Ученые разрабатывают «отпечаток пальца» для отслеживания загрязняющих веществ
Международная группа ученых обнаружила токсичные металлы в минеральных фосфорных удобрениях по всему миру, используя новый инструмент для определения распространения и воздействия таких загрязнителей на почву, водные ресурсы и продукты питания, сообщает «phys.org».
«В то время как минеральные фосфорные удобрения имеют решающее значение для повышения глобальной устойчивой сельскохозяйственной деятельности и продовольственной безопасности, мы обнаружили высокий уровень токсичных металлов во многих удобрениях по всему миру», — сказал Авнер Венгош, председатель отдела наук о Земле и климате в Николаевской школе окружающей среды Университета Дьюка.
«В нашем исследовании был разработан новый метод определения источников и воздействия этих металлов на окружающую среду». Эти металлы включали кадмий, уран, мышьяк, ванадий и хром.
Использование минеральных удобрений — синтетических или природных веществ, содержащих основные питательные вещества, необходимые для роста растений, — помогло повысить устойчивую урожайность сельскохозяйственных культур во всем мире. Но до недавнего времени его загрязнение токсичными металлами систематически не оценивалось. В новом исследовании анализируются мировые запасы фосфорных удобрений из основных стран-производителей фосфатов.
Чтобы узнать, являются ли изотопы стронция надежным индикатором содержания микроэлементов в удобрениях во всем мире, исследователи проанализировали 76 фосфатных пород, основного источника фосфорных удобрений, и 40 удобрений из основных регионов, производящих фосфатную муку, включая запад США, Китай, Индию, Северную Африку и Ближний Восток. Исследователи собрали образцы из шахт, коммерческих источников и исследовательской станции Tidewater, экспериментального поля в Северной Каролине.
«Мы измерили изотопы стронция как в фосфатных породах, так и в удобрениях, полученных из этих пород, чтобы показать, как изотопный «отпечаток» удобрений соответствует их первоисточнику», — сказал Роберт Хилл, ведущий автор исследования и аспирант Университета Дьюка.
Изотопы являются вариациями элемента, в данном случае стронция. Химический анализ каждого удобрения показывает уникальную изотопную смесь, которая соответствует фосфатным породам, из которых оно было получено.
«Учитывая вариации изотопов стронция в мировых фосфатных породах, мы создали уникальный инструмент для обнаружения потенциального воздействия удобрений во всем мире», — сказал Хилл.
Металлы, обнаруженные в почве и грунтовых водах, поступают как из естественных, так и из антропогенных источников.
«Изотопы стронция, по сути, являются «отпечатком пальца», который может выявить загрязнение грунтовых вод и почвы во всем мире», — объяснили исследователи. Группа также использовала изотопы стронция для отслеживания загрязнения окружающей среды при выщелачивании на свалках, добыче угля, угольной золе, жидкостях гидроразрыва пласта и грунтовых водах, которые поднимаются на поверхность при добыче нефти и природного газа.
Удобрения в исследовании показали разную концентрацию микроэлементов, при этом более высокие уровни наблюдались в удобрениях из США и Ближнего Востока по сравнению с удобрениями из Китая и Индии. В результате исследователи пришли к выводу, что фосфорные удобрения из США и Ближнего Востока окажут большее влияние на качество почвы из-за более высоких концентраций урана, кадмия, хрома по сравнению с удобрениями из Китая и Индии, которые имеют более высокие концентрации мышьяка.