Сибирские ученые протестировали загрязненные почвы с помощью ферментов

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

«Чтобы понять, насколько эффективны разработанные учеными кафедры биофизики СФУ и сотрудниками Института биофизики КНЦ СО РАН ферментативные биотесты, нужно было опробовать их на почвах, загрязненных 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 ученый 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 ее 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 их свойств. Мы рассматривали несколько проб с разным содержанием гумуса (органические остатки растений и животных, удобряющие почву и повышающие ее сельскохозяйственные свойства) и отличающимся гранулометрическим составом. В итоге оказалось, что повышенный уровень гумуса может существенно повлиять 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 ученые 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 – остается 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 дает 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 дает быстрый 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 ученые.