Ученые СГУ предложили простой метод выявления загрязнения почв гербицидами

Исследователи Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (СГУ) предложили новый способ детекции загрязнения почв гербицидами группы имидазолинонов. Разработка может использоваться как в лаборатории, так и в полевых условиях, что существенно упрощает экологический контроль. Результаты работы опубликованы в журнале Biosensors.

Опасность гербицидов для экологии и сельского хозяйства

Гербициды, применяемые для уничтожения сорняков, представляют угрозу не только для почвенных микроорганизмов, но и для здоровья человека, а также для культурных растений, высаживаемых в следующем сезоне. Время полуразложения имидазолинонов под воздействием света колеблется от 20 до 500 дней в зависимости от состава химиката и типа почвы. Экстремальные погодные условия, такие как засуха или переувлажнение, усиливают негативное влияние этих соединений на окружающую среду. Как отметила профессор кафедры общей и неорганической химии СГУ Наталья Бурмистрова, это может замедлить цикл развития некоторых культур, снизить урожайность и причинить экономический ущерб аграрным регионам. Особую опасность гербициды представляют для растений, высаживаемых после подсолнечника.

Принцип работы нового метода

В основе метода лежит использование белков с молекулярными «отпечатками», которые точно соответствуют структуре молекул гербицида. Для проведения анализа потребуются пластиковый планшет, смартфон с камерой и ультрафиолетовая лампа. Процедура включает отбор пробы почвы, ее смешивание с водой и интенсивное встряхивание. После отстаивания несколько капель жидкости переносят в лунку планшета, затем добавляют чистую воду и специальный реагент. Если содержимое лунки приобретает зеленую окраску, концентрация гербицида низкая. Чем бледнее оттенок, тем выше загрязнение. Пользователь может измерить интенсивность зеленого цвета с помощью камеры смартфона для получения количественной оценки.

Механизм реакции состоит в том, что на первом этапе молекулы гербицида переходят в водный раствор. Белок в лунке захватывает эти молекулы и удерживает их при смене воды. После промывки планшет нагревают, и гербициды высвобождаются обратно в раствор. Затем добавляются квантовые точки — наночастицы, светящиеся зеленым под ультрафиолетом. Присутствие гербицида тушит это свечение.

Авторы подчеркивают, что при проведении анализа необходимо избегать попадания частиц почвы в лунку, так как органические вещества из почвы могут вызвать ложное тушение зеленого света. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант №24–23–00519) и соответствует целям федеральной программы «Приоритет-2030».