即將進(jìn)行的野外試驗(yàn)將評(píng)估苔蘚-微生物系統(tǒng)能否凈化芬蘭北部富含鐵質(zhì)的森林排水溝。

隨著氣候變化改變土壤和排水模式，有毒金屬正以更快的速度滲入北部水域。如今，芬蘭的研究人員表示，一個(gè)意想不到的盟友可能有助于減緩這種趨勢(shì)。一種常見(jiàn)的苔蘚，在其體內(nèi)微觀(guān)伙伴的支持下，展現(xiàn)出一種罕見(jiàn)的能力：無(wú)需能源或化學(xué)處理，即可從受污染的水中提取金屬。奧盧大學(xué)的研究人員稱(chēng)，在傳統(tǒng)處理方法失效的地方，該系統(tǒng)可能提供一種可持續(xù)的替代方案。

低溫、偏遠(yuǎn)的地理位置和被廢棄的基礎(chǔ)設(shè)施常常限制傳統(tǒng)的水凈化方法。同時(shí)，森林開(kāi)溝排水和舊礦場(chǎng)也不斷地向附近溪流釋放金屬。

研究團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)關(guān)注在酸性、富含金屬的水域中繁茂生長(zhǎng)的苔蘚物種“浮生瓦氏蘚”?？茖W(xué)家們最初在芬蘭的皮海薩爾米礦附近發(fā)現(xiàn)了其密集的生長(zhǎng)。很少有其他植物能在這樣的條件下存活，因?yàn)楦咚岫仍黾恿私饘俚娜芙舛群投拘浴?/p>

苔蘚在礦區(qū)茁壯成長(zhǎng)

這種苔蘚不僅僅是存活了下來(lái)。它在富含溶解金屬的水中蓬勃發(fā)展。這一觀(guān)察引發(fā)了對(duì)該植物如何應(yīng)對(duì)極端化學(xué)環(huán)境的深入研究。“越來(lái)越多的證據(jù)表明，微生物在幫助植物在極端環(huán)境中生存方面起著至關(guān)重要的作用，”安娜-瑪麗亞·皮爾蒂萊教授解釋道。她的研究小組先前研究了金元素如何在云杉針葉中積累，以及芬蘭北部和南部之間的微生物多樣性差異。這些工作幫助確定了新研究的方向。

研究表明，苔蘚并非單獨(dú)去除金屬。這個(gè)過(guò)程依賴(lài)于植物與其組織內(nèi)生活的微生物之間的密切合作。這些被稱(chēng)為內(nèi)生菌的微生物伙伴，在從金屬污染水域采集的苔蘚中更為豐富。其中有兩種菌株表現(xiàn)突出：“班穆拉瓶頭霉”和“肝色透杯盤(pán)菌”。兩者均頻繁出現(xiàn)在來(lái)自污染地點(diǎn)的苔蘚中。研究人員也在實(shí)驗(yàn)室條件下成功培養(yǎng)了這兩種菌株。

結(jié)果表明，這些微生物通過(guò)改變苔蘚內(nèi)部的化學(xué)條件，幫助其處理溶解的金屬。這個(gè)過(guò)程使得金屬沉淀下來(lái)，危害性降低。“苔蘚就像一塊海綿，能將金屬結(jié)合并轉(zhuǎn)化為更安全的固體形態(tài)，”博士后研究員凱莎·萊霍斯馬說(shuō)道，“微生物改變了苔蘚組織內(nèi)部的環(huán)境，使得有害的溶解金屬能夠轉(zhuǎn)化為可處理的顆粒。而且，我們總有機(jī)會(huì)將富含金屬的苔蘚移除?！?/p>

該研究檢測(cè)了鐵、鎘、銅、鋅、鎳和砷。這些金屬對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和水質(zhì)構(gòu)成長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。

從礦區(qū)到森林

該項(xiàng)目有國(guó)際合作伙伴參與，并與皮海薩爾米礦和鋼鐵生產(chǎn)商奧托昆普公司進(jìn)行了行業(yè)合作。研究人員還從芬蘭關(guān)閉的薩托波拉礦和瑞典的阿達(dá)克格魯萬(wàn)礦采集了苔蘚樣本。他們比較了來(lái)自富金屬水域和清潔環(huán)境的苔蘚。

先前的測(cè)試表明，苔蘚能在三周內(nèi)從水中去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。金屬去除需要更長(zhǎng)時(shí)間，可能需要數(shù)周。正在進(jìn)行的研究旨在衡量不同條件下的去除效率。

皮爾蒂萊的研究小組也在探索商業(yè)應(yīng)用。“我們正在開(kāi)發(fā)可用于不同領(lǐng)域的微生物菌株和產(chǎn)品，”她說(shuō)。接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)將在富含鐵質(zhì)的森林排水溝中測(cè)試苔蘚-微生物凈化系統(tǒng)。試驗(yàn)將在芬蘭北部耶利寧湖附近的卡利門(mén)約基流域進(jìn)行。

“在森林排水管理中，不應(yīng)將苔蘚視為阻礙水流的廢物，”萊霍斯馬強(qiáng)調(diào)。相反，研究人員將苔蘚視為凈化受污染的北部水域的活躍伙伴。

該研究發(fā)表在期刊《iMetaOmics》上。

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