即將進(jìn)行的野外試驗將評估苔蘚-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，一個意想不到的盟友可能有助于減緩這種趨勢。一種常見的苔蘚，在其體內(nèi)微觀伙伴的支持下，展現(xiàn)出一種罕見的能力：無需能源或化學(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，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，森林開溝排水和舊礦場也不斷地向附近溪流釋放金屬。

研究團(tuán)隊重點關(guān)注在酸性、富含金屬的水域中繁茂生長的苔蘚物種“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。很少有其他植物能在這樣的條件下存活，因為高酸度增加了金屬的溶解度和毒性。

苔蘚在礦區(qū)茁壯成長

這種苔蘚不僅僅是存活了下來。它在富含溶解金屬的水中蓬勃發(fā)展。這一觀察引發(fā)了對該植物如何應(yīng)對極端化學(xué)環(huán)境的深入研究?！霸絹碓蕉嗟淖C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，苔蘚并非單獨去除金屬。這個過程依賴于植物與其組織內(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“肝色透杯盤菌”。兩者均頻繁出現(xiàn)在來自污染地點的苔蘚中。研究人員也在實驗室條件下成功培養(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。這個過程使得金屬沉淀下來，危害性降低?！疤μ\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)會將富含金屬的苔蘚移除。”

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

從礦區(qū)到森林

該項目有國際合作伙伴參與，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)克格魯萬礦采集了苔蘚樣本。他們比較了來自富金屬水域和清潔環(huán)境的苔蘚。

先前的測試表明，苔蘚能在三周內(nèi)從水中去除營養(yǎng)物質(zhì)。金屬去除需要更長時間，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?！拔覀冋陂_發(fā)可用于不同領(lǐng)域的微生物菌株和產(chǎn)品，”她說。接下來，團(tuán)隊將在富含鐵質(zhì)的森林排水溝中測試苔蘚-微生物凈化系統(tǒng)。試驗將在芬蘭北部耶利寧湖附近的卡利門約基流域進(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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