Исследование показало, что добавление глицерина способствует бактериям связывать уран в безопасные наночастицы, очищая затопленные шахты без дорогостоящего откачивания
Наука и космос030 минут назад
Исследователи из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR), Университета Гранады и компании Wismut GmbH впервые продемонстрировали, что микроорганизмы имеют возможность преобразовывать растворённый в воде токсичный уран в стабильное химическое соединение.
Для этого микроорганизмам необходим глицерин в качестве источника питания. В ходе процесса уран переходит в пятивалентное состояние, которое раньше считалось исключительно неустойчивым промежуточным продуктом.
Эксперименты проводились с использованием воды из затопленной урановой шахты Шлема-Альберода в Рудных горах Германии. В условиях лаборатории, свободных от кислорода, к образцам добавлялся 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 поглощали металл, но и интегрировали его в свои клеточные стенки.
Для определения химической формы связанного урана использовали спектроскопию и микроскопию высокого разрешения на синхротроне ESRF во Франции. Анализ показал, что металл перешёл в пятивалентное состояние и сформировал 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 традиционные представления 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 обладает высокой термодинамической стабильностью и выполняет функцию буфера, предотвращающего повторное растворение и мобилизацию радиоактивного элемента даже при колебаниях окислительно-восстановительного потенциала.
Микробное сообщество, активируемое глицерином, работает 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 форме наночастиц размером 2-3 нанометра.
Результаты исследования, опубликованные в Nature Communications, закладывают основу для разработки экономически эффективных стратегий очистки промышленных сточных вод. Традиционные методы требуют постоянного удаления урана, тогда как применение глицерина для стимуляции аборигенных бактерий позволит фиксировать радионуклиды прямо в водоносных горизонтах, исключая риск их возврата в окружающую среду.
Darth SaharaИсточники:Nature CommunicationsНаука и космос0наночастицыУранЭкологическая безопасностьБиоремедиация30 минут назад
Источник