یکی از بزرگترین معادن اورانیوم جهان، معدن Wismut GmbH Schlema-Alberoda در آلمان شرقی سابق، میراث سمی به جا گذاشته است.
اما در آبهای آلودهای که از آن زمان معدن را پر کرده است، ممکن است تکامل در حال آمادهسازی یک راهحل باشد.
این معدن در سال ۱۹۹۰ با تجدید وحدت آلمان بسته شد و از آن زمان تحت تلاشهای پرهزینه و زمانبر برای پاکسازی قرار گرفته است.
در دوران بازنشستگی، معدن زیرزمینی با آب پر شده است که نیاز به درمان مداوم دارد.
همانطور که میدانید، اورانیوم خام به شدت رادیواکتیو است و تماس با آن – به عنوان مثال، نوشیدن آب آلوده – میتواند به انسانها و دیگر موجودات زنده آسیب جدی وارد کند.
با این حال، برخی از موجودات در آبهای آلوده به اورانیوم در این معدن زندگی میکنند و این آبها خانه یک اکوسیستم کامل از میکروبها هستند.
و همانطور که دانشمندان به تازگی کشف کردهاند، این میکروبها میتوانند تحت شرایط خاص، اورانیوم را پایدار کنند.
این تحقیق توسط میکروبیولوژیستها و اکولوژیستهای منابع در Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) در آلمان و دانشگاه گرانادا در اسپانیا انجام شده و نتایج آن در مجله Nature Communications منتشر شده است.
“تحقیقات گروه ما قبلاً نشان داده بود که باکتریها میتوانند از اورانیوم حل شده در آب برای متابولیسم خود استفاده کنند، زمانی که به گلیسرول به عنوان منبع غذایی دسترسی دارند,” توضیح میدهد میکروبیولوژیست اوولین کراوچیک-بارش.
“مطالعه ما برای اولین بار نشان داده است که باکتریهای تأمین شده با گلیسرول به عنوان منبع کربن میتوانند اورانیوم سمی حل شده در آب را به یک ترکیب شیمیایی پایدار تبدیل کنند.”
کراوچیک-بارش و تیمش آزمایشهای خود را با نمونههای آبی که از ورودی تصفیهخانه معدن Wismut GmbH Schlema-Alberoda جمعآوری شده بود، آغاز کردند.
“ما میخواستیم شرایط طبیعی را برای جامعه باکتریایی که در آب معدن وجود دارد، ایجاد کنیم زیرا در عمق تقریباً ۲۰۰۰ متری معمولاً اکسیژن کمی یا هیچگونه وجود ندارد,” میکروبیولوژیست HZDR آنتونیو نیومن-پورتلا میگوید.
زمانی که آنها باکتریها را با گلیسرول انکوبه کردند، متوجه شدند که باکتریها اورانیوم را به حالت پنتاوالنت تبدیل میکنند.
زمانی که اورانیوم پنتاوالنت باشد، دارای یک وضعیت اکسیداسیون غیرمعمول +۵ است که نحوه پیوند آن با عناصر دیگر را تغییر میدهد و باعث میشود راحتتر در مواد معدنی پایدار ‘قفل’ شود.
“اورانیوم معمولاً با والنس ۴ یا ۶ وجود دارد. اورانیوم پنتاوالنت وجود دارد، اما نادر یا فقط گذرا است. تا کنون، در یک وضعیت اکسیداسیون ناپایدار مشاهده شده است,” توضیح میدهد آنتونیو نیومن-پورتلا.
در حضور باکتریها، اورانیوم پنتاوالنت با آهن و اکسیژن ترکیب شده و FeU(V)O4 را تشکیل میدهد – ترکیبی که دانشمندان قبلاً از آن آگاه بودند اما هنوز نام ‘معمول’ به آن داده نشده است.
آنچه آنها نمیدانستند این بود که این ترکیب میتواند در طبیعت تشکیل شود، چه برسد به اینکه باکتریها در آن دخیل باشند.
“پس از ۱۳۰ روز، تنها حدود پنج درصد از اورانیوم حل شده در آب در نمونهها باقی مانده است,” میگوید نیومن-پورتلا.
باکتریها نه تنها اورانیوم را در دیوارههای سلولی خود گنجاندهاند، بلکه نسبت غیرعادی بالایی از آن اورانیوم پنتاوالنت بوده است. این بدان معناست که این اورانیوم راحتتر FeU(V)O4 را تشکیل میدهد، به ویژه زمانی که نمونههای آب خشک شده و در معرض اکسیژن قرار میگیرند.
آلودگی رادیواکتیو اورانیوم یک مشکل جهانی است.
در ایالات متحده، هند، کانادا، فرانسه، آفریقای جنوبی و استرالیا، آبهای سطحی و زیرزمینی گاهی اوقات از حد مجاز ۰.۰۳ میلیگرم در لیتر برای آلودگی اورانیوم فراتر رفتهاند.
آیا باکتریها میتوانند بخشی از راهحل باشند؟
“در سه دهه گذشته، بیورمیدییشن به عنوان یک جایگزین مقرون به صرفه برای تصفیه آب فیزیکی و شیمیایی مورد بررسی قرار گرفته است,” نویسندگان مینویسند.
“مطالعات میدانی [با استفاده از روشهای زیستی] کاهش قابل توجهی در اورانیوم را نشان دادهاند در حالی که از تولید لجن ثانویه جلوگیری کردهاند.”
شاید این باکتریها بتوانند در تلاش ما برای پاکسازی آلودگی هستهای، نه تنها در آلمان، بلکه در سراسر جهان، متحدان ما باشند.
“اگرچه از یک سناریوی ژئوشیمیایی واحد مشتق شدهاند، فرآیندهای شناسایی شده در اینجا به طور گستردهای برای دیگر آبهای آلوده قابل اعمال هستند,” نویسندگان نتیجهگیری میکنند.
اما، همانطور که کراوچیک-بارش نکتهسنجی میکند، “ما هنوز باید بررسی کنیم که باکتریها تا چه حد میتوانند به بیخطر کردن اورانیوم برای اهداف پاکسازی کمک کنند.”
این تحقیق در Nature Communications منتشر شده است.
