Сибирский федеральный университет

Исследователями были выявлены механизмы влияния отдельных загрязнителей на биологические системы, а также доказана необходимость сочетать традиционные методы химического анализа промышленных почв с инновационным биотестированием.

Красноярские исследователи изучили возможность использования ферментативно–биолюминесцентного метода для тестирования различных почв, загрязнённых солями тяжёлых металлов. Для эксперимента были отобраны почвы из зон влияния крупных промышленных объектов, содержащие традиционные для городских условий поллютанты–загрязнители.

«Чтобы понять, насколько эффективны разработанные учёными кафедры биофизики СФУ и сотрудниками Института биофизики КНЦ СО РАН ферментативные биотесты, нужно было опробовать их на почвах, загрязнённых характерными для городской среды химическими элементами. Результаты оказались напрямую зависимыми от типа почвы и от конкретного загрязнителя. Дело в том, что биотесты работают по принципу скрининга: проба почвы заливается водой, и учёный анализирует состав этого раствора. Проблема в том, что растворимость разных веществ зависит от многих параметров», — рассказала младший научный сотрудник лаборатории биолюминесцентных биотехнологий СФУ Елизавета Колосова.

Некоторые химические элементы практически не накапливаются в почве, а иногда сама почва преподносит сюрпризы — в зависимости от её кислотно-щелочного баланса отдельные поллютанты могут аккумулироваться в разных количествах. К примеру, соединения свинца плохо растворимы в воде — в растворе, который красноярские эксперты анализировали при помощи ферментной тест–системы, оказалось менее сотой доли процента свинца, а ведь это очень токсичный элемент, опасный для всех живых организмов. Он может в больших количествах скапливаться в почве из промрайонов, но «уловить» его при помощи одного лишь биотестирования оказалось невозможно.

«Содержание мышьяка в почвах напрямую зависит от свойств этих почв. Мы рассматривали несколько проб с разным содержанием гумуса (органические остатки растений и животных, удобряющие почву и повышающие её сельскохозяйственные свойства) и отличающимся гранулометрическим составом. В итоге оказалось, что повышенный уровень гумуса может существенно повлиять результат на результат биотеста — дело в том, что ферментативные тесты не умеют тонко распознавать и отличать вполне безопасный и даже полезный гумус от химических загрязнителей», — продолжила исследователь.

Всем известный элемент фтор имеет летучую природу — он очень быстро испаряется. К тому же, биофизики достаточно давно выяснили, что биолюминесцентные бактерии не чувствительны к этому элементу, а это означает, что и у ферментов может обнаружиться «слепота» в отношении фтора и его соединений при анализе.

Красноярские учёные уверяют: для повышения точности обнаружения в почвенных образцах тех или иных загрязнителей использовать биолюминесцентные ферментные тест–системы следует только совместно с традиционными химическими тестами — так проще отмести случайные факторы, вроде повышенного количества биогумуса, и точно установить, с какими химическими элементами пришлось столкнуться. Ферменты же дают максимально общий ответ — если свечение тест–системы уменьшается, это указывает на наличие нежелательных примесей и поллютантов, угрожающих здоровью живых существ, а вот каких именно примесей — остаётся загадкой.

«Нужно уделять особое внимание подготовке проб, чтобы получить корректное представление о загрязнении почвы опасными веществами. И понимать, что ни одна тест–система, основанная на биологических организмах или их составляющих (например, ферментная система) не даёт точного определения, какой именно загрязнитель содержится в пробе. Мы просто видим, что бактерии или дафнии погибают, и можем констатировать, что с почвой что-то не в порядке. Это даёт быстрый и понятный ответ о влиянии загрязнителя на живой организм. Химические тесты, в свою очередь, помогут досконально выяснить, какое опасное вещество и в каких дозах наблюдается в почве», — заявили учёные.