Sammal ja kumppanit tarjoavat lupaavan ratkaisun metallien puhdistamiseen kaivos- ja metsätalousvesistä

Pohjoisilla alueilla metallien kertymistä vesistöihin kiihdyttää ilmastonmuutos, ja maaperästä liukenee metalleja metsäojitusten seurauksena. Myös aktiivisen kaivostoiminnan jälkeen jäävät lukuisat vanhat louhokset ja altaat odottavat kestäviä vesienpuhdistusratkaisuja. Kylmissä olosuhteissa monet vesienpuhdistusmenetelmät toimivat huonosti, joten Oulun yliopistossa kehitetään pohjoiseen sopivia keinoja. Biologisten menetelmien, kuten kasvipuhdistusmenetelmien etuihin lukeutuu, että kylmässä ja syrjäisessä ympäristössä toimivat luonnon omat bioreaktorit eivät vaadi energiaa.

Tuore tutkimus sai alkunsa tutkijoiden löydettyä Pyhäsalmen kaivoksen tulvavallin liepeiltä runsaasti vedessä kasvavaa nevasirppisammalta (Warnstorfia fluitans). Tutkijoita yllätti, että kasvi näytti viihtyvän metallipitoisessa ja hyvin happamassa vedessä, jonka alhainen pH lisää metallien liukoisuutta.

”Koko ajan lisääntyvä tutkimustieto vahvistaa käsitystä mikrobien vahvasta roolista kasvien menestymisessä mitä erilaisimmissa olosuhteissa", valottaa professori Anna-Maria Pirttilä. Hänen ryhmänsä on tutkinut esimerkiksi kullan kertymistä kuusenneulasiin ja mustikan mikrobien monimuotoisuuden vaihtelua Etelä- ja Pohjois-Suomessa.

Uudessa tutkimuksessa sammalten puhdistustehon salaisuudeksi paljastui, että sammaleet eivät yksinään poista metallia. Avain on sammaleen ja sen kanssa symbioosissa elävien mikrobien yhteistyö.

Elintärkeitä mikrobeja on kaikissa eliöissä, ja symbioosissa eläviä mikrobeja kutsutaan symbionteiksi. Metallipitoisilla alueilla kasvaneista sammalista löytyi enemmän sellaisia symbiontteja, jotka parantavat metallinsietokykyä. Erityistä mielenkiintoa herättivät metallipitoisissa vesissä runsaasti esiintyvät Phialocephala bamuru ja Hyaloscypha hepaticola -symbiontit, joita onnistuttiin kasvattamaan myös laboratoriossa.

Tulokset viittaavat siihen, että nämä symbiontit osallistuvat sammalen kykyyn saostaa liukoisia metalleja solujensa sisään. ”Sammal on kuin sieni, joka sitoo ja muovaa metallia siedettävämmäksi osaksi omaa rakennettaan”, selittää tutkijatohtori Kaisa Lehosmaa. ”Mikrobit muokkaavat olosuhteita sammalen solukossa sellaiseksi, että haitallinen liukoinen metalli saadaan muutettua hallittavampaan ja kiinteämpään muotoon partikkeleiksi. Ja metallipitoisten sammalten poistaminen on aina mahdollista.” Tutkimuksessa tarkasteltiin raudan lisäksi kadmiumia, kuparia, sinkkiä, nikkeliä ja arseenia.

Kansainvälisten kumppaneiden kanssa tehdyssä tutkimuksessa olivat mukana myös Pyhäsalmen kaivos ja Outokumpu. Nevasirppisammalta kerättiin ja tutkittiin Suomessa Pyhäsalmen kaivokselta ja Saattoporan suljetulta kaivokselta sekä Ruotsista Adakgruvan suljetulta kaivokselta. Metallivesissä kasvaneita sammalia vertailtiin puhtaissa vesissä kasvaneisiin sammaleisiin.

Pirttilän ryhmä tähtää myös tutkimustulosten kaupalliseen hyödyntämiseen.  ” Kehitämme mikrobien kaupallisia kantoja ja tuotteita eri aloille”, Pirttilä kertoo.

Aiemmissa testeissä  sammalten on osoitettu keräävän vesistä ravinteita kolmen viikon reaktioajalla. Metallien keräämiseen arvioidaan kuluvan joitakin viikkoja, ja tehokkuutta selvitetään jatkotutkimuksella.

”Metsätalouden kunnostusojituksessa sammalia ei siis kannata nähdä virtaaman esteenä tai roskana, joka pitää poistaa”, Lehosmaa tiivistää. Sammalten ja kumppaneiden tehoa metallinpoistajina aiotaan testata rautasakan ruskistamassa Kalimenjoen  valuma-alueella, johon sijoittuu myös Jäälinjärvi  Oulun lähellä.