Новости

Российские учёные превратили лишайники в «станции» контроля загрязнения воздуха

Исследователи из МФТИ создали шкалу соотношения концентрации радикалов в составе лишайников с экологическим состоянием воздуха. Этот подход позволит избежать долгих замеров, чтобы определить уровень загрязнения атмосферы и выявлять опасные для жизни человека зоны.
В качестве модели рассматривались образцы лишайника вида ксантория настенная (Xanthoria parietina), собранные рядом с городами Дубна, Долгопрудный, Нижний Новгород и Москва. Проводилась оценка концентрации соединений железа, меди, марганца, а также радикалов естественных компонентов лишайников — фенолов и полифенолов, сообщается в пресс-релизе вуза.

"Мы доказали, что метод спектроскопии электронного парамагнитного резонанса применим для оценки состояния окружающей среды на территории городов, поскольку изменение концентрации радикалов в составе лишайников определяется качеством атмосферного воздуха. Важным преимуществом данного метода является его универсальность: оценку экологического состояния можно проводить на территориях, где отсутствуют станции контроля атмосферы, а их число даже в многомиллионных городах не превышает десяти", — рассказывает соавтор работы Светлана Журавлёва.

Ионы металлов и свободные радикалы органических молекул необходимы для протекания различных ферментативных реакций в нашем организме. Однако их избыток нарушает клеточный метаболизм и естественный баланс окислительно-восстановительных реакций. В результате повреждаются липиды клеточных мембран, нуклеиновые кислоты и белки. Накапливаясь в клетках человеческого тела, такие повреждения приводят к ряду серьёзных заболеваний.
Одним из основных источников избытка ионов металлов и радикалов в живых организмах является атмосферный воздух плотно населённых индустриальных городов. Учёные подсчитали, что 16% смертей во всём мире за 2015 год произошло из-за заболеваний, вызванных плохой экологией. Эта цифра в три раза больше, чем количество смертей от СПИДа, туберкулёза и малярии вместе взятых, а также в 15 раз больше, чем от войн и других форм насилия.
Исследуемые металлы — железо, медь и магний — называют "переходными", поскольку их ионы могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, в ходе которых они с лёгкостью отдают и принимают электроны. Если в ходе окислительно-восстановительных реакций и обмена электронами ионы металлов будут иметь нечётное количество электронов (один остаётся без пары), ионы называют парамагнитными. Таким же свойством обладают радикалы — все остальные ионы, атомы или целые молекулы органических или неорганических веществ, которые также имеют неспаренный электрон.
Особенностью радикалов и переходных металлов является их повышенная способность вступать в реакции с окружающими их молекулами. Поэтому при избыточной концентрации таких реакционноспособных агентов в живых клетках повышается количество реакций, которые в норме не происходят. Таким образом нарушается гомеостаз клеток и организма в целом. Ранее было доказано, что увеличение количества радикалов и ионов парамагнитных металлов в организмах млекопитающих коррелирует с ухудшением состояния здоровья.

"Лишайники обладают особой способностью поглощать соединения металлов из загрязнённого атмосферного воздуха. Также они автономны и неприхотливы: произрастают на деревьях, камнях, металлических конструкциях, не нуждаются в почве и способны расти при минимальной освещённости, вследствие чего широко распространены на территории России. Таким образом, лишайники являются хорошим кандидатом в индикаторы экологического состояния местности и отражают риски для населения", — отмечает соавтор исследования профессор МФТИ Эдуард Трухан.

Для анализа состава и концентрации ионов металлов и органических радикалов в лишайнике было использовано два метода физико-химического анализа. Метод электронного парамагнитного резонанса позволяет определить общее количество ионов металлов и радикалов, а для уточнения концентрации исследователи использовали метод оптико-эмиссионной спектрометрии.
Полученные данные эксперты сравнивали со стандартным комплексным показателем оценки загрязнения окружающей среды — индексом загрязнения атмосферы. Измерения и последующие вычисления ИЗА проводятся Росгидрометом и Министерством экологии и природных ресурсов и находятся в открытом доступе.
Индекс загрязнения атмосферы рассчитывается как сумма среднегодовых концентраций загрязняющих веществ в единицах предельно допустимой концентрации с учётом класса их опасности. Низкий уровень загрязнения атмосферы наблюдается в городах Дубна и Долгопрудный, а высокий — в Москве и Нижнем Новгороде. Эти данные прямо соотносятся с обнаруженными концентрациями радикалов и парамагнитных металлов в образцах лишайника. Например, концентрация радикалов органических соединений в образцах из Москвы оказалась в 1,9 раза больше, чем в образцах из Дубны, а концентрация парамагнитных металлов в образцах лишайника из Москвы в 5,6 раза больше по сравнению с образцами из Дубны.
Результаты работы опубликованы в Journal of Applied Spectroscopy.
Напомним, ранее мы рассказывали, о том, что загрязнённый воздух засоряет мозг человека магнитными частицами. А защитить людей от загрязнённого воздуха могут витамины группы В. 

Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.