НОВОСИБИРСКИЕ УЧЕНЫЕ ПОДТВЕРДИЛИ СПОСОБНОСТЬ ПАПОРОТНИКА ОЧИЩАТЬ СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Использование растений для очистки воды в научной среде называют фиторемедиацией. Ее главные преимущества — экологическая безопасность, низкие затраты и универсальность. В отличие от промышленных способов, где применяются агрессивные химикаты, фиторемедиация работает за счет естественных биологических процессов. Водный папоротник рода Azolla обладает значительным потенциалом в этой сфере: он быстро наращивает биомассу и способен накапливать токсичные вещества на клеточном уровне. Эти свойства позволяют использовать растение для очистки воды от органических загрязнений и тяжелых металлов без вреда для экосистемы. «Водный папоротник, в частности род Azolla, обладает значительным потенциалом биоочистки благодаря высокой скорости роста биомассы и способности накапливать токсичные вещества на клеточном уровне», — цитирует пресс-служба вуза лаборанта кафедры инженерных проблем экологии НЭТИ Данила Романова.

Эксперименты проводились с использованием Azolla caroliniana из уникальной научной установки «Коллекции живых растений в открытом и закрытом грунте» Центрального сибирского ботанического сада СО РАН. Работу выполняли студенты бакалавриата кафедры инженерных проблем экологии НГТУ НЭТИ Иван Пискунов и Виктория Жданова под руководством лаборанта кафедры. На первом этапе перед исследователями стояла задача выявить наиболее оптимальный режим выращивания азоллы каролинской in vitro, в пробирке или колбе, вне естественной среды. Это было необходимо для проведения дальнейшей серии экспериментов по фиторемедиации загрязненных сточных вод. Эффективность прироста биомассы оценивали при различных условиях освещения, режима колебаний среды и плотности засадки культуры.

В ходе эксперимента исследовали влияние трех режимов освещенности. Варьирование режима перемешивания питательной среды осуществляли тремя способами: аэрацией (насыщением кислородом), орбитальным перемешиванием и статическим культивированием. Температуру окружающей среды поддерживали на уровне 23 градуса по Цельсию, а фотопериод (отрезок времени, в течение которого на организм попадают солнечные лучи) обеспечивался с помощью автоматического таймера. Анализ данных показал, что прирост биомассы на фиолетовом свете оказался выше, чем при холодном белом свете. Кроме того, варьирование режима перемешивания питательной среды приводило к различиям в скорости накопления биомассы.

Затем ученые перешли к главной части исследования — экспериментам по очистке воды от органического красителя. В качестве модельного загрязнителя был выбран метилоранж (синтетический органический кислотно-основный индикатор из группы азокрасителей). Он имитирует промышленные красители и токсичные органические соединения, что делает его удобной моделью для прогнозирования деградации сложных веществ.

— Снижение концентрации метилоранжа и степень очистки воды легко отслеживать с помощью спектрофотометрии. Ароматическая структура вещества типична для многих промышленных красителей, и его применение дает возможность прогнозировать деградацию сложных органических соединений, — рассказал Иван Пискунов.

В каждой серии экспериментов брали одинаковое количество растений и добавляли краситель в разных концентрациях. Изменение концентрации метилоранжа измеряли на спектрофотометре, строили график деструкции, который показывал, как токсичное вещество постепенно разрушается и достигает уровня предельно допустимой концентрации. За 40 дней предельно допустимая концентрация была доведена до нормы.

Данил Романов отмечает, что фиторемедиация — бережный метод очистки, который работает без применения агрессивных химикатов, как в промышленных методах, сохраняет природный баланс экосистемы, но требует больше времени для достижения результатов. Для полной очистки понадобится чуть больше месяца.

В планах ученых продолжение лабораторных исследований. Будут проведены эксперименты по извлечению наночастиц металлов с помощью папоротника рода Azolla, также планируется исследовать папоротник для решения задачи очистки сельскохозяйственных вод. Это открывает перспективы для применения метода не только в промышленности, но и в АПК.