Ученые Южного федерального университета (ЮФУ) в ходе комплексного исследования выявили, что наночастицы оксида свинца ведут себя в агроэкосистемах гораздо агрессивнее, чем считалось ранее. Их малый размер кардинально меняет поведение токсичного металла в черноземе и растениях, усиливая подвижность свинца и его биологическую доступность. Это открытие заставляет по-новому оценивать экологические риски, связанные с использованием и попаданием в окружающую среду наноматериалов.
Специалисты Академии биологии и медицины Д. И. Ивановского и НИИ физики ЮФУ детально изучили полный цикл взаимодействия наночастиц с почвой и сельскохозяйственными культурами, в частности, яровым ячменем. В лабораторных условиях был смоделирован процесс загрязнения чернозема, после чего ученые проследили за распределением металла и его влиянием на клеточном уровне. Для анализа применялся комплекс современных методов, включая синхротронную дифракцию и спектроскопию на базе НИЦ «Курчатовский институт», что позволило получить уникальные данные.
Согласно результатам, наноформы оксида свинца существенно повышают миграцию свинца в почве, облегчая его поглощение корневой системой растений. Более того, внутри тканей ячменя были обнаружены новые минеральные фазы, такие как плумбоферрит, литарж, галенит и пироморфит, которые сформировались в результате трансформации исходных наночастиц. Синхротронные данные также подтвердили образование в почве и растениях высокоподвижных аквакомплексов свинца, что дополнительно увеличивает экологический риск.
Микроскопические исследования наглядно показали токсическое воздействие высоких доз наночастиц: они вызывают разрушение корневых тканей, что угнетает ключевые метаболические процессы и тормозит рост и развитие растения. По словам руководителя проекта, доктора физико-математических наук Виктории Шуваевой, исследование доказывает, что при оценке опасности соединений свинца принципиально важно учитывать не только химическую форму, но и размер частиц, который определяет их поведение и токсичность.
Полученные данные, опубликованные в международном журнале Applied Soil Ecology, имеют большое практическое значение. Они необходимы для разработки современных подходов к оценке рисков наноматериалов в сельском хозяйстве и создания эффективных стратегий защиты почвенных ресурсов и продовольственной безопасности, особенно в регионах с высокой техногенной нагрузкой.
Ранее ученые презентовали биопрепарат, который увеличит урожай сои на 60%.
