Оценка генотоксических рисков техногенного загрязнения сельскохозяйственных почв

Введение. Мониторинг загрязнения почвы техногенных и природных территорий – важнейшая часть системы экотоксикологического тестирования окружающей среды. В современных условиях сельскохозяйственного производства загрязнение почвы тяжёлыми металлами (ТМ) и пестицидами является актуальной проблемой, в том числе и для Армении. Тяжёлые металлы и пестициды могут разрушать экосистемы, препятствовать росту растений и оказывать пагубное воздействие на здоровье человека.

Материалы и методы. Проведено биотестирование уровня потенциальной мутагенности почвенных образцов трёх участков сельскохозяйственных угодий северо-восточных районов Армении в летний период с учётом содержания в них ТМ, металлоидов и пестицидов. Для определения генетических эффектов в почвенных образцах применяли тест на выявление соматических мутаций (Трад-ВТН) и микроядерный тест (Трад-МЯ) модельного тест-объекта традесканции (клон 02).

Результаты. По данным основных тест-критериев обоих тестов установлен максимальный уровень точковых рецессивных мутаций и частоты МЯ в почвенных пробах обработанных пестицидами участков района Личк, где их значения были выше фонового уровня в 3,6 раза по тесту Трад-МЯ и в 13,9 раза – по тесту Трад-ВТН соответственно. Показана статистически достоверная положительная корреляция между частотой микроядер и концентрацией As (p < 0,01; p < 0,001) в изученных почвенных образцах. Также выявлена достоверная положительная корреляция между бесцветными мутациями и невыжившими волосками в цветке традесканции и химическими веществами As, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni и Zn (p < 0,01; p < 0,001) в исследуемых почвенных образцах.

Ограничение исследования. В данной работе представлены результаты определения суммарной мутагенной активности исследуемых почвенных образцов с учётом их многокомпонентного состава в системе «почва – растение».

Заключение. Рекомендуется продолжить подобные исследования с применением модельных тест-систем для выявления долгосрочных эффектов воздействия тяжёлых металлов и пестицидов на экосистемы и здоровье человека с учётом сезонных изменений.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Атоянц А.Л. – концепция и дизайн исследования, сбор материала и обработка данных;
Авалян Р.Э. – концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила: 29.01.2025 / Принята к печати: 26.03.2025 / Опубликована: 31.07.2025

1. Mahmood I., Imadi S.R., Shazadi K., Gul A., Hakeem K.R. Effects of pesticides on the environment. In: Hakeem K., Akhtar M., Abdullah S., eds. Plant, Soil and Microbes. Cham: Springer; 2016: 253–69. https://doi.org/10.1007/978-3-319-27455-3_13

2. Tepanosyan G., Sahakyan L., Pipoyan D., Saghatelyan A. Risk assessment of heavy metals pollution in urban environment. In: Risk Assessment. Intech Open; 2018: 384. https://doi.org/10.5772/intechopen.70798

3. Лысов А.К. Проблемы применения средств защиты растений и пути снижения их техногенного воздействия на окружающую среду. АгроЭкоИнженерия. 2023; (3): 34–51. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2023-3116-34-50 https://elibrary.ru/juslra

4. Wuana R.A., Okieimen F.E. Heavy metals in contaminated soils: A review of sources, chemistry, risks and best available strategies for remediation. International Scholarly Research Notices. 2011; 2011(1): 402647. https://doi.org/10.5402/2011/402647

5. Nagajyoti P.C., Lee K.D., Sreekanth T.V.M. Heavy metals, occurrence and toxicity for plants. A review. Environ. Chem. 2010; (8): 199–216. https://doi.org/10.1007/s10311-010-0297-8

6. Реутова Н.В., Реутова Т.В., Воробьева Т.И. Определение мутагенного потенциала неорганических соединений ряда тяжелых металлов. Гигиена и санитария. 2011; (5): 55–7. https://elibrary.ru/ohikmd

7. Riyazuddin R., Nisha N., Ejaz B., Khan M.I.R., Kumar M., Ramteke P.W., et al. A comprehensive review on the heavy metal toxicity and sequestration in plants. Biomolecules. 2021; 12(1): 43. https://doi.org/10.3390/biom12010043

8. Lasat M.M. Phytoextraction of toxic metals: a review of biological mechanisms. J. Environ. Qual. 2002; 31(1): 109–20.

9. Mdeni N.L., Adeniji A.O., Okoh A.I., Okoh O.O. Analytical evaluation of carbamate and organophosphate pesticides in human and environmental matrices: a review. Molecules. 2022; 27(3): 618. https://doi.org/10.3390/molecules27030618

10. Hunanyan S.A. Influence of technogenic emissions on agrochemical indicators of soils in the vicinity of the Vanadzor chemical plant of the Republic of Armenia. News Agr. Sci. 2012; 10(3): 41–4.

11. Кроян С.З., Казарян У.К. Состояние основных типов почв Республики Армения в условиях изменения климата. Почвоведение и агрохимия. 2019; (1): 5–18. https://elibrary.ru/uyciny

12. Обзор ситуации по особо опасным пестицидам (ООП) и альтернативам в Армении, «Армянские женщины за здоровье и здоровую окружающую среду». Ереван; 2020. Доступно: https://awhhe.am

13. Ильин И.Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва-растение. Новосибирск; 2012.

14. Водяницкий Ю.Н. Экотоксикологическая оценка опасности тяжелых металлов и металлоидов в почве. Агрохимия. 2012; (2): 75–84. https://elibrary.ru/owxoht

15. Rodríguez M.Á.R., Prieto-García F., Otazo-Sánchez E.M., Méndez J.P., Acevedo-Sandoval O.A. Genotoxicity analysis by presence of arsenic in soil: test Tradescantia micronucleus extracts by clone 4430 (trad-mcn). Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial. 2019; 17(1): 56–63.

16. Campos C.F., Morelli S., De Campos Júnior E.O., Santos V.S.V., De Morais C.R., Cunha M.C., et al. Assessment of the genotoxic potential of water courses impacted by wastewater treatment effluents using micronucleus assay in plants from the species Tradescantia. J. Toxicol. Environ. Health A. 2019; 82(13): 752–9. https://doi.org/10.1080/15287394.2019.1648345

17. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астерия; 2000.

18. Meravi N., Prajapati S.K. Genotoxicity assessment of soil contaminated by metals/metalloids using Tradescantia pallida. East African Scholars J. Agri. Life Sci. 2018; 1(1): 17–21. https://doi.org/10.36349/easjals.2018.v01i01.003

19. Mizik M., Pichler C., Rainer B., Nersesyan A., Mizikova K., Knasmueller S. Micronucleus assay with tetrad cells of Tradescantia. In: Dhawan A., Bajpayee M., eds. Genotoxicity Assessment. Methods in Molecular Biology, Volume 2031. New York: Humana; 2019. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9646-9_18

20. Ma T.H., Cabrera G.L., Chen R., Gill B.S., Sandhu S.S., Vandenberg A.L., et al. Tradescantia micronucleus bioassay. Mutat. Res. 1994; 310(2): 221–30. https://doi.org/10.1016/0027-5107(94)90115-5

21. Ma T.H., Cabrera G.L., Cebulska-Wasilewska A., Chen R., Loarca F., Vandenberg A.L., et al. Tradescantia stamen hair mutation bioassay. Mutat. Res. 1994; 310(2): 211–20. https://doi.org/10.1016/0027-5107(94)90114-7