Тяжелые металлы и микропластик, попадающие в окружающую среду с атомных электростанций, образуют токсичное соединение, которое представляет серьезную угрозу для сельскохозяйственных культур. Микропластик выступает переносчиком для радиоактивных элементов, таких как уран, кадмий и ртуть, многократно усиливая их проникновение в растения и далее в пищевую цепочку. К такому выводу пришли авторы комплексного обзора, опубликованного в журнале Crop Health.
Загрязнение носит системный характер. АЭС в США ежегодно производят около 2 тыс. тонн отработанного топлива. Исследование почв вблизи одной из станций на северо-востоке Китая показало, что концентрация микропластика там в десять раз выше, чем на удаленных территориях. Загрязнение грунтовых вод тяжелыми металлами и радионуклидами также зафиксировано в Бангладеш и Нигерии, где их используют для орошения полей.
Опасность союза двух загрязнителей заключается в их химическом взаимодействии. Ионы тяжелых металлов прочно прилипают к поверхности пластиковых частиц, которые затем, подобно троянскому коню, доставляют их к корневой системе растений. Этот процесс наиболее активно происходит в почвах и водоемах с нейтральным или близким к щелочному pH, что типично для аграрных земель. Микропластик также повышает биодоступность металлов, мешая им адсорбироваться в почве и облегчая их поглощение культурами.
Мельчайшие частицы пластика (менее 100 нанометров) проникают непосредственно в корни растений, а более крупные оседают на их поверхности, высвобождая токсичный груз. Попав внутрь, загрязнители вызывают окислительный стресс, повреждают клеточные мембраны и ДНК, что приводит к снижению урожайности и гибели растений. Например, метилированная ртуть, накопленная в рисе, проникает в эндосперм зерна, и ее невозможно удалить при шлифовке.
Накопление этих веществ в съедобных частях растений создает прямую угрозу для здоровья человека. Потребление продуктов, загрязненных радиоактивным ураном, вызывает ионизирующее излучение в организме, что может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям, поражению внутренних органов и развитию онкологии. Токсины распространяются по всей пищевой цепи, что подтверждается их обнаружением в тканях дождевых червей, обитающих на зараженных почвах.
Для борьбы с проблемой исследователи предлагают комплексный подход. Сначала с помощью гиперспектральной съемки определяют степень загрязнения. При низком уровне могут помочь агротехнические методы, такие как беспахотная обработка почвы и севооборот. При умеренном – фиторемедиация, то есть высадка растений-гипераккумуляторов, способных извлекать металлы из земли. На сильно загрязненных территориях, особенно вблизи АЭС, рекомендуется применять биотехнологии, включая использование микроорганизмов, расщепляющих пластик, и выведение генетически модифицированных культур, устойчивых к тяжелым металлам.