Группа ученых Южного федерального университета продолжила работу над исследованием воздействия тяжелых металлов и их форм на почвы и растения с привлечением инфраструктуры уникальных специализированных установок мега-класса Mega-Science на базе НИЦ «Курчатовский институт».
Ежегодно 5 декабря в рамках Всемирного дня почв внимание всего мира сосредоточено на значимости почвенных ресурсов для нашей планеты. Южный федеральный университет активно включен в исследования, направленные на развитие агробиобезопасности и улучшение плодородия почв России. В Южном федеральном университете этим направлением исследований занимается междисциплинарный коллектив, в их числе биологи, почвоведы, физики, математики и IT-специалисты.
В том числе реализуется один из ключевых проектов ЮФУ «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология» государственной программы «Приоритет-2030» (национальный проект «Наука и университеты»). Цель проекта – создание прорывных технологий для сохранения природно-ресурсного потенциала и повышение плодородия почв Юга России с целью обеспечения продовольственной безопасности.
Недавно опубликованы результаты исследований в журналах Chemosphere и Environmental Research, где специалисты вуза изучили трансформацию макро- и наночастиц тяжелых металлов в почвах и их фитотоксичность для ведущих сельскохозяйственных культур. Как поясняют исследователи, целью данного проекта была оценка экологических проблем, связанных с концентрацией и формами тяжелых металлов (ТМ), присутствующих в почвах, для установки их токсичности, способности к миграции и биодоступности. Ключевым аспектом исследования стало использование современных рентгеноаналитических методов, включая рентгеновскую абсорбционную спектроскопию (XAS), рентгеновскую дифракцию (XRD), рентгеновскую флуоресценцию (XRF) и другие. Эти методы предоставляют возможность детального изучения состава почв и их способности удерживать и перемещать тяжелые металлы.
«Химическое загрязнение окружающей среды – одна из главных проблем современности. До 95 процентов загрязнений попадает в экосистему через почву. Тяжелые металлы (ТМ) в почве, не разлагаясь, могут быть канцерогенными и токсичными для живых организмов. Для оценки рисков миграции ТМ по пищевой цепи нужны данные о формах их присутствия в почвах. Существующие методы дают информацию о прочности удерживания металла, но не раскрывают механизмы его закрепления в почвенных компонентах.
Для решения этой проблемы мы реализуем проект, который направлен на изучение видообразования и структурных трансформаций макро- и наноформ металлов в твердофазных частицах почв и растений с использованием инновационных методов синхротронного рентгеновского излучения», – руководитель проекта, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник НИИ физики ЮФУ Виктория Шуваева.
Таким образом, на экспериментальной станции структурного материаловедения СТМ (К1.3.б.) методом спектроскопии поглощения рентгеновских лучей сотрудники НИИ физики ЮФУ – руководитель проекта, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Виктория Шуваева и доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Валерий Власенко провели измерения загрязненных почвенных и растительных образцов с повышенным содержанием Zn, Cu, Ni, Pb, Mn, Cr, Cd и Ti, наиболее приоритетных неорганических поллютантов почв и растений. Проведены рентгенодифракционные исследования образцов почвы, и на их основе будет выполнен фазовый анализ.
Ученые Академии биологии и биотехнологии Д.И. Ивановского ЮФУ установили, что метод синхротронного рентгеновского излучения является надежным для идентификации металлсодержащих соединений в почвах и тканях растений и выявивших морфофизиологические трансформации форм макро- и наночастиц ТМ в растениях ячменя (Hordeum vulgare L.).
Результаты анализа состояния металлов в загрязненных почвах, полученные с помощью новейших синхротронных методов физического анализа, будут сопоставлены с результатами, полученными традиционными методами химического экстрагирования. Комбинация современных экспериментальных методов XAFS-спектроскопии, порошковой дифракции (XRD) и методов последовательного фракционирования даст полную информацию о формах нахождения металлов в загрязненных почвах. Исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда в Южном федеральном университете.