В Саратове разработали быстрый тест на "безопасность" почвы для посадок

Контроль состояния почвы становится особенно важным в условиях активного применения химических средств защиты растений.

Своевременное выявление вредных примесей помогает предотвратить снижение урожайности и сохранить экологическое равновесие на сельскохозяйственных территориях.

МОСКВА, 13 июн — РИА Новости. Способ, разработанный в Саратовском государственном университете, позволяет обнаруживать почвы, загрязненные препаратами для уничтожения сорняков. По оценке ученых, эта технология дает возможность прямо в полевых условиях проверять, насколько земля безопасна для дальнейшего использования. Результаты исследования опубликованы в журнале Biosensors.

Речь идет о гербицидах — веществах, которые применяют для подавления роста сорняков. Однако их воздействие может быть гораздо шире, чем борьба с нежелательной растительностью: они способны вредить почвенным микробам и грибам, негативно отражаться на состоянии окружающей среды и представлять риск для здоровья человека. Кроме того, остатки таких препаратов могут повлиять и на будущие посевы, если загрязненная земля будет использована в следующем сезоне.

В университете отмечают, что новая разработка особенно полезна для сельского хозяйства, поскольку позволяет быстрее и точнее оценивать качество почвы без сложных лабораторных процедур. Это может помочь аграриям принимать решения о том, можно ли использовать конкретный участок под посадку, требуется ли дополнительная очистка или необходимы меры по восстановлению плодородия.

Таким образом, предложенный метод может стать важным инструментом для экологического мониторинга и повышения безопасности сельскохозяйственного производства. Его применение способно сократить риски, связанные с накоплением вредных химических веществ в почве, и поддержать устойчивое развитие земледелия.

Исследователи Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (СГУ) отмечают, что поведение гербицидов в почве во многом определяется не только их химическим составом, но и условиями окружающей среды. Время их полуразложения под воздействием света в грунте может составлять от 20 до 500 дней, что указывает на значительную вариативность сохранения этих соединений в почвенной среде. На скорость распада также влияют тип почвы, уровень влажности, температура и особенности внесения препарата, поэтому в разных агрорегионах последствия применения могут заметно отличаться.

Особую опасность, по словам специалистов, представляют экстремальные условия, такие как засуха, переувлажнение почвы или изменение ее кислотности. В таких ситуациях негативное воздействие имидазолинонов на окружающую среду усиливается, а их остаточное присутствие в грунте может сохраняться дольше обычного. Это, в свою очередь, способно замедлять развитие отдельных сельскохозяйственных культур, ухудшать их рост и снижать общую урожайность.

Как подчеркнула один из авторов исследования, профессор кафедры общей и неорганической химии СГУ Наталья Бурмистрова, подобные изменения в почвенной среде могут привести не только к агрономическим, но и к экономическим потерям. При неблагоприятном сочетании факторов возрастает риск ущерба для хозяйств и целых агрорегионов, что делает особенно важным грамотный контроль за применением гербицидов и учет природно-климатических условий.

Она подчеркнула, что особенно опасны такие гербициды для культур, которые высаживают после подсолнечника, поскольку остаточные вещества могут сохраняться в почве и влиять на всхожесть и развитие новых растений. В подобных случаях риск связан не только со снижением урожайности, но и с нарушением нормального роста сельскохозяйственных культур в последующих посевах.

Ученые университета разработали новый способ определения «опасных» концентраций имидазолинонов в почве, который можно использовать как в лабораторных исследованиях, так и непосредственно в полевых условиях. Этот подход позволяет быстрее оценивать состояние почвы и своевременно выявлять участки, где сохраняется повышенное содержание гербицидов. Особенно важно это для аграриев, которым необходимо планировать севооборот и избегать потерь урожая.

Принцип метода основан на применении специальных белков, которые действуют как своеобразные «отпечатки» и точно распознают молекулы гербицида по их строению. Благодаря такой точности можно получить надежный результат даже при минимальном количестве вещества. Подобные биологические маркеры открывают возможность для более простого и доступного контроля загрязнения почвы.

Чтобы проверить наличие имидазолинонов в почве, достаточно использовать пластиковый планшет, смартфон с камерой и ультрафиолетовую лампу. После подготовки образца и проведения реакции результат можно зафиксировать с помощью мобильного устройства, что делает метод удобным и относительно недорогим. По словам исследователей, такая технология может значительно упростить мониторинг почв и помочь сельхозпроизводителям принимать более точные решения.

В перспективе подобные разработки могут стать важным инструментом для экологического контроля и повышения безопасности сельскохозяйственного производства. Чем раньше удастся обнаружить остатки гербицидов, тем проще предотвратить их негативное влияние на будущие посадки и сохранить плодородие почвы.

Сначала необходимо взять пробу почвы и поместить ее в подходящую емкость, затем залить водой и тщательно встряхивать в течение некоторого времени, чтобы вещества из грунта перешли в раствор. После этого банку следует оставить в покое, чтобы взвесь осела, а затем несколько капель получившейся жидкости нужно перенести в лунку планшета. Далее жидкость сливают, добавляют новую порцию воды и специальный реактив, после чего необходимо немного подождать, пока пройдет химическая реакция.

По словам Бурмистровой, если содержимое лунки приобретает зеленую окраску, это означает, что имидазолинона в почве, скорее всего, совсем мало. При этом важно учитывать, что чем слабее выражен зеленый цвет, тем сильнее почва загрязнена гербицидами. Таким образом, оттенок реакции позволяет сделать предварительный вывод о степени загрязнения грунта и наличии остаточных препаратов.

Если пользователь хочет получить не только качественную, но и примерную количественную оценку, он может измерить интенсивность «зелености» с помощью камеры на телефоне. Такой способ делает диагностику более наглядной и удобной, особенно при сравнении нескольких образцов почвы.

Метод анализа построен на том, что сначала из почвы в жидкую фазу переходят молекулы гербицида: после того как образец оседает в емкости, они остаются в воде. Уже на этом этапе можно оценить, насколько сильно загрязнена проба, поскольку именно растворенные молекулы становятся доступными для дальнейшего обнаружения. Белок, помещенный в лунку и имеющий «отпечаток» нужного вещества, избирательно извлекает эти молекулы из раствора и удерживает их, пока воду в лунке заменяют на чистую. Такой подход позволяет отделить целевое соединение от остальных компонентов смеси и сделать анализ более точным.

Когда в лунке остается чистая вода, планшет слегка нагревают, и захваченные молекулы гербицида снова переходят в раствор. Затем в систему добавляют квантовые точки — наночастицы, которые при облучении ультрафиолетом начинают светиться зеленым светом. Если в образце присутствует гербицид, он взаимодействует с этой системой и ослабляет, или, как говорят специалисты, гасит зеленую люминесценцию. Чем заметнее снижение свечения, тем увереннее можно говорить о наличии вещества в пробе.

По словам Бурмистровой, именно такая последовательность действий делает метод удобным для контроля загрязнения почвы и позволяет быстро получать результат без сложной подготовки образца. В перспективе подобные технологии могут использоваться не только в лабораториях, но и для оперативного экологического мониторинга, когда важно своевременно выявлять опасные остатки химических соединений.

Авторы отмечают, что предложенный подход можно успешно применять и в лабораториях экологического контроля, поскольку для него не требуется сложное специализированное оборудование. Это делает метод более доступным для практического использования и расширяет круг задач, в которых он может быть задействован. Кроме того, подобные технологии особенно важны при оперативной оценке состояния окружающей среды, когда требуется быстрый и при этом достаточно точный результат.

При проведении анализа, однако, необходимо соблюдать максимальную аккуратность. Если в лунку попадут частицы почвы, это может исказить результаты измерений: в таком случае тушение зеленого света будут вызывать уже не только целевые компоненты, но и другие органические вещества, содержащиеся в образце. Именно поэтому точность подготовки проб и чистота выполнения процедуры остаются ключевыми условиями корректной работы метода. В целом разработка выглядит перспективной для дальнейшего внедрения в экологический мониторинг и смежные исследования.

Работа была выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант №24–23–00519) и соответствует стратегическим целям, обозначенным в рамках федеральной программы «Приоритет-2030».

Источник и фото - ria.ru