Редкоземельные элементы, к которым относятся скандий, иттрий и четырнадцать лантаноидов после лантана: церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций, называют «витаминами промышленности», поскольку их роль во многих отраслях мировой экономики весьма велика и продолжает расти. Эксперименты, проведенные учеными КНЦ РАН, показали, что большие количества этих веществ подавляют рост всех грибов, однако малые вызывают эффект стимулирования жизненных показателей этих организмов.
Малые дозы редкоземельных элементов поспособствовали росту микроскопических грибов / © Rashed Paykary, unsplash.com
В связи с ростом добычи редкоземельных элементов загрязнение этими элементами становится все более актуальным. Уже зарегистрированы их антропогенные аномалии в почве, водных экосистемах и донных отложениях. Однако информации об экотоксичности, опасных уровнях и биоаккумуляции этих элементов пока недостаточно, чтобы прогнозировать их влияние на экосистемы.
Известно, что в больших количествах редкоземельные элементы могут оказывать токсическое воздействие на живые организмы. Например, лантан подавляет функционирование и восстановление эритроцитов и лейкоцитов в крови. Некоторые исследователи отметили явление гормезиса, то есть не подавление жизненных показателей, а их стимулирование, при воздействии малых доз солей редкоземельных элементов. Однако именно с помощью этих элементов производят сверхпроводники и супермагниты, светодиоды и смарт-батареи, ветровые турбины и солнечные панели и другие высокотехнологичные элементы. Несколько исследований подтвердили антиоксидантное и антисептическое действие редкоземельных элементов при лечении некоторых заболеваний.
В Институте проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра изучают влияние процессов добычи в Мурманской области руд и отходов их переработки на природу региона. Также здесь разрабатывают технологии биовыщелачивания, то есть используют способность живых организмов накапливать отдельные элементы и производить вещества, облегчающие выделение редкоземельных элементов из промышленных отходов горного производства. В статье, опубликованной в журнале Toxics, приводятся результаты нового исследования на эту тему, проведенного совместно с сотрудниками Ботанического сада имени Комарова РАН.
Изучив микрофлору лопаритового хвостохранилища Ловозерского горно-обогатительного комбината (единственного действующего комбината, разрабатывающего лопаритовые руды), ученые выделили штаммы микрогрибов Aspergillus niveoglaucus, Geomyces vinaceus, Penicillium simplicissimum, Pseudogymnoascus pannorum, Umbelopsis isabellina и вместе с контрольным штаммом Sydowia polyspora подвергли их воздействию хлоридных и нитратных солей трех лантаноидов: лантана, церия и неодима (поскольку именно эти редкоземельные элементы в большом количестве содержатся в отходах лопаритовой и апатит-нефелиновой горнодобывающей промышленности, которые являются основными источниками негативного воздействия на окружающую среду на Кольском полуострове). Эксперименты показали, что большие количества этих веществ подавляют рост всех грибов, однако малые вызывают эффект гормезиса.
Наибольшую стойкость по отношению к редкоземельных элементам и наиболее выраженный горметический эффект проявили Penicillium simplicissimum и Umbelopsis isabellina. Необходимо отметить, что P. simplicissimum входит в число наиболее распространенных видов, используемых для биовыщелачивания металлов. Для того, чтобы понять механизм гормезиса, нужны дополнительные исследования, однако уже понятно, что выделенные виды микрогрибов можно использовать для биовосстановления загрязненных редкоземельными элементами территорий, а также для добычи этих элементов из отходов горной промышленности с помощью биовыщелачивания.
