Аллергенная пыльца летает повсюду

Уточнен состав содержащегося в воздухе аэрозоля

Алексей Щербаков

2 августа, 2017 09:00

7 мин

Ученые из Новосибирского академгородка установили, что на пике цветения березы и сосны в Новосибирской области содержание пыльцы в атмосферном аэрозоле может достигать 50 %, а иногда доходить до 80 %. Помимо этого, ими был определен элементный состав пыльцы 13 видов распространенных в Западной Сибири деревьев. Выяснилось, что разные деревья накапливают разные химическое элементы. Результаты работы опубликованы в журнале «Интерэкспо Гео-Сибирь».

Атмосферный аэрозоль – это твердые и жидкие частички в атмосфере размером от нанометров до сотен микрометров. В основном это пыль, морская соль, сажа лесных пожаров, пепел вулканических извержений, продукты техногенной деятельности человека, а также споры и пыльца растений. Концентрация атмосферного аэрозоля очень изменчива. В одной и той же точке она может различаться в 1000 раз в зависимости от времени года, наличия снежного покрова, пылевых бурь и др.

Одна береза за 7 - 10 дней цветения выдает примерно 1,5 кг пыльцы или несколько центнеров в пересчете на гектар березового леса. Пыльца содержит белки, на которые человек реагирует выработкой иммуноглобулина Е, что может привести к аллергической реакции. Такие аллергенные белки характерны для пыльцы березы, сосны, злаков и некоторых трав (полынь, марь белая, марь красная, лебеда, крапива, конопля и др.), которые цветут с конца июня до начала сентября. Пыльца содержит ряд химических элементов, которые накапливаются в растении неравномерно. Выброс пыльцы, как правило, совпадает с моментом наивысшей турбулентности атмосферы.

^{Пыльца двукисточника тростникового. Источник: В. Головко}

Состав аэрозоли в атмосферном воздухе определяли в Институте химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского Сибирского отделения РАН (ИХКГ СО РАН). А содержание химических элементов в пыльце разных деревьев - в Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН).

^{Гидратированная, то есть увлажненная пыльца пихты. Источник: В. Головко}

«Мы собирали пыльцу в новосибирском Академгородке и его окрестностях, – уточнил кандидат биологических наук, ведущий инженер ИХКГ СО РАН Владимир Головко, – Специально выбрали место, где отсутствуют крупные промышленные выбросы и оживленное дорожное движение, чтобы можно было оценить фоновые показатели аэрозоля. Пункт наблюдения находился в Приобском боровом округе, в зоне с преобладанием лесостепной растительности. Так что полученные результаты можно проецировать не только на Новосибирск, но и частично на весь Западно-Сибирский регион и отчасти на лесостепную и бореальную зону в целом». Ученый подчеркнул, что на фоновый атмосферный аэрозоль в конкретной местности будут воздействовать локальные источники выбросов, например, эрозия почв от строительных работ.

В период цветения ученые собрали пыльцу 13 видов деревьев: березы бородавчатой, сосны обыкновенной, ели сибирской, лиственницы сибирской, клена ясенелистного, осины, дуба черешчатого, ивы пятитычинковой, липы сердцелистной, ольхи черной, облепихи крушиновой, ореха манчжурского. После чего из пыльцы с помощью специального пресса под давлением в несколько десятков атмосфер были сформированы таблетки весом 30 миллиграмм.

Исследование таблеток проводилось на экспериментальной станции «Локальный и сканирующий рентгенофлуоресцентный элементный анализ» накопителя ВЭПП-3 Центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» ИЯФ СО РАН. «Элементный анализ основан на том, – объяснил кандидат физико-математических наук, ученый секретарь ИЯФ СО РАН Яков Валерьевич Ракшун, – что при возбуждении атомов вещества синхротронным излучением возникает характеристическое (флуоресцентное) рентгеновское излучение. Каждому элементу таблицы Менделеева соответствует свой набор линий излучения, поэтому по спектру флуоресценции можно установить состав вещества».

^{Станция «Локальный и сканирующий рентгенофлуоресцентный элементный анализ» накопителя ВЭПП-3 Центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» ИЯФ СО РАН. Автор Светлана Ерыгина.}

По количеству того или иного элемента в пыльце можно судить о многих параметрах экосистемы, в которой произрастает растение. Например, пыльца служит кормом для насекомых, и ее элементный состав позволяет оценить накопление химических элементов в пищевой цепи. Также по наличию в пыльце элементов можно определить химический состав почв и экологию в том регионе, где она была собрана.

Кроме того, элементы, содержащиеся в ней, биологически активны и очень востребованы самими растениями. Известно, что в отдельных олиготрофных, то есть малопродуктивных биоценозах, например, бедных минеральными веществами озерах, поступление серы с пыльцой сосны является жизненно важным фактором! А при отсутствии других источников минерального питания пыльца играет заметную роль как удобрение. По ее элементному составу можно делать выводы и о состоянии самого растения, так как оно избирательно накапливает ряд химических элементов. Атомы этих элементов, как правило, входят в состав коферментов, иначе говоря, молекул небелковой природы, которые растение старается накопить в своих тканях.

Ученые определили содержание 21 химического элемента в пыльце. Оказалось, что больше всего в ней калия, кальция и железа. Причем, пихта, ель сибирская и осина больше всего накапливают калий; липа сердцелистная, ива пятитычинковая и клен ясенелистный – кальций; клен, липа и дуб черешчатый – железо. Этими же элементами богаче всего оказалась почва. Меньше всего в пыльце обнаружили селена и мышьяка, в то время как почва наиболее бедна на селен и молибден.

Исследователи обращают внимание, что пыльца в период массового цветения может существенно изменить содержание некоторых химических элементов в атмосферном аэрозоле и даже дать ложный повод к поиску их особого внешнего источника.