количество пестицидов, обнаруженных во всех облаках низкого и среднего уровня над материковой Францией, которая колебалась от 6 до 139 тонн. Вот обзор этой новаторской публикации вместе с ее ведущим автором.
The Conversation: Как возникла идея вашего исследования?
Анжелика Бьянко: Вместе с моим коллегой-химиком Паскаль Бессе-Хогган, экспертом ICCF (UCA/CNRS) по (био)деградации пестицидов в почвах, мы уже несколько лет хотели количественно оценить содержание пестицидов в облаках, поскольку пестициды являются важными загрязнениями.
Недавнее исследование ученого Людовика Майера и его коллег уже сообщало о наличии пестицидов в атмосферных аэрозолях, взятых на 29 участках в Европе, из которых несколько находятся в свободной тропосфере, то есть первом слое атмосферы Земли, который начинается на высоте от одного до двух километров и на который местные выбросы влияют незначительно или вообще не влияют.
Кроме того, наличие пестицидов в осадках известно уже давно, о чем свидетельствуют значительные исследования, проведенные в конце 1990-х годов. Поэтому мы воспользовались обсерваторией Пюи-де-Дом, которой руководят Обсерватория физики Земли (OPGC) в Клермон-Ферране и Лаборатория физической метеорологии (LaMP) Университета Клермон-Ферран (UCA) и CNRS, чтобы количественно оценить содержимое. облаках.
Технически это не первое измерение в облаках. В 1991 году команда немецкого ученого Франца Траутнера уже измерила атразин, запрещенный сегодня гербицид, блокирующий фотосинтез растений и часто использовавшийся на кукурузных полях, в нескольких образцах, собранных в одном облаке над кукурузными посевами в Вогезах, с концентрацией от 2 (нг/л), что значительно превышает допустимую норму для питьевой воды.
Оригинальность нашего последнего исследования состоит в количественном определении пестицидов:
- в нескольких образцах облачной воды, собранных в два разных сезона;
- с воздушными массами разного происхождения (разные сезоны, разные температуры и разные географические происхождения);
- с анализом 446 пестицидов (гербицидов, фунгицидов, инсектицидов, биоцидов) и некоторых продуктов распада;
- с очень низкими пределами обнаружения с помощью сертифицированных методик (Cofrac).
Мы знали, что в водоемах присутствует значительное количество пестицидов. Поэтому может показаться логичным, что их тоже можно найти в облаках, однако раньше такие исследования практически не проводились. Как вы это объясняете?
А. Б.: Облака является самой сложной для сбора и отбора проб экологической структурой: это не вода из озера или реки, которую можно легко собрать ведром в больших количествах. Это также не пыль или газы, всегда присутствующие в атмосфере и которые можно автоматически собирать на фильтрах или в баллонах.
Облака носят случайный характер: они не всегда там! Конечно, их можно отбирать из самолета, как это делают некоторые мои коллеги. Но этот метод является технически сложным, поскольку необходимо избежать какого-либо загрязнения образца двигателями самолета. Кроме того, облака состоят из мелких капель (диаметром от 10 до 50 микрометров), которые необходимо собрать, чтобы получить достаточное количество жидкого образца для всех анализов. В настоящее время во Франции только станция Пюи-де-Дом, где наблюдается высокая облачность (40% времени), позволяет исследовать облака.
Наше оборудование не автоматизировано, что означает, что оператор должен быть на месте для монтажа коллектора, сбора, демонтажа и обработки образца. Мы используем коллектор облаков под названием «буги» и очень строгие протоколы очистки и сбора образцов.
Количество воды в облаках варьируется от 0,3 до 1 г/м3 воздуха, что означает, что для получения нескольких миллилитров нужно отсосать много облаков. Это одно из ограничительных условий нашего анализа: объем собранного облака.
Наше собрание редко длится более двух часов, потому что мы должны учитывать динамику атмосферы. Гораздо легче изучать характеристики образца, когда история воздушной массы проста, чем когда она является результатом сочетания нескольких разных воздушных масс. Однако чем больше времени проходит, тем сложнее становится состав облака, поскольку соединения, переносимые в разных массах воздуха под влиянием разных источников (например, морских и антропогенных), смешиваются в одной и той же жидкой пробе. Чтобы избежать этого, мы ограничиваем время сбора до двух часов, поэтому наши образцы имеют небольшой объем, а количество анализов, которые мы можем провести, ограничено.
Но, если подытожить, инновационность нашего исследования состоит в том, что мы, охотники за облаками, имеем возможность работать с малоисследованной экологической субстанцией.
Как я понимаю, вы были первыми, кто удивился полученным результатам.
А. Б.: Честно говоря, ради блага нашей прекрасной зеленой и голубой планеты мы надеялись не найти пестицидов в облаках!
Первым сюрпризом стало обнаружение этих соединений во всех проанализированных образцах, даже у тех, что не вызывали подозрений, то есть в образцах, воздух в которых перемещался на большой высоте и над Атлантическим океаном, а следовательно, вдали от земель, где применяются пестициды.
Поэтому мы провели несколько проверок, в частности сравнили результаты с измерениями аэрозолей, представленными Людовиком Майером из Университета Масарика (Чехия) и его коллегами, и наши концентрации оказались правдоподобными. Однако обнаруженные концентрации остаются низкими в пределах от нано- до микрограмм на литр.
После обсуждения мы решили вычислить общую массу пестицидов, которые могут присутствовать в облаках, пролетающих над континентальной Францией. Для этого мы решили сформулировать важную гипотезу, а именно, что концентрация, измеренная в облаках Пуйдома, представляется репрезентативной для облаков на низкой высоте, присутствующих на всей территории Франции. Конечно, это спорный вопрос, но, вероятно, не так уж далек от истины: рецензенты нашей публикации никогда не ставили под сомнение эту гипотезу. Таким образом мы оценили, что в облаках над Францией может быть от 6,4 до 139 тонн пестицидов.
Следует знать, что облака содержат много воды, около миллиарда тонн, но никто не думал, что там можно найти тонны пестицидов! Именно эта оценка вызвала больше реакций и обсуждений, как положительных, так и критических, но я считаю, что самое главное, кроме цифр, — это коллективное осознание загрязнения, которое мы наносим окружающей среде.
Чем ваша работа полезна для понимания циркуляции пестицидов в окружающей среде?
А. Б.: На мой взгляд, эта статья показывает, что круг замкнулся: пестициды находят в воде рек, озер, грунтовых вод, дожди и... теперь в облаках. Атмосфера очень динамична и переносит эти соединения, даже если они имеют низкую концентрацию, в самые отдаленные уголки нашей Земли, и в результате некоторые изолированные места, такие как полярные регионы, которые не должны быть непосредственно поражены загрязнением пестицидами, все же подвергаются воздействию из-за их переноса на большие расстояния.
Но атмосфера и, в частности, облака также представляют собой химический реактор, способный преобразовывать эти молекулы: солнечные лучи вызывают фотохимические реакции, которые могут разрушать эти соединения. Вот почему мы иногда находим в наших образцах продукты превращения, а не исходный пестицид. Поэтому важно понять, как эти молекулы разрушаются в окружающей среде.
В каком направлении вы продолжите свои исследования после публикации этой статьи?
А.Б.: Несколько коллег выразили интерес к результатам, представленным в этой статье. Как химик, я считаю, что шести образцов, собранных на одном месте, недостаточно для отражения экологической изменчивости. Поэтому я считаю, что это исследование нужно расширить, включив большее количество образцов, которые по возможности следует отбирать на нескольких участках! Несмотря на все, я надеюсь найти много образцов без пестицидов в следующих облаках, которые мы собираем.
Источник The Conversation