本土苔蘚展現非凡能力：無需能源即可捕獲水中重金屬

即將進行的野外試驗將評估苔蘚-微生物系統能否凈化芬蘭北部富含鐵質的森林排水溝。

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，在其體內微觀伙伴的支持下，展現出一種罕見的能力：無需能源或化學處理，即可從受污染的水中提取金屬。奧盧大學的研究人員稱，在傳統處理方法失效的地方，該系統可能提供一種可持續的替代方案。

低溫、偏遠的地理位置和被廢棄的基礎設施常常限制傳統的水凈化方法。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。

研究團隊重點關注在酸性、富含金屬的水域中繁茂生長的苔蘚物種“浮生瓦氏蘚”。科學家們最初在芬蘭的皮海薩爾米礦附近發現了其密集的生長。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展。這一觀察引發了對該植物如何應對極端化學環境的深入研究。“越來越多的證據表明，微生物在幫助植物在極端環境中生存方面起著至關重要的作用，”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生活的微生物之間的密切合作。這些被稱為內生菌的微生物伙伴，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突出：“班穆拉瓶頭霉”和“肝色透杯盤菌”。兩者均頻繁出現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了這兩種菌株。

結果表明，這些微生物通過改變苔蘚內部的化學條件，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。“苔蘚就像一塊海綿，能將金屬結合并轉化為更安全的固體形態，”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部的環境，使得有害的溶解金屬能夠轉化為可處理的顆粒。而且，我們總有機會將富含金屬的苔蘚移除。”

該研究檢測了鐵、鎘、銅、鋅、鎳和砷。這些金屬對生態系統和水質構成長期風險。

從礦區到森林

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商奧托昆普公司進行了行業合作。研究人員還從芬蘭關閉的薩托波拉礦和瑞典的阿達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境的苔蘚。

先前的測試表明，苔蘚能在三周內從水中去除營養物質。金屬去除需要更長時間，可能需要數周。正在進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應用。“我們正在開發可用于不同領域的微生物菌株和產品，”她說。接下來，團隊將在富含鐵質的森林排水溝中測試苔蘚-微生物凈化系統。試驗將在芬蘭北部耶利寧湖附近的卡利門約基流域進行。

“在森林排水管理中，不應將苔蘚視為阻礙水流的廢物，”萊霍斯馬強調。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。

該研究發表在期刊《iMetaOmics》上。

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