Учёные создают биозащиту для Арктики: найдены растения и микроорганизмы, очищающие почву от нефтепродуктов и тяжелых металлов

Нефтехимический комплекс. Фото: Слава Степанов / gelio.livejournal.com / t.me/slavastepanov

В Арктике, где природа особенно уязвима, а любое загрязнение остаётся на десятилетия, учёные нашли сразу два эффективных способа очистки почв. Учёные из Красноярска составили каталог растений, которые извлекают из земли до 80% углеводородов, а их коллеги из Мурманской области выделили ранее неизвестные микроорганизмы, способные работать при низких температурах и перерабатывать нефтепродукты вместе с тяжёлыми металлами. Вместе эти разработки могут стать основой новой системы биологической очистки арктических территорий, сообщают пресс-службы Сибирского федерального университета и Министерства образования и науки РФ (на основе публикации в международном научном журнале Microorganisms).

«Зелёная химия»: какие растения вытягивают нефть из земли

Сотрудники Института нефти и газа Сибирского федерального университета (СФУ) провели серию экспериментов, чтобы выяснить, какие растения лучше всего подходят для фиторемидиации – экологически безопасного восстановления почв, загрязнённых нефтепродуктами и тяжёлыми металлами. Учёные проверили более десяти видов растений – как они всходят, прорастают и извлекают загрязнения углеводородами при их концентрации до 200 мг на килограмм почвы. Оказалось, что главные растения-спасатели – бобовые, злаковые и тыквенные культуры: в лабораторных условиях они извлекли до 80% углеводородов из почвенного субстрата.

Сейчас красноярские учёные работают над комплексным подходом: они хотят сочетать растения с сорбентами на основе биополимеров. Такие сорбенты не только собирают нефтепродукты, но и служат удобрением, обогащая почву полезными микроорганизмами.

Главная проблема сегодня, по словам исследователей, в том, что не существует единой базы данных по растениям-ремедиантам. Их часто подбирают наугад – используют крестоцветные или обычную газонную траву, что снижает эффективность. В планах учёных – создать систематизированный каталог фиторемедиаторов, где для каждого типа почв и каждого вида загрязнителя будут подобраны свои растения-спасатели.

«Бактерии-полярники»: микроорганизмы, которые работают при +5°C

В Мурманской области учёные Кольского научного центра РАН вместе с коллегами из РУДН и Института микробиологии имени Виноградова обнаружили неизвестные ранее штаммы бактерий, способные очищать почвы от тяжёлых металлов и нефтепродуктов в арктических условиях. Образцы брали на горе Каскама на северо-западе Мурманской области – там сформировалась зона длительного загрязнения, где содержание нефтепродуктов превышало фоновые значения в 20–160 раз, а меди, никеля и кадмия – превышало нормативы. Из проб выделили несколько типов бактерий: органотрофных, углеводородокисляющих, железоокисляющих и железовосстанавливающих.

Десять наиболее активных штаммов показали способность расти при низкой температуре (около +5°C), сохранять устойчивость к ионам тяжёлых металлов и использовать компоненты дизельного топлива и сырой нефти как источник углерода. Некоторые из них смогли перерабатывать загрязнения даже без доступа кислорода – это позволяет очищать загрязнения на разной глубине. И главное преимущество этих микроорганизмов в том, что они не привозные (интродуцированные), а – свои, автохтонные, – естественные обитатели арктических почв. Их применение не нарушит местный биоценоз, а значит, биоремедиацию можно будет проводить без риска для экосистемы.

В Кольском научном центре подчёркивают: традиционные методы очистки загрязнённого грунта – вывоз, сжигание, промывка реагентами – в условиях вечной мерзлоты и сложной логистики часто неприменимы. А короткий вегетационный период и низкая биологическая активность почв делают самоочищение практически невозможным. Новый метод с использованием местных микроорганизмов может стать «скорой помощью» для арктических почв, позволяющей восстанавливать их прямо на месте, без дорогостоящих и долгих перевозок. Дальнейшая работа ученых будет сосредоточена на практическом применении найденных бактерий для рекультивации арктических территорий.

Арктику часто называют «сокровищницей» из-за запасов скрытых в ней полезных ископаемых – нефти, газа, редкоземельных металлов, алмазов и т. д. Интенсивная промышленная деятельность, даже если не происходит аварий, – приводит к накоплению экологического ущерба. Углеводородные загрязнения оказывают токсическое воздействие на людей, животных, растения и микроорганизмы, приводят к снижению биоразнообразия и нарушению функционирования экосистем. Устранение загрязнения нефтепродуктами и тяжелыми металлами становится важной задачей при усилении хозяйственной деятельности в Арктике. Физико-химические методы не всегда доступны в условиях Аркики, и биоремедиация, включающая и фиторемидиацию, играет ключевую роль в разложении углеводородного загрязнения в почвенных и водных экосистемах.