Ученые НГТУ НЭТИ разрабатывают методику очистки сточных вод с помощью плавающего папоротника

В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ провели серию экспериментов по очистке сточных вод с помощью азоллы каролинской (Azolla caroliniana), которые подтвердили способность биомассы папоротника эффективно связывать и поглощать загрязняющие вещества, например, органические красители. 

Использование растения-биофильтра — экологически безопасный, низкозатратный и универсальный способ удаления загрязнителей. Водный папоротник, в частности род Azolla, обладает значительным потенциалом биоочистки благодаря высокой скорости роста биомассы и способности накапливать токсичные вещества на клеточном уровне. Эти свойства растения позволяют использовать его для очистки воды от органических загрязнений и тяжелых металлов без вреда для экосистемы, отмечает лаборант кафедры инженерных проблем экологии НГТУ НЭТИ Данил Романов.

Ученые вуза провели несколько серий экспериментов 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.

Первоначально стояла задача выявить наиболее оптимальный режим выращивания азоллы каролинской in vitro для проведения дальнейшей серии экспериментов по фиторемедиации загрязненных сточных вод. Эффективность прироста биомассы оценивали при различных условиях освещения, режима колебаний среды и плотности засадки культуры в стеклянных колбах с питательной средой. В ходе эксперимента исследовали влияние трех режимов освещенности. Варьирование режима перемешивания питательной среды осуществляли тремя способами: аэрацией, орбитальным перемешиванием и статическим культивированием. Температуру окружающей среды поддерживали на уровне 23 ?С, фотопериод обеспечивался с помощью автоматического таймера.

Анализ данных показал, что прирост биомассы на фиолетовом свете превышал прирост при холодном белом свете, а варьирование режима перемешивания питательной среды приводило к различиям в скорости накопления биомассы.

Затем ученые провели эксперименты по очистке воды от органического красителя. Был выбран метилоранж (метиловый оранжевый), который является модельным загрязнителем, поскольку имитирует промышленные красители и токсичные органические соединения.

«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 отмечает, что фиторемедиация — бережный метод очистки, который работает без применения агрессивных химикатов, как в промышленных методах, сохраняет природный баланс экосистемы, но требует больше времени для достижения результатов. Для полной очистки понадобится чуть больше месяца.

В дальнейших планах — продолжение лабораторных исследований. Будут проведены эксперименты по извлечению наночастиц металлов с помощью папоротника рода Azolla, а также планируется исследовать папоротник в задачах очистки сельскохозяйственных вод.