Тяжелые металлы — одни из основных загрязнителей почвы в промышленных районах по всему миру. Это более 40 элементов, выделенных по их биологической активности и токсичности, среди них цинк, никель, медь, ртуть, свинец, олово и другие. Они широко используются в производстве, но системы очистки на многих предприятиях несовершенны, поэтому опасные элементы попадают в сады и огороды. Вместе с выращенными на таких землях плодами тяжелые металлы могут оказаться в организме человека и привести к заболеваниям органов пищеварения и нервной системы.
Техногенный прессинг оказывает влияние на все компоненты почв и особенно на такие важные показатели плодородия и устойчивости земель как органическое вещество и микроорганизмы. При этом до сих пор механизмы загрязнения почвы тяжелыми металлами недостаточно изучены, поскольку не было надежных методов контроля. Одна из актуальных задач в почвоведении — изучение механизмов взаимодействия почвы с тяжелыми металлами. Это поможет в разработке надежных методов контроля и оценки уровня загрязнений.
Сотрудники Южного федерального университета провели исследование территории влияния длительного загрязнения на биологическую активность почв. Обнаружено остаточное высокое содержание тяжелых металлов, несмотря на отсутствие в настоящее время источника загрязнения. В ходе исследования ученые установили, что тяжелые металлы негативно влияют на свойства почв, потому что связываются с определенными группами белков и блокируют синтез ферментов почвенными микроорганизмами, растениями, животными. Особенно чувствителен к таким загрязнениям фермент уреаза — важный участник превращений азота в почве. Тяжелые металлы также подавляют активность дегидрогеназ, ускоряющих окислительно-восстановительные реакции в ходе распада органических веществ. Именно поэтому на исследуемых участках с особенно сильным загрязнением цинком и медью ученые обнаружили высокую концентрацию водорастворимых органических веществ, ведь процесс их разложения нарушен. Несмотря на это, наблюдаются процессы самоочищения почвы: микроорганизмы вынуждены адаптироваться к новым условиям окружающей среды, потому инициируют процесс биологического осаждения карбонатов металлов, вследствие чего концентрация подвижных форм загрязняющих веществ снижается.
«Микроорганизмы — важнейший участник цикла питательных веществ в почве и один из факторов функциональной устойчивости почв. Увеличение их активности может служить хорошим индикатором загрязнений тяжелыми металлами. Результаты нашей работы носят фундаментальный характер, но вместе с тем они позволят оценить возможные экологические риски и разработать новые безопасные способы очищения почв», — рассказывает Татьяна Минкина, руководитель проекта по грану РНФ, доктор биологических наук, заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов Академии биологии и биотехнологии имени Д. И. Ивановского Южного федерального университета (Ростов-на-Дону).
