Plant-fungus combinatie in wetlands verwijdert PFAS in pilotstudie
Wetlands als natuurlijke zuiveraars: Wetlands fungeren als de nieren van de natuur. Ze vangen sedimenten, absorberen overtollige voedingsstoffen en zetten verontreinigende stoffen om in minder schadelijke verbindingen. Recent onderzoek heeft aangetoond dat planten in wetlands, zoals de vochtminnende gele lis (Iris pseudacorus), ook per- en polyfluoroalkylsubstanties (PFAS) kunnen verwijderen. In een kweekhuisstudie hebben onderzoekers in Environmental Science & Technology ontdekt dat de combinatie van deze iris en schimmels op hun wortels veelbelovend is voor het verwijderen van PFAS. Dit kan effectief worden toegepast in aangelegde wetlands voor de behandeling van vervuild afvalwater.
Volgens Bo Hu, een van de correspondenten van het onderzoek, versterkt een bepaalde schimmel (Rhizophagus irregularis) het vermogen van wetlands om PFAS te verwijderen, wat de ecologische risico’s van ‘voor altijd chemische stoffen’ in het uitstromende water aanzienlijk vermindert. “Deze resultaten zijn cruciaal voor de ontwikkeling van effectievere opruimmethoden op basis van wetlands en kunnen nieuwe technologieën inspireren voor het verwijderen van PFAS.”
Symbiotische relaties tussen planten en ondergrondse microben, zoals arbusculaire mycorrhizale schimmels (AMF), zijn essentieel voor de ecosystemen van wetlands. Terwijl schimmels de wortels koloniseren, breken ze voedingsstoffen af in ruil voor nuttige koolhydraten van de planten. Eerder ontdekte Bo Hu dat AMF de tolerantie van wetlandsplanten voor PFAS verhoogt, verbindingen die langdurige gezondheidsrisico’s vormen voor mensen, dieren en planten. In dit onderzoek bestudeerden Hu en zijn team de effectiviteit van de gele lis bij het verwijderen van PFAS, zowel in aanwezigheid als afwezigheid van de symbiotische schimmel.
In de kweekhuizen bouwden de onderzoekers kleine, op wetlands lijkende systemen met gele lissen in hoge plastic buizen. De bloemen werden geplant in een mengsel van zand en bodemmicroben, met en zonder de schimmel voor de controlegroep. De mini-wetlands werden bewaterd met een oplossing die afvalwater nabootste, waarbij sommige ook werden bewaterd met een van de vier individuele PFAS in realistische concentraties.
De gezondheid van de planten nam af bij blootstelling aan PFAS, met minder groei en meer tekenen van fysiologische stress, zoals een lagere activiteit van antioxidantenzymen. In tegenstelling tot de controlebehandeling, werd waargenomen dat het toevoegen van de schimmel de groei verbeterde, zowel bij planten die aan PFAS waren blootgesteld als bij degenen die dat niet waren. Voor de wetlandsystemen die met PFAS-bevattende oplossingen werden bewaterd, vertoonden de met AMF behandelde planten:
- Verwijderden 10–13% meer van de individuele PFAS dan de controlegroep, waarbij ze meer lange-keten PFAS dan korte-keten PFAS in hun scheuten en wortels incorporeerden.
- Verhoogden de afbraak van PFAS in kleinere verbindingen met een lagere toxiciteit dan de oorspronkelijke verbindingen, wat volgens de onderzoekers komt doordat de schimmels nabijgelegen microbiële activiteit stimuleren.
De onderzoekers testten ook het water dat uit de wetlandsbuizen met PFAS stroomde. Alle afvoersamples bevatten PFAS, maar die uit de buizen met schimmels hadden 17–28% minder totale PFAS in vergelijking met samples uit de buizen zonder schimmels. Deze resultaten wijzen erop dat het toevoegen van AMF, specifiek R. irregularis, in aangelegde wetlands de verwijdering van PFAS kan verbeteren.
De volgende stappen van het onderzoek zijn om de aangelegde wetlands in realistischere scenario’s te testen, waarbij wordt overgestapt van de gecontroleerde kweekhuissituatie naar de natuurlijke omgeving, met daadwerkelijk PFAS-vervuild afvalwater.
