Данные, полученные преподавателем кафедры экологии и природопользования Марией Сысолятиной и её научным руководителем профессором Анной Ольковой, станут научной основой для разработки нормативов содержания лантана и его комбинаций с медью в водной среде.
Еще недавно основное внимание экологов, занимающихся проблемами водоемов, привлекали тяжелые металлы. Именно они считались главными загрязняющими веществами, наносящими колоссальный урон окружающей среде и человеку. В этом действительно нет никакого преувеличения.
Тяжелые металлы подверглись всестороннему изучению, вследствие чего многие вопросы, связанные с их негативным воздействием, были решены. Однако человечество вплотную столкнулось с новой проблемой, ранее не столь очевидной. Она связана с редкоземельными элементами – лидерами по темпам разработки месторождений и объемам добычи.
- Среди редкоземельных элементов особенно выделяется лантан. Он лидирует по запасам в земной коре, является вторым по объему производства после церия, поскольку его соединения необходимы в современной оптике, электронике, производстве аккумуляторов, медицине, катализе, металлургии и создании люминофоров. Лантан также используется в качестве реагента для очистки сточных вод от фосфатов. После этого он накапливается в осадке в виде нерастворимых солей, - рассказала преподаватель кафедры экологии и природопользования ВятГУ Мария Сысолятина.
Длительное время лантан не вызывал особых тревог, считаясь гораздо более приемлемым на фоне тяжелых металлов. В реальности же он часто встречается в различных комбинациях, в том числе с медью. Такие сочетания являют примеры опасного синергизма, обусловленного одинаковыми механизмами токсического воздействия. При этом каких-либо серьезных работ о влиянии лантана и его комбинаций с медью на состояние водных экосистем до сих пор не создано; не разработаны также – ни у нас в стране, ни за рубежом - нормативы его содержания.
Водоросли (Scenedesmus quadricauda), дафнии (Daphnia magna)
Важным шагом на пути решения этой проблемы явилось исследование, проведенное Марией Сысолятиной под научным руководством профессора ВятГУ Анны Ольковой.
Мария Сысолятина сообщила:
- В своём исследовании мы использовали организмы разных частей водной экосистемы - от толщи воды до донных отложений. Сначала изучали планктонные организмы, которые парят в воде: водоросли, инфузории, дафнии, цериодафнии. А затем перешли к бентосным — тем, кто живёт на дне: амфиподам и личинкам комара-звонца, или хирономидам. Таким образом, мы оценили, как лантан и его смесь с медью действуют на разные экологические группы — и на тех, кто живёт непосредственно в воде, и на тех, кто обитает прямо в зоне накопления осадков.
Мария Александровна уточнила: необходимая для исследования среда моделировалась в лаборатории на основе культивационной воды с заранее известным химическим составом. Туда производились добавки в разных вариациях: лантан, медь, смесь лантана с медью. Для эксперимента использовались соли сульфата меди и сульфата лантана.
Исследователь прибегала к шести концентрациям в рамках каждого из вариантов. Получается, что любой задействованный в эксперименте организм проходил через три варианта добавок в шести различных концентрациях.
Амфиподы (Hyalella azteca), хирономиды (Chironomus riparius)
Наблюдения над гидробионтами позволили сделать выводы об острой и хронической токсичности исследуемых веществ. Острая токсичность возникает при быстром или кратковременном воздействии. Хроническая развивается постепенно, при длительном контакте с загрязнителем. Острая проявлялась при высоких концентрациях — например, дафнии быстро погибали или теряли подвижность. Хроническая развивалась при длительном воздействии даже низких доз: у дафний снижалась или менялась плодовитость, у амфипод изменялись размеры и стирались различия между самцами и самками. Так что и острые, и хронические эффекты были — просто они проявлялись при разных условиях.
Лантан, как предполагалось на старте исследования, оказался наименее токсичным из трех вариантов. Это не умаляет и его опасности, особенно с учетом того, что он не является эссенциальным (присущим хоть в каком-то количестве организму) элементом. Он инороден для организма, а значит неблагоприятен.
- Одной из задач было изучение не только самого лантана, но и его комбинации с медью. Мы выявили, что в таком сочетании негативный эффект усиливается — это называется аддитивным действием. А ведь лантан и медь часто встречаются вместе в природе и в отходах производства. Поэтому важно изучать их совместное действие, а не по отдельности, - прокомментировала Мария Сысолятина.
Проведенное в ВятГУ исследование имеет выраженную практическую значимость. Речь идет о создании научной основы для разработки нормативов содержания лантана в воде и выбора эффективных методов биомониторинга в районах добычи и использования редкоземельных элементов.
Результаты научной работы М.А. Сысолятиной отражены в многочисленных статьях, опубликованных в авторитетных международных журналах – как зарубежных, так и отечественных. Предлагаем ознакомиться с
одной из них. Недавно Мария Сысолятина, выпускница аспирантуры ВятГУ, успешно защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата биологических наук в Казанском федеральном университете.
