Исследование инвазивных растений как инструментов для удаления загрязнителей с обочин дорог

Высокие, густо растущие тростник (Phragmites) и рогоз (Typha) — привычные растения вдоль автомагистралей на севере США. Они процветают на засоленных обочинах и в деградировавших водно-болотных угодьях, сформированных химикатами (противогололёдными реагентами), которые применяются на дорогах в холодные месяцы.

Исследователи из Коннектикутского университета и Университета Лойолы в Чикаго решили выяснить, могут ли эти инвазивные виды помочь удалить часть соли и металлов-загрязнителей с обочин. Результаты опубликованы в Ecological Engineering.

Инвазивные виды, такие как тростник и рогоз, вытесняют местную флору, создавая однородную среду, которая снижает пригодность для обитания диких животных, меняет круговорот питательных веществ и выбросы парниковых газов. Обычно для борьбы с ними используют гербициды, но их эффективность ограничена. Учёные исследовали, может ли механический сбор урожая (скашивание) быть устойчивой альтернативой для восстановления экосистемы.

После Второй мировой войны количество применяемой дорожной соли росло экспоненциально. Экосистемы обочин становятся всё более засоленными и содержат высокие концентрации тяжёлых металлов (цинк, свинец) от автомобилей и выбросов. Ионы соли мобилизуют тяжёлые металлы в почве, облегчая их перемещение в окружающей среде.

Исследование и методы

Команда сотрудничала с Illinois Tollway, выбрав 10 водно-болотных отстойников (от 0,5 до 1,5 га), заросших либо рогозом, либо тростником. Половина участков была контрольной, с другой половины в течение двух вегетационных сезонов собирали биомассу. Учёные измерили исходные условия: биомассу, химический состав почвы и растительных тканей.

Результаты

• Рогоз оказался более эффективным в поглощении солей, особенно накапливая их в зелёных тканях. Это растение-аккумулятор соли.
• Тростник лучше накапливал металлы (цинк, медь), причём их содержание было одинаковым в зелёных и отмерших тканях.

Выводы и ограничения

• Целевой загрязнитель определяет стратегию: для удаления солей эффективнее собирать рогоз в период вегетации; для удаления металлов — тростник, сбор возможен даже зимой.
• Метод — не панацея: сравнение объёмов поглощённой растениями соли с ежегодно применяемым количеством показало, что полное удаление всей надземной биомассы с одного гектара бассейна удалит менее 0,5% солей, внесённых на одном километре магистрали. Эффективность зависит от нормы внесения соли, скорости роста растений и времени задержки воды.
• В менее урбанизированных районах (например, в Коннектикуте, где применяют меньше соли, чем в Чикаго) эффективность метода будет выше.
• Проблема утилизации: заражённую солями и металлами биомассу нельзя просто компостировать или использовать в садах, так как это перенесёт проблему. Исследователи изучали варианты её использования для производства пеллет или в анаэробных биореакторах, но это требует масштабирования и учёта загрязнений.

Главный вывод

Фиторемедиация путём сбора растений на обочинах может быть вспомогательным инструментом для снижения нагрузки солями и тяжёлыми металлами ниже по течению. Однако ключевое решение — сокращение количества соли, изначально попадающей в окружающую среду. На сбор, транспортировку и извлечение загрязнителей из биомассы требуется много энергии, поэтому приоритетом должна быть более консервативная политика применения противогололёдных реагентов.