Фильтр из мха

Фильтр из мха

Сибирские учёные обнаружили необычные фильтрующие свойства у распространённого в наших широтах торфяного мха сфагнума. Сотрудники Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН провели исследования на Выдринском болоте Южного Прибайкалья и доказали, что в этом растении весьма активно концентрируются ионы серебра, цинка и меди.

В ходе изучения залежей торфа, вскрытых на Выдринском болоте, специалисты обратили внимание на аномальные для подобных местностей концентрации цинка и меди, достигающие 500-600 граммов на тонну в расчёте на сухое вещество. Это касается горизонтов раннего голоцена, сформировавшихся более десяти тысяч лет назад.

«Поступление подвижных форм этих элементов, скорее всего, обусловлено подпиткой глубинных термальных вод. Сам растительный субстрат, как губка, может легко их впитывать, а затем концентрировать в себе цинк и медь», – рассказывает сотрудник ИГМ СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Анна Богуш.

По её мнению, вероятно, это связано с тем, что на клеточном уровне «внутренности» мхов обладают неровной поверхностью – именно на ней способны образовываться центры кристаллизации.

Наряду с менее благородными металлами в клетках мха концентрируется и серебро, его содержание может составлять от 400 миллиграммов до трёх граммов на тонну, что для данного элемента считается чрезвычайно высокой концентрацией: в среднем в земной коре серебра содержится не более 0,07 г на тонну.

«Вполне вероятно, что накопление металла идёт целенаправленно, так как он может использоваться растением в качестве катализатора некоторых физиологических процессов. В то же время высокие концентрации ионов серебра могут быть ядовитыми для мха. Вероятно, накопление самородного серебра происходит как защитный механизм, то есть растение старается перевести токсичную форму металла в менее вредную ещё в мембране клетки, блокируя проникновение токсиканта внутрь», – делится предположениями Анна Богуш.

Что касается практического применения свойства сфагнумов концентрировать в себе цинк, медь и серебро, то, по словам учёных, его можно использовать при очистке загрязнённых вод и грунтов методом фиторемедиации, а также для извлечения некоторых элементов из отходов и промышленных стоков.

Сибирские ученые считают, что сфагнум (так называемый «торфяной мох») можно использовать для очистки вод и грунта, а также извлечения полезных элементов из стоков. Сотрудники Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН провели исследования на Выдринском болоте Южного Прибайкалья и доказали, что в этом растении весьма активно концентрируются ионы серебра, цинка и меди.


Фильтры из мха. Фото: fialki.ru

«Способность живого вещества вбирать в себя подобные элементы является одной из важных его функций. Это было описано еще В. И. Вернадским, а затем дополнялось важными результатами, полученными другими исследователями», — рассказывает сотрудник ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Анна Александровна Богуш. По ее словам, к сожалению, это не всегда учитывается при изучении природных процессов.

Читайте также:  Сон рыжий котенок на руках

В ходе изучения залежей торфа, вскрытых на Выдринском болоте, специалисты обратили внимание на аномальные для подобных местностей проявления концентрации цинка и меди, достигающие 500-600 граммов на тонну в расчете на сухое вещество. Это касается горизонтов раннего голоцена, сформировавшихся более десяти тысяч лет назад. «Они на 80% состоят из сфагнумов», — отмечает Анна Богуш. Как она объясняет далее, при более детальном рассмотрении выяснилось: Zn и Cu отлагаются в виде сульфидов микронной размерности на внутренней мембране клеточной оболочки мхов.

«Поступление подвижных форм этих элементов, скорее всего, обусловлено подпиткой глубинных термальных вод. Сам растительный субстрат, как губка, может легко их впитывать, а затем концентрировать в себе цинк и медь», — говорит ученый.

По ее мнению, вероятно, это связано с тем, что на клеточном уровне «внутренности» мхов обладают неровной поверхностью – именно на ней способны образовываться центры кристаллизации. Причем адсорбция на мембране может быть как физической, так и химической, обусловленной присутствием отрицательно заряженных групп некоторых анионов. «При некоторых условиях, например, разложении органического вещества или под действием специфических бактерий, такие металлы как цинк и медь в состоянии отлагаться в виде сульфидов», — объясняет Анна Богуш. Кроме того, процесс может обуславливаться потерей клеткой воды (в результате старения, отмирания или высыхания). Ионы элементов скапливаются в локальных участках, где в какой-то момент происходит переизбыток определенных минералов и образование последних внутри клетки.

«Возможно, это — широкомасштабное явление в болотах предгорных равнин, где, наряду с атмосферной поставкой цинка и меди, в качестве дополнительного источника предположительно выступают грунтовые воды, в чьем сульфатном составе повышено содержание упомянутых металлов», — комментирует Анна Богуш. Однако вопрос о времени образования соответствующих сульфидов в торфянике остается открытым: происходит это за счет современной подпитки и отложения элементов на отмершем и разрушенном растительном материале или же поглощение происходило еще живыми сфагнумами в ранние периоды голоцена.


Анна Богуш. Фото: А. Богуш

Наряду с цинком и медью происходит также и концентрирование серебра. Его меньше — всего 0.4-3 грамм на тонну, но для этого элемента такое содержание считается высоким, ведь в среднем в земной коре оно составляет 0,07 грамм на тонну. «Как известно из литературы, Ag может формировать свои мельчайшие частички в растениях. Сейчас существуют две точки зрения на то, каким образом идет этот процесс, — объясняет Анна Богуш. – Первая: образование металла осуществляется, например, на поверхности корневой системы в виде наночастиц, которые затем транспортируются внутрь, где и накапливаются. Вторая: в растение попадают растворенные ионы или комплексы, которые впоследствии восстанавливаются до металлической формы».

Читайте также:  Какие птицы осенью остаются

Таким образом, рассказывает ученый, можно предположить следующий механизм концентрирования самородного Ag в мембране клеток сфагнума. Ионы из окружающей среды идут в клеточную оболочку, где под влиянием органических компонентов, например, полисахаридов, превращаются в наночастицы. Последние являются нестабильными, поэтому агрегируются в более крупные образования. «Вполне вероятно, что накопление металла идет целенаправленно, так как оно может использоваться растением в качестве катализатора некоторых физиологических процессов, – говорит Анна Богуш. — В то же время высокие концентрации ионов серебра могут быть ядовитыми для мха. Вероятно, накопление самородного Ag происходит как защитный механизм, то есть растение старается перевести токсичную форму металла в менее вредную еще в мембране клетки, блокируя проникновение токсиканта внутрь».


Фильтры из мха. Фото: А. Богуш

Гипотеза была проверена серией экспериментов: разные виды мхов, собранные в Новосибирской области, выращивались на гидропонике с варьированием концентрации серебра в растворе от 1 до 1000 миллиграмм на литр. Действительно, подтвердилось, что растения активно поглощают этот элемент. «При исследовании высушенных образцов мы показали: Ag откладывается в виде самородных частичек разной размерности (от нано- до микрочастиц) внутри нижней и средней части стебля мхов. Причем, поглощающая способность напрямую зависит от площади поверхности погруженного в раствор сегмента. Есть предположение, что высокие концентрации серебра поглощаются мхами пассивно», — рассказывает Анна Богуш. Учитывая сказанное выше по поводу токсичности металла для растений, ученые предположили: накопление и преобразование вредных ионов Ag может являться целенаправленным снижением их концентрации в окружающей среде. Таким образом, как замечает исследователь, есть вероятность, что процесс происходит на стадии роста и развития мхов. Что касается практического применения свойства сфагнумов концентрировать в себе цинк, медь и серебро, то, по словам Анны Богуш, его можно использовать при очистке загрязненных вод и грунтов, применяя методы фиторемедиации (от греческого «фито» (растение) и латинского «ремедиум» (восстановление)), а также для извлечения некоторых элементов из отходов и промышленных стоков.

Эта высокотехнологичная зеленая стена способна очищать воздух, не хуже, чем 275 обычных городских деревьев. Хотя CityTree – это вовсе не дерево.

Читайте также:  Как понять что парень скрывает симпатию

Все мы конечно наслышаны о страшной статистике: загрязнение воздуха может быть невидимым, но оно приводит к 7 миллионам преждевременных смертей каждый год. И вот в Лондоне появилось интересная конструкция более всего напоминающая зеленую стену. Шенглианг Ву (Zhengliang Wu), соучредителя Green City Solutions, компании которая и придумала стену CityTree, заверяет их детище справляется с очищением воздуха куда лучше, чем деревья. Ведь ее зеленая часть – это мох. «Моховые культуры могут покрыть гораздо большую площадь поверхности, чем любое другое растение. И это в свою очередь означает, что мы можем захватить больше загрязняющих веществ».

Конечно, создатели понимали, что в современном мире даже нечто экологичное и приносящее людям пользу должно окупаться. Именно поэтому компания придумала неплохой коммерческий ход. Стена CityTree имеет размеры: 4 метра высотой, около 3 метров шириной и глубину в 2,19 метра и выпускается в двух версиях: со скамейкой или без нее, но самое важное – на зеленой стене может быть установлен информационный дисплей для рекламы. А поскольку, CityTree может быть установлен в любой части, любого города мира – это несомненно могло бы заинтересовать потенциальных рекламодателей.

Но, все же вернемся к экологической составляющей проекта. Площадь, на которой расположен мох, достаточно большая и благодаря этому каждая такая стена может удалять пыль, диоксид азота и газы, разрушающие озоновый слой, из воздуха. Хотя и это еще не все: в этом проекте были использованы технологии возобновляемой энергии (ВИЭ) – стены полностью автономны, за счет солнечных батарей, которые обеспечивают их электроэнергией, а собранная дождевая вода фильтруется в резервуар, подпитывающий почву.

К тому же, встроенные WiFi-датчики помогают измерять влажность почвы, температуру и качество поступаемой воды. «У нас также имеются датчики загрязнения внутри установки, которые помогают контролировать местное качество воздуха и сообщать об этом нам», — сказал Ву.

Проведенные тесты показали, что каждый день CityTree может поглощать примерно 250 граммов твердых частиц. Таким образом, за год работы изобретение может удалить 240 тонн C02. Впечатляет неправда ли?

На данный момент 20 CityTrees были уже успешно установлены в мегаполисах по всему миру, включая Осло, Париж, Брюссель и Гонконг. Правда, пока стоимость такого очистителя воздух от вредных примесей стоит около 25 000 долларов каждая. Но, думаем, что такую сумму нельзя назвать дорогой инвестицией, если речь идет о здоровье и чистом воздухе.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector