一种可以除去水中铅的苔藓

2020-09-28 128苔藓

日本里肯可持续资源科学中心(CSRS)的研究人员证明,苔藓可以作为一种绿色的替代品来净化受污染的水和土壤。发表在《公共科学图书馆综合》上的这项研究发现一种可以除去水中铅的苔藓,苔藓植物funariahygrometrica能够耐受并从水中吸收大量的铅(Pb)。

研究背景

铅污染的水是一个严重的环境问题,最近证明如果不加以处理就会造成灾难性的后果。更糟糕的是,去除水中铅或其他重金属的典型方法需要化石燃料和大量能源。作为这些典型过程的一种替代方法,植物修复是一种利用光合作用生物来清除土壤或水污染的方法。CSRS的研究人员通过观察F.hygrometrica开始寻找一种基于植物修复的去除方法,这种苔藓在铜、锌和铅等金属污染的地方生长良好。

“我们发现苔藓在原丝体发育阶段可以起到很好的铅吸收作用,”第一作者Misao Itouga说这种有价值的能力意味着苔藓原丝体很可能成为采矿和化学工业中杰出的废水清洁剂。”

一种可以除去水中铅的苔藓

为了表征苔藓对金属的吸收能力,研究小组首先制备了15种不同浓度金属的溶液,并将其暴露于原丝体真菌。在暴露22小时后,质谱分析显示苔藓细胞吸收了高达其干重的74%的铅,这是相当高的,远远高于任何其他金属。

了解铅在何处积聚对于了解铅是如何发生的以及开发最有效的植物修复非常重要。分析表明,在苔藓原丝体细胞内,85%以上的铅积累在细胞壁上,而在细胞器膜和进行光合作用的叶绿体中发现的铅含量较少。

通过对细胞壁的研究,研究小组发现,即使从活苔藓中取出,它们也能吸收铅。这意味着这种苔藓的细胞壁有一些特殊之处,使它们能够在对其他植物有毒的环境中茁壮成长。

二维核磁共振分析表明,细胞壁中的聚半乳糖醛酸负责吸收铅“我们将F.hygrometrica数据与陆地植物和海藻的数据进行了比较,”Itouga解释说,“发现细胞壁中存在聚半乳糖醛酸是将这种苔藓与其他植物区分开来的特征之一。”

他们接着确定,原丝体细胞在pH值为3到9之间时能很好地吸收铅,这一点很重要,因为金属污染水的酸度可能会发生变化。

研究结果

“我们的研究结果发现一种可以除去水中铅的苔藓,F.hygrometrica是从水溶液中回收铅的一种有用的生物材料,”小组组长Hitoshi Sakakibara说并将有助于实现联合国制定的可持续发展目标,特别是陆上生活目标。我们目前正在探索与回收型公司合作的机会。”

引用

RIKEN. "Clean and green: A moss that removes lead (Pb) from water." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 January 2018. www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180117131134.htm.

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