Ученые Новосибирского государственного технического университета (НГТУ НЭТИ) провели ряд экспериментов, которые подтвердили, что водный папоротник азолла каролинская (Azolla caroliniana) может эффективно очищать сточные воды от органических красителей и других загрязняющих веществ. Благодаря низким затратам этот метод имеет потенциал для снижения затрат в промышленности и АПК. 
Применение растений для очистки воды в научной области называется фиторемедиацией. Ее ключевые преимущества — экологическая безопасность, низкие затраты и универсальность. В отличие от промышленных методов, где используются агрессивные химикаты, фиторемедиация основывается на естественных биологических процессах. Водный папоротник рода Azolla имеет значительный потенциал в этой области: он быстро увеличивает биомассу и способен накапливать токсичные вещества на клеточном уровне. Эти качества позволяют применять 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 начальном этапе перед исследователями стояла задача определить 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 оценивалась 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 основной 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 подчеркивает, что фиторемедиация — это щадящий метод очистки, который работает без применения агрессивных химикатов, как в промышленных методах, сохраняя природный баланс экосистемы, но требует больше времени для достижения результатов. Для полной очистки потребуется чуть больше месяца.
Фото: hi-tech.mail.ru