Водно-болотные угодья выполняют функцию природных фильтров: они удерживают осадки, связывают избыток питательных веществ и трансформируют загрязнители в соединения с пониженной токсичностью. К загрязнителям, способным удаляться растениями водно-болотных угодий, теперь относятся пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС). По результатам исследования, опубликованного в журнале Environmental Science & Technology, учёные Американского химического общества сообщают, влаголюбивые ирисы и грибы, обитающие на их корнях, демонстрируют перспективный потенциал для извлечения ПФОК. При использовании в составе искусственного водно-болотного комплекса, эта комбинация способна эффективно очищать сточные воды, содержащие загрязнения.
«Гриб (Rhizophagus irregularis) увеличение биоразнообразия водно-болотных угодий способствует их способности к удалению ПФАС и существенно уменьшает экологические опасности, обусловленные химическими соединениями, присутствующими в сточных водах», – отметил Бо Ху, автор научной работы. «Полученные данные имеют важное значение для создания действенных способов очистки водно-болотных угодий и могут послужить основой для разработки инновационных технологий удаления ПФАС».
Взаимовыгодные связи между растениями и почвенными микроорганизмами, в частности, арбускулярными микоризными грибами (AMF), играют ключевую роль в функционировании водно-болотных экосистем. Грибы, проникая в корневую систему, высвобождают питательные вещества и получают взамен необходимые углеводы от растений. Ранее Бо Ху и его соавторы выявили дополнительные преимущества этого взаимодействия: AMF способствовали устойчивости водно-болотных растений к воздействию перфторированных соединений (ПФАС) – веществ, сохраняющихся в окружающей среде и представляющих угрозу для здоровья людей, животных и растений.
Ученые поставили перед собой задачу выяснить, как справляются с воздействием окружающей среды растения, произрастающие во водно-болотных местностях, в том числе ирис желтый ( Iris pseudacorus L.), устраняют ПФАС как при наличии, так и при отсутствии симбиотического гриба ( R. irregularis).
Внутри теплиц ученые создали миниатюрные экосистемы, напоминающие водно-болотные угодья, используя ирисы, посаженные в высокие пластиковые трубки. Растения высаживались в субстрат, состоящий из песка и микроорганизмов, иногда с добавлением грибкового компонента, а иногда без него – для сравнения. Исследователи осуществляли полив этих миниатюрных водно-болотных угодий раствором, имитирующим сточные воды, причем некоторые системы получали один из четырех ПФАС в концентрациях, соответствующих реальным условиям.
Под действием ПФАС наблюдалось ухудшение состояния растений, замедление их роста и увеличение признаков физиологического стресса, таких как снижение активности антиоксидантных ферментов, по сравнению с ирисами, не подвергавшимися воздействию ПФАС. Вместе с тем, исследователи зафиксировали, что добавление гриба способствовало улучшению роста ирисов как в условиях воздействия ПФАС, так и в их отсутствии. В водно-болотных угодьях, поливаемых растворами с ПФАС, растения, обработанные AMF, смогли извлечь на 10–13 % больше отдельных ПФАС. В побегах и корнях было отмечено более быстрое разложение ПФАС на менее токсичные соединения. Исследователи полагают, что это связано со стимуляцией грибами активности находящихся поблизости микроорганизмов.
Эксперты также исследовали воду, которая вытекает из водно-болотных угодий, затронутых загрязнением перфторированных веществ. Анализ всех проб вытекающей воды показал наличие перфторированных веществ, однако концентрация этих веществ в воде из грибковых трубок оказалась на 17–28 % ниже, чем в пробах, взятых из бактериальных трубок. Полученные данные свидетельствуют о том, что использование микоризных грибов, в частности R. Irregularis, использование искусственных водно-болотных угодий способно повысить эффективность извлечения ПФАС.
[Фото: аdapted from Environmental Science & Technology 2025, DOI: 10.1021/acs.est.5c06131 ]