Особенности трансформации отдельных классов органических ксенобиотиков с использованием водорослей

Использование растений для очистки и ремедиации почв, загрязненных грунтов и донных осадков называется фиторемедиацией (иногда «зеленой ремедиацией»). Часто фиторемедиация позволяет совмещать мероприятия по очистке и восстановлению свойств почвы с благоустройством территории. Различают несколько вариантов фиторемедиации - фитоэкстракцию, фитостабилизацию, фитодезактивацию, фитодеградацию, фитотрансформацию, фитои-спарение, ризосферную биоремедиацию, создание растительного покрова для предотвращения миграции загрязнений с полигонов твердых отходов, ризофильтрацию, фитозаградительные барьеры. Иногда к фиторемедиации относят и методы очистки с применением растений и сооружений, предназначенные для очистки сточных вод.

Для очистки загрязненных водных сред в биопрудах, на гидроботанических площадках, биоплато и аналогичных им сооружениях могут использоваться водоросли и высшие водные растения (макрофиты).

Водоросли используют для очистки сточных вод в биопрудах. Встречаются они и на гидроботанических площадках, полях орошения и фильтрации. Водоросли способны разлагать органические загрязнения и аккумулировать тяжелые металлы и радионуклиды. Высокие коэффициенты накопления металлов водорослями обусловлены прежде всего большей биодоступностью металлов в воде и особенностями минерального обмена водорослей, благодаря которым микроэлементы поступают в их клетки быстрее, чем выводятся. В результате происходит концентрирование микроэлементов в биомассе водорослей. Вывод тяжелых металлов и радиоизотопов замедляется чаще всего вследствие высокого срод­ства к клеточным стенкам и биополимерам водорослей.

Например, бурые морские водоросли содержат сульфатированный полисахарид фукоидан, который представляет собой естественный нетоксичный полиэлектролит, эффективно связывающий ионы тяжелых металлов. Альгинаты, содержащиеся в зеленых водорослях, обладают сильным сродством к двухвалентным катионам и связывают их в результате неметаболического адсорбционного обмена. Хелаты, содержащиеся в клетках хлореллы, эффективно связывают уранилионы. Отдельные устойчивые бентосные диатомеи поглощают и детоксифицируют медь, локализуя ее в клетке в виде нерастворимых медно-полифосфатных телец. У харовых водорослей наиболее высокий коэффициент накопления радиоактивного изотопа ⁹⁰Sr в связи с повышенной способностью образовывать карбонаты Са и Sr непосредственно в тканях. У инактивированных клеток водорослей происходит увеличение внутриклеточного рН, что приводит к увеличению числа функциональных групп, способных к адсорбции катионов.

У синезеленых водорослей (цианобактерий) обезвреживание металлов происходит в результате их связывания со специфическими низкомолекулярными (М 8 000—12 ООО) белками металлотионеинами, богатыми сульфгидрильными группами, синтез которых регулируется на уровне транскрипции и индуцируется ионами тяжелых металлов, например Cd²⁺, Zn²⁺. Добавление к среде солей тяжелых металлов в определенных пределах концентраций приводит к замедлению роста бактерий, который возобновляется после начала синтеза металлотионеинов. Рост становится возможным в результате связывания металла эти­ми белками. У цианобактерий Synechococcus синтез такого белка закодирован в плазмиде.