Сложные отношения воды с землей

Россия впервые за 24 года приняла крупнейший симпозиум по взаимодействию воды и горных пород

Роль воды на нашей планете очевидна. Все живое состоит из нее как минимум на 60 %. Она же занимает 70 % поверхности Земли. Вода в нас и вокруг нас. Но почему вода именно такая? Почему одну воду пить полезно, а другую опасно? Что так сильно на нее влияет? В науке есть целое направление, сторонники которого считают, что на воду и ее химический состав оказывают огромное влияние горные породы, ведь вода постоянно с ними взаимодействует. Эти сложные отношения воды и горных пород ученые из 26 стран мира обсудили в Томском политехе. Здесь прошел 16-й Международный симпозиум по взаимодействию воды с горными породами — Water-Rock Interaction.

Слово томских ученых

Взаимодействие воды и горных пород — это междисциплинарное направление, объединяющее исследования в геологии, гидрогеологии и геохимии. Международный симпозиум Water-Rock Interaction проводится раз в три года. Местом проведения 16-го по счету симпозиума выбрали Томск и Томский политех. Здесь его объединили с еще одним знаковым событием — 13-м Международным симпозиумом по прикладной изотопной геохимии. Оба симпозиума прошли под эгидой нового бренда — первой Международной конференции IAGC (IAGC — Международная ассоциации геохимии).

В итоге в ТПУ приехали более 200 ученых из 26 стран мира. Это геологи, гидрогеологи, геохимики, вулканологи из США, Великобритании, Бразилии, Китая, Южной Африки, Франции, Италии, Мексики, Испании, Португалии, Хорватии, Израиля, Исландии, Саудовской Аравии, Японии и других стран.

«Томск для проведения этих событий был выбран не случайно. Здесь создана серьезная научная школа в области взаимодействия воды и горных пород. Особо хотелось бы отметить, что провести такое событие в Томске — это была идея профессора ТПУ Степана Львовича Шварцева. К сожалению, его больше с нами нет. Но ученики продолжили его инициативу», — отметил первый проректор ТПУ Мехман Юсубов. Именно профессор ТПУ Степан Шварцев был в России идеологом научного направления взаимодействия воды с горными породами.

Американские моллюски и минеральная вода Сахалина

Помимо фундаментальных вопросов на прошедших симпозиумах исследователи обсуждали прикладные аспекты. Например, качество воды, в том числе природных питьевых и термальных вод, проблемы изменения климата и экологии, прикладную изотопную геохимию. Об экологических проблемах, связанных с добычей нефти и природного газа из сланцевых пластов, на примере исследований в США на симпозиуме рассказал доцент Университета штата Пенсильвания Натаниэль Уорнер.

«Моя команда около 10 лет занимается изучением влияния добычи сланцевой нефти на экосистемы в районе разработки. В целом можно сказать, что разрешенные выбросы нефтегазовых сточных вод привели к увеличению солености, радиоактивности и потенциальной токсичности потоковой воды и отложений. Животные испытывают на себе колоссальную нагрузку от нашего вмешательства. Мы также исследуем, как скважинная вода, попадая, например, в реки, влияет на экосистемы. Например, моллюски накапливают вредные элементы из скважинной воды, в том числе радионуклиды. Пресноводные моллюски — это новое направление в экологическом мониторинге, так как раньше ученые работали только с морскими моллюсками. Сейчас мы находимся в постоянном поиске технологий эффективной работы с пресноводными моллюсками».

О значении свойств минеральных вод острова Сахалин российским и зарубежным коллегам рассказал заведующий лабораторией геохимии гипергенных процессов Дальневосточного геологического института ДВО РАН Георгий Челноков. Его команда исследует новые данные о составе и происхождении подземных вод и попутных газов, геотермальную энергию и бальнеологические свойства природных объектов.

«Мы изучаем фундаментальные проблемы формирования химического состава воды и газа. С помощью этих данных можно прогнозировать глубину проникновения воды в недра земли и использовать воду как маркер прогнозирования землетрясений по изменению химического состава.

Если мы найдем доказательства того, что состав воды, которая изливается на поверхность земли, изменяется под воздействием каких-то факторов и геологических процессов в пределах территорий обитания человека, то сможем предотвратить экзогенные процессы», — пояснил Георгий Челноков.

Азот и леса в Канаде

Руководитель лаборатории стабильных изотопов (Delta Lab) Геологической службы Канады Мартин Савард (индекс Хирша 34,43) рассказала, каких результатов удалось добиться ее научному коллективу, изучающему, как накопление азота влияет на состояние лесов. «Не существует системы, позволяющей отслеживать накопление азота и его соединений в деревьях. При этом деревья покрывают значительную часть суши. Так, большая часть Канады покрыта северным лесом. Деревья в нем, благодаря своему возрасту, являются естественными аккумуляторами азота. Для исследования мы выбрали канадскую ель. Мы изучали промышленную зону Канады — провинцию Альберта, где добывают нефть и действуют теплоэлектростанции, работающие на угле. В этом регионе повышены выбросы азота в атмосферу. Мы учитывали множество критериев: параметры территории, дерева, его возраст, увлажненность почвы, брали образцы не только годовых колец, но и воздуха, почвы, корней, микроорганизмов, находящихся в данной среде. Для исследования использовались очень сложные протоколы, позволяющие нам отделить именно тот азот, который действительно попадает в дерево. Эта сложная работа помогла нам выполнить по-настоящему системный анализ, понять в деталях, как именно проходит этот цикл.

На основании проведенных исследований мы можем сказать, что количество азота, которое фиксируется в Канаде сейчас, оказывает положительный эффект на развитие леса при актуальном уровне загрязнения. Мы получили важный механизм, позволяющий контролировать процесс в перспективе, а также разработать новые протоколы по сбору и анализу образцов. Их можно будет использовать в сельском хозяйстве, для изучения влияния антропогенных факторов на загрязнение почвы, в экологии, чтобы оценить, например, состояние лесов после пожаров».

Окно в Россию

Для иностранных участников томский симпозиум стал настоящим окном в Россию. Небольшая группа зарубежных и российских исследователей, занимающихся вопросами термальных источников, отправилась на Камчатку, в долину гейзеров. Еще одна группа поехала на Алтай, а другая — в Центр учебных геологических практик Томского политеха в Хакасии, в своеобразную геологическую лабораторию под открытым небом.

«Шестнадцатый симпозиум Water-Rock Interaction в ТПУ стал площадкой, на которой как опытные состоявшиеся ученые, так и юные исследователи могли представить свои научные результаты. Многие находили новых партнеров для совместных исследований, и это, на мой взгляд, является одним из важнейших результатов нашего мероприятия. Для некоторых мы перевернули представления о Сибири и России в целом. Безусловно, мы еще раз отметили Томск и Томский политехнический университет на научной карте, открыв для многих участников ”окно в Сибирь, окно в Россию”», — подытожила председатель томского организационного комитета, руководитель отделения геологии ТПУ Наталья Гусева.

Подготовили Александра Лисовая, Наталья Каракорскова