Раковины черноморских моллюсков могут стать альтернативным источником получения редкоземельных элементов

Учёные отдела аквакультуры и морской фармакологии ФИЦ ИнБЮМ провели оценку содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) в раковинах моллюсков, распространённых в прибрежной зоне Чёрного моря. Полученная севастопольскими специалистами информация позволяет выявлять закономерности и аномалии накопления РЗЭ в раковинах морских обитателей, которые, как выяснилось в результате исследования, могут быть потенциальными индикаторами и источниками получения редкоземельных элементов. 

Данные о содержании РЗЭ в раковинах черноморских моллюсков опубликованы в научной статье «Rare Earth Elements in Shells of Black Sea Molluscs: Anomalies and Biogeochemical Implications» (Kapranov S. V., Ryabushko V. I., Dikareva J. D., Kapranova L. L., Bobko N. I., Barinova S.), которая вышла в престижном международном журнале «Journal of Marine Science and Engineering» (1 квартиль WoS): https://doi.org/10.3390/jmse12050713

Редкоземельные элементы – это группа металлов (скандий, иттрий, лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций), содержание которых в земной коре составляет всего около 0,015%. Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам, РЗЭ незаменимы для ряда важнейших технологий в современной промышленности, в частности, для изготовления высокотехнологичной продукции (смартфоны, жидкокристаллические дисплеи, ветряные турбины, электромобили, солнечные батареи, мощные постоянные магниты, светодиоды, лазеры и др.). Широкое использование РЗЭ приводит к увеличению их выбросов в окружающую среду. Под воздействием атмосферных осадков, особенно при кислых дождях, они вымываются из почвы, свалок твёрдых бытовых отходов и шахт, образуя очаги загрязнения этими элементами, попадают в водные акватории. В отличие от тяжёлых металлов, токсичность которых широко изучена, воздействию РЗЭ на морскую среду уделено мало внимания, а информация об их нахождении в море на сегодняшний день практически отсутствует. 

«Нами исследованы двустворчатые моллюски: анадара, черноморский гребешок, средиземноморская мидия, гигантская устрица, а также брюхоногий моллюск рапана. Гребешок и мидия - аборигенные виды для Чёрного моря, тогда как остальные моллюски были завезены к нам из вод Восточной Азии в разные периоды ХХ века. Это типичные и наиболее многочисленные виды черноморских моллюсков, причем мидия, устрица и рапана в настоящее время являются популярными и коммерчески ценными морепродуктами, а гребешок и анадара - потенциально важными видами для аквакультуры Чёрного моря. Пробы моллюсков мы собирали в 2023–2024 гг., в основном, в местах расположения устричной фермы в прибрежье Севастополя. Анализ РЗЭ проводили в Центре коллективного пользования "Спектрометрия и хроматография". В результате этой большой работы мы выявили, что раковины черноморских моллюсков оказались хорошими аккумуляторами редкоземельных элементов», – рассказал соавтор статьи, руководитель отдела аквакультуры и морской фармакологии ФИЦ ИнБЮМ, д.б.н. Виталий Рябушко. 

По информации ведущего научного сотрудника отдела аквакультуры и морской фармакологии, к.х.н. Сергея Капранова, раковины исследованных экземпляров аномально обогащены скандием, иттрием, лантаном, европием и тербием, что, скорее всего, связано с антропогенным загрязнением среды. Наибольшая сумма редкоземельных элементов (до 1,9 мг в 1 кг раковины) зафиксирована у мидии и анадары, что почти в два раза превышает общее содержание РЗЭ в водорослях прибрежья Крыма. Следует отметить, что установленные концентрации редкоземельных элементов в мясе моллюсков не несут какой-либо опасности ни для морских обитателей, ни для человека, который употребляет в пищу эти морепродукты. 

«Таким образом, раковины съедобных моллюсков, которые традиционно считаются отходами, оказываются не только информативным биогеохимическим архивом, но и полезным биоматериалом с рядом ценных свойств, один из которых - накопление редкоземельных элементов до уровня нескольких частей на миллион. Возможно, что со временем будет разработана технология, позволяющая извлекать РЗЭ из раковин моллюсков, а также из выбросов морских водорослей», - сообщает Сергей Капранов. 

Ранее специалисты Института биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН провели оценку содержания редкоземельных элементов в растениях Чёрного моря. Эксперимент показал, что по мере уменьшения содержания РЗЭ макрофиты располагаются в следующем порядке: корневища морской травы - красные водоросли - бурые водоросли - листья морской травы - зелёные водоросли. Учёные отметили, что высокая способность ряда растений поглощать эти металлы может представлять возможность их применения в качестве эффективных биоаккумуляторов, в том числе для удаления РЗЭ из промышленных сточных вод. Кроме этого, такие макрофиты можно использовать в биомониторинге морской среды, и они могут служить эффективным индикатором загрязнения биосферы редкоземельными элементами.

Работа учёных отдела аквакультуры и морской фармакологии ФИЦ ИнБЮМ выполнена по Гранту РНФ № 23-24-00494 «Исследование редкоземельных элементов в гидробионтах экосистемы Чёрного моря».