Медь используют в производстве биоцидов в сельском хозяйстве и микроудобрений для защиты древесины. Ученые из России и Турции впервые исследовали, как соединения меди разного размера влияют на почвы и ячмень. Оказалось, что большие частицы размером в несколько миллиметров увеличивают концентрацию металла в растении до 8 раз, тогда как наноразмерные частицы — до 10, что снижает показатели растения и его урожайность. Результаты исследования могут помочь поддерживать плодородие почв и разработать новые сельскохозяйственные удобрения. Свои выводы, сделанные при поддержке Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), ученые опубликовали в журнале Environmental Geochemistry and Health.​   

К числу наиболее опасных загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду, относятся тяжелые металлы. В отличие от органических загрязнителей, которые разлагаются, тяжелые металлы могут лишь распределяться между отдельными компонентами водных систем и почв. Чтобы оценить влияние металлов на почву и донные отложения, нужно не столько определить рост общей концентрации элементов, сколько изучить их подвижность. Кроме того, важным аспектом становится степень дисперсности тяжелых металлов в окружающей среде, то есть степень измельчения частиц. Чем выше степень дисперсности, тем меньше размер частиц. Исследователи Академии биологии и биотехнологии имени Д. И. Ивановского Южного федерального университета (ЮФУ) вместе с коллегами Университета Ондокуз-Майис (Турция) изучают такие процессы, происходящие на уровне атомов и молекул. 

«Вопросы безопасности применения материалов на основе меди, в том числе нанодисперсных, особенно важны, потому что их широко используют в производстве биоцидов в сельском хозяйстве и микроудобрений для защиты древесины. Накопление тяжелых металлов, в том числе меди, в почве может потенциально привести к накоплению и в тканях растений. В разной степени дисперсности они токсичны не только для растений, но и для клеток человека», — рассказывает Марина Бурачевская, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Академии биологии и биотехнологии имени Д. И. Ивановского ЮФУ (Ростов-на-Дону). ​

В новой работе почвоведы посмотрели, как меняется медь в черноземе обыкновенном в зависимости от размера частиц, а также оценили ее токсическое воздействие на рост ярового ячменя. Образцы исследовали при помощи синхротронного излучения — это электромагнитное излучение, которое генерируют крупные ускорители электронов или позитронов. Синхротронное излучение отличается от обычного рентгеновского высокой интенсивностью, то есть эксперимент проводится во много раз быстрее. Ученые взяли образцы почвы из Ростовской области и добавили в них оксид меди разной степени дисперсности (3–5 миллиметров и 30–50 нанометров). Разное количество соединений меди добавляли в виде сухого порошка и тщательно перемешивали с почвой. В эти загрязненные образцы высадили семена ячменя, за которыми тщательно наблюдали. Содержание меди определяли при помощи рентгеновских лучей в порошке из уже высушенных частей растений. 

Выяснилось, что соединения меди привели к увеличению содержания в почве подвижных соединений металла. Такие соединения могут проникать в растения и способны перемещаться по пищевой цепи, а также мигрировать в соседние среды: грунтовые воды, реки, озера и др. Результаты показали, что доля выделенных подвижных соединений меди из загрязненных образцов в 20-2322 раза превышает количество соединений металлов, взятых из незагрязненной (контрольной) почвы. Чем больше металлов вносили в почву, тем более подвижными были металлы. От концентрации частиц зависело, насколько прочно медь закреплялась в почве и ее доступность для растений. 

«Влияние большой дозы меди разной дисперсности состояло в том, что тормозились развитие и продуктивность ярового ячменя. Учитывая больший негативный эффект на биометрические, цитоморфометрические, ультраструктурные параметры и данные по содержанию металла в растениях, в целом можно сделать вывод, что медь в нанодисперсной форме лучше проникает из почвы в растение и способна накапливаться в нем в больших количествах», — заключает Марина Бурачевская. ​

Результаты исследования могут использоваться в такой отрасли сельского хозяйства, как растениеводство, например для контроля экологической ситуации, поддержания плодородия почвы и разработки новых удобрений.

Источники

Ученые выяснили, какой размер частиц меди наносит наибольший вред почве и растениям
Российский научный фонд (rscf.ru), 30/03/2021
Ученые выяснили, какой размер частиц меди наносит наибольший вред почве и растениям
Научная Россия (scientificrussia.ru), 30/03/2021
Ученые определили наиболее вредный для почвы и растений размер загрязняющих частиц
ТАСС, 30/03/2021
Ученые выяснили, какой размер частиц меди наносит наибольший вред почве и растениям
Поиск (poisknews.ru), 31/03/2021
Влияние меди
Научная Россия (scientificrussia.ru), 31/03/2021
Ученые выяснили, какой размер частиц меди наносит наибольший вред почве и растениям
Новости науки (novostinauki.ru), 31/03/2021
Размер частиц меди имеет важнейшее значение в АПК
Агро XXI (agroxxi.ru), 01/04/2021
Ученые выяснили, какой размер частиц меди наносит наибольший вред почве и растениям
Годнауки.рф, 01/04/2021
Ученые определили наиболее вредный для почвы и растений размер загрязняющих частиц
Российский научный фонд (rscf.ru), 01/04/2021
УЧЕНЫЕ ВЫЯСНИЛИ, КАКОЙ РАЗМЕР ЧАСТИЦ МЕДИ НАНОСИТ НАИБОЛЬШИЙ ВРЕД ПОЧВЕ И РАСТЕНИЯМ
Биотех 2030 (biotech2030.ru), 01/04/2021
Ученые определили наиболее вредный для почвы и растений размер загрязняющих частиц
Российский научный фонд (рнф.рф), 01/04/2021

Похожие новости

  • 10/03/2021

    Учёные СФУ продолжают исследование урожайности зерновых в Хакасии методами дендрохронологии

     Международный коллектив учёных из России и Индии изучил историю урожайности основных зерновых культур, выращиваемых в Южной Сибири, с помощью методов дендрохронологии — науки, позволяющей реконструировать климатические изменения прошлых лет по древесным кольцам.
    319
  • 21/12/2020

    В СФУ продолжат разрабатывать агропрепараты нового поколения на средства мегагранта

    ​Проект Сибирского федерального университета «Агропрепараты нового поколения: стратегия конструирования и реализация» — победитель конкурса 2017 года на получение грантов Правительства РФ для проведения научных исследований — продлён ещё на два года по итогам заседания Совета по грантам правительства РФ.
    534
  • 24/02/2021

    Координационное совещание по работе Западно-Сибирского межрегионального НОЦ прошло в Тюмени

    ​Замминистра науки и высшего образования РФ Алексей Медведев и директор департамента стратегического развития Минобрнауки Юрий Казаков 20 февраля провели совещание с участниками Западно-Сибирского межрегионального научно-образовательного центра (НОЦ) Тюменской области, ХМАО-Югры и ЯНАО, на котором обсудили итоги работы Центра в 2020 году, наметили планы на будущее.
    448
  • 21/12/2020

    Учёные РФ и Франции выяснят, как пожары могут изменить экосистемы мира

    ​​Двое молодых учёных ТГУ – сотрудники лаборатории «БиоГеоКлим» Артём Лим и Дарья Кузьмина на протяжении двух месяцев работали в одном из ведущих научных центров Франции – Обсерватории Миди-Пиринейз.
    492
  • 22/06/2020

    Исследователи нашли способ ускорить рост растений

    Многие видели в окнах домов яркое розовое свечение – это специальные лампы, которые используют владельцы комнатных растений для того, чтобы их цветы не испытывали недостатка в свете. Похожими лампами пользуются и фермеры, устанавливая их в теплицах.
    574
  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    5002
  • 29/12/2020

    Наталья Гусева: «2020 год потребовал самоотверженности и готовности к переменам»

    ​Директор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Наталья Гусева поделилась результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказала о целях и задачах на будущий год.​   Уходящий год стал точкой отсчета новой реальности для всего мира, и, чтобы в нее «встроиться», нам пришлось многое пересмотреть и изменить в своей деятельности.
    1433
  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    1202
  • 24/06/2021

    Ученые создали гель, который позволит точечно расходовать химикаты и воду в сельском хозяйстве

    Гель из пищевых отходов, который позволит точечно расходовать химикаты и воду в сельском хозяйстве, создали ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в составе международного коллектива. По словам авторов, новый материал позволит сделать агропромышленность намного более экономной и экологически безопасной.
    179
  • 11/12/2020

    Почему земля вкусная: ученые ТПУ ищут "рецепт" от загадочных болезней

    ​​​Ученые Томского политеха (ТПУ) отправились в экспедицию на Алтай, где будут методами биогеохимии изучать причины геофагии (поедания почвы) животных. Такие исследования прошли в Приморье и предстоят в Забайкалье, в комплексе они расскажут, как окружающая среда и геология местности влияют на живые организмы.
    619