Оценка состояния загрязненных почв и растений с использованием синхротронных методов
| Название НИОКТР | Оценка состояния загрязненных почв и растений с использованием синхротронных методов |
|---|---|
| Аннотация | Продление настоящего проекта будет направлено на изучение и разработку скрининг-диагностики состояния ризосферы – чрезвычайно важной и динамически сложной среды, осуществляющей и контролирующей миграционные потоки веществ, их трансформацию и биодоступность в системе почва-растения. На основе комплекса синхротронных и нейтронных методов, электронной микроскопии и омиксных технологий будет разработана система диагностики состояния ризосферы при накоплении в ней наночастиц тяжелых металлов и последующей их детоксикации с использованием сорбентов. Исследования будут проводиться в условиях модельных вегетационных опытов с внесением в чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый и аллювиальную песчаную наночастиц оксидов Cu, Zn и Pb и выращиванию на них ведущих сельскохозяйственных культур с разным типом корневой системы: пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.) и гороха посевного (Pisum sativum L.). С использованием рентгеноспектральных (XANES и EXAFS) и рентгеноструктурных (XRD) методов анализа на станциях структурного материаловедения и «БЕЛОК» НИЦ «Курчатовский институт» будут изучены механизмы молекулярно-структурных и фазовых взаимодействий наночастиц тяжелых металлов с компонентами ризосферы. Будет выявлен вклад ризосферных процессов в трансформацию и биоаккумуляцию соединений тяжелых металлов, поступивших в форме инженерных наночастиц, в зависимости от типа почвы и вида растений (однодольные/двудольные). На основе данных синхротронного анализа будут получены точные представления о локальной атомной структуре ионов К-края: Cu, Zn и LIII-края: Pb в почвах внекорневой и ризосферной зон при моделируемом загрязнении наночастицами оксидов металлов. С использованием методов микро-рентгеновской флуоресценции (µXRF) и рентгеновской абсорбционной спектроскопии (XAFS) впервые будут исследованы пространственная локализация и биотрансформация наночастиц оксидов тяжелых металлов в корнях растений, выращенных на разных по составу и свойствам почвах. Методами просвечивающей электронной и световой оптической микроскопии будет исследована структура тканей и клеток корней растений в зоне всасывания. Сочетание микроскопических методов и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS-EDAX) позволит впервые отследить поглощение и распределение наночастиц Cu, Zn и Pb, выявить их локализацию по тканям и разным зонам корней, установить ответные реакции растений на ультраструктурном уровне. Впервые высокочувствительным и неразрушающим методом нейтронной томографии на станции «ДРАКОН» НИЦ «Курчатовский институт» будет рассмотрено влияние наночастиц тяжелых металлов на архитектуру корней, ее изменение и динамику переноса воды из почвы в корни растений. На основе анализа структурно-функциональных параметров фотосинтетического аппарата и антиоксидантной активности будет выполнена скрининг-диагностика реакции растений на стресс, вызванный загрязнением наночастицами металлов. С использованием высокопроизводительного секвенирования будет получена детальная информация о ризосферном микробиоме сельскохозяйственных тест-культур в условиях загрязнения наночастицами тяжелых металлов, оценена степень воздействия на него типа почв и вида растения. Будет разработана система детоксикации наночастиц Zn, Cu и Pb в ризосфере разных типов почв, основанная на иммобилизации биодоступных форм соединений металлов нанодисперсными углеродистыми сорбентами при содействии консорциума фитостимулирующих микроорганизмов, способствующих усилению роста и экссудации корней растений. Проведение запланированных исследований с применением высокочувствительных методов анализа на объектах инфраструктуры Курчатовского источника синхротронного и нейтронного излучения позволит разработать стратегию восстановления почв, загрязненных наночастицами тяжелых металлов, и на порядки повысить ее эффективность за счет исследования происходящих процессов в ризосфере. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 21000.0 |
| Дата начала | 2025-05-28 |
| Дата окончания | 2027-12-31 |
| Номер контракта | 21-77-20089-П |
| Дата контракта | 2025-05-28 |
| Количество отчетов | 1 |
| УДК | 631.41 |
| Количество просмотров | 13 |
| Руководитель работы | Шуваева Виктория Анатольевна |
| Руководитель организации | Веретенникова Вера Анатольевна |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-07-23 19:25:48 UTC, 2025-07-23 19:25:48 UTC |
| ОКПД | Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области сельскохозяйственных наук |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | тяжелые металлы; наночастицы; спектры поглощения; микробиом; видообразование; ризосфера; Химическое загрязнение; XANES, EXAFS, XRD, SR-XRF; почвы, растения |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 68.05.43 - Химия почв |
| OECD | — |
| OESR | Почвоведение |
| Приоритеты научно-технического развития | г) переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания; |
| Регистрационные номера | — |