Учёные ЮФУ оценили угрозу наночастиц оксидов цинка и меди для здоровья человека

Специалисты ЮФУ из Научно-исследовательской лаборатории «Экологический мониторинг почв» кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов совместно Национальным медицинским исследовательским центром онкологии, факультетом почвоведения МГУ, Синьцзянским институтом экологии и географии АН КНР, Люблинским медицинским и Ереванским государственным университетами оценили потенциальную опасность наночастиц оксидов цинка и меди для окружающей среды и здоровья человека.

Наночастицы (НЧ) относятся к материалам, имеющим общий размер в наноразмерном диапазоне, который не превышают 100 нм. Благодаря специфическим характеристикам и физико-химическим свойствам применение НЧ широко распространено в промышленности, например, в сельском хозяйстве и производстве товаров народного потребления, а также в других отраслях.

Однако широкое использование НЧ создает вероятность загрязнения окружающей среды. Наночастицы могут случайно или преднамеренно попадать в воздух, воду и почву и накапливаться там в течение длительного времени. Например, в культивируемые почвы они попадают благодаря наноудобрениям, пестицидам, обработке семян, гидропонным растворам и агроплёнкам.

Наиболее распространенные металлооксидные НЧ – оксиды цинка и меди – очень вредны для большого количества организмов. Они токсичны первоначально, но при взаимодействии с растительными клетками и тканями, либо путем высвобождения ионных форм они способны наносить ещё больший вред.

Токсичность наночастиц в значительной степени зависит от кислотности почвы, в которой они проходят стадию трансформации, которая в свою очередь включает в себя процессы агрегации, растворения, увеличения концентрации и окисления-восстановления. После того как НЧ оказываются в почве, они могут влиять на её физические и химические свойства, взаимодействовать с другими загрязняющими веществами, образовывать новые виды токсичных соединений и нарушать микробную функциональность.

Влияние НЧ на различные виды растений зависит от размера частиц, их концентрации, продолжительности влияния, генотипов растений, условий эксперимента и синтеза НЧ. Например, известно, что НЧ оксидов цинка и меди воздействовали на съедобные растения, вызывая изменения всхожести семян; трансформации в структуре и ультраструктуре постоянных компонентов клетки; жизненно необходимых для её существования –клеточных и субклеточных органелл; угнетение роста корней и побегов; усиление окислительного стресса и повышение активности его ферментов; гибель клеток; подавление фотосинтеза; повреждение ДНК и снижение скорости движения воды через растение – транспирации.

Рост промышленного производства и, как следствие, загрязнения почвы создает более высокие шансы попадания наночастиц в организм человека по пищевой цепи. Также они способны попадать в клетки человека в с помощью других путей из-за своего малого размера и возможности легко проникать через клеточную стенку и мембраны.

Доказано, что НЧ оксидов цинка и меди проходят через различные химические и биохимические реакции, которые могут повлиять на биологическую фиксацию азота, повредить клетку растения и вызвать серьезную угрозу для здоровья человека. Необходимо сопоставлять их содержание в удобрениях с фазой роста урожая с наибольшим откликом. Например, надлежащее применение небольших количеств НЧ имело максимальные преимущества для сельскохозяйственных культур, когда наночастицы наносились на семена до прорастания. Поэтому следует разработать ряд стандартов оценки безопасности и токсикологического риска, включая пути воздействия и безопасные уровни содержания НЧ оксидов цинка и меди.

Результаты исследований были опубликованы в журнале Environmental Geochemistry and Health, IF 3.662, Q1. Ранее учёные ЮФУ изучали токсичность наночастиц оксида меди на яровом ячмене. Подробнее можно прочитать в журнале Science of The Total Environment.