О функциях жизнеобеспечения гуминовых систем, об их молекулярных сигнатурах, об оптике, о том, что сигнализирует нам окружающая среда, а также о применении знаний об этих самых гуминовых системах рассказывает заведующая лабораторией природных гуминовых систем кафедры медицинской химии и тонкого органического синтеза химического факультета МГУ Ирина Перминова.
Мы живем в эпоху антропоцена — времени, когда человек стал главным двигателем изменения окружающей среды. Особенность антропоцена — это резкое возрастание антропогенной нагрузки и дисбаланс многих природных процессов.
Видеоинтервью с Ириной Перминовой
При этом баланс органического вещества на планете Земля всем хорошо известен. С одной стороны, все знают про фотосинтез и биомассу, а с другой стороны — про процесс разложения органического вещества. Этот процесс называется гумификация, и в результате него образуются гуминовые системы. Вместе фотосинтез и гумификация образуют экосистемный метаболом. Таким образом, гуминовые системы — это экосистемный метаболом, который сигнализирует о всех процессах, происходящих в экосистеме. Они присутствуют повсюду: темный цвет почвы, рек, озер — это все гуминовые вещества, образующиеся в результате разложения живого вещества после его отмирания.
«Основная специфика гуминовых систем — очень долгое время жизни. Они существуют до тысячи лет, потому что их химическая структура неупорядоченная, в отличие от всех живых систем. Но зачем они нужны? Они делают неживую природу пригодной для жизни живого. Это способ, с помощью которого живое вещество превращает неживую материю в биокостное тело. У нас есть почва, плодородные земли, реки, которые дают возможность жить рыбам и другим организмам. Как это делают гуминовые вещества? За счет взаимодействия с минеральным миром, образуя природные нано- и микроархитектуры», – рассказывает Ирина Перминова.
Структура гуминовых систем – это сложнейшая система и источник химического разнообразия планеты. Все говорят о биологическом разнообразии, но гуминовые системы — это источник именно химического разнообразия. Его снижение может быть одним из проявлений изменения климата, которое мы все переживаем.
«В 2018 году мы опубликовали работу по изучению молекулярного состава органического вещества реки Обь по ее течению от Томска до Обской губы. Мы получили данные со всех станций, кроме одной — станции 30, где произошло кардинальное изменение параметров реки. В ходе выяснения оказалось, что это точка слияния Иртыша и Оби. По нашим данным стало очевидно, что в Обскую губу течет не органика Васюганских болот, как мы предполагали, а органика Иртыша. Это типичный пример решения трансграничных проблем: кто что загрязняет, кто на что влияет», – продолжает Ирина Перминова.
Российские ученые также в течение трех лет участвовали в экспедициях по арктическому шельфу, отбирали пробы воды из Карского, Лаптевых и Восточно-Сибирского морей. Они обнаружили яркий меридианальный тренд: со стороны западных морей органика окисленная и унифицированная, а со стороны восточных — восстановленная и химически разнообразная. Изменение климата для Арктики означает «покраснение» органического вещества, поскольку спектр флуоресценции при гумификации сдвигается в красную область.
«Этот подход мы внедряем для решения задачи мониторинга сточных вод. Например, в рамках проекта с Иркутским филиалом Сибирского отделения РАН мы исследуем сточные воды Байкальского целлюлозно-бумажного комбината с целью выявления молекулярных сигнатур. Помимо мониторинга гуминовые вещества выполняют функцию защиты живых организмов, связывая загрязняющие вещества и переводя их в недоступное состояние. На основе изучения этих механизмов мы предлагаем экоадаптивные технологии, помогающие природе выживать в условиях стресса», – подытоживает Ирина Перминова.
Еще один из проектов российских ученых — очистка грунтов от загрязнения дизельным топливом с использованием органоминеральных взаимодействий бентонита и гуминовых веществ, а также искусственные геохимические барьеры, задерживающие миграцию металлов в подземных горизонтах.
Мы живем в эпоху антропоцена — времени, когда человек стал главным двигателем изменения окружающей среды. Особенность антропоцена — это резкое возрастание антропогенной нагрузки и дисбаланс многих природных процессов.
Видеоинтервью с Ириной Перминовой
При этом баланс органического вещества на планете Земля всем хорошо известен. С одной стороны, все знают про фотосинтез и биомассу, а с другой стороны — про процесс разложения органического вещества. Этот процесс называется гумификация, и в результате него образуются гуминовые системы. Вместе фотосинтез и гумификация образуют экосистемный метаболом. Таким образом, гуминовые системы — это экосистемный метаболом, который сигнализирует о всех процессах, происходящих в экосистеме. Они присутствуют повсюду: темный цвет почвы, рек, озер — это все гуминовые вещества, образующиеся в результате разложения живого вещества после его отмирания.
«Основная специфика гуминовых систем — очень долгое время жизни. Они существуют до тысячи лет, потому что их химическая структура неупорядоченная, в отличие от всех живых систем. Но зачем они нужны? Они делают неживую природу пригодной для жизни живого. Это способ, с помощью которого живое вещество превращает неживую материю в биокостное тело. У нас есть почва, плодородные земли, реки, которые дают возможность жить рыбам и другим организмам. Как это делают гуминовые вещества? За счет взаимодействия с минеральным миром, образуя природные нано- и микроархитектуры», – рассказывает Ирина Перминова.
Структура гуминовых систем – это сложнейшая система и источник химического разнообразия планеты. Все говорят о биологическом разнообразии, но гуминовые системы — это источник именно химического разнообразия. Его снижение может быть одним из проявлений изменения климата, которое мы все переживаем.
«В 2018 году мы опубликовали работу по изучению молекулярного состава органического вещества реки Обь по ее течению от Томска до Обской губы. Мы получили данные со всех станций, кроме одной — станции 30, где произошло кардинальное изменение параметров реки. В ходе выяснения оказалось, что это точка слияния Иртыша и Оби. По нашим данным стало очевидно, что в Обскую губу течет не органика Васюганских болот, как мы предполагали, а органика Иртыша. Это типичный пример решения трансграничных проблем: кто что загрязняет, кто на что влияет», – продолжает Ирина Перминова.
Российские ученые также в течение трех лет участвовали в экспедициях по арктическому шельфу, отбирали пробы воды из Карского, Лаптевых и Восточно-Сибирского морей. Они обнаружили яркий меридианальный тренд: со стороны западных морей органика окисленная и унифицированная, а со стороны восточных — восстановленная и химически разнообразная. Изменение климата для Арктики означает «покраснение» органического вещества, поскольку спектр флуоресценции при гумификации сдвигается в красную область.
«Этот подход мы внедряем для решения задачи мониторинга сточных вод. Например, в рамках проекта с Иркутским филиалом Сибирского отделения РАН мы исследуем сточные воды Байкальского целлюлозно-бумажного комбината с целью выявления молекулярных сигнатур. Помимо мониторинга гуминовые вещества выполняют функцию защиты живых организмов, связывая загрязняющие вещества и переводя их в недоступное состояние. На основе изучения этих механизмов мы предлагаем экоадаптивные технологии, помогающие природе выживать в условиях стресса», – подытоживает Ирина Перминова.
Еще один из проектов российских ученых — очистка грунтов от загрязнения дизельным топливом с использованием органоминеральных взаимодействий бентонита и гуминовых веществ, а также искусственные геохимические барьеры, задерживающие миграцию металлов в подземных горизонтах.