Существенный вклад в деградацию почвенного покрова, снижение урожайности и качества сельскохозяйственных культур во всем мире вносит загрязнение тяжелыми металлами и металлоидами. Они относятся к приоритетным поллютантам. Однако не все тяжелые металлы и металлоиды исследованы одинаково хорошо. Загрязнение окружающей среды ртутью (Hg), свинцом (Pb), кадмием (Cd), медью (Cu), цинком (Zn), хромом (Cr), никелем (Ni), молибденом (Mo), кобальтом (Co), фтором (F), бором (B), селеном (Se), мышьяком (As), марганцем (Mn), барием (Ba), ванадием (V), сурьмой (Sb), стронцием (Sr), оловом (Sn) и вольфрамом (W) встречается чаще и исследовано лучше. А вот экологические последствия загрязнения почв такими металлами и металлоидами, как серебро (Ag), висмут (Bi), теллур (Te), таллий (Tl), и другими «редкими» тяжелыми металлами исследованы очень мало. При этом масштабы и степень загрязнения ими почв с каждым годом увеличиваются.

В связи с этим ученые Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ Татьяна Минникова, Наталья Евстегнеева, Наталья Цепина и Алена Тимошенко под руководством Сергея Колесникова в рамках выполнения гранта Российского научного фонда (№ 22-24-01041) исследовали экологическую токсичность относительно редких поллютантов: серебра, висмута, теллура и таллия.

«Было проведено сравнение экотоксичности этих элементов с экотоксичностью широко распространенных поллютантов, таких как Hg, Pb, Cd, Cu, Zn, Cr, Ni, As и др. Проведенные исследования показали высокую экотоксичность серебра, висмута, теллура и таллия (Ag, Bi, Te, Tl) даже в сравнении с такими опасными металлами, как ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, хром (Cd, Hg, Pb, Cu, Zn, Cr) и др. Таким образом, было установлено, что экотоксичность серебра, висмута, теллура и таллия в настоящее время существенно недооценена. Это связано с тем, что загрязнение этими элементами окружающей среды встречается значительно реже, чем другими», – рассказал руководитель проекта РНФ, заведующий кафедрой экологии и природопользования, г.н.с. лаборатории «Здоровье почв» АБиБ ЮФУ Сергей Колесников.

По словам ученого, в рамках проекта было проведено ранжирование тридцати химических элементов по степени экотоксичности. Так, если содержание элемента в почве выразить в моль/кг, что позволяет сравнить экотоксичность отдельных атомов элементов между собой, то первые пять наиболее экотоксичных элементов — это теллур, селен, серебро, висмут, таллий.

Кроме того, при загрязнении почвы Ag, Bi, Te, Tl эффект гормезиса (стимулирующего действия токсиканта) наблюдался крайне редко, в отличие от подавляющего большинства тяжелых металлов и металлоидов, считающихся очень опасными, таких как Hg, Cd, Pb, Cr, Cu, Zn и др., что также свидетельствует о высокой экотоксичности Ag, Bi, Te, Tl.

И наконец, экотоксичность серебра, висмута, теллура и таллия (Ag, Bi, Te, Tl) проявляется при содержании в почве уже 1,5 фона (фоновой концентрации), то есть значительно раньше, чем для большинства других тяжелых металлов и металлоидов. Ранее считалось, что при концентрации тяжелого металла или металлоида в почве менее четырех фонов, его токсичность не проявляется.

Также в результате исследования были установлены экологически безопасные концентрации Ag, Bi, Te, Tl в почве. В настоящее время экологические нормативы содержания Ag, Bi, Te, Tl в почве (ПДК, ОДК) отсутствуют как в России, так и в мире.

«Полученные результаты смогут быть использованы научными, природоохранными и сельскохозяйственными организациями при оценке экологического состояния почв и наземных экосистем, загрязненных Ag, Bi, Te, Tl, разработке методов мониторинга, диагностики и нормирования загрязнения почв, оценке устойчивости разных почв к загрязнению, прогнозировании экологических рисков в результате загрязнения, разработке предельно допустимых концентраций, определении путей и способов реабилитации почв», – отметил Сергей Колесников.

Использование результатов исследования, изложенных в «Горном информационно-аналитическом бюллетене», будет способствовать переходу к высокопродуктивному и экологически чистому сельскому хозяйству, получению конкурентноспособной экологически чистой сельскохозяйственной продукции, обеспечению продовольственной и экологической безопасности Российской Федерации.

Напомним, Южный федеральный университет является участником трека «Исследовательское лидерство» федеральной программы «Приоритет-2030» (национальный проект «Наука и университеты»). Данное исследование отвечает целям проекта ПСАЛ ЮФУ до 2023 года «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология».

Текст: Юлия Сопрунова