Создана новая методика для оценки рисков, связанных с воздействием наночастиц тяжелых металлов.

Широкое использование фосфорных удобрений, гербицидов и постоянное увеличение выбросов, а также накопление отходов от промышленных, топливных и энергетических предприятий, химических заводов ведет к росту концентраций тяжёлых металлов во всех экосистемах. В частности, это касается кадмия, который является одним из самых токсичных металлов для всех живых существ, включая растения.

Специалисты АБиБ разработали новую стратегию для детального изучения видообразования кадмия и его локализации в клетках и тканях ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) in situ («на месте», в естественной среде) с использованием современных физических методов, основанных на синхротронном пучке.

«Впервые данное исследование сочетает технологические и аналитические инструментальные подходы, включая синтез наночастиц CdO и их качественную и количественную оценку, для анализа трансформации, структурных и функциональных изменений соединений CdO в нано- и макроформах в растительных тканях. Этот комбинированный подход может быть использован для оценки рисков, связанных с воздействием наночастиц различных металлических соединений», – отметил основной исполнитель проекта, PhD, высококвалифицированный специалист АБиБ ЮФУ Вишну Раджпут.

Примененный учеными ЮФУ набор различных методов, таких как инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR), динамическое рассеяние света (DLS), рентгенофлуоресцентный анализ (XRF), сканирующая электронная микроскопия (SEM-EDXMA и TEM), дифракция рентгеновских лучей (XRD) и экспериментальные методы XAFS-спектроскопии, позволил выявить количественные различия в элементном химическом составе образцов корней и листьев ячменя.

«Согласно результатам рентгеноструктурного анализа, наночастицы CdO проникают глубоко в ткани растений ячменя, где они накапливаются и формируют новые минеральные фазы. Обнаружено, что токсичное воздействие наночастиц CdO значительно влияет на морфологию внутриклеточных структур, являющихся основными органеллами фотосинтеза, что приводит к разрушительным изменениям в них и, вероятно, снижает уровень метаболических процессов, необходимых для роста растений. Это исследование демонстрирует, как можно комбинировать различные инструментальные методы для изучения характеристик и поведения наночастиц в сложных матрицах живых организмов», – прокомментировала руководитель проекта, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник НИИ физики ЮФУ Виктория Шуваева.

Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Research при поддержке гранта Российского научного фонда «Оценка состояния загрязненных почв и растений с использованием синхротронных методов».