Добавление гипса не обезопасило загрязнённые тяжёлыми металлами почвы
Российские учёные вместе с зарубежными коллегами выяснили, что популярный подход к борьбе с тяжёлыми металлами в почвах — добавление гипса — не только не работает, но и вредит. Минерал повышает биодоступность токсичных элементов, растения сильнее их накапливают и хуже растут. Результаты работы опубликованы в журнале Chemosphere.
Тяжёлые металлы используются во всех областях промышленности и вместе с выбросами от предприятий — в первую очередь металлургических и горнодобывающих — оказываются в окружающей среде. Они легко попадают из почв и воды внутрь растений, где могут встраиваться в метаболические пути и нарушать их. В результате растение хуже развивается и может погибнуть, но самая большая опасность в том, что отравленные металлами растительные продукты могут оказаться на нашем обеденном столе. Сначала это не оказывает негативного влияния, но по мере накопления тяжёлых металлов в организме могут развиваться различные заболевания: например, кадмий нарушает фосфорно-кальциевый обмен, отчего особенно страдают кости. Важно не допустить попадания в организм тяжёлых металлов из почвы — то есть снизить их биодоступность. Один из распространённых методов — добавить в почву гипс. Однако эксперименты, проведённые учёными из РУДН (Москва), МГУ имени М.В. Ломоносова (Москва), Института экологии растений и животных УрО РАН (Екатеринбург) и их зарубежными коллегами, показывают, что результаты применения этого метода — сомнительны.
«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, загрязнённой горнодобывающей деятельностью», — рассказывает профессор Александр Неаман, Ph.D., Университет Аустраль де Чили (Universidad Austral de Chile).
Исследователи взяли образцы почв в таёжной области недалеко от города Ревда (Свердловская область, Россия). В конце 1930-х годов здесь был открыт Среднеуральский медеплавильный завод — с тех пор в регионе накапливались диоксид серы и твёрдые частицы, содержащие медь, кадмий, свинец, цинк и другие токсичные металлы. 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 после этого в них высадили многолетний плевел (Lolium perenne) — это популярное в сельском хозяйстве кормовое растение, очень чувствительное к содержанию в грунте тяжёлых металлов.
Спустя три недели выращивания учёные обнаружили, что на гипсованной загрязнённой почве растения оказываются вдвое меньше по размеру и массе, чем на просто загрязнённой. 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, загрязнённых 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», — подводит итог кандидат биологических наук Эльвира Довлетярова, директор аграрно-технологического института РУДН.