Поиск - новости науки и техники

Не надо грязи! Ученые ЮФУ предлагают оригинальные методы очистки почв.

Ученые все больше убеждаются в том, что такой удобной для жизни планеты, как Земля, во Вселенной нет. Казалось бы, живи и радуйся, береги и содержи в порядке место своего обитания. Ан, нет! Человечество будто заражено дьявольской идеей сделать свое существование невыносимым. Антропогенное давление на природу уже приводит к необратимым последствиям. Обеспокоенность специалистов, занятых этой проблемой, растет. В их числе – исследователи Южного федерального университета. Старший научный сотрудник НИИ биологии Академии биологии и биотехнологии этого вуза кандидат биологических наук Саглара МАНДЖИЕВА занимается разработкой теоретических основ и методов анализа загрязненных почв и растений. Полученными результатами и сделанными выводами она поделилась с нашим корреспондентом.

– Область моих исследований относится к числу приоритетных направлений науки – рациональному природопользованию, – рассказывает Саглара Сергеевна. – Мы занимаемся сохранением и повышением плодородия почв, а также предотвращением и устранением ущерба, нанесенного деятельностью человека.
Сегодня, к сожалению, не все понимают, какое значение для нас имеет почва, ее плодородие. Не осознают, что от того, насколько бережно мы будем обращаться с ней, зависит наше будущее. Ее загрязнение (химическое, физическое, биологическое) негативно отражается на состоянии всего живого на Земле, в том числе человека. Воздействие может быть прямым: когда мы дышим, вместе с пылью в организм поступают вредные вещества. Или пьем, купаемся: на наше здоровье влияют тяжелые металлы, полиароматические углеводороды, пестициды, которые вымываются из почвы и попадают в грунтовые и поверхностные воды. А еще, когда мы едим выросшие в неблагоприятных условиях растения. Но это уже опосредованное воздействие.
Глобальная экологическая роль почвы в том, что она, представляя собой продукт взаимодействия природных сред, сама оказывает на эти среды решающее влияние. Понимание этого особенно важно в условиях растущей техногенной нагрузки на экосистемы.
Все источники загрязнения почв, а также других объектов окружающей среды можно разделить на естественные (природные) и техногенные (антропогенные). Естественные – это горные породы, термальные воды, рассолы, космическая и метеоритная пыль, вулканические газы. Среди техногенных – почти все виды человеческой деятельности: добыча полезных ископаемых, производство энергии, промышленной и сельскохозяйственной продукции, сжигание топлива и многое другое.
– Какая почва считается “грязной”?
– Та, агрохимические, физические, химические показатели которой больше региональных норм или фоновых уровней. Неоспоримое доказательство загрязнения – превышение предельно допустимых концентраций элементов.
Согласно официальной оценке, содержащейся в государственном докладе “О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2012 г.”, в нашей стране 1 040 800 га нарушенных почв, в том числе и вследствие загрязнения. К сожалению, за последние годы практически развалилась система сбора информации о состоянии земельных ресурсов, данные об их качестве ни по объему, ни по содержанию не отвечают требованиям и задачам обеспечения продовольственной безопасности нашего государства на современном этапе. Ситуация может усугубиться, если ответственными за качество почв будут только собственники и производители сельхозпродукции. Это нанесет непоправимый вред самому большому достоянию нашей страны. Основоположник почвоведения Василий Васильевич Докучаев, говоря о черноземе, который он называл царем почв, считал, что это основное богатство России, стоящее “неизмеримо выше богатств Урала, Кавказа, богатств Сибири, – все это ничто в сравнении с ним; нет тех цифр, какими можно было бы оценить силу и мощь царя почв, нашего русского чернозема. Он был, есть и будет кормильцем России”.
– Чего следует бояться в первую очередь?
– Наиболее опасный и часто встречающийся источник отравлений человека и животных – сельхозпродукция, которая непосредственно или после переработки становится нашей пищей. Растения – промежуточное звено, через которое загрязнители переходят из воды, воздуха и, главным образом, почвы в организм человека и животных. Страдает и сама флора, произрастающая на плохом грунте.
Вредные вещества в растительные организмы проникают и через листья, но преимущественно – через корневую систему из почвы вместе с питательными веществами. Растения обладают защитными механизмами, предотвращающими поступление загрязнителей в их вегетативные (стебли, листья) и генеративные (цветки, плоды, семена) органы, но при ухудшении экологической обстановки и увеличении концентрации “нежелательных” химических элементов в почве эти механизмы дают сбой.
Основная задача специалистов, работающих в этой области, – найти способы, позволяющие быстро обнаружить и предотвратить ущерб, причиненный объектам окружающей среды. Для этого необходимо хорошо знать системы организации микроэлементов в почве, донных отложениях, воздухе, растениях, подземных и поверхностных водах.
– Что сделано в мировой науке для решения связанных с этой ситуацией экологических проблем?
– К настоящему времени в отечественной и мировой науке накоплен обширный материал по вопросам антропогенного влияния на плодородие почв. Однако многие задачи все еще не решены. Не раскрыты многие закономерности, механизмы, возможные последствия различных видов антропогенных воздействий на плодородие почв и качество растений. Не установлены предельные концентрации загрязнителей, превышение которых ведет к экологическому кризису или даже катастрофе. Не разработаны методы прогнозирования экологических последствий антропогенных воздействий, нормирования этих воздействий.
Одним из наиболее актуальных вопросов охраны природы стало исследование последствий загрязнения объектов окружающей среды (в том числе почв и растений) различными химическими веществами. Тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды, нефть и нефтепродукты, радионуклиды признаны главными загрязнителями окружающей среды. Нужны критерии экологической оценки состояния территорий. Основой для них должны стать результаты изучения особенностей аккумуляции тяжелых металлов, бензапирена, нефти, радионуклидов.
– Как вы и ваши  коллеги участвуете в решении этих проблем?
– В Южном федеральном университете накоплен обширный теоретический и экспериментальный материал по изучению качества почв и растений в условиях различных антропогенных нагрузок.
Под руководством доктора биологических наук профессора Татьяны Минкиной проводятся полевые, вегетационные и модельные опыты по изучению плодородия почв и качества сельхозпродукции в условиях техногенного воздействия. Основное внимание в этих работах уделяется исследованию влияния состава и свойств почвенных частиц на поступление загрязнителей в растения и токсическое воздействие повышенных концентраций химических элементов в среде. Почва с большим количеством гумуса и илистых частиц предотвращает поступление опасных веществ в растения. Мы предложили комбинированную схему фракционирования тяжелых металлов, разработали систему методических приемов определения фракционно-группового состава соединений металлов в почвах. У нас также накоплен большой опыт по изучению поведения микроэлементов в системе “почва – растение”.
В задачи коллектива входит выявление взаимосвязи между прочностью удерживания тяжелых металлов почвенными компонентами и экологическим состоянием почвы, ее способностью влиять на окружающую среду. Мы разработали систему информативных показателей, характеризующих защитные возможности почв. Одна из наших целей – установить характер зависимости количества поглощенных металлов и прочности их удерживания от различных природных факторов.
Мы планируем сосредоточить внимание на процессах формирования соединений тяжелых металлов в почвах природных и техногенных ландшафтов, на участии различных форм металлов в процессах миграции и распределения их в основных элементах экосистемы. Уже определили соединения металлов в почвах, в разной степени способные к перемещениям, и продолжаем выявлять факторы воздействия на распространение загрязнителей в ландшафте. Все это служит основой для описания защитной функции почв и их устойчивости к загрязнению.
Экологическое состояние земель непосредственно связано с групповым составом соединений металлов, который формируется в результате различных трансформационных процессов. Эффективность мелиорантов для восстановления почвы, загрязненной тяжелыми металлами, зависит от прочности закрепления в ней металлов.
Сейчас тесная интеграция со смежными науками открывает большие перспективы для решения не только серьезных фундаментальных, но и прикладных задач. В их числе разработка способов мелиорации загрязненных территорий и поверхностных вод, сельскохозяйственное использование почв с низким уровнем плодородия. Результаты, полученные в ходе исследований, которые я веду, позволяют утверждать, что состав соединений металлов в почвах и их накопление в растениях зависят от количества поступивших загрязнителей и их специфических особенностей, от присутствия других химических элементов в системе, от свойств почвы и длительности пребывания в них металлов.
Кроме того, мы предложили способ мелиорации загрязненных черноземов с использованием природных сорбентов, а также обладающие очищающей способностью растения, “аборигенные” для Юга России.
Результаты наших исследований можно внедрить в практику почвенно-экологического мониторинга: при оценке воздействия техногенных выбросов на экологическую обстановку, дозировании антропогенной нагрузки на почвы, прогнозировании концентраций тяжелых металлов на территориях, подверженных загрязнению, разработке практических рекомендаций по уменьшению их токсического действия. Данные о составе соединений тяжелых металлов в исследуемых почвах, показателях их миграции и трансформации в ландшафте важны как входные параметры для моделей экологического состояния почв в условиях загрязнения тяжелыми металлами, а также при оценке экологического риска для ландшафтов. Продуктивные исследования процессов взаимодействия металлов с различными природными компонентами будут способствовать развитию новых междисциплинарных научных направлений по изучению молекулярных механизмов, определяющих поведение и функции элементов (на примере тяжелых металлов) в экосистемах.
Полученные нами результаты уже используются в учебном процессе на кафедре почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ и на кафедре агроэкологии Донского государственного аграрного университета.

Василий ЯНЧИЛИН
Фото предоставлено С.Манджиевой

Нет комментариев