Soia este sensibilă la nanoelementele ce ajung în sol

Cercetătorii susţin că nanomaterialele fabricate - populare acum în produsele de larg consum, cum ar fi şampoane, geluri, vopsele de păr şi produse de protecţie solară - ar putea afecta calitatea şi randamentul culturilor alimentare, după cum s-a raportat într-o lucrare din ediţia online a Proceedings of the National Academy of Sciences.

Nanomaterialele fabricate (NMF) sunt materiale artificiale produse prin manevrarea materiei la scara atomică şi moleculară. Efectele lor asupra sănătăţii umane şi a mediului sunt obiectul mai multor studii ştiinţifice.

"Deoarece NMF sunt utilizate din ce în ce mai mult în produsele de consum, există o mare probabilitate că ele să ajungă în instalaţiile de tratare a apelor uzate", a declarat cercetătorul principal John Priester, un savant care studiază mediul la Facultatea de Ştiinţă şi Management al Mediului Bren de la Universitatea Santa Barbara din California.

Apele uzate tratate convenţional sunt o sursă primară de materiale organice bogate în nutrienţi aplicate solului agricol, iar fermierii folosesc această apă tratată şi biosolizii din ea ca îngrăşământ. Pe măsură ce NMF devin mai răspândite, există motive de îngrijorare în legătură cu acumularea de NMF în soluri şi cu posibila intrare a NMF în alimente.

Priester şi echipa sa de cercetare au motivat că niciun studiu nu a mai examinat implicaţiile complete ale acumulării de NMF asupra solului alimentelor de cultură. Cercetătorii au încercat să umple golul de informaţii prin cultivarea de plante de soia din seminţe, într-un sol modificat cu nanomateriale.

Boabele de soia sunt un bun important la nivel mondial. Ele reprezintă a cincea cultură ca mărime din producţia agricolă la nivel mondial şi a doua cultură ca mărime din Statele Unite ale Americii. Mai mult decât atât, în 2009 Statele Unite ale Americii au exportat o mare parte din culturi pentru a crea o economie internă de soia în valoare de 29,6 miliarde de dolari, motiv pentru care soia a devenit un bun candidat pentru un studiu.

Cercetarea a fost finanţată în principal de National Science Foundation. La efectuarea acestui studiu, Priester a lucrat cu oameni de ştiinţă de la Jet Propulsion Laboratory al NASA, Universitatea de Stat din Iowa, Xradia Corporation din Pleasanton din California, Universitatea Riverside din California, Universitatea Konkuk din Coreea; USDA-Serviciul Agricol de Cercetare şi Universitatea din Texas de la El Paso.

Cercetătorii au descoperit că două NMF din studiul lor – o pulbere de oxid de ceriu (nano-CeO2) şi oxidul de zinc (nano-ZnO) – ar putea modifica profund calitatea şi randamentul culturilor dintr-un sol alterat.

Priester şi colegii săi au monitorizat creşterea plantelor prin măsurarea lungimea tulpinii, numărului de frunze şi distribuţiei frunzelor. Distribuţia frunzelor estimează suprafaţa totală a frunzelor şi este afectată de lipsa şi tipul de apă şi expunerea la metale şi poate indica starea de sănătate a plantelor.

Cel mai surprinzător pentru Priester a fost nivelul ridicat de zinc din frunzele şi boabele de soia expuse la nanoparticule de ZnO; componenta metalică a fost preluată şi distribuită de-a lungul ţesuturilor vegetale comestibile. "De asemenea, s-a observat oprirea fixării azotului în nodulii rădăcinoşi în cazul unor concentraţii ridicate de CeO2", a spus el, menţionând că nano-CeO2 împiedică creşterea plantelor şi diminuează randamentul.

În cazul tratării cu nano-ZnO, calitatea produselor alimentare a fost afectată. În cazul nano-CeO2, fertilitatea solului a fost compromisă.

"Aceste rezultate indică riscuri vaste la adresa lanţului de aprovizionare cu alimente", scriu cercetătorii în lucrare. Ei susţin că mediul ar putea fi afectat chiar mai mult, deoarece ar fi necesară creşterea nivelului de îngrăşăminte sintetice folosite, pentru a compensa fixarea azotului pierdut - un proces prin care boabele de soia şi alte leguminoase transformă azotul atmosferic în îngrăşământ natural.

"Aceste rezultate sunt foarte importante, ele subliniind importanţa urmăririi nanomaterialelor fabricate şi a impactului lor asupra mediului", a declarat Alan Tessier, director de program în cadrul Departamentului Biologic al National Science Foundation. "Dacă nanomaterialele testate în această lucrare ar fi trecut în biosolizi sau în sistemul de irigaţii folosit în agricultură, acestea ar putea afecta grav producţia agricolă."

"Prevenirea totală a intrării nanomaterialelor în solurile agricole poate fi dificilă", a spus Priester. "Cu toate acestea, nanomaterialele pot fi proiectate pentru a reduce la minim efectele avute în momentul eliberării lor în mediul înconjurător."

El a spus că proiectarea unei dizolvări lente a particulelor sau acoperirea lor cu compuşi inerţi, de exemplu, ar putea ajuta la prevenirea efectelor negative asupra culturilor alimentare.

Între timp, cercetătorii au examinat efectele nanoparticulelor ZnO şi CeO2 asupra altor aspecte ale boabelor de soia, cum ar fi sistemul solului, căutând indicatori de deteriorare a plantelor şi modificări aduse comunităţii microbiene din sol. Ei studiază şi specificaţia celor două nanomateriale în ţesutul plantelor, precum şi modul în care absorbţia poate schimba micro- şi macro-nutrienţii din soia.

În plus faţă de National Science Foundation, cercetarea a fost sprijinită şi de US Environmental Protection Agency.