Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Interakcje mchów i mikroorganizmów w usuwaniu toksycznych metali z ekosystemów wodnych

Zanieczyszczenie wód metalami ciężkimi stanowi jeden z najbardziej trwałych i trudnych do usunięcia skutków działalności górniczej oraz przemysłu wydobywczego. W ostatnich latach coraz większe zainteresowanie budzą rozwiązania biologiczne, które pozwalają na oczyszczanie środowiska bez konieczności stosowania energochłonnych i kosztownych technologii chemicznych.

 

 

Jednym z najbardziej obiecujących przykładów takich rozwiązań jest wykorzystanie mchów wodnych, w szczególności Warnstorfia fluitans, do usuwania toksycznych metali z wód pochodzących z obszarów pogórniczych. Gatunek ten występuje naturalnie w chłodnych regionach północnej Europy i Ameryki Północnej, gdzie często zasiedla zbiorniki o podwyższonym stężeniu metali, zwłaszcza arsenu, żelaza i manganu. Jego zdolność do przetrwania w tak niekorzystnych warunkach zwróciła uwagę badaczy zajmujących się fitoremediacją i bioremediacją wód.

Mechanizm oczyszczania wody przez mchy opiera się na kilku równoległych procesach. Kluczową rolę odgrywa biosorpcja, czyli fizykochemiczne wiązanie jonów metali ciężkich na powierzchni ścian komórkowych. Struktury komórkowe mchów, bogate w polisacharydy i grupy funkcyjne o ładunku ujemnym, umożliwiają skuteczne wychwytywanie kationów metali, takich jak: kadm, miedź, cynk, nikiel czy arsen. Proces ten nie wymaga nakładów energetycznych ze strony rośliny i zachodzi nawet w warunkach niskiej temperatury oraz ograniczonego dostępu do światła.

Coraz więcej danych wskazuje jednak, że skuteczność oczyszczania wód przez Warnstorfia fluitans nie wynika wyłącznie z właściwości samego mchu, lecz także jego ścisłej współpracy z mikroorganizmami endofitycznymi. W tkankach mchu zidentyfikowano obecność grzybów i bakterii zdolnych do modyfikowania chemicznej formy metali, w tym ich strącania, redukcji toksyczności lub immobilizacji w strukturach mineralnych. Tego rodzaju symbioza zwiększa stabilność całego systemu i pozwala na długotrwałe funkcjonowanie biologicznego filtra w warunkach silnego skażenia.

Badania prowadzone na wodach pochodzących z terenów górniczych wykazały, że układy oparte na mchach mogą znacząco obniżać stężenia arsenu oraz innych metali ciężkich do poziomów zgodnych z normami środowiskowymi. Co istotne, proces ten zachodzi bez konieczności stosowania reagentów chemicznych, napowietrzania czy podgrzewania wody, co odróżnia go od konwencjonalnych metod oczyszczania. Dzięki temu rozwiązania biologiczne oparte na mchach są rozważane jako szczególnie przydatne w regionach oddalonych, o ograniczonym dostępie do infrastruktury technicznej.

Z perspektywy ekologicznej istotną zaletą tego podejścia jest również jego niska ingerencja w środowisko. Mchy mogą być hodowane lokalnie, a po zakończeniu procesu oczyszczania biomasa zawierająca związane metale może zostać bezpiecznie usunięta lub poddana dalszemu przetwarzaniu. Jednocześnie badacze podkreślają konieczność ostrożnego zarządzania zużytą biomasą, aby zapobiec wtórnemu uwalnianiu zanieczyszczeń do środowiska.

Zainteresowanie mchami jako narzędziem oczyszczania wód wpisuje się w szerszy nurt badań nad wykorzystaniem organizmów żywych do łagodzenia skutków działalności przemysłowej. Choć technologia ta znajduje się wciąż na etapie badań i wdrożeń pilotażowych, jej potencjał jest znaczący, zwłaszcza w kontekście globalnych wyzwań związanych z dostępem do czystej wody. Przykład Warnstorfia fluitans pokazuje, że organizmy przystosowane do ekstremalnych warunków środowiskowych mogą stać się inspiracją dla zrównoważonych, niskoenergetycznych strategii ochrony środowiska.

Źródła

1. Glime JM. Aquatic mosses as adaptable biofilters for heavy metal removal from contaminated water. Int J Mol Sci. 2020;21(13):4769.

2. Pereira RA, Silva JF, Santos LM, et al. Radiotrophic and metal-accumulating organisms as tools for bioremediation of contaminated environments. Research, Society and Development. 2025;14(1):e2514147965.

3. https://www.earth.com/news/moss-removes-arsenic-water/ (dostęp: 29.12.2025 r.).

Fot. https://unsplash.com/photos/a-stream-running-through-a-lush-green-forest-qIU2wwLtuow

KOMENTARZE
Newsletter