Фиторемедиация — применение растений и симбиотических микроорганизмов для очистки почв, грунтовых вод и атмосферы от тяжёлых металлов, радионуклидов и других вредных соединений. Сегодня расскажем о том, зачем на месте ядерных катастроф выращивают подсолнухи.
В 1986 году биолог Илья Раскин из университета Ратгер (США) обнаружил, что при гидропонном выращивании подсолнухи вида Helianthus annuus (Подсолнечник однолетний) быстро накапливают тяжёлые металлы и радионуклиды. Эксперименты с подсолнухом и водой, загрязнённой ураном, показали, что через 24 часа концентрация урана в воде снизилась до 94%. Учёный объяснил это тем, что некоторые изотопы подменяют собой питательные вещества, которые подсолнух поглощает из почвы: цезий имитирует калий, а стронций соответствует кальцию.
Дело в том, что жизнь возникла на Земле, когда уровень радиации был намного выше, чем сегодня. Поэтому не удивительно, что у некоторых растений есть механизмы, позволяющие им выживать в неблагоприятных условиях. Например, у подсолнухов сохранилась сложная система, позволяющая поглощать и удалять токсичные и радиоактивные материалы.
Эксперимент Раскина был одним из первых в мире исследований возможности использования растений для очистки окружающей среды. Рабочая схема получилась следующая: подсолнух быстро растёт, быстро накапливает радиоактивные вещества и переносит их от корней к побегу. Далее растения можно срезать или удалить вместе с корнем, а затем утилизировать как опасные отходы.
В 1994 году, спустя восемь лет после Чернобыльской аварии, в зоне отчуждения стартовал проект «Подсолнух»: учёные американской компании Phytotech засадили в километре от реактора участок площадью 75 кв. метров этими цветами.
Когда растения выросли, учёные провели замеры и узнали, что в корнях подсолнухов скопился цезий-137, а в ростках — стронций-90. Через 10 дней из почвы на выделенном участке было удалено около 95% радионуклидов.
Спустя два года эксперимент повторили, и авторы методики заключили, что подсолнухи позволяют существенно снизить концентрацию радиоактивных изотопов цезия и стронция за несколько недель.
Однако результаты, полученные при ликвидации катастрофы в Японии, были не так однозначны. В 2011 году, после аварии на АЭС в Фукусиме, монахи из расположенного недалеко монастыря высаживали подсолнухи, горчицу и амарант, чтобы уменьшить количество радиоактивных отходов. На одном из полей уровень радиации цезия на килограмм почвы упал на 20% за два месяца, а на другом поле уровень радиации уменьшился наполовину.
Но министерство сельского, лесного хозяйства и рыболовства Японии объявило, что подсолнухи абсорбировали лишь 0,05% радиоактивного цезия в загрязненной почве. Это произошло потому, что 95% цезия сконцентрировалось в верхнем слое почвы, а корни подсолнуха растут более чем на 1 метр в глубину, что делает для них трудным абсорбцию находящегося близко к поверхности цезия.
Некоторые исследователи полагают, что большие отличия в результатах использования подсолнечника возникли из-за того, что в Фукусиме цветы сажали сразу после катастрофы, а в Чернобыле — спустя несколько лет. Другой фактор, который мог повлиять на результат, — генетические различия между растениями подсолнечника, используемыми при ликвидации последствий двух катастроф.
