Международная группа ученых выяснила, что бактерии способны переводить растворенный в воде уран в стабильное твердое соединение. Для этого микроорганизмам необходим источник питания – например, глицерин. Открытие, описанное в журнале Nature Communications, может лечь в основу новых технологий очистки территорий, загрязненных радиоактивными металлами.
Уран, как правило, находится в почве в связанном виде внутри минералов. Однако в результате горнодобычи или природных процессов он может переходить в растворимую форму, которая легко распространяется в окружающей среде и токсична для живых организмов.
Исследователи из Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф, компании Wismut GmbH (Германия) и Гранадского университета (Испания) изучили этот процесс в лабораторных условиях. Они взяли образцы воды из затопленной урановой шахты в Рудных горах и добавили в них глицерин. Эксперимент проводили в бескислородной среде, чтобы имитировать условия, характерные для глубоких выработок.
Природные бактерии, уже обитавшие в шахтной воде, начали потреблять глицерин. За 130 дней концентрация растворенного урана в образцах упала на 95%. Анализ показал, что металл накапливался в клеточных стенках микроорганизмов. Ученые исследовали его химическое состояние с помощью микроскопии и спектроскопии, в том числе на синхротроне в Гренобле.
Выяснилось, что значительная часть урана перешла в пятивалентное состояние, которое ранее считалось крайне нестабильным и короткоживущим. В таком виде уран соединился с железом и кислородом, образовав вещество FeU(V)O4. Это соединение впервые обнаружили в 2020 году в Хорватии на почвах, загрязненных урановыми боеприпасами, где оно сохраняло стабильность более 25 лет. Новая работа впервые объяснила, что его формируют бактерии.
Дальнейшие тесты подтвердили устойчивость этого соединения. Когда биомассу с накопленным ураном высушили и подвергли воздействию кислорода, количество FeU(V)O4 не уменьшилось, а наоборот, выросло. Это доказывает, что бактериальная активность может надежно связывать подвижный уран, делая его безопаснее. В будущем исследователи планируют детальнее изучить биохимические механизмы этого процесса, чтобы оценить его практический потенциал для ремедиации.
