Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Установлены закономерности и механизмы влияния загрязнения чернозема обыкновенного, бурой лесной кислой почвы и серопесков Ag, Bi, Te, Tl на показатели их состояния и функционирования: микробиологические показатели (численность бактерий и микромицетов методом люминесцентного микроскопирования, обилие бактерий рода Azotobacter); биохимические показатели (интенсивность выделения СО2 хроматографически, физиологически активная биомасса методом субстрат-индуцированного дыхания); показатели ферментативной активности (активность дегидрогеназ, каталазы, инвертазы, уреазы, фосфатазы, протеазы, пероксидазы, полифенолоксидазы, ферриредуктазы, аскорбатоксидазы) фотоколориметрически; химические, физико-химические и физические показатели (содержание С орг фотоколориметрически; показатели щелочно-кислотных условий (рН) потенциометрически; структура; показатели фитотоксичности морфометрически (показатели прорастания: всхожесть, энергия и дружность прорастания, и показатели интенсивности начального роста растений); показатели роста и состояния растений морфометрически (длина и масса корней и надземных побегов). Установлены закономерности и механизмы изменения состояния и функций чернозема обыкновенного и бурой лесной кислой почвы в зависимости от различных параметров загрязнения Ag, Bi, Te, Tl: природа элемента (сравнение токсичности 4-х элементов между собой), концентрация в почве (контроль + 5 доз), форма соединения (водорастворимая – нитрат, нерастворимая в воде – оксид), срок от момента загрязнения (10, 30 и 90 суток), на основе специального одновременного, проведенного по единой методике эксперимента. Загрязнение почв Ag, Bi, Te, Tl приводит к ухудшению биологических и других свойств почв. В большей степени снижаются значения микробиологических и фитотоксических показателей, ферментативная активность снижается в меньшей степени. Как правило, степень ухудшения биологических показателей находилась в прямой зависимости от концентрации загрязняющего вещества в почве. Однако, в ряде случаев наблюдался эффект малых доз (гормезис), в частности на таких показателях как активность ферментов класса оксидоредуктаз (каталаза, дегидрогеназы, пероксидаза, полифенолоксидаза) и гидролаз (фосфатаза, уреаза, инвертаза) и показателях интенсивности начального роста пшеницы (масса корней и надземных побегов) до 22% относительно контроля. Ожидалось, что нитраты металлов, как правило, будут более токсичны, чем оксиды, поскольку они характеризуются хорошей растворимостью в воде, соответственно большей подвижностью в почве, и будут в большей степени проявлять токсичность. Однако, такая закономерность наблюдалась далеко не во всех случаях. Довольно часто оксид Ag более токсичен, чем нитрат Ag, а оксид Bi эквивалентен в своей токсичности нитрату Bi. Оксиды Tl и Te были менее токсичны, чем нитраты Tl и Te. Этот факт требует дальнейших исследований, поскольку для большинства металлов водорастворимые формы, как правило, более токсичны, чем нерастворимые. Сравнение экотоксичности Ag, Bi, Te, Tl между собой показало, что она сильно зависит от формы химического соединения элемента. Оксиды Ag и Bi были чаще более токсичны, чем оксиды Te и Tl, и, наоборот, нитраты Te и Tl были чаще более токсичны, чем нитраты Ag и Bi. Токсичность Ag, Bi, Te, Tl была выше на 10 и 30 сутки от момента загрязнения, а на 90-е сутки наблюдалось восстановление биологических свойств почв, но не до контрольных значений в незагрязненной почве. Аналогичная закономерность наблюдалась ранее для других тяжелых металлов. Поскольку лабораторные модельные эксперименты и лабораторно-аналитические исследования продолжаются и будут завершены во второй год исследования, указанные выше результаты могут быть уточнены. Более детальный анализ экспериментального материала, собранного в первый год исследования, запланирован на второй год исследования. Более подробно результаты первого года исследования изложены в публикациях.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Дана оценка устойчивости к загрязнению Ag, Bi, Te, Tl разных почв (чернозем обыкновенный, бурая лесная кислая почва, песчаные почвы черноземной зоны — серопески), существенно различающихся по свойствам, определяющим подвижность в почве металлов и металлоидов (реакция среды, гранулометрический состав, содержание органического вещества и др.). Каждая из выбранных почв (чернозем обыкновенный, бурая лесная кислая почва и серопески) представляет одну из трех категорий почв (нейтральные, кислые и легкие), используемых при разработке ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) металла в почве, то есть каждую из категорий почв, значительно различающихся по буферности к загрязнению тяжелыми металлами. По степени устойчивости к загрязнению Ag, Bi, Te, Tl исследованные почвы образуют следующий ряд: чернозем обыкновенный > бурая лесная почва > серопески. Дана оценка информативности и чувствительности биологических показателей с целью определения целесообразности их применения при мониторинге почв и экосистем, загрязненных Ag, Bi, Te, Tl. Исследованные биологические показатели были ранжированы по степени информативности и чувствительности к загрязнению почв Ag, Bi, Te, Tl. В результате было установлено следующее: микробиологические показатели и показатели интенсивности выделения углекислого газа, как правило, отличаются высокой чувствительностью к внешним воздействиям, но не всегда хорошо коррелируют со степенью воздействия, а также непросты в определении; показатели ферментативной активности, как правило, отличаются тесной корреляцией со степенью внешнего воздействия, но менее чувствительны и не все просты в определении; фитотоксические показатели просты в определении, высокочувствительны, но не всегда хорошо коррелируют с внешним фактором; «небиологические» показатели, такие как показатели гумусового состояния, агрохимические, физические и другие, значительно проигрывают биологическим показателям по чувствительности. Проведено сравнение экотоксичности Ag, Bi, Te, Tl с экотоксичностью Cd, Hg, Pb, Cu, Zn, Cr, Ni, Mo, Co, F, B, Se, As, Mn, Ba, V, Sb, Sr, Sn, W, установленной ранее. Проведенные исследования показали высокую экотоксичность Ag, Bi, Te, Tl, даже в сравнении с такими опасными металлами как Cd, Hg, Pb, Cu, Zn, Cr и др. То есть экотоксичность Ag, Bi, Te, Tl в настоящее время существенно недооценена. Это связано с тем, что загрязнение этими элементами окружающей среды встречается значительно реже, чем, например, Hg, Cd, Pb, Cu, Zn, Cr, Ni. Проведено ранжирование химических элементов по степени их экотоксичности и построены 3 типа рядов экотоксичности химических элементов с разными единицами выражения концентрации элемента в почве: мг/кг, моль/кг и «условно допустимая концентрация» (3 фоновые концентрации). Если содержание элемента в почве выразить в моль/кг, что позволяет сравнить экотоксичность отдельных атомов элементов между собой, то первые пять наиболее экотоксичных элементов — это Te, Se, Ag, Bi, Tl. При загрязнении почвы Ag, Bi, Te, Tl эффект гормезиса наблюдался крайне редко, в отличие от подавляющего большинства тяжелых металлов и металлоидов, считающихся очень опасными, таких как Hg, Cd, Pb, Cr, Cu, Zn и др., что также свидетельствует о высокой экотоксичности Ag, Bi, Te, Tl. Установлены закономерности и механизмы влияния загрязнения Ag, Bi, Te, Tl на экосистемные функции почв (биологические, химические, физические, целостные и др.) по интегральному показателю биологического состояния (ИПБС) почвы и на сельскохозяйственные функции почв по показателям фитотоксичности почв, морфометрическим показателям роста и развития пшеницы. По степени нарушения экосистемных функций почв были установлены количественные ориентиры для разработки нормативов экологически безопасного содержания (ПДК, ОДК) Ag, Bi, Te, Tl в черноземах обыкновенных, бурых лесных кислых почвах и серопесках (нейтральных, кислых и легких почвах) по степени нарушения экологических функций почв на основе уравнений регрессии, отражающих зависимость свойств и функций почв от концентрации в почве элемента. В настоящее время экологические нормативы содержания Ag, Bi, Te, Tl в почве отсутствуют как в России, так и в мире. Установлены экологически безопасные концентрации Ag, Bi, Te, Tl не для почвы в целом, а для трех категорий почв (нейтральные, кислые и легкие), значительно различающихся по буферности к загрязнению тяжелыми металлами. Экотоксичность Ag, Bi, Te, Tl, проявляется при содержании в почве уже 1,5 фона, то есть значительно раньше, чем для большинства других тяжелых металлов и металлоидов. https://sfedu.ru/press-center/news/73878