Достижения

1. На основании анализа геохимических индексов показано, что при формировании органоминеральных отложений в пределах Нижне-Зейской впадины в позднем периоде голоцена (на примере озера Песчаное) пространственное распределение большинства элементов обусловлено поверхностным сносом продуктов выветривания пород с водосборной площади. Об этом свидетельствуют значения индекса интенсивности химического выветривания — CIA (рис.), а также схожие спектры концентраций РЗЭ и почти одинаковые соотношения породообразующих элементов и микроэлементов Al/K, Ti/K, Al/Ti, La/Th, Ti/Zr, Zr/Hf, Hf/Nb, La/Al, Co/Th, Ba/Sr в озерных отложениях с материнскими породами. Распределение элементов контролируется преимущественно глинами, тяжелыми минералами, гидроксидами Fe и не зависит от концентрации органического вещества, за исключением, As и Мо, распределение которых определяется минерализацией органического вещества.

Выявленные содержания химических элементов (мг/кг) в органоминеральных отложениях урочища оз. Песчаное (Амуро-Зейское междуречье), формирование которых началось в позднем голоцене (4162 ± 186 лет), – Ba – 233.0, Zn – 79.7, Sr – 86.1, V – 62.2, Ce – 43.5, Zr – 34.2, Rb – 31.7, Cr – 30.8, Ni – 28.0, Nd – 17.9, La – 17.3, Li – 16.1, As – 14.4, Cu – 13.7, Y – 12.8, Co – 12.7, Pb – 11.2, Ga – 9.3, Sc – 6.81, Th – 5.84, Pr – 4.41, Nb – 3.86, Sm – 3.58, Gd – 3.16, Cs – 2.72, Dy – 2.61, Be – 2.52, Mo – 2.00, Se – 1.78, U – 1.75, Sn – 1.50, Er – 1.44, Yb – 1.34, Hf – 1.07, Sb – 0.93, Eu – 0.77, W – 0.76, Ho – 0.50, Tb – 0.45, Ta – 0.28, Tl – 0.21, Tm-Lu – 0.20, Bi – 0.17, Cd – 0.14, Hg – 0.05, могут служить в качестве региональных фоновых уровней для трансграничной территории верхнего и среднего течения р. Амур.

2. Доказано влияние типа минеральной ассоциации в отходах горно-обогатительного производства на протекание гидролитических процессов и миграционную способность многих химических элементов. При исследовании материала хвостохранилища золотоизвлекательной фабрики обнаружено, что техногенный грунт, обладающий высоким кислотонейтрализующим потенциалом, например за счет наличия карбонатов, способствует образованию нейтральных и слабощелочных дренажных стоков. В этих условиях высок риск водной миграции кислородсодержащих анионов As в компоненты окружающей среды.
3. В результате моделирования процессов биохимического выщелачивания горных пород (на примере материала золоторудного месторождения и грунтов хвостохранилища) выявлена способность Sb, As, U, Mo, Ni, Co, Be, Cd, Sn, Cu, Ga, Nb, W, Tl, Cr, Sr образовывать легкорастворимые формы, что в природных условиях может создавать значительную геохимическую нагрузку на региональную экосистему. В почве значительная часть наиболее подвижных Zn, Pb и Cd закрепляется за счет непрочного специфического поглощения; Сu связывается в основном с органическими почвенными компонентами; Cr, Co, Ni, Mn – с органическим веществом и железистыми минералами.
4. Биогеохимические исследования компонентов геотехнозоны (на примере Токурского золоторудного месторождения) выявили, что природные почвы слабо обогащены Са и Sr из-за обедненности материнских пород (КК < 1), но низкие значения Са/Sr (36–63) свидетельствуют о неблагоприятной экологической ситуации по уровской болезни. В воде природных и техногенных водотоков геотехнозоны обнаружено сопоставимое со средними мировыми данными содержание Са, более высокое Sr и локально Са/Sr < 100, что подтверждает риск развития неблагополучной ситуации по уровской болезни. У большинства произрастающих в техногенных местах растительных видов показатели Са/Sr отношения незначительно меньше 100, что также является сигналом нарушения биогеохимического цикла. Выявлены растения ‒ аккумуляторы и гипераккумуляторы As ‒ ольха кустарниковая, тополь душистый, подорожник большой и полынь обыкновенная, хвощ приречный, содержание As в надземной биомассе которых превышает растительный кларк в 2‒8 раз и которые можно использовать в качестве значимых биоиндикационных критериев для оценки состояния природно-техногенных объектов.
5. В процессе многолетних исследований буро-таежных грубогумусовых почв горных районов северо-востока Амурской обл. (хребты Джагды, Селемджинский, Эзоп) обнаружено высокое видовое разнообразие микромицетных комплексов — 52 вида из 21 рода и двух отделов – Mucoromycota (три вида) и Ascomycota и незначительное сходство между местообитаниями (коэффициент Сёренсена от 0.38 до 0.54). Впервые на территории Дальнего Востока выделены Alternaria embellisia, Discosia brasiliensis и Paraphaesphaeria sporulosa.
6. В техногенно преобразованных почвогрунтах (месторождения Албын и Токур) наблюдается потеря α- и β-разнообразия почвенных микроскопических грибов, смена видового состава в сторону упрощения таксономической структуры за счет выпадения чувствительных видов и увеличения частоты встречаемости меланизированных, фитопатогенных и токсигенных форм, увеличение плотности сообщества из-за уменьшения видового разнообразия. В то же время, как показано на луговых черноземовидных почвах Амурской области, длительное применение минеральных и органоминеральных удобрений приводит к положительной перестройке почвенных микромицетных комплексов — увеличению общей численности почвенных микроскопических грибов (до 30–68%) и их видового разнообразия, частоты встречаемости, снижению пула фитопатогенов.
7. На основании результатов экспериментального исследования и математического моделирования выявлен редкоземельный кристаллогенез на грибной биомассе (рис.). Обнаружено, что формирование минеральных фаз РЗЭ происходит за счет взаимодействия ионов лантаноидов с азот- и фосфорсодержащими функциональными группами белков клеточной оболочки Penicillium canescens. Вероятность протекания реакций биоминерализаци лантаноидов на грибной клеточной оболочке была подтверждена методом жесткого межмолекулярного докинга на примере связывания La³⁺ аминокислотными остатками белков клеточной оболочки Penicillium canescens, имеющих в своем составе азот- и фосфорсодержащие молекулы.

В процессе модельных экспериментов по биосорбции химических элементов из многокомпонентных растворов установлено образование минералов (пирит, англезит) и разнообразных по составу и морфологии минеральных частиц на грибной биомассе (рис.), что доказывает потенциальную возможность масштабного металлоносного биоминералообразования в органогенных седиментолитах.

8. Доказано образование фитохимического кальциевого барьера в устьицах листьев тополей, произрастающих в зоне воздействие промышленных выбросов фторида водорода (взаимодействие Ca²⁺ с HF с образованием вторичного минерала флюорита). Результаты термодинамических расчетов подтвердили самопроизвольное протекание реакции образования флюорита в интервале температур от 0 до 50 °C.