Водно-болотные угодья действуют как природные «почки»: они задерживают отложения, поглощают избыток питательных веществ и превращают загрязняющие вещества в менее вредные. Теперь в список загрязняющих веществ, которые могут удалять растения водно-болотных угодий, входят пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС). По результатам исследования, опубликованного в журнале Environmental Science & Technology, учёные Американского химического общества сообщают, что влаголюбивые ирисы и грибы на их корнях представляют собой многообещающую комбинацию для удаления ПФАС. В составе искусственного водно-болотного угодья эта пара может эффективно очищать загрязнённые сточные воды.
«Гриб (Rhizophagus irregularis) повышает способность водно-болотных угодий удалять ПФАС и значительно снижает экологические риски, связанные с химическими веществами, остающимися в вытекающей воде», — сказал Бо Ху, автор исследования. «Результаты являются ключевыми для разработки эффективных методов очистки водно-болотных угодий и могут вдохновить на создание новых технологий удаления ПФАС».
Симбиотические отношения между растениями и подземными микробами, такими как группа грибов, называемых арбускулярными микоризными грибами (AMF), жизненно важны для экосистем водно-болотных угодий. Поскольку грибы колонизируют корни, они расщепляют питательные вещества в обмен на полезные углеводы из растений. Ранее Бо Ху и его коллеги обнаружили больше преимуществ этой взаимосвязи: AMF помогали водно-болотным растениям переносить присутствие ПФАС — соединений длительного действия, которые представляют потенциальный риск для здоровья людей, животных и растений.
Исследователи хотели изучить, насколько хорошо растения водно-болотных угодий, в частности ирис желтый флаг (Iris pseudacorus L.), удаляют ПФАС в присутствии и отсутствии симбиотического гриба (R. irregularis).
Внутри теплиц исследователи построили небольшие системы, похожие на водно-болотные угодья, с ирисами в высоких пластиковых трубках. Цветы были посажены в смесь из песка и микробов либо с грибком, либо без него для контрольной обработки. Исследователи поливали миниатюрные водно-болотные угодья раствором, имитирующим сточные воды, а некоторые из них были политы одним из четырех ПФАС в реалистичных концентрациях.
При воздействии ПФАС здоровье растений ухудшалось, они медленнее росли и демонстрировали больше признаков физиологического стресса (низкую активность антиоксидантных ферментов) по сравнению с ирисами, выращенными без воздействия ПФАС. Напротив, исследователи заметили, что добавление гриба улучшало рост ирисов как при воздействии ПФАС, так и без него. В системах водно-болотных угодий, которые поливали растворами с ПФАС, растениям, обработанным AMF, удалось извлечь на 10–13 % больше отдельных ПФАС. В побегах и корнях было обнаружено ускоренное расщепление ПФАС на мелкие соединения, которые менее токсичны, чем исходные соединения. По мнению исследователей, это происходит потому, что грибы стимулируют активность близлежащих микроорганизмов.
Специалисты также проверили воду, вытекающую из трубок водно-болотных угодий, подвергшихся воздействию ПФАС. Все пробы вытекающей воды содержали ПФАС, но в воде из грибковых трубок количество ПФАС было на 17–28 % меньше, чем в пробах из бактериальных трубок. Результаты указывают на то, что добавление микоризных грибов, в частности R. Irregularis, в искусственные водно-болотные угодья может улучшить процесс удаления ПФАС.
[Фото: аdapted from Environmental Science & Technology 2025, DOI: 10.1021/acs.est.5c06131]
