Оценка экотоксичности наночастиц оксидов кобальта, меди, никеля и цинка по биологическим показателям состояния чернозема обыкновенного

Цель. Оценка воздействия наночастиц оксидов кобальта, никеля, меди, цинка на биологическое состояние чернозема обыкновенного.

Материал и методы. Исследование влияния наночастиц Co3O4, NiO, CuO и ZnO на биологические свойства почвы проводили на черноземе обыкновенном (Россия, г. Ростов‐на‐Дону). Исследовали воздействие различных концентраций загрязняющих веществ в зависимости от содержания их в почве – 3, 10, 30 фонов. Использовали наночастицы Co3O4, NiO, CuO и ZnO размером < 50 нм, TiO₂ – < 100 нм.

Результаты. Загрязнение чернозема обыкновенного Co₃O₄, CuO, NiO, ZnO и их наночастицами приводит к ухудшению его биологических свойств: снижаются показатели общей численности бактерий, обилия бактерий рода Azotobacter, активности каталазы, активности дегидрогеназ, всхожести семян и длины корней редиса. Оксиды исследуемых элементов оказали примерно равное негативное влияние на данные показатели, в то время как среди нанопорошков наиболее токсичными оказались оксиды меди и цинка, наименее — оксид кобальта. Установлено, что нанопорошки Co₃O₄, CuO, NiO и ZnO снижают биологические показатели чернозема обыкновенного в большей степени, чем «обычные» формы оксидов. Стимулирующего действия исследуемых веществ на биологические свойства чернозема обыкновенного зафиксировано не было. Это свидетельствует о высокой токсичности исследуемых веществ, что характерно и для наночастиц других элементов.

Заключение. Загрязнение наночастицами оксидов кобальта, никеля, меди, цинка оказывает негативное воздействие на биологическое состояние чернозема, более выраженное, чем загрязнение «обычными» формами этих оксидов.

1. Bundschuh M., Filser J., Lüderwald S., McKee M.S, Metreveli G., Schaumann G.E., Schulz R., Wagner S. Nanoparticles in the environment: where do we come from, where do we go to? // Environmental Sciences Europe. 2018. V. 30. N 6. DOI: 10.1186/s12302‐018‐0132‐6

2. Терехова В.А. Биотестирование почв: подходы и проблемы // Почвоведение. 2011. N 2. С. 190‐198. 3. Колесников С.И., Тимошенко А.Н., Казеев К.Ш., Акименко Ю.В. Влияние загрязнения наночастицами оксидов никеля и железа на биологические свойства чернозема обыкновенного североприазовского // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2016. N 1. С. 71‐75.

3. Скутарь А.И., Кофтина В.А. Влияние наночастиц железа на колониеобразующую способность E. Coli. // Бюллетень медицинских интернет‐конференций. 2016. Т. 6. N 5. 512 c.

4. Simonin M., Richaume A. Impact of engineered nanoparticles on the activity, abundance, and diversity of soil microbial communities: a review // Environmental Science and Pollution Research. 2015. V. 22. P. 13710‐13723. DOI: 10.1007/s11356‐015‐4171‐x

5. Якушева Е.В., Сизова Е.А., Гавриш И.А., Лебедев С.В., Каюмов Ф.Г. Действие наночастиц Al2O3 на почвенный микробиоценоз, состояние антиоксидантной системы и микрофлору кишечника красного калифорнийского червя (Eisenia Fоetida) // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. N 1. С.191‐199.

6. Терехова В.А., Гладкова М.М. Инженерные наноматериалы в почве: проблемы оценки их воздействия на живые организмы // Почвоведение. 2014. N 1. С. 82‐90. DOI: 10.7868/S0032180X14010122

7. Ghosh M., Bhadra S., Adegoke A., Bandyopadhyay M., Mukherjee A. MWCNT uptake in Allium cepa root cells induces cytotoxic and genotoxic responses and results in DNA hyper‐methylation // Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2015. N 774. P. 49‐58. DOI: 10.1016/j.mrfmmm.2015.03.004

8. Josko I., Oleszczuk P., Skwarek E. Toxicity of combined mixtures of nanoparticles to plants // Hazardous Materials. 2017. V. 331. P. 200‐209. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.02.028

9. Kolesnikov S.I., Varduny T.V., Lysenko V.S., Kapralova O.A., Chokheli V.A., Sereda M.M., Dmitriev P.A., Varduny V.M. Effect of nano‐ and crystalline metal oxides on growth, gene‐ and cytotoxicity of plants in vitro and ex vitro // Turczaninowia. 2018. V. 21. N 4. P. 207‐214. DOI: 10.14258/turczaninowia.21.4.21

10. Тимошенко А.Н., Колесников С.И., Казеев К.Ш., Акименко Ю.В. Изменение биологических показателей серопесков после загрязнения наночастицами Cu, Zn и Ni // Известия Высших учебных заведений. Северо‐Кавказский регион. Естественные науки. 2019. N 2. С.106‐110. DOI: 10.23683/0321‐3005‐2019‐2‐106‐111

11. Колесников С.И., Тимошенко А.Н., Казеев К.Ш., Акименко Ю.В., Мясникова М.А. Оценка экотоксичности наночастиц меди, никеля и цинка по биологическим показателям чернозема // Почвоведение. 2019. N 8. С. 986‐992. DOI:10.1134/S0032180X19080094