Осадки сточных вод помешали почве сорбировать ситаглиптин
Это ставит под вопрос безопасность их использования в качестве удобрений
Добавление твердого остатка сточных вод к почве понизило ее поглощающую способность по отношению к ситаглиптину (препарат, применяемый при лечении диабета) в четыре раза. Это означает повышенный риск попадания фармацевтических поллютантов в грунтовые воды, водоемы и пищевые цепи и ставит под вопрос безопасность использования осадка сточных вод в качестве удобрения. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Science of The Total Environment.
Одна из важнейших экосистемных функций почв — способность к поглощению и удержанию поступающих веществ. Как правило, это становится возможным благодаря механизмам катионного обмена и сорбции. С помощью почвенно-поглощающего комплекса, состоящего из органического вещества и глинистых минералов, почвы могут удерживать в себе поллютанты и не допускать их передачи по пищевым цепям и попадания в грунтовые воды. Однако почвенно-поглощающий комплекс не всегда устойчив перед воздействием факторов окружающей среды: его работа может нарушаться при засолении почв, закислении и загрязнении тяжелыми металлами.
Ученые под руководством Александра Канкапы-Картахены (Alexander Ccanccapa-Cartagena) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне исследовали, как внесение осадков сточных вод в почву влияет на ее способность поглощать и удерживать действующие вещества фармацевтических препаратов ситаглиптин и метформин. Их часто выписывают диабетикам, при этом содержание этих веществ в компонентах окружающей среды пока не нормируется. Из организма человека они поступают в сточные воды, а твердые осадки сточных вод используются в качестве удобрений.
В ходе эксперимента авторы вносили твердые осадки сточных вод, фосфат ситаглиптина и гидрохлорид метформина в сельскохозяйственные почвы разного гранулометрического состава — от песчаных до глинистых. С помощью спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения они установили, что основной механизм сорбции ситаглиптина почвами — это электростатические взаимодействия между карбонильными и аминогруппами ситаглиптина и отрицательно заряженными группами на поверхности почвенно-поглощающего комплекса.
При добавлении осадка сточных вод в почвенную суспензию (нефильтрованную смесь почвы и воды) ее поглощающая способность по отношению к фосфату ситаглиптина снижалась со 169 до 38,2 миллиграмм на литр в килограмме. При этом в присутствии метформина ситаглиптин сорбировался хуже, что говорит о конкуренции между этими веществами за свободные позиции в почвенно-поглощающем комплексе. Полученные результаты говорят о том, что осадки сточных вод должны с осторожностью использоваться в качестве удобрений, потому что они могут снижать поглощающую емкость почв по отношению к поллютантам, особенно в условиях сочетанного загрязнения разными действующими веществами фармацевтических препаратов. Это повышает риск попадания фармацевтических поллютантов в грунтовые воды, водоемы и живые организмы.
В развивающихся странах проблема фармацевтического загрязнения окружающей среды стоит острее, чем в развитых. Из-за неэффективного управления отходами фармацевтического производства, сброса неочищенных сточных вод и близости к участкам захоронения отходов реки в Африке к югу от Сахары, в Южной Америке и Южной Азии сильно загрязнены действующими веществами фармацевтических препаратов — их концентрации в речной воде могут достигать 70,8 микрограмм на литр.
Эта тенденция затронет почти 70 процентов экологических регионов мира
Сейчас однолетние растения составляют шесть процентов видов сосудистых растений суши, что в два раза ниже прежних оценок. Однако в будущем их доля будет расти практически повсеместно в 69 процентах экологических регионов из-за изменения климата: они оказались более стойкими к засухам и высоким температурам во время самых сухих сезонов. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Nature. Все наземные растения в зависимости от их жизненного цикла можно разделить на однолетние и многолетние. Однолетние размножаются лишь однажды и в конце вегетационного сезона отмирают. Многолетние же растения имеют ряд приспособлений, которые позволяют им переживать зимы и другие стрессовые периоды, чтобы жить несколько лет и размножаться многократно. Они играют важную роль в экосистемах и биосфере в целом, потому что снижают почвенную эрозию и депонируют большое количество углерода за счет развитой корневой системы, а также потребляют меньше воды и элементов питания за счет более эффективного метаболизма. Считается, что сейчас 13 процентов растений суши можно отнести к однолетним, и они преобладают среди культурных растений, сорняков и инвазивных видов. Однако эта оценка, скорее всего, уже заметно устарела из-за развития сельского хозяйства и изменения климата, и будущее распределение растений в мире достаточно неопределенное. Ученые под руководством Тайлера Поппенваймера (Tyler Poppenwimer) из Тель-Авивского университета составили наиболее точную карту распространения однолетних и многолетних растений в мире, объединив данные из 11 баз по разрозненным морфологическим, экологическим и биогеографическим признакам с 1945 года в единую базу из более 235979 биологических видов сосудистых растений — это около 67 процентов видов растений, известных на текущий момент. Они также провели прогностическое моделирование, сопоставив данные о жизненном цикле и встречаемости растений с биоклиматическими данными из базы WorldClim и данными об антропогенном воздействии (застройка, дороги и сельское хозяйство). В результате авторы исследования разделили сушу на 682 экологических региона, и пришли к выводу, что в 69 процентах этих регионов доля однолетних растений к 2060 году увеличится. Сейчас относятся по большей части к жарким и засушливым регионам, и распространены не так широко, как считалось ранее: их суммарную долю оценили в шесть процентов, что в два раза меньше предыдущей оценки. Неожиданно, что для однолетних растений оказались важнее показатели температуры и осадков не в среднем за год, а в среднем за самый засушливый квартал. Поэтому уже сейчас на побережье Средиземного моря однолетних растений больше, чем в некоторых пустынях. Авторы отметили, что результаты их анализа указывают на растущий риск того, что в будущем многолетние растения не смогут эффективно выполнять возложенные на них экосистемные услуги — в условиях все более частых и сильных засух и волн жары они будут замещаться однолетними растениями. Изменение климата отразится не только на распределении растений на суше. Недавно ученые выяснили, что из-за засух и волн жары сократится площадь пригодных местообитаний для индийских слонов и утконосов, а у птиц на землях сельскохозяйственного назначения снизится успех гнездования.
