Фото:РАНХиГС
Российские ученые нашли способ очистки грунта от крайне опасного компонента ракетного топлива, используя бактерии Bacillus subtilis KK1112 и неприхотливые кормовые растения. Этот метод позволит восстанавливать земли, загрязненные вблизи космодромов и ракетных полигонов.
Несимметричный диметилгидразин (НДМГ), известный также как гептил, является токсичным компонентом ракетного топлива. При окислении он формирует соединения, способные вызывать мутации в ДНК, что представляет серьезную опасность для живых организмов. Поскольку часть топлива неизбежно попадает в почву во время запусков ракет, ученые активно ищут способы очистки загрязненных территорий. Исследования показывают, что наиболее эффективное разложение гептила и продуктов его окисления происходит при взаимодействии с растениями и разнообразными почвенными микроорганизмами.
Скорость распада НДМГ и продуктов его окисления значительно возрастает в присутствии растений и богатого разнообразия почвенных микроорганизмов. Поэтому ученые предполагают, что правильно подобранные культуры бактерий и виды растений могут формировать эффективные консорциумы (сообщества), способные очищать почву от компонентов ракетного топлива.
Специалисты из Московского физико-технического института, Российского биотехнологического университета и Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной биотехнологии создали штамм бактерий Bacillus subtilis KK1112, который устойчив к высоким концентрациям гептила (превышающим предельно допустимые в 200 000 раз) и способен превращать его в безопасные соединения.
Полученный препарат был добавлен к проросткам распространенных и неприхотливых кормовых трав: костреца безостого (Bromus inermis), люцерны гибридной (Medicago varia) и тимофеевки луговой (Phleum pratense).
В течение недели исследователи выращивали образцы в воде с добавлением гептила и без него. Затем, с использованием бактериальных люминесцентных биосенсоров, была оценена токсичность образцов. Результаты показали, что бактерии Bacillus subtilis KK1112 наиболее эффективно нейтрализуют токсикант в сочетании с проростками костреца безостого.
Фактически, создана естественная система очистки, где бактерии и растения совместно разрушают опасные соединения и восстанавливают плодородие почвы. Это экологически безопасный и экономически выгодный подход к решению серьезной экологической проблемы.
Разработка открывает новые перспективы для восстановления земель, пострадавших от ракетных запусков. Подобные консорциумы могут быть созданы и для других промышленных загрязнений, а их эффективность можно оценивать с помощью биосенсоров.
Исследование выявило, что бактерии не только очищают окружающую среду, но и защищают проростки от вредных веществ, позволяя им нормально расти даже в загрязненной среде. В отсутствие микроорганизмов НДМГ замедлял рост корневой системы и надземных органов растений на 60%, чего не наблюдалось при добавлении Bacillus subtilis. Это указывает на возможность использования выделенного штамма в сельском хозяйстве в качестве пробиотика для растений.
Использованные учеными культуры способны выживать в засушливых условиях и в засоленной почве, что позволяет в будущем применять их в аридных (пустынных) зонах, где осуществляются запуски космических аппаратов.
Дальнейшие исследования направлены на оптимизацию консорциума бактерий и растений для достижения максимальной эффективности очистки почвы в различных условиях. Ученые планируют изучить влияние различных концентраций гептила на активность бактерий и рост растений, а также исследовать возможность использования других видов растений и микроорганизмов для создания более устойчивых и эффективных консорциумов.
Важным направлением работы является изучение механизмов взаимодействия бактерий Bacillus subtilis KK1112 с растениями. Необходимо выяснить, каким образом бактерии защищают растения от токсичного воздействия гептила и стимулируют их рост в загрязненной среде. Полученные знания позволят оптимизировать процесс очистки почвы и использовать бактерии в качестве пробиотиков для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Разработанная технология имеет большой потенциал для применения в различных регионах России, где расположены космодромы и ракетные полигоны. Очистка загрязненных территорий позволит вернуть их в хозяйственный оборот и снизить негативное воздействие ракетного топлива на окружающую среду и здоровье людей.
«В перспективе, подобные технологии могут быть использованы для очистки почв от других промышленных загрязнений, таких как тяжелые металлы и нефтепродукты. Создание эффективных консорциумов бактерий и растений, способных разлагать токсичные вещества, является важным шагом на пути к устойчивому развитию и сохранению окружающей среды.
Работа российских ученых демонстрирует перспективность использования биотехнологических методов для решения сложных экологических проблем. Разработка штамма бактерий Bacillus subtilis KK1112 и создание консорциума с растениями открывает новые возможности для восстановления загрязненных земель и защиты окружающей среды от вредных веществ», — комментирует эксперт Ставропольского филиала Президентской академии Шмыгалева Полина.
Источник: mk.ru
