Российские ученые вместе с зарубежными коллегами выяснили, что популярный подход к борьбе с тяжелыми металлами в почвах — добавление гипса — не только не работает, но и вредит. Минерал повышает биодоступность токсичных элементов, а потому растения накапливают их сильнее и растут хуже.
Тяжелые металлы используются во всех областях промышленности и вместе с выбросами от предприятий оказываются в окружающей среде. Из почв и воды они легко проникают внутрь растений, где могут встраиваться в метаболические пути и нарушать их. В результате организм хуже растет и может погибнуть.
Но самая большая опасность заключается в том, что такие отравленные металлами растения могут оказаться на обеденном столе человека. Сперва это не оказывает негативного влияния, но по мере накопления развиваются различные заболевания: так, кадмий нарушает фосфорно-кальциевый обмен, отчего особенно страдают кости.
Поэтому так важно не допустить попадания в организм тяжелых металлов из почвы, то есть снизить их биодоступность. Часто для этого в почву добавляют гипс, который также является сельскохозяйственным удобрением.
Однако результаты экспериментов ученых из РУДН , МГУ имени М.В. Ломоносова, Института экологии растений и животных УрО РАН и их зарубежных коллег говорят, что этот способ не только не помогает, но и вредит.
«Некоторые исследователи предлагают добавлять гипс для снижения фитотоксичности металлов. Однако для реальных грунтов, собранных в полевых условиях, доказательства эффективности гипса ограничены. Нам удалось найти только одно исследование, в котором оценивается эффективность гипсовой добавки для почвы, загрязненной горнодобывающей деятельностью», — рассказал профессор Александр Неаман, Ph.D., Университет Аустраль де Чили.
Исследователи взяли образцы почв в таежной области недалеко от города Ревда в Свердловской области. В конце 1930-х годов здесь был открыт Среднеуральский медеплавильный завод, и с тех пор в регионе накаливался диоксид серы и твердые частицы с медью, кадмием, свинцом, цинком и другими токсичными металлами.
Авторы измерили содержание опасных элементов в пробах, а потом разделили их на две части: в одну добавляли гипс, а в другую нет. Чтобы сымитировать реальные условия, почвы то высушивали, то увлажняли, а затем высадил в них многолетний плевел — популярное в сельском хозяйстве кормовое растение, которые очень чувствительно к содержанию в земле тяжелых металлов.
Спустя три недели ученые обнаружили, что на гипсованной загрязненной почве растения вдвое меньше по размеру и массе, чем на просто загрязненной. Кроме того, минеральная добавка увеличила содержание биодоступных форм токсичных металлов в почве, и, соответственно, в растении. Так, определяемая концентрация марганца в грунте с гипсом оказалась в два раза выше, чем без него: в результате трава «забирала» больше элемента — разница оказалась одиннадцатикратной.
«Наше исследование — первая попытка признать проблему опасности гипса при обработке природных почв, загрязненных металлами. Добавление минерала не уменьшило фитотоксичность элементов, но хуже того — привело к усилению их поглощения растениями. Таким образом, использование гипса не только неэффективно, но и представляет собой неадекватную практику рекультивации почв», — подвел итог кандидат биологических наук Эльвира Довлетярова, директор аграрно-технологического института РУДН.
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Chemosphere.