Ինչպես են սնկերը «ուտում» նավթը․ կարո՞ղ է արդյոք բնությունն ինքնուրույն մաքրել աղտոտված հողը

Նավթային աղտոտվածությունը սովորաբար կապում են ծանր տեխնիկայի, արտահոսքերի հավաքման, քիմիական ռեագենտների և երկարատև վերականգնողական աշխատանքների հետ։ Սակայն գոյություն ունի նաև այլ մոտեցում՝ աշխատեցնել հենց բնությանը։ Որոշ սնկեր ընդունակ են քայքայել բարդ ածխաջրածինները, որոնցից բաղկացած է նավթը՝ վտանգավոր աղտոտիչները վերածելով ավելի պարզ միացությունների։ Այս մեթոդը ստացել է միկորեմեդիացիա անվանումը։

Խոսքը նրա մասին չէ, թե սնկերը բառացիորեն կլանում են նավթը որպես սնունդ։ Դրանց միցելիումը՝ բարակ թելերի ճյուղավորված ցանցը, դեպի դուրս է արտազատում ֆերմենտներ, որոնք ընդունակ են քայքայել օրգանիզմների մեծ մասի համար չափազանց կայուն մոլեկուլները։ Հենց այս ունակությունն է սնկերը վերածում աղտոտված հողերի և ջրամբարների վերականգնման պոտենցիալ գործիքի։

Ինչու են սնկերը ընդունակ քայքայել նավթամթերքները

Գիտնականների համար հատկապես հետաքրքիր են այսպես կոչված սպիտակ փտման սնկերը։ Բնության մեջ դրանք կատարում են կարևորագույն աշխատանք՝ քայքայում են փայտանյութը։ Դրա համար դրանք ստիպված են քայքայել լիգնինը՝ բուսական հյուսվածքների ամենակայուն բաղադրիչներից մեկը։

Խնդիրն այն է, որ լիգնինի քիմիական կառուցվածքը մեծապես հիշեցնում է որոշ կայուն նավթային աղտոտիչների կառուցվածքը։ Ուստի փայտանյութի քայքայման համար սնկերի մոտ ձևավորված ֆերմենտային համակարգը ընդունակ է եղել ազդել նաև մի շարք ածխաջրածինների վրա։ Սունկն արտաքին միջավայր է արտազատում այնպիսի ֆերմենտներ, ինչպիսիք են լակազները, լիգնին-պերօքսիդազները և մանգան-պերօքսիդազները։ Դրանք գործարկում են օքսիդացման ռեակցիաների շղթա, որի ընթացքում բարդ օրգանական մոլեկուլները աստիճանաբար տրոհվում են ավելի պարզերի։

Այս առումով հատկապես կարևոր են պոլիցիկլիկ արոմատիկ ածխաջրածինները, կամ ՊԱԱ-ները։ Դրանք առաջանում են նավթի և նավթամթերքների կազմում և աչքի են ընկնում շրջակա միջավայրում բարձր կայունությամբ։ Դրանցից մի քանիսը տոքսիկ են, իսկ առանձին միացություններ օժտված են քաղցկեղածին հատկություններով։

Ինչ է տեղի ունենում նավթի հետ սնկերի հայտնվելուց հետո

Առաջին հերթին միցելիումը սկսում է տարածվել աղտոտված սուբստրատով։ Հիֆերի հսկայական ցանցը թույլ է տալիս սնկերին թափանցել հողի մեջ զգալիորեն ավելի խորը, քան հնարավոր կլիներ հասնել բիոպատրաստուկի պարզ ներմուծմամբ։ Միաժամանակ սունկն արտազատում է տարբեր միացություններ, որոնք օգնում են հիդրոֆոբ նավթային ածխաջրածինները դարձնել ավելի հասանելի հետագա քայքայման համար։ Դա կարևոր է, որովհետև նավթը վատ է խառնվում ջրի հետ և այդ պատճառով միշտ չէ, որ հասանելի է միկրոօրգանիզմներին։

Այնուհետև սկսվում է ֆերմենտային գրոհը։ Պերօքսիդազները և լակազները օքսիդացնում են բարդ մոլեկուլները՝ քայքայելով դրանց կառուցվածքը։ Օրինակ, ՊԱԱ-ները կարող են նախ վերածվել միջանկյալ, ավելի ռեակցիոնունակ միացությունների, որից հետո տրոհման գործընթացը շարունակվում է։ Ալկանների և ցիկլոալկանների հետ տեղի են ունենում նմանատիպ փոխարկումներ․ ածխաջրածնային երկար շղթաները հաջորդաբար օքսիդացվում են՝ ձևավորելով սպիրտներ, ալդեհիդներ և կարբոնաթթուներ։ Սակայն այստեղ կա կարևոր վերապահում․ սունկը պարտադիր չէ, որ ինքնուրույն նավթը հասցնի մինչև ածխաթթու գազի և ջրի։ Պրակտիկայում շատ ավելի հաճախ խոսքը ամբողջական միկրոբային համայնքի համատեղ աշխատանքի մասին է։

Սնկերն ու բակտերիաներն աշխատում են որպես թիմ

Այն բանից հետո, երբ սունկը քայքայում է խոշոր և կայուն մոլեկուլները, ստացված միացությունները դառնում են շատ ավելի հարմար սնունդ բակտերիաների համար։ Աղտոտված հողում կարող են աշխատել Pseudomonas, Rhodococcus, Alcanivorax և այլ ցեղերի բակտերիաներ։ Դրանք շարունակում են միջանկյալ արգասիքների ճեղքումը, որոնք առաջացել են սնկային ֆերմենտների աշխատանքից հետո։

Ստացվում է յուրօրինակ կենսաբանական շղթա․ սունկը բարդ աղտոտիչը դարձնում է հասանելի, իսկ բակտերիաները շարունակում են դրա վերամշակումը։ Ուստի իրական համակարգերում ավելի հեռանկարային կարող է լինել ոչ թե մեկ конкрет օրգանիզմի օգտագործումը, այլ միկրոբային համայնքի ստեղծումը, որում տարբեր տեսակներ լրացնում են միմյանց։ Վերջնական արդյունքում օրգանական միացությունների մի մասը կարող է հանքայնացվել մինչև ածխաթթու գազ և ջուր, իսկ ածխածնի մի մասն օգտագործվում է հենց միկրոօրգանիզմների կողմից՝ աճի համար։

Ինչ սնկեր են օգտագործում 

Ամենաշատ ուսումնասիրված թեկնածուներից մեկն է մնում կախասունկը (Pleurotus ostreatus)։ Այն լավ է աճում ծղոտի, փայտաթեփի և այլ բուսական նյութերի վրա ու օժտված է ֆերմենտների զարգացած համակարգով, որը բնորոշ է սպիտակ փտման սնկերին։ Հետազոտողները ուսումնասիրում են նաև Trametes, Ganoderma, Coriolopsis և Polyporus ցեղերի ներկայացուցիչներին։ Բացի այդ, նավթով աղտոտված հողերում գտնում են Aspergillus, Penicillium, Trichoderma և այլ բորբոսասնկերի տարբեր տեսակներ, որոնք ընդունակ են մասնակցել ածխաջրածինների քայքայմանը։

Հատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում այն շտամները, որոնք հենց հայտնաբերվել են նավթային աղտոտվածության շրջաններում։ Նման օրգանիզմներն արդեն հարմարեցված են տոքսիկ միջավայրին և պոտենցիալ կերպով կարող են ավելի արդյունավետ գտնվել, քան բոլորովին այլ պայմաններում աճեցված տեսակները։

Ինչպես են տեխնոլոգիան օգտագործում

Ամենապարզ տարբերակներից մեկը սննդային սնկերի արդյունաբերական աճեցումից հետո մնացած օգտագործված սնկային սուբստրատի կիրառումն է։ Դրանում արդեն առկա են միցելիումը և դրա կենսագործունեության արգասիքները։ Նման նյութը կարելի է խառնել աղտոտված հողի հետ՝ պահպանելով անհրաժեշտ խոնավությունը և թթվածնի հասանելիությունը։ Ըստ էության, ստեղծվում է միջավայր, որում սնկային միցելիումը հնարավորություն է ստանում տարածվել աղտոտված սուբստրատով և աստիճանաբար ազդել ածխաջրածինների վրա։

Մեկ այլ տարբերակ է բիոաուգմենտացիան, երբ աղտոտված հողի մեջ հատուկ ներմուծում են ընտրված սնկային շտամներ։ Միաժամանակ մասնագետները կարող են կարգավորել միջավայրի պայմանները․ ավելացնել ազոտի և ֆոսֆորի աղբյուրներ, օրգանական նյութեր կամ բիոածուխ՝ միկրոբային համայնքի աշխատանքը խթանելու համար։ Ջրում և ափամերձ գոտիներում նավթային աղտոտումների համար դիտարկվում են նաև միցելիումի հիման վրա կառուցվածքներ։ Օրինակ, ուսումնասիրվում են կենսաքայքայվող նյութեր, որոնք ընդունակ են միաժամանակ պահել աղտոտվածության մի մասը և պայմաններ ստեղծել դրա հետագա կենսաբանական քայքայման համար։

Որքանով է դա լավ աշխատում

Լաբորատոր փորձարկումներում արդյունքները կարող են տպավորիչ տեսք ունենալ․ կախված սնկերի տեսակից, աղտոտվածության կազմից և փորձի պայմաններից՝ ընդհանուր նավթային ածխաջրածինների կոնցենտրացիայի նվազումը հոբելյանական դեպքերում հասնում է 60–90%-ի։ Առանձին շտամների և конкреտ միացությունների համար ցուցանիշները կարող են ավելի բարձր լինել։ Որոշ հետազոտություններում հաղորդվել է առանձին ՊԱԱ-ների նշանակալի մասի քայքայման մասին՝ որոշակի պայմաններում ընդհուպ մինչև 85–99%։

Սակայն նման թվերը չի կարելի ուղղակիորեն տեղափոխել իրական նավթային արտահոսքերի վրա։ Լաբորատոր փորձարկումը և աղտոտված տարածքը բոլորովին տարբեր համակարգեր են։ Փորձանոթում կամ վերահսկվող միկրոկոսմում կարելի է պահպանել անհրաժեշտ ջերմաստիճանը, խոնավությունը, թթվայնությունը և սննդանյութերի կոնցենտրացիան։ Բնության մեջ այս բոլոր պարամետրերը մշտապես փոխվում են։

Ինչու սնկերը դեռևս չեն դարձել մաքրման ունիվերսալ միջոց

Միկորեմեդիացիայի հիմնական խնդիրը ոչ թե ապացուցելն է, որ սունկն ընդունակ է քայքայել ածխաջրածինը, այլ հասնել նրան, որ այն դա արդյունավետորեն իրականացնի իրական շրջակա միջավայրում։

Ուժեղ աղտոտված հողում տոքսիկ նյութերի կոնցենտրացիան կարող է չափազանց բարձր լինել նույնիսկ կայուն սնկային շտամի համար։ Այլ դեպքերում ներմուծված օրգանիզմը բախվում է տեղական միկրոբիոտայի հետ և պարզապես հնարավորություն չի ստանում նորմալ տարածվելու։

Նշանակություն ունեն ջերմաստիճանը, խոնավությունը, թթվածնի պարունակությունը, հողի թթվայնությունը և ածխածնի, ազոտի ու ֆոսֆորի հարաբերակցությունը։ Այս գործոններից թեկուզ մեկի փոփոխությունը կարող է էապես ազդել գործընթացի արագության վրա։

Կա նաև ևս մեկ խնդիր․ հենց նավթային աղտոտիչի անհետացումը դեռ չի նշանակում, թե տարածքն ամբողջովին անվտանգ է։ Բարդ ածխաջրածինների քայքայման ժամանակ կարող են առաջանալ միջանկյալ միացություններ, որի պատճառով անհրաժեշտ է վերահսկել ոչ միայն մնացած նավթամթերքների քանակը, այլև առաջացող նյութերի կազմը։

Ոչ թե փոխարինող, այլ լրացուցիչ գործիք

Ուստի միկորեմեդիացիան առայժմ ավելի ողջամիտ է դիտարկել ոչ թե որպես գոյություն ունեցող մաքրման մեթոդների փոխարինող, այլ որպես համալիր տեխնոլոգիայի մաս։ Մեխանիկական մեթոդները թույլ են տալիս արագ հեռացնել արտահոսած նավթի հիմնական մասը։ Դրանից հետո կենսաբանական մեթոդները կարող են օգտագործվել հողը կամ տարածքը աղտոտվածության մնացորդներից հետագա մաքրման համար, որոնք ֆիզիկապես հավաքելը դժվար է։

Հատկապես հեռանկարային նման մոտեցումը կարող է լինել այնտեղ, որտեղ ծանր տեխնիկայի կիրառումը թանկ է կամ տեխնիկապես բարդ։ Բացի այդ, սնկերի աճեցման համար կարելի է օգտագործել գյուղատնտեսական թափոններ, ծղոտ, փայտաթեփ և արդեն օգտագործված սնկային սուբստրատներ։