Уран — штука опасная. Подойти слишком близко, выпить загрязнённую воду или просто вдохнуть урановую пыль — и вы в опасности. Шахта «Визмут» (Wismut) в Восточной Германии знает об этом не понаслышке.
Это была одна из крупнейших уранодобывающих операций на планете. После объединения Германии в 1990 году рудник был закрыт, оставив после себя токсичный беспорядок.
Вода затопила пустые шахтные ствола. Десятилетиями учёные пытались её очистить. Это дорого. Это медленно. Это изматывает.
Но природа имеет свои планы.
Шахтные воды кишат жизнью. Микроскопические микробы процветают в этом радиоактивном «супе». Оказывается, радиация им нипочём. Более того, они, по-видимому, работают в сверхурочном режиме, чтобы снизить уровень опасности.
Исследователи из Германии и Испании решили взглянуть на процесс ближе.
Они хотели понять, приносят ли эти бактерии какую-либо пользу. Однако они обнаружили не просто стратегии выживания, а настоящий механизм очистки.
Пятивалентный уран
Команда учёных собрала образцы воды из очистных сооружений и поместила их в лабораторные условия, имитирующие тёмные, бедные кислородом глубины рудника.
Вот в чём заключался эксперимент: бактерии «подкармливали» глицеролом.
Получив этот источник углерода, бактерии начали перерабатывать растворённый уран. Обычно уран находится в валентности 4 или 6, а пятивалентный уран имеет заряд +5. Это промежуточное состояние необычно. Нестабильно. Редко.
«Уран обычно встречается в валентности 4 или 6… Пятивалентный уран… наблюдался в нестабильном окисленном состоянии», — отмечает Антонио Ньюман-Портела из Института радиационных материалов (HZDR).
Но эти микробы изменили ситуацию.
Бактерии принудительно переводили уран в состояние +5. Затем они соединяли его с железом и кислородом. В результате образовался минерал FeU(V)O₄. Учёным был известен этот соединение, но они никогда не видели его естественного образования подобным образом. Считалось, что он слишком нестабилен.
Результаты были впечатляющими.
Спустя 130 дней в растворе оставалось лишь около 5% урана. Что случилось с остальным? Он был закреплён в твёрдых минеральных структурах. Бактерии либо обволакивали его стенками своих клеток, либо позволяли кристаллизоваться при контакте с воздухом.
Биологическое решение
Очистка от радиоактивных отходов — это глобальная проблема. Грунтовые воды в США, Канаде, Австралии и других странах часто превышают безопасные нормативы по содержанию урана. Современные методы очистки производят огромное количество токсичных шламов и стоят целое состояние.
Биоремедиация предлагает иной подход.
Она позволяет избежать образования вторичных отходов, используя живые системы для выполнения основной работы. Новое исследование показывает, что бактерии не просто терпят загрязнение — они нейтрализуют его.
Могут ли эти микробы стать нашими союзниками?
Возможно. Авторы исследования отмечают, что данный конкретный сценарий развился в определённых геохимических условиях. Однако принцип, похоже, можно перенести и на другие случаи. Если мы сможем «подкармливать» правильные виды бактерий на других загрязнённых участках, результаты могут оказаться аналогичными.
«Нам предстоит ещё многое изучить», — говорит Эвелин Краучик-Бяршед. — «Работа по ремедиации несложна сама по себе, но у нас пока нет полной карты процессов».
Тем не менее, идея эта перспективна.
Мы потратили миллиарды на добычу урана. Теперь мы оставляем его микробам, чтобы они «вернули» его в безопасную форму. Это звучит странно. Даже немного хаотично.
Но, возможно, после века ядерных тревог именно в хаосе нам нужно искать следующее решение.
Бактериям всё равно на нашу политику и наши страхи. Они просто поглощают глицерол и изолируют уран.
И нам, вероятно, стоит обратить на это внимание.
