Исследование установило, что добавление глицерина активирует бактерии, позволяя им связывать уран в безопасные наночастицы, очищая затопленные шахты без затрат на дорогую откачку
Наука и космос030 минут назад
Исследователи из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR), Университета Гранады и компании Wismut GmbH впервые доказали, что микроорганизмы могут преобразовывать растворённый в воде токсичный уран в стабильное химическое соединение.
Для этого бактериям необходим глицерин как источник питания. В ходе процесса уран переходит в пятивалентное состояние, которое в химической науке ранее считалось исключительно неустойчивым промежуточным продуктом.
Опыт проводился на воде из затопленной урановой шахты Шлема-Альберода в Рудных горах Германии. В бескислородных лабораторных условиях в образцы добавляли глицерин — побочный продукт разложения растительных и животных жиров.
По истечении 130 дней концентрация растворённого урана снизилась на 96%: с 1 мг/л до 0,04 мг/л. Бактерии не только утилизировали металл, но и интегрировали его в свои клеточные стенки.
Для определения химической формы связанного урана использовались спектроскопия и высокоразрешающая микроскопия на синхротроне ESRF во Франции. Исследование показало, что металл перешёл в пятивалентное состояние и создал соединение, состоящее из урана, железа и кислорода. Ранее пятивалентный уран фиксировался только в неустойчивом состоянии, однако в новых условиях он сохранял стабильность более 130 дней в бескислородной среде и до 4 недель при контакте с атмосферным воздухом.
Это открытие изменяет традиционное представление о геохимическом цикле урана. Ранее считалось, что восстановление шестивалентного урана происходит напрямую в четырёхвалентный, который затем образует минерал уранинит. Уранинит легко окисляется при попадании кислорода в систему. Обнаруженное соединение демонстрирует высокую термодинамическую стабильность и выполняет функцию буфера, предотвращающего повторное растворение и мобилизацию радиоактивного элемента даже при изменениях окислительно-восстановительного потенциала.
Микробное сообщество, активированное глицерином, функционирует сложным образом. Ферментирующие бактерии разлагают глицерин, выделяя органические кислоты и водород. Сульфатредуцирующие бактерии используют эти метаболиты для прямого переноса электронов на уран или опосредованно через образование сероводорода и железа. Этот процесс позволяет иммобилизовать металл непосредственно на клеточной поверхности в виде наночастиц размером 2-3 нанометра.
Результаты исследования, опубликованные в Nature Communications, служат основой для создания экономически эффективных стратегий очистки промышленных сточных вод. Традиционные методы требуют постоянного удаления урана, в то время как применение глицерина для стимуляции местных бактерий позволит фиксировать радионуклиды непосредственно в водоносных горизонтах, исключая риск их повторного попадания в окружающую среду.
Darth SaharaИсточники:Nature CommunicationsНаука и космос0наночастицыУранЭкологическая безопасностьБиоремедиация30 минут назад
Источник