ekipЭкология и промышленность РоссииEcology and Industry of Russia1816-03952413-6042ООО "Калвис"10.18412/1816-0395-2024-1-22-27ekip-2554Research ArticleНАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИSCIENTIFIC DEVELOPMENTSОценка экотоксичности оксида платины по биологическим показателям чернозема обыкновенногоAssessment of the Ecotoxicity of Platinum Oxide Based on the Biological Indicators of Ordinary Black EarthТимошенкоА.Н.TimoshenkoA.N.

канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник

Cand. Sci. (Biol.), Leading Research Fellow

podpiska@kalvis.ruКолесниковС.И.KolesnikovS.I.

д-р с.-х. наук, профессор

Dr. Sci. (Agriculture), Professor

podpiska@kalvis.ruКабаковаВ.С.KabakovaV.S.

аспирант

Post-graduate Student

podpiska@kalvis.ruЕвстегнееваН.А.EvstegneevaN.A.

аспирант

Post-graduate Student

podpiska@kalvis.ruЦепинаН.И.TsepinaN.I.

канд. биол. наук, мл. науч. сотрудник

Cand. Sci. (Biol.), Junior Research Fellow

podpiska@kalvis.ruМинниковаТ.В.MinnikovaT.V.

канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник

Cand. Sci. (Biol.), Leading Research Fellow

podpiska@kalvis.ruКазеевК.Ш.KazeevK.Sh.

д-р геогр. наук, профессор

Dr. Sci. (Geography), Professor

podpiska@kalvis.ruАкадемия биологии и биотехнологий Южного федерального университетаРоссияAcademy of Biology and Biotechnology of the Southern Federal UniversityRussian Federation2024170120242812227Copyright © ООО "Калвис", 20242024ООО "Калвис"ООО "Калвис"https://www.ecology-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.ecology-kalvis.ru/jour/article/view/2554

Изучено влияние загрязнения чернозема обыкновенного оксидом платины (PtO2) на биологические свойства: длину корней и всхожесть редиса, общую численность бактерий, обилие бактерий рода Azotobacter, активность каталазы и дегидрогеназ. Исследованы концентрации – 0,01; 0,1; 1; 10 и 100 мг/кг через 10, 30 и 90 сут после загрязнения. Зафиксировано стимулирующее действие (гормезис) оксида платины в концентрации 0,01 мг/кг на биологические свойства чернозема обыкновенного. Установлено, что в остальных случаях оксид платины оказывает отрицательное влияние на исследуемые показатели, а наибольшую токсичность проявляет через 30 сут после загрязнения, с последующим восстановлением свойств почвы на 90-е сут. Сделан вывод о том, что наиболее чувствительными (наибольшая степень снижения) к загрязнению оксидом платины показателями были общая численность бактерий, всхожесть и длина корней редиса. Рекомендована ранняя диагностика степени загрязнения почв соединениями платины с целью получения оперативной оценки их воздействия и предотвращения возможных негативных последствий.

The effect of contamination of ordinary black earth with platinum oxide (PtO2) on biological properties: root length and germination of radish, total number of bacteria, abundance of bacteria of the genus Azotobacter, activity of catalase and dehydrogenases have been studied. The concentrations studied were 0.01, 0.1, 1, 10 and 100 mg/kg in 10, 30 and 90 days after contamination. A stimulating effect (hormesis) of platinum oxide at a concentration of 0.01 mg/kg on the biological properties of ordinary black earth was recorded. It was found that in other cases, platinum oxide has a negative effect on the studied parameters, and exhibits the greatest toxicity after 30 days after contamination, followed by restoration of soil properties after 90 days. It was concluded that the most sensitive (highest degree of reduction) indicators to platinum oxide contamination were the total number of bacteria, germination and length of radish roots. Early diagnosis of the degree of soil contamination with platinum compounds is recommended in order to obtain a prompt assessment of the impact and prevent possible negative consequences.

экотоксичностьбиотестированиезагрязнениетяжелые металлыecotoxicitybiotestingpollutionheavy metalsReferencesMa Z., Cano Z., Yu A., Chen Z., Jiang G., Fu X., Yang L., Wu T., Bai Z., Lu J. Enhancing Oxygen Reduction Activity of Pt-based Electrocatalysts: From Theoretical Mechanisms to Practical Methods. Angewandte Chemie (International ed. in English). 2020. Vol. 59 (42). P. 18334—18348. https://doi.org/10.1002/anie.202003654.Ma Z., Cano Z., Yu A., Chen Z., Jiang G., Fu X., Yang L., Wu T., Bai Z., Lu J. Enhancing Oxygen Reduction Activity of Pt-based Electrocatalysts: From Theoretical Mechanisms to Practical Methods. Angewandte Chemie (International ed. in English). 2020. Vol. 59 (42). P. 18334—18348. https://doi.org/10.1002/anie.202003654.Shara S., Shahsavaria E., Reithc F., Alghamdib O.A., Yamanib H.A., AlJudaibib A., Donnere E., Vasileiadisf S., Ball A.S. Dose-related changes in respiration and enzymatic activities in soils amended with mobile platinum and gold. Applied Soil Ecology. 2021. Vol. 157. P. 103727. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2020.103727.Shara S., Shahsavaria E., Reithc F., Alghamdib O.A., Yamanib H.A., AlJudaibib A., Donnere E., Vasileiadisf S., Ball A.S. Dose-related changes in respiration and enzymatic activities in soils amended with mobile platinum and gold. Applied Soil Ecology. 2021. Vol. 157. P. 103727. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2020.103727.Янин Е.П. Платиновые металлы в окружающей среде (эколого-геохимические аспекты). М., НП "АРСО", 2021. 232 с.Янин Е.П. Платиновые металлы в окружающей среде (эколого-геохимические аспекты). М., НП "АРСО", 2021. 232 с.Birke M., Rauch U., Stummeyer J., Lorenz H., Keilert B. A review of platinum group element (PGE) geochemistry and a study of the changes of PGE contents in the topsoil of Berlin, Germany, between 1992 and 2013. J. Geochem. Explor., Urban Geochemical Mapping. The EuroGeoSurveys Geochemistry Expert Group’s URGE project. 2018. Vol. 187. P. 72—96. doi:10.1016/j.gexplo.2017.09.005.Birke M., Rauch U., Stummeyer J., Lorenz H., Keilert B. A review of platinum group element (PGE) geochemistry and a study of the changes of PGE contents in the topsoil of Berlin, Germany, between 1992 and 2013. J. Geochem. Explor., Urban Geochemical Mapping. The EuroGeoSurveys Geochemistry Expert Group’s URGE project. 2018. Vol. 187. P. 72—96. doi:10.1016/j.gexplo.2017.09.005.Reith F., Cornelis G. Effect of soil properties on gold – and platinum nanoparticle mobility. Chemical Geology. 2017. Vol. 466. P. 446—453. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2017.06.033.Reith F., Cornelis G. Effect of soil properties on gold – and platinum nanoparticle mobility. Chemical Geology. 2017. Vol. 466. P. 446—453. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2017.06.033.World Reference Base for Soil Resources 2014. Update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 3rd. Rome. FAO. 2015. 193 p. ISBN 978-92-5-108370-3.World Reference Base for Soil Resources 2014. Update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 3rd. Rome. FAO. 2015. 193 p. ISBN 978-92-5-108370-3.Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th Edition. Boca Raton, FL, Crc Press. 2010. 548 p.Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th Edition. Boca Raton, FL, Crc Press. 2010. 548 p.Kolesnikov S.I., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters. Environmental Monitoring and Assessment. 2019. Vol. 191. P. 544. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7718-3.Kolesnikov S.I., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters. Environmental Monitoring and Assessment. 2019. Vol. 191. P. 544. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7718-3.Ayad M.M., Torad N.L., El-Nasr A.A, Amer W. Study on catalytic efficiency of platinum and silver nanoparticles confined in nanosized channels of a 3-D mesostructured silica. Journal of Porous Materials. 2021. Vol. 28. P. 65—79. https://doi.org/10.1007/s10934-020-00960-7.Ayad M.M., Torad N.L., El-Nasr A.A, Amer W. Study on catalytic efficiency of platinum and silver nanoparticles confined in nanosized channels of a 3-D mesostructured silica. Journal of Porous Materials. 2021. Vol. 28. P. 65—79. https://doi.org/10.1007/s10934-020-00960-7.Тимошенко А.Н., Колесников С.И., Кабакова В.С., Евстегнеева Н.А., Минникова Т.В., Казеев К.Ш., Минкина Т.М. Оценка устойчивости почв к загрязнению наночастицами платины методами биодиагностики. Почвоведение. 2023. № 8. С. 997—1006. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600221.Тимошенко А.Н., Колесников С.И., Кабакова В.С., Евстегнеева Н.А., Минникова Т.В., Казеев К.Ш., Минкина Т.М. Оценка устойчивости почв к загрязнению наночастицами платины методами биодиагностики. Почвоведение. 2023. № 8. С. 997—1006. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600221.Aygun A., Gülbagca F., Ozer L.Y., Ustaoglu B., Altunoglu Y.C., Baloglu M.C., Atalar M.N., Alma M.H, Sen F. Biogenic platinum nanoparticles using black cumin seed and their potential usage as antimicrobial and anticancer agent. J. Pharm. Biomed. Anal. 2020. Vol. 179. P. 112961. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2019.112961.Aygun A., Gülbagca F., Ozer L.Y., Ustaoglu B., Altunoglu Y.C., Baloglu M.C., Atalar M.N., Alma M.H, Sen F. Biogenic platinum nanoparticles using black cumin seed and their potential usage as antimicrobial and anticancer agent. J. Pharm. Biomed. Anal. 2020. Vol. 179. P. 112961. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2019.112961.Pawlak J., Łodyga-Chruścińska E., Chrustowicz J. Fate of platinum metals in the environment. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2014. Vol. 28. P. 247—254. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2014.03.005.Pawlak J., Łodyga-Chruścińska E., Chrustowicz J. Fate of platinum metals in the environment. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2014. Vol. 28. P. 247—254. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2014.03.005.Rahman M.S., Chakraborty A., Mazumdar S., Nandi N.C., Bhuiyan M.N.I., Alauddin S.M., Khan I.A., Hossain M.J. Effects of poly(vinylpyrrolidone) protected platinum nanoparticles on seed germination and growth performance of Pisum sativum. Nano-Structures & Nano-Objects. 2020. Vol. 21. P. 100408. https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2019.100408.Rahman M.S., Chakraborty A., Mazumdar S., Nandi N.C., Bhuiyan M.N.I., Alauddin S.M., Khan I.A., Hossain M.J. Effects of poly(vinylpyrrolidone) protected platinum nanoparticles on seed germination and growth performance of Pisum sativum. Nano-Structures & Nano-Objects. 2020. Vol. 21. P. 100408. https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2019.100408.Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологическое состояние и функции почв в условиях химического загрязнения. Ростов н/Д, Изд-во Ростиздат, 2006. 385 с.Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологическое состояние и функции почв в условиях химического загрязнения. Ростов н/Д, Изд-во Ростиздат, 2006. 385 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.