I metalli pesanti sopprimono l'attività enzimatica nel suolo da tre a 3,5 volte e hanno un effetto particolarmente importante sugli enzimi che supportano la circolazione del carbonio e dello zolfo, secondo uno scienziato del suolo del RUDN, insieme ai suoi colleghi cileni, Germania, Regno Unito e Venezuela. I dati ottenuti dal team possono portare a un uso e una fertilizzazione più efficienti dei terreni agricoli. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Scienza dell'ambiente totale .

Gli enzimi del suolo promuovono reazioni chimiche nel suolo, regolare il metabolismo cellulare degli organismi del suolo, partecipano alla decomposizione della materia organica e alla formazione dell'humus. La qualità e la fertilità del suolo dipendono in larga misura dall'attività degli enzimi del suolo. Metalli pesanti, come il piombo, zinco, cadmio, rame, e arsenico, ridurre le capacità catalitiche degli enzimi, interferendo così con la circolazione degli elementi chimici.

Yakov Kuzyakov ei suoi collaboratori internazionali hanno analizzato 46 studi sull'effetto dei metalli pesanti sugli enzimi del suolo. Gli autori hanno scelto sei enzimi e li hanno raggruppati in base agli elementi chimici che hanno colpito. Per esempio, l'arilsolfatasi è un enzima che favorisce le reazioni tra l'acqua e gli acidi solforati. Perciò, è associato al ciclo biogeochimico dello zolfo. Allo stesso modo, altri enzimi svolgono il loro ruolo nei cicli del carbonio, azoto o fosforo.

Il team ha confrontato l'attività degli enzimi in terreni sani e in quelli contaminati da metalli pesanti. Enzimi intracellulari (es. quelli presenti nelle cellule delle radici delle piante e dei microbi) associati ai cicli del carbonio e dello zolfo si sono rivelati i più sensibili alla contaminazione. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che gli enzimi extracellulari si legano alle argille e alla materia organica che li rende più stabili.

"Gli enzimi extracellulari sono più resistenti a causa del complesso organo-minerale che li stabilizza nell'ambiente del suolo e che mancano agli enzimi intracellulari. Gli enzimi che partecipano alla circolazione di azoto e fosforo hanno mostrato livelli di riduzione dell'attività medio-bassi perché sono prevalentemente extracellulari, " disse Yakov Kuzyakov, un dottorato di ricerca in Biologia, il capo del Center for Mathematical Modeling and Design of Sustainable Ecosystems presso RUDN.

arilsolfatasi e deidrogenasi, due enzimi responsabili dello scambio gassoso, glicolisi e fermentazione, sono stati trovati i più sensibili. Nei terreni contaminati da metalli pesanti, la loro attività si è ridotta rispettivamente del 64% e del 72%, cioè da tre a 3,5 volte. Alcuni enzimi, come beta-glucosidasi e catalasi, dimostrato una ridotta attività, anche quando la concentrazione di metalli pesanti nel terreno era molto bassa (fino a 200 mg per 1 kg). A differenza di quelli, ureasi, un enzima che svolge un ruolo nella circolazione dell'azoto, è meno sensibile alla concentrazione di metalli pesanti:la sua attività si riduce del 10% a bassi livelli di contaminazione e fino al 70% quando i valori di contaminazione sono estremamente elevati. In particolare, l'attività delle fosfatasi acide aumenta in presenza di piccole quantità di cadmio e rame in piccole quantità.

"Il nostro studio porta a una migliore comprensione dei processi che causano il degrado dei sistemi del suolo sotto l'influenza della contaminazione da metalli pesanti. I risultati ottenuti possono aiutare a sviluppare nuovi metodi per ripristinare i terreni contaminati, " ha aggiunto Yakov Kuzyakov.