Ученые из РХТУ имени Д.И. Менделеева и НИЦ ИРЕА «Курчатовский институт» разработали вещество, помогающее растениям связывать ионы тяжелых металлов и при этом не уменьшать свою биомассу. Результаты работы опубликованы в журнале Sustainability.
Фиторемедиацией называется способ очистки сточных вод, воздуха и грунта с помощью растений. В случае с загрязненной землей такой подход используется для больших территорий с невысоким содержанием опасных веществ. Чтобы не выкапывать тонны земли на территории часто высаживают растения, способные накапливать тяжелые металлы.
«Хотя растения и могут вбирать металлы, но по умолчанию не очень рвутся это делать. Есть, конечно, гипераккумуляторы, но они хорошо работают не со всеми металлами и не всегда могут расти в нашем климате, а самое главное, что их биомасса достаточно небольшая. Поэтому необходимо было найти химические вещества, которые стимулируют аккумуляцию металлов, а еще подобрать им помощников — другие вещества, помогающие растениям компенсировать негативные эффекты от избытка тяжелых металлов, в том числе и способствовать развитию биомассы», — рассказывает первый автор работы, профессор РХТУ Анна Макарова.
Наиболее популярной добавкой считается этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), которая эффективно связывает различные ионы и таким образом помогает растениям усваивать необходимые минеральные вещества и вбирать тяжелые металлы. Однако ЭДТА плохо разлагается в почве, за счет чего впоследствии сама становится загрязнителем. Поэтому российские ученые попробовали заменить ЭДТА другим веществом — гидроксиэтилидендифосфоновой кислотой (ОЭДФ). Это фосфорорганическое соединение, которое тоже может связываться с ионами металлов, но обладает меньшей токсичностью. В то же время избыточное накопление металлов в растениях сказывается на их росте и здоровье, а больные растения аккумулируют меньшее количество загрязнителей. Чтобы компенсировать негативный эффект тяжелых металлов, растениям вводили дополнительный комплекс фитогормонов и соединения железа.
В экспериментах ученые использовали клевер, который хорошо накапливает тяжелые металлы и не нуждается в особом уходе. Исследователи собрали образцы почвы с загрязненных полигонов и выделили основные загрязнители — кадмий (Cd), никель (Ni) и медь (Cu). Далее специалисты создали грунтовую смесь, схожую с землей на полигоне, и ввели токсичный ЭДТА и безвредный ОЭДФ. Оказалось, что ЭДТА лучше стимулирует накопление металлов — с ней концентрации Ni и Cu в побегах клевера выросли почти в шесть, но биомасса растения значительно снизилась. Растения, получившие ОЭДФ, содержали в себе меньшее количество тяжелых металлов, но имели большую биомассу.
«Мы показали, что растения даже в загрязненных металлами почвах с полным комплексом наших добавок набирают достаточно приличную массу. Конечно, несопоставимую с массой растений, растущих в чистой почве, но нам удалось хотя бы на 50% снять негативные эффекты токсикации тяжелыми металлами, а это важный шаг для разработки схемы фиторемедиации для реальных условий», — резюмировала Макарова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
