Раскрыта опасность наночастиц оксида свинца для черноземов

МОСКВА, 10 декабря. /ТАСС/. Ученые Южного федерального университета установили, что наночастицы оксида свинца в почве и сельскохозяйственных растениях могут быть существенно опаснее крупных частиц того же вещества: они повышают подвижность свинца в черноземе, усиливают его биодоступность и приводят к трансформациям соединений прямо в тканях растений, сообщили в пресс-службе ЮФУ.

"Наше исследование показывает, что нельзя рассматривать соединения свинца только через призму их химической формы - размер частиц принципиально меняет их поведение и токсичность в почве и растениях. Комбинация методов синтеза, высокоточной диагностики и моделирования загрязнения позволяет по-новому оценивать риски, связанные с наночастицами металлов в агроэкосистемах", - отмечает руководитель проекта, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник НИИ физики ЮФУ Виктория Шуваева.

Как пояснили в ЮФУ, исследование было необходимо из-за того, что наночастицы, которые все активнее применяются в промышленности, потенциально могут попадать в окружающую среду на этапах производства, использования и утилизации материалов. Наноматериалы на основе оксидов металлов используются, в частности, в функциональных покрытиях, каталитических системах, электронных компонентах и специальных материалах, и именно поэтому важно понимать их экологические риски для агроэкосистем.

Команда исследователей Академии биологии и медицины им. Д. И. Ивановского и НИИ физики ЮФУ проследила полный "жизненный путь" оксида свинца: от синтеза наночастиц до их поведения в почве и растениях. В лаборатории ученые искусственно загрязняли чернозем и оценивали воздействие на яровой ячмень, применяя синхротронные и спектроскопические методы, а также световую и электронную микроскопию.

Результаты показали, что наночастицы оксида свинца делают загрязнение более "подвижным": вредное вещество легче перемещается в черноземе и проще попадает в растения. Исследования подтвердили, что в почве и внутри тканей ячменя часть исходного материала может переходить в более растворимые и потому более доступные для живых организмов формы, что повышает экологический риск. Микроскопические исследования также выявили, что высокие дозы оксида свинца, особенно в наноформе, вызывают выраженное токсическое воздействие - разрушение корневых тканей и снижение эффективности метаболических процессов, обеспечивающих рост и развитие ячменя.

В ЮФУ отметили, что прямой "технологической замены" опасным наноматериалам исследование не предлагало, однако ученые сформировали важную научную основу для практических решений. Речь идет о необходимости учитывать размер частиц при экологическом нормировании и оценке риска, а также разрабатывать специализированные стратегии защиты почв и сельхозкультур в регионах с высокой техногенной нагрузкой. Полученные данные могут быть использованы при создании более точных моделей поведения наноматериалов в агроэкосистемах и при подготовке рекомендаций для мониторинга и предотвращения загрязнения.

Об исследовании

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 21-77-20089_продление) на базе Южного федерального университета и НИЦ "Курчатовский институт". ЮФУ является участником программы стратегического академического лидерства "Приоритет - 2030" и развивает ряд проектов в области повышения урожайности и устойчивости агроэкосистем. Одним из таких направлений является стратегический технологический проект "Технологии биоинженерии почв", в реализации которого участвуют исследователи Академии биологии и медицины им. Д. И. Ивановского.