Каждый год на угольных электростанциях по всему миру в отход идет более 100 миллионов тонн побочных продуктов сжигания угля, причем часть из них утилизируется путем сброса в близлежащие водоемы. Подобный метод может негативно влиять на экосистемы водоемов, поэтому одной из задач ученых-экологов в области охраны экосистем пресных водоемов является подробное изучение этого влияния. Сейчас в изучении экологического состояния подверженных риску загрязнения водоемов для проверки качества воды активно используется метод изотопного анализа. В числе прочих неорганических элементов, содержащихся в продуктах загрязнения, ученые обратили внимание на особенность стронция сохранять изотопное соотношение даже после сгорания угля и попадания отходов в водную среду.

Авторы исследования предположили, что твердые образования во внутреннем ухе рыбы (отолиты) могут содержать микроэлементы, которые свидетельствуют об угольном загрязнении. «Известно, что отолиты хранят много информации о жизни рыбы: химические и физические данные, информацию о возрасте, естественной среде обитания и характере миграции», — говорит Джессика Брандт (Jessica E. Brandt), ведущий автор статьи. Доктор Брандт и ее команда изучили отолиты рыб из двух разных водоемов Северной Каролины, в оба из которых попадали отходы угля от близлежащих электростанций.

Предположив наличие таких маркерных изотопов в отолитах рыб загрязенных водоемов, ученые провели отбор образцов (брались только те рыбы, которые прожили всю жизнь в одной экосистеме). Также исследователи собрали образцы из приповерхностных вод и донных отложений из двух озер (Мейо и Саттон в штате Северная Каролина), которые подвергались сильному загрязнению от угольных электростанций. Для проверки исследования ученые взяли образцы воды с участков рек, расположенных выше по течению, чем Мейо и Саттон, а также из двух озер, никак не загрязненных отходами угольной энергетики — Тиллери и Ваккамо. Далее образцы подверглись тщательному анализу (выпаривание, отделение, нагревание), погрешность которого — около 0,0004 процента.

Результаты показали, что соотношение изотопов стронция 87Sr/86Sr в отолитах рыб (0,71014–0,71040) практически идентично образцам, которые были собраны на дне озер Мейо и Саттон. Соотношение в приповерхностных водах тех же озер несколько отличалось (0,71012–0,71014), однако, по словам ученых, это прогнозируемая разница, которая, вероятно, вызвана нестабильным гидрологическим режимом приповерхностных вод. При этом соотношение в пробах воды озера Тиллери составило 0.70990–0.70993 — по меркам проводимого исследования это значительная разница. Таким образом ученые подтвердили гипотезу о возможности изучать прямое воздействие угольного загрязнения на живые организмы по изотопному анализу отолитов.

При этом, изотопные исследования образований в живых организмах, вероятно, не будет ограничено проведенным анализом. Брандт также рассказала о перспективах таких исследований: «Поскольку отолиты растут в течение всей жизни рыбы, мы могли бы использовать временной анализ для датировки загрязняющих выбросов. Это новое и важное направление в исследовании качества воды». 

Ранее другая группа исследователей смогла уточнить температуру океана в эоцене также при помощи изотопного анализа проб воды.

Пётр Кузнеченко