Сравнение эффективности микро- и наночастиц нульвалентного железа при детоксикации техногенно-загрязненной почвы

Исследовали безопасность сорбентов на основе нульвалентного железа в форме микро- и наночастиц и их детоксицирующую активность в торфяной эвтрофной почве (Eutric Histosol), загрязненной выбросами медно-никелевого комбината (Кольской п-ов, Россия). Наночастицы железа, как и микрочастицы железа, в дозе 2% оказались нетоксичными по результатам трех стандартных биотестов, основанных на реакциях тест-организмов разной таксономической принадлежности. Токсичность оценивали по изменению длины корней проростков растений Sinapis alba L. в незагрязненном торфе, по выживаемости цериодафний Ceriodaphnia affinis Lilljeborg и простейших инфузорий Parameciun caudatum Ehrenberg в водных экстрактах образцов. Fe-содержащие препараты достоверно снижали экотоксичность почвы, обусловленную экстремально высоким содержанием меди (6877 мг/кг) и никеля (2580 мг/кг). Выявлены различия в ремедиирующей способности препаратов. По результатам фитотестирования почвы наночастицы железа значимо превосходили детоксицирующий эффект микрочастиц железного порошка. При анализе водной вытяжки превосходство наночастиц в уменьшении токсичности почвы не обнаружено. Оценка детоксицирующей способности наночастиц нульвалентного железа зависит от почвенных свойств и вида растения, которое используется при фитотестировании. В стандартных биотестах с S. аlba фитоэффект наночастиц в 1.5 выше, чем микрочастиц железа (длина корней 117 ± 4.3 и 80 ± 7.6 мм соответственно). При оценке хронической фитотоксичности тех же почв на многолетней культуре райграсса Lolium perenne L. различий в добавках микро- и наночастиц нульвалентного железа не выявлено.

We studied the safety of sorbents based on zerovalent iron in the form of micro- and nanoparticles and their detoxifying activity in peat eutrophic soil (Eutric Histosol) polluted by emissions from a copper-nickel (Cu/Ni) plant (Kola Peninsula, Russia). Iron nanoparticles, as well as iron microparticles at a dose of 2%, turned out to be non-toxic according to the results of three standard bioassays based on the reactions of test organisms of different taxonomic affiliation. Toxicity was assessed by the change in the length of the roots of seedlings of plants Sinapis alba L. in uncontaminated peat, by the survival of Ceriodaphnia affinis Lilljeborg and the protozoan Parameciun caudatum Ehrenberg in water extracts of the samples. Fe-containing preparations significantly reduced the ecotoxicity of the soil due to the extremely high content of copper (6877 mg/kg) and nickel (2580 mg/kg). Differences in the remediating ability of the preparations were revealed. According to the results of soil phytotesting, iron nanoparticles significantly outperformed the detoxifying effect of microparticles (iron powder). When analyzing the water extract, the superiority of nanoparticles in reducing soil toxicity was not found. The dependence of the assessment of the detoxifying ability of zerovalent iron nanoparticles on soil properties and the plant species used in phytotesting is discussed.