Люди даже не подозревают, что наночастицы присутствуют везде, например, в автомобильных выхлопах, сточных водах и мелкой древесной пыли после пожаров. Известно, что частицы активно поглощаются растениями, но как они влияют на человека?

Наночастицы – это не простое химическое соединение, они ведут себя совершенно иначе за счет увеличения удельной поверхности и реакционной способности. Если умело воспользоваться этой способностью, то можно решить многие проблемы загрязнения окружающей среды. Вот почему так называемые искусственные наночастицы (ENPS) в настоящее время широко используются в промышленной переработке и массово встречаются в потребительских товарах.

В то же время, высокая реакционная способность этих частиц может способствовать их токсичному воздействиию на окружающую среду. Сейчас все большее количество продуктов на рынке содержат ENPS, и в конечном итоге они попадают в почву, воду и воздух. Поэтому очень важно изучение взаимодействия пищевых и кормовых культур с наночастицами, так как их возможные перемещения в пищевой цепи начинается с сельского хозяйства.

Опасны ли наночастицы?

Лето – наше любимое время года, но в то же время это период солнцезащитных кремов и пробок на автомагистралях. По сравнению с другими временами года, летом резко увеличивается плотность излучающих наночастицы предметов. Таким образом, наночастицы, нагреваясь, негативно воздействуют как на здоровье человека, так и на окружающую среду. Политики такой процесс классифицируют как «неизвестный уровень опасности». Впервые научные исследования по вопросу влияния этих частиц на сельское хозяйство были опубликованы в Трудах Национальной академии наук США (PNAS).

Соя помогает выявить влияние наночастиц

Опыт проводился на сое (Glycine). Были выращены несколько групп растений, включая контрольную, не подвергаемую испытаниям. Исследователи Университета Калифорнии показали, что некоторые наночастицы вредны для развития сои.

В лабораторных условиях изучался рост растений сои в почвах с различным содержанием наночастиц – с одной стороны, диоксида церия (соединения, широко применяемого в автопроме для снижения выбросов СО2), с другой стороны – оксида цинка, содержащегося в ряде косметических средств. Сорок восемь дней в теплице исследователи записывали характеристики растений, их размеры и негативное влияние на них наночастиц. Окончательные результаты были не утешительны.

Первоначально оксид цинка, казалось, улучшил рост растений, однако, если анализировать состояние растения не в целом, а по органам, то наблюдается такая картина. Оксид цинка накапливается наиболее активно в листьях и стеблях, меньше – в семенах. Что касается диоксида церия, то он ограничивает рост растений и подавляет жизнедеятельность бактерий на корнях бобовых, ответственных за закрепление диазота, важной составляющей используемых фермерами азотных удобрений.

Цинк, как следует из исследований, растворяется и накапливается по всему растению, тогда как церий не растворяется в растительной ткани. Результаты внесли весомый вклад в острую дискуссию по поводу токсичности наночастиц в сельскохозяйственной отрасли. Частицы являются элементами пищевой цепочки: они попадают в растения, те съедаются животными, а через мясо животных ненужные элементы поступают в человеческий организм.

Ученых занимал вопрос: распадается ли наночастица на простые соединения, или же остается активной? Для этого они использовали рентгеновские лучи в 1000 раз тоньше человеческого волоса. Подробный спектральный анализ рентгеновских сигналов показал, что церий в узелках и стручках был по-прежнему связан химически с наночастицами. Тем не менее, часть церия изменила свою степень окисления, что может изменить химическую реакционную способность наночастиц, однако пока неизвестно в какую сторону.

Цинк был обнаружен в узелках, стеблях и стручках в более высокой концентрации, чем в контрольной группе растений, но при этом спектральный анализ показал, что этот цинк не связан с наночастицами.

Цинк в сое – это не страшно, но с таким же успехом растение может усвоить кадмий или мышьяк, которые благодаря химической активности наночастиц могут представлять реальную угрозу.

Взгляд на сою глазами энергетики

Проведенные исследования показали, что оба соединения снижают биомассу растений. Это не проблема с точки зрения питательности сои, так как она сохраняет всю свою пользу.

Однако если посмотреть со стороны энергетики, то лишь небольшая часть сои используется для производства биотоплива, следовательно, потребуется увеличение масштаба выращивания этого растения для удовлетворения топливных нужд. Наночастицы, по мнению исследователей, легко найти в сельскохозяйственных почвах. Их в основном «излучают» машины, работающие на дизельном топливе. Так как доля средств механизации в сельском хозяйстве на дизельном топливе большая, то такие источники наночастиц встречаются фактически на любом фермерском участке.

Применение твердых веществ биологического происхождения (удобрения), требующих разведения водой, также один из вариантов «кормления» поля наночастицами. В свою очередь, современные сточные воды содержат в себе наночастицы косметических и фармацевтических средств.

Двойная роль сои в пищевой цепочке: стоит ли обратить внимание?

Исходя из вышесказанного, соевые бобы одновременно являются и пострадавшей стороной, и виновниками ухудшения экологической ситуации. Домашние животные, которые едят эти растения, могут почувствовать на себе вред наночастиц с токсическим эффектом; наночастицы могут привести и к снижению урожайности растений.

Соя – пятая культура в мире по степени важности, поэтому необходимо поощрять всевозможные исследования о влиянии на нее наночастиц, которые так незаметно вторгаются в человеческую жизнь.

Многие ученые считают, что опасность для здоровья человека несколько завышена. Но, несмотря на то, что многие не в состоянии непосредственно соотнести поглощение наночастиц с конкретным заболеванием, проникновение их клетки человеческого организма подтверждено, и как они повлияют в будущем на человечество – неизвестно.

© Елена Нейра

По материалам Le Figaro.fr, ESRF.eu