Особенности видообразования тяжелых металлов в многофазных гетерогенных системах (почва, донные отложения)

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-74-00085

НазваниеОсобенности видообразования тяжелых металлов в многофазных гетерогенных системах (почва, донные отложения)

Руководитель Бурачевская Марина Викторовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" , Ростовская обл

Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-108 - Почвоведение

Ключевые слова Почва, донные отложения, тяжелые металлы, мышьяк, загрязнение, видообразование, фракционирование, рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализ, электронная микроскопия

Код ГРНТИ87.15.03, 68.05.43

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Почвы и донные отложения, находящиеся на границе геосферы, атмосферы, биосферы и гидросферы, представляют собой основные депонирующие среды загрязняющих веществ. Аккумулируя поллютанты, поступающие из водосборов и атмосферы в течение длительного промежутка времени, почвы и донные отложения являются интегральными показателями уровня загрязненности территории. К числу наиболее опасных загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду, относятся тяжелые металлы (ТМ) и металлоиды, которые, не подвергаются процессам разложения и способны лишь к перераспределению между отдельными компонентами почв и донных отложений. Оценка экологического состояния почв и донных отложений, подверженных загрязнению ТМ и металлоидами, сводится не столько к определению увеличения общей концентрации элементов, сколько к изучению их подвижности. Подвижность, а, следовательно, токсичность элемента, определяется формой его нахождения, а также составом и свойствами депонирующей среды. В этой связи целью проекта является изучение механизмов видообразования металлов и металлоидов в открытых многофазных гетерогенных системах (почве и донных отложениях). Комплексный подход к поставленной цели позволит оценить состояние почв и донных отложений, подверженных загрязнению металлами и металлоидами как в конкретных природных условиях, так и в контролируемых условиях. Используемые методы позволят выявить особенности видообразования ТМ в почвах и донных отложениях при многолетнем и разовом загрязнении. Будет показано влияние уровня техногенной нагрузки на подвижность металлов и металлоидов в изучаемых системах, а также установлено влияние свойств почв и донных отложений на видообразование ТМ и As. Будут показаны преимущества и недостатки наиболее широко распространенных методов последовательного фракционирования: метода Макларена (McLaren, Crawford, 1976), метода Тессье (Tessier et al., 1979), метода Миллера (Miller et al., 1986) в модификации Берти, Джакобс (Berti, Jacobs, 1996), и метода BCR (Ure et al., 1993) для анализа фракционного состава Cu, Ni, Zn, Cd, Pb и As в почвах и донных отложениях. Для определения состава соединений As в черноземе обыкновенном будет апробирована схема фракционирования, предложенная Мотузовой Г.В. с соавт. (2006). Для оценки степени закрепления или доступности ТМ и As в почве и донных отложениях будет использована комбинированная схема фракционирования Минкиной Т.М. с соавт. (2008), которая основана на сочетании методов последовательного фракционирования и отдельных селективных экстракций. Применение данной схемы позволит определить компоненты почв и донных отложений, которые отвечают за процессы мобилизации и закрепления поллютантов. Будут выявлены особенности действия экстрагентов для почв и донных отложений при разных уровнях и видах загрязнения. Установлено влияние пробоподготовки почвы, процессов реадсорбции на степень извлечения соединений ТМ из почв и донных отложений. Будет изучено влияние степени дисперсности образцов на накопление поллютантов. Будут проведены уникальные исследования состояния поллютантов в почве и донных отложениях на молекулярном уровне с использованием рентгеновской адсорбционной спектроскопии (XAFS) на основе синхротронного излучения. Морфология и состав фаз, концентрирующих ТМ в образцах почвы и донных отложений будет изучена с использованием инструментальных методов сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и рентгеновской дифрактометрии (XRD). Результаты, полученные данными методами, позволят дополнить и расширить информацию, получаемую на основе методов последовательного фракционирования. В результате выполнения проекта будут установлены особенности видообразования Cu, Ni, Zn, Cd, Pb и As в почвах и донных отложениях, осуществлен выбор наиболее оптимальных методов изучения состояния исследуемых поллютантов в аквальных и наземных экосистемах. Выполнение проекта даст возможность получения реальных и прогнозных оценок состояния почв и донных отложений, подверженных загрязнению металлами и металлоидами. Изученные механизмы видообразования ТМ и As в почве и донных отложениях могут стать основанием для прогноза экологического состояния наземных и водных экосистем и разработки методов их рекультивации. По результатам проекта будет опубликовано не менее 5 научных работ в рецензируемых изданиях, индексируемых в Scopus и Web of Science.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Цицуашвили В.С., Минкина Т.М., Невидомкая Д.Г., Шуваева В.А., Бурачевская М.В., Солдатов А.В. Применение метода рентгеноспектральной диагностики при загрязнении растений Cu (II) Материалы X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Устойчивое развитие территорий: теория и практика», Том 2, С. 276-277 (год публикации - 2019)

2. Бауэр Т.В., Минкина Т.М., Бурачевская М.В., Лобзенко И.П. Оценка степени загрязнения почв тяжелыми металлами с использованием геохимических показателей Материалы VII Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 30-летию научной школы чл.-корр. РАН А.К. Темботова и 25-летию Института экологии горных территорий им. А.К. Темботова РАН, С. 22-24 (год публикации - 2019)

3. Д.Г. Невидомская, Т.М. Минкина, В.А. Шуваева, М.В. Бурачевская Применение методов рентгеновской спектроскопии XAFS и последовательного фракционирования для исследования механизмов сорбции Cu (II) почвами и минеральными фазами Горные экосистемы и их компоненты: Материалы VII Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 30-летию научной школы чл.-корр. РАН А.К. Темботова и 25-летию Института экологии горных территорий им. А.К. Темботова РАН, С. 38-39 (год публикации - 2019)

4. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Манджиева С.С., Бауэр Т.В., Невидомская Д.Г., Шуваева В.А., Сушкова С.Н., Кизилкая Р., Гюльсер К., Раджпут В. Transformation of copper oxide and copper oxide nanoparticles in the soil and their accumulation by Hordeum sativum Environmental Geochemistry and Health (год публикации - 2020)

5. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Манджиева С.С., Назарян Л.Л. Cостав соединений цинка в почве импактной зоны при использовании разных методов фракционирования Материалы международной научной конференции I НИКИТИНСКИЕ ЧТЕНИЯ «Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и экологии в природных и антропогенных ландшафтах». Пермь, 19-22 ноября 2019 г., С. 377-381. (год публикации - 2020)

6. Бауэр Т.В., Минкина Т.М., Бурачевская М.В., Манджиева С.С. Эколого-геохимические исследования почв окрестностей г. Новочеркасска (в зоне влияния ПАО «ОГК-2» «Новочеркасская ГРЭС») Материалы международной научной конференции I НИКИТИНСКИЕ ЧТЕНИЯ «Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и экологии в природных и антропогенных ландшафтах». Пермь, 19-22 ноября 2019 г., С. 237-242. (год публикации - 2020)

7. Минкина Т.М., Невидомская Д.Г., Подковырина Ю.С., Бурачевская М.В., Бауэр Т.В., Чаплыгин В.А., Манджиева С.С. Анализ молекулярно-структурного состояния меди в загрязненном черноземе обыкновенном при поступлении металла в форме легко- и труднорастворимых соединений Материалы международной научной конференции I НИКИТИНСКИЕ ЧТЕНИЯ «Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и экологии в природных и антропогенных ландшафтах». Пермь, 19-22 ноября 2019, С. 263-267. (год публикации - 2020)

8. Бурачевская М.В.,Минкина Т.М.,Манджиева С.С.,Цицуашвили В.С.,Федоренко Е.С.,Погонышев П.Д., Гюльсер К., Кизилкая Р. The influence of sample preparation on the extraction results of metals from the soil (Влияние пробоподготовки на результаты экстракции тяжелых металлов из почвы) AER-Advances in Engineering Research (год публикации - 2020)

9. Цицуашвили В.С., Невидомская Д.Г., Шуваева В.А., Бурачевская М.В., Минкина Т.М Особенности трансформации меди в черноземе обыкновенном Актуальные вопросы экологии и природопользования : сборник материалов / отв. ред. К.Ш. Казеев; Южный федеральный университет. Ростов-на-Дону; Таганрог: Издательство Южного федерального университета, С. 227-231. (год публикации - 2019)

10. Бурачевская М.В., Манджиева С.С., Минкина Т.М., Микайлсой Ф., Барахов А.В. Cu speciation in model soil contamination Book of Full Text III. International Eurasian Agriculture and Natural Sciences Congress. Turkey Antalia 17 - 20 October 2019, P. 263-270. (год публикации - 2019)

11. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Невидомская Д.Г., Манджиева С.С., Сушкова С.Н., Микайлсой Ф., Гюлсер С., Кизилкая Р. Study of Cu interaction with soil solid-phases components using chemical fractionation and synchrotron radiation XANES spectroscopy Book of Full Text III. International Eurasian Agriculture and Natural Sciences Congress. Turkey Antalia 17 - 20 October 2019, P. 538-546. (год публикации - 2019)

12. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Невидомская Д.Г., Манджиева С.С., Сушкова С.Н., Микайлсой Ф., Гюлсер С., Кизилкая Р. Study of Cu interaction with soil solid-phases components using chemical fractionation and synchrotron radiation XANES spectroscopy Book of Abstracts III. International Eurasian Agriculture and Natural Sciences Congress. Turkey Antalia 17 - 20 October 2019., P. 188. (год публикации - 2019)

13. Федоренко Е.С., Зинченко В.В., Горовцов А.В., Минкина Т.М. Влияние тяжелых металлов на микробиологическую активность почв поймы реки Северский Донец Сборник трудов Международной молодежной научной конференции «Генетическая и агрономическая оценка почв» / Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К. А. Тимирязева. - Москва: РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева. 2019., С. 107-110. (год публикации - 2019)

14. Горовцов А.В., Бауэр Т.В., Минкина Т.М., Сушкова С.Н., Бурачевская М.В., Лобзенко И.П. Получение биоуглей с заданными характеристиками пористой структуры и перспективы их применения в сельском хозяйстве Материалы I Всероссийской конференции молодых ученых АПК «Актуальные вопросы развития отраслей сельского хозяйства: теория и практика». Ростов-на-Дону- Рассвет. 1-3 октября 2019г., C. 33-37 (год публикации - 2019)

15. Бурачевская М.В., Петухова В.Н., Бауэр Т.В., Назарян Л.Л., Погонышев П.Д., Хассан Т.М. Оценка информативности разных методов фракционирования при изучении соединений цинка в черноземе обыкновенном Материалы Международной научной конференции XXIII Докучаевские молодежные чтения «Почва в условиях глобального изменения климата» / Под ред. Б.Ф. Апарина. Санкт-Петербург, С. 15-17. (год публикации - 2020)

16. Федоренко Е.С., Зинченко В.В., Пахота А.А., Горовцов А.В., Бурачевская М.В. Влияние биочара и штаммов металлоустойчивых бактерий на уреазную активность почв поймы реки Северный Донец Материалы Международной научной конференции XXIII Докучаевские молодежные чтения «Почва в условиях глобального изменения климата» / Под ред. Б.Ф. Апарина. Санкт-Петербург, С. 236-238. (год публикации - 2020)

17. Бурачевская М.В., Манджиева С.С., Бауэр Т.В., Минкина Т.М., Чаплыгин В.А., Федоренко А.Г., Сушкова С.Н., Черникова Н.П., Замулина И.В., Калиниченко Н.П. The effect of carbon sorbents on the mobility of Cu and Zn in the soil and their accumulation in Hordeum Sativum distichum Environmental Geochemistry and Health (год публикации - 2020)

18. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Манджиева С.С., Калиниченко В.П. Methodological aspects in the study of extraction of heavy metals from soils and sediments Geophysical Research Abstracts. EGU General Assembly 2020. Vienna, Austria, online 4 – 8 May 2020., EGU2020-635. (год публикации - 2020)

19. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Бауэр Т.В., Петухова В.Н., Погонышев П.Д. Влияние процессов реадсорбции на извлечение тяжелых металлов из почвы Сборник научных трудов XIII Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса». Ростов-на-Дону, 26 – 28 февраля 2020 г., С. 971-973. (год публикации - 2020)
10.23947/interagro.2020.199-203

20. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Бауэр Т.В., Манджиева С.С., Гюлсер С., Кизилкая Р., Сушкова С.Н., Раджпут В. Assessment of extraction methods for studying the fractional composition of Cu and Zn in uncontaminated and contaminated soils Eurasian Journal of Soil Science, Vol. 9, Is. 3 (год публикации - 2020)
10.18393/ejss.734601

21. Константинова Е.Ю., Бурачевская М.В., Манджиева С.С., Бауэр Т.В., Минкина Т.М., Чаплыгин В.А., Замулина И.В., Константинов А.О., Сушкова С.Н. Geochemical transformation of soil cover and vegetation of a drained floodplain lake affected by long-term dumping of effluents from rayon industry plant (lower Don Basin, Southern Russia) Environmental Geochemistry and Health (год публикации - 2020)

22. Бурачевская М.В., Невидомская Д.Г., Цицуашвили В.С., Раджпут В., Брень Д.В. Lead compounds in bottom sediments of the Seversky Donets floodplain E3S Web of Conferences (год публикации - 2020)

23. Замулина И.В., Бурачевская М.В.. Манджиева С.С., Бауэр Т.В., Барахов А.В., Мазаржи М. Metodological aspects in the studying of soil particle size distribution under contamination and after reclamation E3S Web of Conferences (год публикации - 2020)

24. Бурачевская М.В., Манджиева С.С., Бауэр Т.В., Замулина И.В., Минкина Т.М., Мазарджи М. Comparative analysis of the Cd fractional composition in soils under anthropogenic and artificial pollution IOP Сonference Series: Earth and Environmental Science (год публикации - 2021)

25. Зинченко В.В., Федоренко Е.С., Горовцов А.В., Минкина Т.М. Влияние штаммов микроорганизмов на дегидрогеназную активность почв импактных зон Материалы XVI Ежегодной молодежной научной конференции «Юг России: вызовы времени, открытия, перспективы»: , Изд-во ЮНЦ РАН, г. Ростов-на-Дону, Материалы конференции, с. 41 (год публикации - 2020)

26. Горовцов А.В., Зинченко В.В., Федоренко Е.С., Бурачевская М.В. Влияние биочара и микроорганизмов на накопление тяжелых металлов в тканях ячменя в условиях загрязнения Материалы VII Международной научно-практической конференции молодых ученых “Экология и мелиорация агроландшафтов: перспективы и достижения молодых ученых”, посвященная 120-летию со дня рождения Альбенского А.В., г. Волгоград, с. 250-251 (год публикации - 2019)

27. Цицуашвили В.С., Минкина Т.М., Невидомкая Д.Г., Бурачевская М.В., Шуваева В.А. Ренгеноструктурный анализ монтмориллонита при насыщении медью Материалы VII Международной научно-практической конференции молодых ученых “Экология и мелиорация агроландшафтов: перспективы и достижения молодых ученых”, посвященная 120-летию со дня рождения Альбенского А.В., г. Волгоград, с.311-312 (год публикации - 2019)

28. Зинченко В.В., Федоренко Е.С., Горовцов А.В., Минкина Т.М. Дегидрогеназная активность почв импактной зоны на фоне внесения штаммов металлоустойчивых микроорганизмов Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2020» [Электронный ресурс] / Отв.ред. И.А. Алешковский, А.В. Андриянов, Е.А. Антипов. (год публикации - 2020)

29. Бурачевская М., Манджиева С., Бауэр Т., Минкина Т., Раджпут В., Чаплыгин В., Федоренко А., Черникова Н., Замулина И., Колесников С., Сушкова С., Переломов Л. The Effect of Granular Activated Carbon and Biochar on the Availability of Cu and Zn to Hordeum sativum Distichum in Contaminated Soil Plants, Volume 10, Issue 5, No 841 (год публикации - 2021)
10.3390/plants10050841

30. Федоренко Э., Бурачевская М., Северина В., Барахов А., Цицуашвили В., Минкина Т., Савин И. Nickel and cadmium speciation in soils under long-term aerosol pollution EGU General Assembly 2021, online, 19–30 Apr 2021, EGU21-11836 (год публикации - 2021)
10.5194/egusphere-egu21-11836

31. Бурачевская М.В., Северина В.И., Барахов А.В. Фракционный состав мышьяка в черноземе обыкновенном карбонатном XVII Ежегодная молодежная научная конференция «Наука и технологии Юга России»: тезисы докладов (г. Ростов-на-Дону, 15–30 апреля 2021 г.). – Ростов-на- Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, С. 90 (год публикации - 2021)

32. Бурачевская М.В., Барахов А.В., Северина В.И. Состав соединений мышьяка в почве при моделируемом загрязнении Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2021» / Отв. ред. И.А. Алешковский, А.В. Андриянов, Е.А. Антипов, Е.И. Зимакова. [Электронный ресурс] – М.: МАКС Пресс (год публикации - 2021)

33. Бурачевская М.В., Невидомская Д.Г., Бауэр Т.В., Цицуашвили В.С., Брень Д.В. Состав соединений свинца в донных отложениях поймы реки Северский Донец Актуальные проблемы экологии и природопользования: сборник научных трудов XXI Международной научно-практической конференции: в 3 т. – Москва: РУДН, Том 1, с. 265-269 (год публикации - 2020)

34. Замулина И.В., Бурачевская М.В., Минкина Т.М, Манджиева С.С., Бауэр Т.В., Барахов А.В. Влияние углеродистых сорбентов на гранулометрический состав чернозема при загрязнении медью Актуальные проблемы экологии и природопользования: сборник научных трудов XXI Международной научно-практической конференции: в 3 т. – Москва : РУДН, Том 1, с. 336-341 (год публикации - 2020)

35. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Манджиева С.С., Петухова В.Н. Особенности влияния пробоподготовки на экстрагируемость тяжелых металлов при разном уровне загрязнения почвы Сборник тезисов VIII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (год публикации - 2021)

36. Манджиева С.С., Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Замулина И.В., Брень Д.В., Мальцева Т.А. Применение комбинированной схемы фракционирования в условиях экстремальной техногенной нагрузки на почвы черноземной зоны Сборник тезисов VIII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (год публикации - 2021)

37. Цицуашвили В.С., Бурачевская М.В., Невидомская В.А., Бауэр Т.В., Шуваева В.А., Минкина Т.М. Оценка процедуры последовательной экстракции с использованием XANES-спектроскопии анализа Сборник тезисов VIII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (год публикации - 2021)

38. Бурачевская М., Минкина Т., Манджиева С., Бауэр Т., Невидомская Д., Шуваева В., Сушкова С., Кизилкая Р., Гюльсер К., Раджпут В. Transformation of copper oxide and copper oxide nanoparticles in the soil and their accumulation by Hordeum sativum Environmental Geochemistry and Health, Vol. 43. P. 1655-1672. (год публикации - 2021)
10.1007/s10653-021-00857-7

Публикации