Одинаковое количество тяжёлых металлов в почве может быть почти безобидным, а может представлять опасность для растений и грунтовых вод. Всё зависит от того, в какой форме находится металл. Обычный анализ этого не покажет, хотя от этого зависит, можно ли безопасно использовать землю для выращивания продуктов и насколько она безопасна для окружающей среды.

Ученый ЮФУ Михаил Киричков решил разобраться, что происходит с тяжелыми металлами на шахтных отвалах Ростовской области, с помощью синхротронных методов. Это позволит точнее оценивать экологический риск и определять, где нужна рекультивация, а где достаточно мониторинга. Проект поддержал Российский научный фонд (РНФ).

Старший научный сотрудник Лаборатории «Агробиотехнологии для повышения плодородия почв и качества сельскохозяйственной продукции» Академии биологии и медицины им. Д. И. Ивановского ЮФУ, кандидат физико-математических наук Михаил Киричков стал победителем конкурса РНФ 2026 года в рамках мероприятия «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» с проектом «Использование синхротронных методов для оценки трансформации и стабилизации тяжёлых металлов в почвах угледобывающих территорий» (№ 26-77-00115).

Исследование будет проходить на территориях восточной части Донецкого угольного бассейна в Ростовской области. В первую очередь ученые планируют изучать шахтные отвалы и прилегающие к ним почвы. Среди приоритетных площадок — территории в черте города Шахты и окружающих его населенных пунктах.

Главный вопрос для ученых — что происходит с металлами, которые попадают в почву в результате деятельности угледобывающих предприятий. Со временем они могут менять химическую форму и характер связи с компонентами почвы. От этого зависит, насколько легко элементы перемещаются и становятся доступными для растений.

«Обычные химические анализы отвечают в первую очередь на вопрос “сколько?” тяжелого металла находится в пробе, но почти не говорят о том, “в какой форме” он находится и как прочно связан с почвой. Например, одинаковое количество металла может означать разный уровень риска в двух образцах почвы. В одном случае элемент может быть прочно связан с минералами и практически не перемещаться, а в другом — находиться в более подвижной форме и потенциально попадать в растения или грунтовые воды», — объяснил Михаил Киричков.

По словам ученого, в проекте будут использовать синхротронные методы — рентгеновскую дифракцию (XRD) и рентгеновскую спектроскопию поглощения (XAFS). Они позволят определить минеральный состав почвы и выяснить, с какими компонентами связаны тяжелые металлы.

Такой подход позволит рассмотреть загрязнение сразу на нескольких уровнях — от особенностей отдельных соединений и минералов до процессов, происходящих во всей почвенной экосистеме.

Отдельная задача проекта — понять, как тяжелые металлы перемещаются между различными компонентами почвы. Исследователи изучат, какие минеральные фазы образуются в техногенно измененных почвах, как элементы перераспределяются между минеральной и органической частями и какие изменения происходят с ними со временем.

Это позволит точнее определить, какие формы металлов способны перемещаться по почве и становиться доступными растениям. В результате можно будет оценивать экологический риск не только по общему количеству загрязняющего элемента, но и с учетом его реального поведения в окружающей среде.

«Если мы поймем, какие процессы естественным образом переводят тяжелые металлы в более устойчивое состояние, это даст возможность по-новому оценивать состояние таких территорий. Где-то может потребоваться активное вмешательство, а где-то эффективнее будет длительный мониторинг происходящих процессов», — отметил Михаил Киричков.

Результаты проекта могут помочь точнее зонировать территории вокруг шахтных отвалов и определять, какие участки требуют рекультивации, а какие можно оставить под наблюдением.

Кроме того, полученные данные планируется использовать при разработке научно обоснованных рекомендаций по дальнейшему использованию таких земель — например, для озеленения, сельскохозяйственных работ или, наоборот, ограничения доступа к отдельным участкам.