Ученые МФТИ проверили загрязненность московского воздуха с помощью лишайников — Naked Science
26.10.2017
ФизТех

Ученые МФТИ проверили загрязненность московского воздуха с помощью лишайников

Исследователи показали прямую зависимость концентрации радикалов в лишайниках от экологического состояния на территории произрастания.

Ученые МФТИ проверили загрязненность московского воздуха с помощью лишайников

Исследователи из МФТИ предложили анализировать состав лишайников для оценки экологического состояния территории. В качестве модели рассматривались образцы лишайника Xanthoria parietina, собранные рядом с городами Дубна, Долгопрудный, Нижний Новгород и Москва. Проводилась оценка концентрации соединений железа, меди, марганца, а также радикалов естественных компонентов лишайников — фенолов и полифенолов. Результаты опубликованы в Journal of Applied Spectroscopy.

Светлана Журавлева, доцент департамента химии МФТИ: «Мы доказали, что метод спектроскопии электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) применим для оценки состояния окружающей среды на территории городов, поскольку изменение концентрации радикалов в составе лишайников определяется качеством атмосферного воздуха. Важным преимуществом данного метода является его универсальность: оценку экологического состояния можно проводить на территориях, где отсутствуют станции контроля атмосферы, число которых даже в многомиллионных городах не превышает десяти».

Ионы металлов и свободные радикалы органических молекул необходимы для протекания различных ферментативных реакций в нашем организме. Однако избыточное содержание ионов и радикалов приводит к нарушению клеточного метаболизма и естественного баланса окислительно-восстановительных реакций: повреждаются липиды клеточных мембран, нуклеиновые кислоты и белки. Накапливаясь в клетках человеческого тела, такие повреждения приводят к ряду серьезных заболеваний. Одним из основных источников избытка ионов металлов и радикалов в живых организмах является атмосферный воздух плотно населенных индустриальных городов. Ученые подсчитали, что 16% смертей во всем мире за 2015 год произошло вследствие заболеваний, вызванных плохой экологией окружающей среды. Эта цифра в три раза больше, чем количество смертей от СПИДа, туберкулеза и малярии вместе взятых, а также в 15 раз больше, чем от войн и других форм насилия.

Исследуемые металлы: железо, медь и магний, называют «переходными» металлами, поскольку их ионы могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, в ходе которых они с легкостью отдают и принимают электроны в пределах допустимых химических правил. Если в процессе окислительно-восстановительных реакций и обмена электронами ионы металлов будут иметь нечетное число электронов (так что один остается без пары), ионы называют парамагнитными. Таким же свойством обладают радикалы. Радикалами называют все остальные ионы, атомы или целые молекулы органических или неорганических веществ, которые также имеют неспаренный электрон. Особенностью радикалов и переходных металлов является их повышенная способность вступать в реакции с окружающими их молекулами. Поэтому при избыточной концентрации таких реакционноспособных агентов в живых клетках повышается количество реакций, которые в норме не происходят. Таким образом, нарушается гомеостаз клеток и организма в целом. Ранее было показано, что увеличение количества радикалов и ионов парамагнитных металлов в организмах млекопитающих, коррелирует с ухудшением состояния здоровья.

Эдуард Михайлович Трухан, доктор физико-математических наук, профессор МФТИ: «Лишайники обладают особой способностью поглощать соединения металлов из загрязненного атмосферного воздуха. Также они автономны и неприхотливы : произрастают на деревьях, камнях, металлических конструкциях, не нуждаются в почве и способны расти при минимальной освещенности, вследствие чего широко распространены на территории России. Таким образом, лишайники являются хорошим кандидатом в индикаторы экологического состояния местности и оценки рисков для населения».

Ученые МФТИ проверили загрязненность московского воздуха с помощью лишайников
Лишайник

Для анализа состава и концентрации ионов металлов и органических радикалов в лишайнике было использовано два метода физико-химического анализа. Метод электронного-парамагнитного резонанса позволяет определить общее количество ионов металлов и радикалов, а для уточнения концентрации исследователи использовали метод оптико-эмиссионной спектрометрии.

Полученные данные исследователи сравнивали со стандартным комплексным показателем оценки загрязнения окружающей среды — индексом загрязнения атмосферы (ИЗА). Измерения и последующие вычисления ИЗА проводятся Росгидрометом и Министерством экологии и природных ресурсов и находятся в открытом доступе. ИЗА рассчитывается как сумма среднегодовых концентраций загрязняющих веществ в единицах предельно допустимой концентрации с учетом класса их опасности. По оценке ИЗА, низкий уровень загрязнения атмосферы (ИЗА<5) наблюдается в городах Дубна и Долгопрудный, а высокий — в Москве и Нижнем Новгороде (5<ИЗА<7). Эти данные имеют прямое соотношение с обнаруженными концентрациями радикалов и парамагнитных металлов в образцах лишайника. Например, концентрация радикалов органических соединений в образцах из Москвы в 1,9 раз больше, чем в образцах из Дубны, а концентрация парамагнитных металлов в образцах лишайника из Москвы в 5,6 раза больше по сравнению с образцами из Дубны.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Сегодня, 05:00
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

Вчера, 16:17
Sergei Sobol

В 80-х годах прошлого века японская автомобильная компания Honda выпустила в продажу складной мопед Motocompo. У него складывались руль, сиденье и подножки, превращая мопед в относительно небольшой прямоугольный «чемодан», позволяющий ему помещаться в багажнике малолитражного автомобиля.

9 часов назад
Ольга Иванова

Такая же бурная, как у Луны и других планет внутренней Солнечной системы. Исследователи из США считают, что эти выводы бросают вызов традиционным теориям формирования планет земной группы.

24 сентября
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

Сегодня, 05:00
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

21 сентября
Алиса Гаджиева

Иранские ученые расшифровали тексты с глиняных табличек времен правления Дария I.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: