environments.aq

Портал окружающей среды Антарктики

environments.aq Logo

Antarctic Environments Portal

Стойкие органические загрязнители в Антарктике

Стойкие органические загрязнители в Антарктике

Сводная информация

Версия: 1.0

Опубликовано: 19/08/2019 GMT

Рассмотрено: 19/08/2019 GMT

Авторы

Simonetta Corsolini (1)*, Cristóbal Galbán-Malagón (2,3) & Rosalinda Carmela Montone (4)

(1) Department of Physical, Earth and Environmental Sciences, University of Siena, via P.A. Mattioli, 4, I-53100 Siena, Italy. simonetta.corsolini@unisi.it

(2) Departamento de Ecología y Biodiversidad, Facultad de Ciencias de la Vida, Universidad Andres Bello. Santiago de Chile, Chile. cristobal.galban@unab.cl

(3) GEMA Center for Genomics, Ecology & Environment, Universidad Mayor,
Camino La Pirámide 5750, Huechuraba, Santiago, Chile.

(4) Departamento de Oceanografia Física, Química e Geológica, Instituto
Oceanográfico da Universidade de São Paulo, Praça do Oceanográfico, 191,
São Paulo (SP), Brasil.
rmontone@usp.br

Резюме

Стойкие органические загрязнители (СОЗ) представляют собой химические вещества антропогенного происхождения на основе углерода, которые оказывают токсическое воздействие на организмы. По этой причине Программа Организации Объединённых Наций по окружающей среде в 2004 году реализовала Стокгольмскую конвенцию о СОЗ для охраны здоровья людей и окружающей среды. Благодаря своим физико-химическим свойствам СОЗ легко переносятся в основном атмосферными или океаническими течениями на большие расстояния, в том числе в полярные регионы, где эти химические вещества попадают в ловушку из-за крайне холодного климата. Оказавшись в антарктическом регионе, они биоаккумулируются в организмах и могут оказывать на них токсическое воздействие. Экосистемы Антарктики и Южного океана хрупки и обладают низкой сопротивляемостью, поэтому загрязнение может иметь непредсказуемые последствия. Более того, глобальное изменение климата может повлиять на абиотические факторы распространения и мобильности химических веществ в экосистемах Антарктики. Таким образом, знание концентрации и распределения загрязняющих веществ необходимо для понимания риска их воздействия на Антарктику и для оценки общего состояния окружающей среды и других возможных последствий в глобальном масштабе.


Резюме

Стойкие органические загрязнители (СОЗ) представляют собой химические вещества антропогенного происхождения на основе углерода [1]. Благодаря своим физико-химическим свойствам (таблица 1) эти соединения широко используются во всём мире в сельском хозяйстве, промышленности и в быту (для борьбы с вредителями растений и уничтожения паразитов животных и человека). Эти уникальные свойства делают эти химические вещества вредными для организмов и окружающей среды, поэтому в 2004 году Программа Организации Объединённых Наций по окружающей среде реализовала Стокгольмскую конвенцию по СОЗ для охраны здоровья людей и окружающей среды [1]. Эти соединения характеризуются четырьмя критериями (таблица 1), в числе которых стойкость, способность к переносу в окружающей среде на большие расстояния (LRET), способность биоаккумулироваться и оказывать токсическое воздействие на организмы, в том числе на человека [1,2]. Согласно требованиям Стокгольмской конвенции необходимо провести тщательную оценку свойств химических веществ, прежде чем включать их в список СОЗ конвенции (таблица 1).

POPs table RUS

Таблица 1. Свойства СОЗ, их определение и критерии для включения химического вещества в список СОЗ Стокгольмской конвенции (представлено в изменённом виде из [1]).

 

На биогеохимический цикл СОЗ напрямую влияют экологические переменные, такие как температура, скорость ветра, солнечная радиация, осадки и другие. Фактически, большинство СОЗ приобретают способность к переносу в окружающей среде на большие расстояния благодаря своей полулетучести, что позволяет им распространяться по всему миру путём трансграничного переноса в атмосфере на большие расстояния. Эти соединения испаряются из почв и водоёмов и, следовательно, могут переноситься на большие расстояния от источников и областей использования. Летучесть зависит от температуры, и, таким образом, СОЗ проходят различные циклы улетучивания-осаждения, прежде чем осаждаться в холодных областях [3] (рисунок 1). Антарктика и Южный океан считаются для них холодной ловушкой [4]. СОЗ (как ранее существовавшие соединения, так и недавно использованные потребительские химикаты) были обнаружены в Антарктике и в Южном океане, несмотря на их удаленность и географическую изоляцию. Однако на сегодняшний день опубликованной информации об уровнях и миграции СОЗ в окружающей среде, а также их воздействии на организмы в Антарктическом регионе по-прежнему недостаточно.

POPS Fig 1 RUS

Рисунок 1. Перенос в атмосфере на большие расстояния (LRAT) СОЗ и взаимосвязь между LRAT (см. текст) и цикличностью в абиотических и биотических компартментах экосистем (рисунок представлен в изменённом виде из [4]).

СОЗ изучались в абиотических и биотических компартментах антарктических экосистем, а их концентрации варьируются в зависимости от района, компартмента и времени отбора проб [5]. Наиболее изученными и обнаруженными СОЗ в окружающей среде Антарктики являются полихлорбифенилы (ПХБ), гексахлорциклогексаны (ГХГ), гексахлорбензол (ГХБ), дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) и другие хлорированные пестициды [5]. Концентрации СОЗ в атмосфере Антарктики были как минимум на порядок ниже, чем в других регионах [6-7], что также справедливо для снега, морского льда и морской воды [8]. Сезонные изменения наблюдались с более высокими уровнями летом, чем зимой [6].

Пищевая сеть стала наиболее изученным центром загрязнения СОЗ в Антарктике [9-13]. Для экосистем Антарктики характерны короткие пищевые сети, и большинство организмов зависят только от нескольких видов, таких как криль (рисунок 2).

POPs Fig 2 RUS

Рисунок 2. Схема пищевой сети Антарктики (рисунок представлен в изменённом виде из [4]). Бентическая пищевая сеть представлена в правой части рисунка: фильтрующие беспозвоночные получают твёрдые органические вещества из поверхностных вод и толщи воды и являются добычей других беспозвоночных и рыб.

СОЗ усваиваются организмами у основания пищевых сетей и постепенно переносятся на следующие трофические уровни (биомагнификация [5,11-15]), где они могут достигать значительных показателей. К сожалению, до сих пор было опубликовано мало информации о концентрациях в первичных производителях (основа пищевой сети) [5].  Было проведено несколько исследований для понимания биоаккумуляции и (или) воздействия СОЗ на антарктические организмы [13-15]: в организмах из экстремально холодной среды содержание липидов выше, чем у видов из умеренных или тропических регионов (они используют липиды для тепловой изоляции и в качестве запаса энергии), таким образом, они могут биоаккумулировать липофильные загрязнители, такие как СОЗ; кроме того, эти организмы часто демонстрируют плохую детоксикационную способность, что делает их более уязвимыми к накоплению СОЗ [14]. Антарктический криль (Euphausia superba)  и серебрянка (Pleuragramma antarcticum) являются ключевыми видами в морских пищевых сетях Антарктики и играют важную роль в переносе СОЗ [14-16]. В качестве биоиндикаторов СОЗ в Антарктике использовались пингвины (Pygoscelids) [5, например, 15-16], поскольку эти животные могут накапливать относительно высокие концентрации загрязняющих веществ из-за их трофического положения. Хорошо известно, что ГХБ, ДДТ и ПХБ являются преобладающими СОЗ в Антарктике, а их концентрации варьируются от нескольких нанограмм на грамм криля до двух порядков на верхних трофических уровнях (морских птиц и млекопитающих). Кроме того, в биоте также были обнаружены новые загрязнители, такие как антипирены (например, полибромированные дифениловые эфиры, ПБДЭ) [10-11,15-17].

В опубликованной литературе указывается, что концентрации в абиотических компартментах уменьшаются в 2 или 3 раза, что согласуется с результатами моделирования [18]. Как следствие, глобальные изменения будут влиять на разделение СОЗ и биогеохимию, особенно на улетучивание, диффузионный обмен между водой и воздухом, разделение газ-частицы и осаждение [19]. Более того, есть данные, что изменение климата повысит продуктивность в поверхностных водах [20] в сочетании с таянием ледников [8]. Полевые измерения показали, что изменения температуры будут увеличивать улетучивание ПХБ из почв, что даёт результаты, которые согласуются с моделями, показывающими, что улетучивание ГХБ будет увеличиваться в результате изменения климата, а концентрации в поверхностных водах будут уменьшаться [19-20]. Однако это увеличение концентрации в атмосфере может увеличить диффузионный обмен между воздухом и водой. Отбор проб в Антарктике показал, что первичная продуктивность является ключевым процессом, который связывает абиотический и биотический компартмент в миграции СОЗ [13]. В настоящее время остаётся неясным, приведёт ли увеличение первичной продуктивности в море к увеличению переноса через пищевые сети до уровня высших хищников, или напротив, будет увеличение концентраций в окружающей среде в донных отложениях и бентических кормушках.

Отмечаемая в настоящее время нехватка данных и отсутствие схем мониторинга затрудняют точную оценку уровней загрязнения и временных тенденций, однако данные более обстоятельных наблюдений из Арктики ясно продемонстрировали, какую роль инструментальный непрерывный и скоординированный мониторинг может играть в оценке рисков, связанных с этими соединениями (например, [6,21]). Международная программа мониторинга может помочь дать ответы на такие важные вопросы:

а) Как ремобилизация СОЗ из-за глобальных изменений (таяние льда [21], повышение температуры) повлияет на биогеохимический цикл СОЗ и перенос загрязняющих веществ через пищевую сеть? [4,19] (рисунок 3)

б) Как рост человеческой деятельности в регионе [4,22-23] повлияет на уровень СОЗ в компартментах окружающей среды? В настоящее время распространение СОЗ (в том числе антипиренов и полициклических ароматических углеводородов) со станций, научно-исследовательских, рыболовных и туристических судов неизбежно и, безусловно, является вторичным источником [4,23-24].

POPs Fig 3 RUS

Рисунок 3. Выброс СОЗ в морскую воду во время таяния льда (рисунок представлен в изменённом виде из [4]).

Антарктический континент и Южный океан считаются крайне важными для глобального климата, баланса пресной воды и стабильности экосистемы, включая здоровье человека. Глобальные изменения могут повлиять на распространение СОЗ во всем мире и способствовать их переносу в антарктические районы, где они могут оказаться в ловушке во льдах и снегах. С таянием ледников, снега, пакового льда и обвалом шельфовых ледников [25] те СОЗ, которые были захвачены в прошлом (и, возможно, не используются до сих пор, как многие ранее существовавшие СОЗ), и те, которые недавно были перенесены на юг (в том числе новые загрязняющие вещества) могут попадать в окружающую среду. О влиянии изменения климата на ремобилизацию и осаждение СОЗ в Антарктике уже сообщалось [26], равно как и о последующих возрастающих концентрациях в организмах [27]. Поэтому изучение влияния изменения климата на биогеохимический цикл СОЗ, биоаккумуляцию и воздействие на экосистемы Антарктики должно иметь первостепенное значение. Возможный сценарий ближайшего будущего в Антарктике будет включать в себя повышение температуры [28] и выброс загрязняющих веществ, поэтому организмы должны быстро адаптироваться как к изменению окружающей среды, так и к повышению уровня СОЗ: смогут ли они сделать это в человеческих временных рамках?


Основные события

1970-е гг. Начало международных инициатив с целью сокращения или прекращения использования СОЗ.

1995 г.     Совет управляющих Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) запрашивает международную оценку двенадцати СОЗ в своём решении 18/32. Межправительственному форуму по химической безопасности (МФХБ) предлагается разработать рекомендации по международным действиям.

2001 г.     Подписана Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях, договор Организации Объединенных Наций (вступает в силу в 2004 году). Его цель - исключить или ограничить производство и использование СОЗ.

2001 г.     Сеть операторов по окружающей среде Антарктики (AEON), группа сотрудников по охране окружающей среды, поддерживаемая Советом управляющих национальных антарктических программ (КОМНАП), публикует сводные данные о деятельности по мониторингу окружающей среды (КОМНАП-AEON, 2001 г.).

2002 г.     Опубликован доклад (ЮНЕП, 2002 г.), в котором содержится первый обзор источников, переноса и воздействия 26 стойких токсических веществ (СТВ) в Антарктике (включая 12 СОЗ Стокгольмской конвенции) за период с 1979 по 1998 гг.

2005 г.     Первое совещание Комитета по рассмотрению стойких органических загрязнителей (КРСОЗ), вспомогательного органа Стокгольмской конвенции, в Женеве, Швейцария.

2006 г.     Постоянная научная группа СКАР по физическим наукам в 2006 г. создаёт на XXIX Совещании СКАР в Хобарте, Австралия, Инициативную группу «Загрязняющие вещества в окружающей среде Антарктики» (ECA), чтобы улучшить понимание микрокомпонентов в полярных средах.

2009 г.     По запросу Стокгольмской конвенции публикуется отчёт КООС по СОЗ: «Стойкие органические загрязнители (СОЗ) в окружающей среде Антарктики. Обзор результатов», доступный по адресу: https://www.scar.org/library/scar-publications/occasional-publications/3507-persistent-organic-pollutants-pops-in-the-antarctic-environment-a-review-of-findings/

2018 г.     Инициативная группа СКАР по СОЗ (Пути поступления стойких органических загрязнителей в Антарктику - ImPACT) официально утверждена на XXXV Совещании делегатов СКАР в Давосе, Швейцария. Её задачей является содействие исследованиям и мониторингу СОЗ в антарктическом регионе.