Летним утром 2018 года Кевал-Шах, одетый в темно-синий комбинезон, резиновые перчатки и респираторную маску, сел на моторную лодку на озере в Северо-Западном Онтарио. Он и еще девять человек, все в подобной защитной одежде, собирались сделать то, чего никогда раньше не делали: вылить почти 409 литров нефти в озеро. Не переживайте, этот человек не климатический террорист и не утилизатор отходов. Кевал-Шах - ученый, и это его эксперимент.
Имитация аварий
В течение следующих двух часов Шах и его коллеги, команда техников-экологов, химиков, водителей лодок и фотографов, осторожно перекачивали вязкую жидкость в ряд изолированных зон озера. Эта операция, являющаяся частью одного масштабного проекта, была разработана для имитации разливов нефти в рамках научных исследований. В течение последних трех лет ученые изучали преднамеренные разливы, чтобы узнать больше о том, как нефть влияет на озера в бореальных регионах, на лесистые ландшафты, которые простираются по северу Канады, России и Аляски.
Никто ранее не осмеливался на такое
«Проект является одним из первых в своем роде, - говорит Жюль Блэ, профессор биологии в университете Оттавы и один из руководителей проекта. - Большинство исследований разливов нефти проводится в лабораториях или после аварийных разливов». По его словам, такие условия имеют свои ограничения. Лабораторные эксперименты способны лишь имитировать упрощенные версии сложных экосистем. А когда происходят катастрофы, все силы бросаются на максимально быструю очистку воды от нефти, а не сбор научных данных. Кроме того, в аварийных зонах отсутствует исходная информация о водоемах.
"Это напоминает работу криминалистов на месте аварии, — отмечает Блэ. - Вы не знаете, что произошло, как это произошло и что было раньше, что делает сравнение условий "до и после" практически невозможным".
Пристально наблюдая за промышленными разливами в бореальных озерах, исследователи надеются получить представление о воздействии нефти на окружающую среду в реальных условиях. В будущем это поможет нефтяной промышленности разработать более эффективные способы управления случайными разливами.
Загрязнить, чтобы спасти
Преднамеренное загрязнение озера может показаться странным способом защиты окружающей среды, но Международный институт устойчивого развития тщательно исследовал район озер IISD-ELA - это объект, где проводятся исследования. Данную местность, состоящую из 58 небольших водоемов, на протяжении полувека ученые использовали в качестве естественных природных лабораторий. Они выливали в эти воды почти все виды загрязняющих веществ, включая удобрения, ртуть, серную кислоту и даже эстроген. Изучение того, как эти токсины влияют на экосистемы, а зачастую и на целые озера, сыграло важную роль в проведении исследований.
"Подобные исследования фактически привели к резкому улучшению качества воды во всем мире, - говорит Блэ. - Проект по разливу нефти является одним из череды экспериментов, где мы "отравляем" одно озеро, чтобы спасти остальные".
Эвтрофикация
Когда в 1968 году был открыт исследовательский центр, загрязнения уже вызывали цветение водорослей, исчезновение кислорода из воды и неконтролируемые смерти рыбы в озере Эри, которое находится на границе между Соединенными Штатами и Канадой. Феномен цветения водорослей, называемый эвтрофикацией, тогда был плохо изучен: химический бульон загрязняющих веществ стекал в озеро с ферм, городов и промышленных зон, и исследователи не знали, какой именно загрязнитель инициировал цветение.
Двум ученым, Уолли Джонсону и Джеку Валлентайну, было поручено разобраться с корнем проблемы эвтрофикации. Они думали, что эксперименты с целым озером помогут дать ответы, поэтому стали искать на картах подходящее место. В идеале им был необходим водоем в необитаемом регионе с минимальным человеческим влиянием: никаких домов для отдыха, никакого сельского хозяйства и лесозаготовок.
Они остановились на местности в двух часах езды от Кеноры - города на западной окраине провинции Онтарио. Область покрыта тысячами небольших, нетронутых озер, граничащих с густыми еловыми и сосновыми лесами. До сих пор в этот район вела только одна проселочная дорога, на использование которой посетителям требовалось специальное разрешение.
Время "химичить"
В конце 1960-х годов была проведена первая серия экспериментов по изучению эвтрофикации. Группа ученых во главе с Дэвидом Шиндлером, ныне профессором экологии в университете Альберты в Эдмонтоне, установила пластиковый барьер через середину озера 226 (каждое озеро было пронумеровано). Ученые разлили углерод и азот по обе стороны озера, но добавили фосфор только на одну. Довольно скоро загрязненная фосфором сторона затянулась водорослями. Аэрофотосъемка показала наглядные результаты. «Это самый красноречивый снимок в истории лимнологии», - считает Джеймс Элсер, биолог из Аризонского государственного университета. Лимнология - это изучение внутренних водных экосистем. Изображение убедило политиков, что выбросы фосфора должны контролироваться. В 1970-х годах правительства Канады и Соединенных Штатов приняли закон о запрете фосфатов в моющих средствах.
Пришло время и других веществ
С тех пор объект ELA неоднократно использовался для различных экспериментов. С 1976 по 1993 годы Шиндлер и его команда заливали серную кислоту в озеро 223 и обнаружили, что безопасный уровень кислотности для озерных организмов ниже, чем считалось ранее.
С 1999 по 2007 годы уже другая команда добавила ртуть в озеро 658, продемонстрировав, как тяжелый металл, выделяющийся из угольных электростанций, может накапливаться в пищевых сетях. Этот эксперимент показал, что гормон, который выделяется в сточные воды из мочи женщин, принимающих противозачаточные таблетки, вызывает у самцов рыб развитие женских черт, что в конечном итоге приводит к краху популяции.
Чем занимаются на ELA
«ELA - это единственное место в мире, где ученые могут проводить эксперименты над целыми озерами и наблюдать за последствиями на протяжении десятилетий, - говорит Шиндлер. - Его даже называют "суперколлайдером экологии"».
Создание прочных связей между лабораторными экспериментами и реальными экосистемами для лучшего понимания последствий человеческой деятельности - это хлеб и масло ELA. И продолжающееся исследование разлива нефти - своего рода наследие ELA. Летом 2018 года одна из команд ученых добавила нефть к восьми исследуемым участкам по всему озеру 260, имитируя реальные разливы — от небольших инцидентов до выброса в реку Каламазу в 2010 году, одного из крупнейших разливов в пресной воде в истории США. Команда изучала, как нефть перемещается через воду и влияет на организмы.
Ученые создали набор разливов в 18 корпусах вдоль береговой линии. Выгрузив нефть, они удалили основную ее часть с помощью обычных методов очистки. Однако всегда есть осадок, оставшийся на берегу и на растениях. Исследователи хотят найти более эффективные способы удаления этого остаточного масла. Они будут тестировать различные методы очистки, в том числе использовать природные бактерии и плавучие очистные заболоченные земли.
Мало, кто против
Эксперименты, подобные этим, на удивление вызывают мало споров даже в кругах защитников природы. Люди, как правило, не противятся, а исследователи, работающие в экспериментальном районе, прикладывают много усилий для информирования общественности о своих опытах. Они не выбрасывают химикаты в озера, надеясь на "метод тыка". Ученые должны доказать регуляторам, что их эксперименты не окажут никакого токсического воздействия на людей и не повлияют на нижележащие воды. К тому же исследователи обязаны вернуть озерам их естественное состояние в течение 10 лет.
Подобный проект - это не оскорбление природы, это ее восстановление. Теперь, когда нефть уже пролита в озеро 260, ученые будут исследовать загрязненные участки экосистемы в течение многих последующих лет, ища способы спасения загрязненных нефтью вод.
