Ученые СФУ создали программное обеспечение, позволяющее ускорить и оптимизировать тестирование почвы, загрязненной различными вредными веществами, включая нитраты, пестициды и тяжелые металлы.
В СФУ предложили программу для быстрого распознавания загрязнителей почвы / ©Getty images
«Анализируя почвы, мы сталкиваемся с отсутствием образцов, которые можно считать эталонами чистой почвы, также бывает сложно сравнить полученные результаты и понять, какая из проб сильнее загрязнена неорганическими веществами. Мы включили в нашу базу данных более пятидесяти почвенных образцов и создали программу, которая позволяет сопоставлять анализируемые пробы почв с этими «идеальными» образцами.
Также эта программа помогает наглядно визуализировать, как различные загрязнения действуют на системы ферментов. Для разработки использовали моноферментную, двух- и трехферментную системы», – рассказала младший научный сотрудник лаборатории биолюминесцентных биотехнологий СФУ Елизавета Колосова.
Ученые пояснили, что основное достоинство этих систем в том, что все живые организмы, включая животных и человека, содержат базовые группы ферментов, а значит, понимание того, как загрязняющие вещества действуют на лабораторные ферментные системы, дает нам точное представление, как обнаруженные загрязнители повлияют на здоровье человека, если попадут к нему с овощами, фруктами или зерновыми, выращенными на загрязненных землях.
В настоящее время программа находится в открытом доступе. Исследователи уверяют, что использовать ее может любой желающий. Особенно востребованной разработка может стать для экологических исследований. Соавтор исследования и разработчик программного обеспечения, магистрант Сибирского федерального университета Матвей Байгин отметил, что стремился сделать программный продукт максимально простым в использовании.
«Есть база данных – образцы разных почв в таком их виде, который можно считать идеальным. Это и лесные почвы, и песчаные, и чернозем. Пользователь вводит свои численные значения, предварительно посчитанные на лабораторном оборудовании, в программу. Та ищет наиболее близкий образец и сравнивает «идеальные» показатели с «реальными» – пользователь видит сравнительный график и понимает, где и насколько введенные им данные отклоняются от образцовых, насколько почва, которую он изучает, отклоняется от нормы», – сообщил исследователь.
Отклонения, о которых говорят ученые, могут косвенно указать на источник загрязнения. Например, если «потревоженной» оказалась моноферментная система, содержащая бутирилхолинэстеразу – фермент, присутствующий, в том числе, в организме человека, то это указывает на повышенное содержание в почве пестицидов. Так разработанная программа помогает «вычислять» загрязнителей-«преступников», используя косвенные «улики».
Разработанная в СФУ программа достаточно универсальна. Внеся в базу «идеальных» образцов пробы воды можно, например, анализировать уровень загрязнения водных источников и питьевых скважин, а в будущем ученые не исключают возможности приспособить свою систему для оценки проб воздуха. «Такая программа удобна, у нее простой интерфейс, ее могут использовать как в профессиональных лабораториях центров метрологии или экологической экспертизы, так и в популярных образовательных проектах – например, для обучения школьников экологической грамотности.
Наши молодые ученые первыми в мире свели воедино две методологические системы. Во-первых, ввели не один условный эталон чистой почвы, а множество, потому что сравнивать песчаную почву и чернозем с одним эталоном по меньшей мере странно.
Во-вторых, показали, как удобно использовать ферментные системы для составления «фоторобота» опасных загрязнителей. Пользуясь этой программой, мы понимаем, что почва загрязнена, узнаем, чем она может быть загрязнена и даже на сколько отклоняются ее показатели от «индивидуального» (для каждого вида почвы он свой) образца», – подвела итог научный руководитель исследования, профессор, заведующая кафедрой биофизики СФУ Валентина Кратасюк.
