Особенности видообразования тяжелых металлов в многофазных гетерогенных системах (почва, донные отложения)

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-74-00085

НазваниеОсобенности видообразования тяжелых металлов в многофазных гетерогенных системах (почва, донные отложения)

Руководитель Бурачевская Марина Викторовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" , Ростовская обл

Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-108 - Почвоведение

Ключевые слова Почва, донные отложения, тяжелые металлы, мышьяк, загрязнение, видообразование, фракционирование, рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализ, электронная микроскопия

Код ГРНТИ87.15.03, 68.05.43

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Почвы и донные отложения, находящиеся на границе геосферы, атмосферы, биосферы и гидросферы, представляют собой основные депонирующие среды загрязняющих веществ. Аккумулируя поллютанты, поступающие из водосборов и атмосферы в течение длительного промежутка времени, почвы и донные отложения являются интегральными показателями уровня загрязненности территории. К числу наиболее опасных загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду, относятся тяжелые металлы (ТМ) и металлоиды, которые, не подвергаются процессам разложения и способны лишь к перераспределению между отдельными компонентами почв и донных отложений. Оценка экологического состояния почв и донных отложений, подверженных загрязнению ТМ и металлоидами, сводится не столько к определению увеличения общей концентрации элементов, сколько к изучению их подвижности. Подвижность, а, следовательно, токсичность элемента, определяется формой его нахождения, а также составом и свойствами депонирующей среды. В этой связи целью проекта является изучение механизмов видообразования металлов и металлоидов в открытых многофазных гетерогенных системах (почве и донных отложениях). Комплексный подход к поставленной цели позволит оценить состояние почв и донных отложений, подверженных загрязнению металлами и металлоидами как в конкретных природных условиях, так и в контролируемых условиях. Используемые методы позволят выявить особенности видообразования ТМ в почвах и донных отложениях при многолетнем и разовом загрязнении. Будет показано влияние уровня техногенной нагрузки на подвижность металлов и металлоидов в изучаемых системах, а также установлено влияние свойств почв и донных отложений на видообразование ТМ и As. Будут показаны преимущества и недостатки наиболее широко распространенных методов последовательного фракционирования: метода Макларена (McLaren, Crawford, 1976), метода Тессье (Tessier et al., 1979), метода Миллера (Miller et al., 1986) в модификации Берти, Джакобс (Berti, Jacobs, 1996), и метода BCR (Ure et al., 1993) для анализа фракционного состава Cu, Ni, Zn, Cd, Pb и As в почвах и донных отложениях. Для определения состава соединений As в черноземе обыкновенном будет апробирована схема фракционирования, предложенная Мотузовой Г.В. с соавт. (2006). Для оценки степени закрепления или доступности ТМ и As в почве и донных отложениях будет использована комбинированная схема фракционирования Минкиной Т.М. с соавт. (2008), которая основана на сочетании методов последовательного фракционирования и отдельных селективных экстракций. Применение данной схемы позволит определить компоненты почв и донных отложений, которые отвечают за процессы мобилизации и закрепления поллютантов. Будут выявлены особенности действия экстрагентов для почв и донных отложений при разных уровнях и видах загрязнения. Установлено влияние пробоподготовки почвы, процессов реадсорбции на степень извлечения соединений ТМ из почв и донных отложений. Будет изучено влияние степени дисперсности образцов на накопление поллютантов. Будут проведены уникальные исследования состояния поллютантов в почве и донных отложениях на молекулярном уровне с использованием рентгеновской адсорбционной спектроскопии (XAFS) на основе синхротронного излучения. Морфология и состав фаз, концентрирующих ТМ в образцах почвы и донных отложений будет изучена с использованием инструментальных методов сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и рентгеновской дифрактометрии (XRD). Результаты, полученные данными методами, позволят дополнить и расширить информацию, получаемую на основе методов последовательного фракционирования. В результате выполнения проекта будут установлены особенности видообразования Cu, Ni, Zn, Cd, Pb и As в почвах и донных отложениях, осуществлен выбор наиболее оптимальных методов изучения состояния исследуемых поллютантов в аквальных и наземных экосистемах. Выполнение проекта даст возможность получения реальных и прогнозных оценок состояния почв и донных отложений, подверженных загрязнению металлами и металлоидами. Изученные механизмы видообразования ТМ и As в почве и донных отложениях могут стать основанием для прогноза экологического состояния наземных и водных экосистем и разработки методов их рекультивации. По результатам проекта будет опубликовано не менее 5 научных работ в рецензируемых изданиях, индексируемых в Scopus и Web of Science.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ