Опубликовано:

Опубликовано:
С.А.Остроумов. Новые экспериментальные данные о взаимодействии химических элементов с
образцами биогенного материала // Биогеохимия техногенеза и современные проблемы
геохимической экологии, 2015, т. 1, с.124-126.
S.A.Ostroumov. New experimental data on interactions between chemical elements and samples of
biogenic material.
УДК: 631.445.122.54-183.
С.А.Остроумов
Новые экспериментальные данные о взаимодействии химических элементов с
образцами биогенного материала;
S.A.Ostroumov
New experimental data on interactions between chemical elements and samples of biogenic
material.
МГУ им. М.В.Ломоносова, биологический факультет, Москва 119991, Российская
Федерация. 9-495- 939-22-60;
Аннотация. В работе представлены новые данные о взаимодействии между некоторыми
химическими элементами и биогенными материалами. Химические элементы, которые
были изучены: цинк, медь, кобальт, золото, европий, церий, индий и др. Биогенные
материалы, исследованные в экспериментах: биомасса и мортмасса макрофитов и
термофильные водоросли. Была обнаружена сорбция и иммобилизация химических
элементов. Исследованное явление может иметь значение в научной теории и некоторых
приложениях в поисках экологических биотехнологий.
Abstract. In the paper, the new data on interactions between some chemical elements and
biogenic materials are obtained and discussed. The chemical elements that were studied are:
zinc, copper, cobalt, gold, europium, cerium, indium, and others . The biogenic materials that
were studied are: biomass and mortmass of macrophytes and thermophilic algae. The sorption
and immobilization of the chemical elements was discovered. The phenomenon may have
importance in scientific theory and some applications in environmental biotechnology.
Ключевые слова: миграция элементов, биосфера, биосорбция, тяжелые металлы,
иммобилизация, термофильные водоросли, макрофиты, цинк, медь, кобальт, золото,
европий, церий, индий, мортмасса
В условиях техногенеза биосферы усиливается значение исследований миграции в
биосфере химических элементов, загрязняющих окружающую среду. Представляет
интерес познание взаимодействия этих элементов с биомассой организмов и другими
биогенными материалами. Необходимо отметить, что В.И. Вернадский уделял
значительное внимание проблемам миграции химических элементов в биосфере, включая
вопросы взаимодействия химических элементов с биомассой (живым веществом, по его
терминологии) [1]. В наших работах также исследовались взаимодействия ряда
химических элементов с биомассой, а также другими образцами биогенного материала.
Ранее автором был опубликован ряд статей, посвященных экспериментальным
исследованиям взаимодействия различных химических элементов с биогенным
материалом [2-7]. В научной литературе представлены работы многих авторов,
изучавших сорбцию металлов биогенным материалом (например, [8]).
Цель этого сообщения – дать краткий анализ работ в этом направлении.
В исследованиях, организованных и проведенных автором, использовали биогенный
материал разных типов. Примеры изученного биогенного материала даны ниже в таблице.
Табл. 1. Типы биогенного материала, участвующего в иммобилизации химических
элементов (ориг.)
Типы биогенного материала
Биомасса
Биомасса
Мортмасса и детрит строго
определенного
(детерминированного)
состава
Детрит смешанного состава
Примеры
Красные термофильные
водоросли Galdieria
sulphuraria
Водный макрофит
Ceratophyllum demersum
Мортмасса водных растений
Биодетрит в водных
микрокосмах
Ссылки
Тропин и др., 2015 [3]
Ostroumov, Kolesov, 2010;
Dokl.Biol.Sci. [5]
S.A. Ostroumov, S.V.
Kotelevtsev, Monique
Johnson, J. Tyson, B. Xing.
Experimental research:
biogenic substance,
ecotoxicants, and
nanoparticles. Moscow,
MAKS Press. 2013 [7].
Ostroumov, Kolesov, 2010,
Contemporary Problems of
Ecology, [6]
При исследовании взаимодействий химических элементов, находящихся в водной
среде, нами с соавторами установлены факты иммобилизации ряда химических элементов
биогенным материалом.
Иммобилизации подвергались многие элементы, включая несколько металлов.
Примеры конкретных элементов даны ниже в таблице 2.
Табл. 2. Примеры элементов, иммобилизуемых биогенным материалом (ориг).
Примеры металлов
Медь
Золото
Тяжелые металлы
Тяжелые металлы Zn, Cu,
Co
Европий, церий, индий и др.
Ссылки
Тропин и др. 2015 [3]
Ostroumov, Kolesov, 2010,
Dokl.Biol.Sci. [5]
Ostroumov, Kolesov, 2010;
Contemporary Problems of Ecology [6];
Пухов В.В., Лубкова Т.Н., Шестакова Т.В., Тропин И.В.,
Котелевцев С.В., Остроумов С.А. Биосорбция металлов
эукариотными микроорганизмами – анализ методом ICPMS. // Black Sea, 21 ( 3): 10-15 [4]
S.A. Ostroumov, S.V. Kotelevtsev, Monique Johnson, J.
Tyson, B. Xing. Experimental research: biogenic substance,
ecotoxicants, and nanoparticles. Moscow, MAKS Press.
2013 [7].
Установленные факты представляют интерес и для фундаментальной науки, и для
практики.
Полученные факты способствуют более глубокому пониманию фундаментальных
проблем биогеохимии и наук о биосфере [9, 10] , в том числе для понимания вопросов
биогенной миграции химических элементов в биосфере. Учитывая специфику
иммобилизации элементов биомассой и мортмассой, полученные факты ведут к
фундаментальным обобщениям о новой типологии вещества в биосфере [11]. В наших
работах было сформулировано предложение рассматривать новый вариант
функциональной типологии вещества в биосфере, который включает в себя, кроме
живого и неживого вещества, третий функциональный тип вещества, который назван
ELM (ex-living matter) [11].
Новые факты способствуют также расширению знаний в области биотехнологии, в
том числе в области поиска новых технологий удаления химических элементов из водной
среды с целью ее очищения и улучшения качества воды, т.е. новых технологий очищения
загрязненной водной среды [12]. Разработка таких технологий полезна и необходима в
условиях техногенеза биосферы и нарастания ее загрязнения.
Литература
1.Вернадский В.И. Биосфера М.: Издательский дом Ноосфера, 2001, 244 с.
2. Остроумов С.А. Химико-биотические взаимодействия и новое в учении о биосфере
В.И.Вернадского. Москва, МАКС-пресс. 2009, 52 с. ISBN 9788-5-317-03005-6.
(S.A.Ostroumov. Chemico-Biotic Interactions and the New in the Teaching on the Biosphere by
V.I.Vernadsky. Moscow, MAX Press. 2009. 52 p.).
3. Тропин И.В., Шестакова Т.В., Остроумов С.А. Термофильные водоросли:
взаимодействие с металлами как фактор воздействия на геохимическую среду // Black Sea
Scientific Journal of Academic Research, 2015, том 20, № 2, с. 27-30.
4. Пухов В.В., Лубкова Т.Н., Шестакова Т.В., Тропин И.В., Котелевцев С.В., Остроумов
С.А. Биосорбция металлов эукариотными микроорганизмами – анализ методом ICP-MS //
Black Sea Scientific Journal of Academic Research, 2015. том 21, № 3, с. 10-15.
5. Ostroumov S.A., Kolesov G.M. The Aquatic Macrophyte Ceratophyllum demersum
Immobilizes Au Nanoparticles after Their Addition to Water // Doklady Biological Sciences,
2010, том 431, с. 124-127. DOI
6. Ostroumov S.A., Kolesov G.M. The role of biodetritus in accumulation of elements in aquatic
ecosystems // Contemporary Problems of Ecology, 2010, том 3, № 4, с. 369-373. DOI
7. Остроумов С.А., Котелевцев С.В., Джонсон Моника, Тайсон Дж, Шин Б.
Экспериментальные исследования: биогенное вещество, экотоксиканты и наночастицы.
МАКС Пресс Москва, ISBN 978-5-317-04522-7, 28 с. (S.A. Ostroumov, S.V. Kotelevtsev,
Monique Johnson, J. Tyson, B. Xing. Experimental research: biogenic substance, ecotoxicants,
and nanoparticles. Moscow, MAKS Press. 2013. - 28 p. (Series: Science, Education,
Innovations. Issue12). ISBN 978-5-317-04522-7).
8. Sheng P.X., Ting Y.-P., Chen J.P., Hong L. Sorption of lead, copper, cadmium, zinc, and
nickel by marine algal biomass: characterization of biosorptive capacity and investigation of
mechanisms. J. Colloid Interface Sci., 2004, 275, pp. 131–141.
9. Ермаков В.В. (ред) Техногенез и биогеохимическая эволюция таксонов биосферы. М.:
Наука, 2003. -252 с.
10. Ермаков В.В. и др. Инновационные аспекты биогеохимии. М.: ГЕОХИ. 2012. 340 с.
11. Остроумов С. А. О типологии основных видов вещества в биосфере // Экологическая
химия. — 2011. — Т. 20, № 3. — С. 179–188.
12. Остроумов С.А., Шестакова Т.В. Снижение измеряемых концентраций Cu, Zn, Cd, Pb в
воде экспериментальных систем с Ceratophyllum demersum: потенциал фиторемедиации //
Доклады академии наук (ДАН), 2009, том 428, № 2, с. 282–285.