Исследование подтвердило, что добавление глицерина активизирует бактерии, позволяя им связывать уран в безопасные наночастицы, очищая затопленные шахты без затрат на дорогостоящую откачку
Наука и космос030 минут назад
Исследователи из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR), Университета Гранады и компании Wismut GmbH впервые показали, что микроорганизмы способны преобразовывать растворённый в воде токсичный уран в стабильное химическое соединение.
Для этого микроорганизмам необходим глицерин в качестве источника питания. В процессе уран переходит в пятивалентное состояние, которое в химии ранее рассматривалось исключительно как неустойчивое промежуточное соединение.
Исследования проводились на воде из затопленной урановой шахты Шлема-Альберода в Рудных горах Германии. В лабораторных условиях, лишённых кислорода, к образцам добавляли глицерин — побочный продукт разложения растительных и животных жиров.
Через 130 дней концентрация растворённого урана сократилась на 96%: с 1 мг/л до 0,04 мг/л. Бактерии не только усваивали металл, но и интегрировали его в свои клеточные стенки.
Для определения химической формы связанного урана использовали спектроскопию и высокоразрешающую микроскопию на синхротроне ESRF во Франции. Исследование показало, что металл перешёл в пятивалентное состояние и образовал 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 формирует минерал уранинит. Уранинит легко окисляется при попадании кислорода в систему. Обнаруженное соединение обладает высокой термодинамической стабильностью и выполняет роль буфера, предотвращающего повторное растворение и мобилизацию радиоактивного элемента даже при изменениях окислительно-восстановительного потенциала.
Микробное сообщество, активированное глицерином, действует сложным образом. Ферментирующие бактерии расщепляют глицерин, высвобождая 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, закладывают основу для разработки экономически эффективных методов очистки промышленных сточных вод. Традиционные подходы требуют постоянного удаления урана, в то время как использование глицерина для стимуляции аборигенных бактерий позволит фиксировать радионуклиды прямо в водоносных горизонтах, исключая риск их возвращения в окружающую среду.
Darth SaharaИсточники:Nature CommunicationsНаука и космос0наночастицыУранЭкологическая безопасностьБиоремедиация30 минут назад
Источник