Учёные разработали композитный материал, который одновременно удаляет тяжёлые металлы из почвы и доставляет стимуляторы роста к корням растений. При внесении в загрязнённую почву материал снизил токсическое действие металлов на 46–71% и ускорил развитие проростков ячменя на 70–80%. Результаты исследования опубликованы в Journal of Hazardous Materials. Работа поддержана грантом Российского научного фонда.
В сельском хозяйстве растёт спрос на многофункциональные материалы, которые могут решать несколько задач сразу. К таким задачам относятся повышение эффективности агрохимикатов, снижение нагрузки на окружающую среду и защита растений от неблагоприятных условий. Это особенно важно для территорий с загрязнёнными почвами, например рядом с промышленными предприятиями. В таких зонах тяжёлые металлы накапливаются в почве и могут попадать в растения.
Апробация синтезированных композитов
Ранее учёные Южного федерального университета создали материал на основе пористого углерода и наночастиц железосодержащего металл-органического каркаса. Новый материал связывал кадмий, свинец, медь и цинк, переводил эти металлы в безопасные формы и препятствовал их попаданию в растения и грунтовые воды.
В новой работе исследователи доработали композит. Обновлённый композит стал не только удалять тяжёлые металлы, но и доставлять синтетический гормон-регулятор роста к корням растений. Для этого в структуру материала добавили гормон. На поверхность также нанесли гуминовую кислоту и поверхностно-активное вещество. Эти компоненты улучшают взаимодействие частиц с клетками и дополнительно способствуют удалению загрязнений.
Эффективность композита проверили на почве, загрязнённой свинцом, медью, кадмием и цинком. В неё высадили семена ячменя и наблюдали за ростом. В качестве контроля использовали чистую почву и загрязнённую почву без добавления материала.
Эксперименты показали, что композит снизил поступление тяжёлых металлов в корни и побеги на 46–71%. Одновременно он обеспечил доставку гормона в растения. Это привело к увеличению длины корней, высоты побегов и общей биомассы проростков на 70–80%. Материал высвобождал регулятор роста постепенно и в безопасной форме. При прямом внесении препарата наблюдался токсический эффект из-за высокой концентрации, тогда как композит обеспечил более контролируемое действие.
Растения ярового ячменя, выращенные при внесении композитов с загруженным гормоном ауксином
Основной исполнитель проекта, доктор физико-математических наук, научный сотрудник Академии биологии и медицины имени Д. И. Ивановского Южного федерального университета и постдокторант Института общей и неорганической химии Болгарской академии наук Вера Бутова сообщила, что полученные результаты показывают перспективу применения таких материалов для более безопасных технологий сельского хозяйства на загрязнённых территориях. По словам научного сотрудника, в дальнейшем планируется расширение исследований и адаптация системы для других задач, связанных с выращиванием растений в сложных условиях.
Источник: habr.com