Комбинация водного растения и грибка эффективно удаляет «вечные химикаты» PFAS

Схема экспериментальной установки. Автор: Environmental Science & Technology (2025). DOI: 10.1021/acs.est.5c06131

Водно-болотные угодья действуют как природные почки: они задерживают осадки, поглощают избыток питательных веществ и превращают загрязнители в менее вредные вещества. Теперь в список загрязнителей, которые могут удалять водные растения, вошли пер- и полифторалкильные вещества (PFAS). Исследователи в журнале Environmental Science & Technology сообщают, что влаголюбивые ирисы болотные и грибки на их корнях представляют собой перспективную комбинацию для удаления PFAS. В составе искусственного водно-болотного угодья эта пара могла бы эффективно очищать загрязнённые сточные воды.

«Наше исследование показывает, что один из видов грибков (Rhizophagus irregularis) усиливает способность водно-болотных угодий удалять PFAS и значительно снижает экологические риски от «вечных химикатов», остающихся в выходящей воде», — сказал Бо Ху, соответствующий автор исследования. «Эти результаты имеют ключевое значение для разработки более эффективных методов очистки на основе водно-болотных угодий и могут вдохновить на создание новых технологий для удаления PFAS».

Симбиотические отношения между растениями и подземными микробами, такими как группа грибов, называемая арбускулярными микоризными грибами (AMF), жизненно важны для экосистем водно-болотных угодий. Когда грибы колонизируют корни, они расщепляют питательные вещества в обмен на полезные углеводы от растений.

Ранее Бо Ху и его коллеги обнаружили дополнительные преимущества этих отношений: AMF помогали водным растениям переносить присутствие PFAS. PFAS — это стойкие соединения, которые представляют потенциальные риски для здоровья людей, животных и растений. Поэтому Бо Ху, Фэн Чжао и другие исследователи хотели изучить, насколько хорошо водные растения, в частности ирис болотный (Iris pseudacorus L.), удаляют PFAS в присутствии и отсутствии одного симбиотического гриба (R. irregularis). Они стремились разработать рекомендации для искусственных водно-болотных угодий как естественной стратегии очистки воды.

Внутри теплиц исследователи построили небольшие, похожие на водно-болотные угодья системы с ирисами болотными в высоких пластиковых трубках. Цветы были посажены в смесь песка, почвы и микробов либо с грибком, либо без него для контрольного варианта. Они поливали миниатюрные водно-болотные угодья раствором, имитирующим сточные воды, а некоторые также поливали одним из четырёх индивидуальных PFAS в реалистичных концентрациях.

Здоровье растений ухудшалось при воздействии PFAS: наблюдался меньший рост и больше признаков физиологического стресса (например, более низкая активность антиоксидантных ферментов) по сравнению с ирисами, выращенными без воздействия PFAS. Напротив, исследователи наблюдали, что добавление грибка улучшало рост растений, которые как подвергались, так и не подвергались воздействию PFAS. Для тех систем, которые поливались растворами, содержащими PFAS, растения, обработанные AMF:

• Удалили на 10–13% больше индивидуальных PFAS по сравнению с контрольной группой, при этом включив в свои побеги и корни больше длинноцепочечных PFAS, чем короткоцепочечных.
• Ускорили распад PFAS на более мелкие соединения, которые имели более низкую токсичность, чем их исходные соединения, что, по мнению исследователей, связано со стимуляцией грибами активности близлежащих микробов.

Они также протестировали воду, вытекающую из трубок водно-болотных угодий, подвергшихся воздействию PFAS. Все образцы выходящей воды содержали PFAS, но в тех, что были из трубок с грибком, общее содержание PFAS было на 17–28% меньше по сравнению с образцами из трубок без грибка. Эти результаты указывают на то, что добавление AMF, в частности R. irregularis, в искусственные водно-болотные угодья может улучшить удаление PFAS, говорят исследователи.

Их следующие шаги — испытать искусственные водно-болотные угодья в более реалистичных сценариях, перейдя из контролируемой тепличной среды в естественные условия и используя реальные загрязнённые PFAS сточные воды.

Больше информации: Yuchen Wang et al, Mitigating Ecological Risks: Role of Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis in Translocation and Transformation of Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Constructed Wetlands, Environmental Science & Technology (2025). DOI: 10.1021/acs.est.5c06131

Источник: American Chemical Society