Ученые раскрыли природный механизм обезвреживания урана бактериями

Ученые Центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе совместно с исследователями Университета Гранады и специалистами компании Wismut GmbH впервые доказали, что природные бактерии способны превращать растворенный в воде уран в устойчивое химическое соединение. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Работа посвящена поиску новых экологичных методов очистки загрязненных вод, образующихся в районах добычи урана. Известно, что некоторые микроорганизмы способны использовать соединения урана в процессе своего обмена веществ, однако механизм такого взаимодействия до настоящего времени оставался недостаточно изученным.

Для экспериментов ученые использовали воду из затопленной урановой шахты компании Wismut GmbH в Рудных горах Германии. В лабораторных условиях образцы содержались без доступа кислорода, а в качестве источника питания для природного бактериального сообщества исследователи добавили глицерин — органическое соединение, которое в природе образуется при разложении растительных и животных жиров.

Через 130 дней после начала эксперимента содержание растворенного урана в воде сократилось примерно на 95%. Анализ показал, что значительная часть металла была связана с клеточными оболочками бактерий.

Используя современные методы микроскопии и спектроскопии, исследователи установили, что микроорганизмы переводят уран в необычное химическое состояние. Вместо привычных четырех- или шестивалентных соединений значительная часть атомов находилась в пятивалентной форме, которая ранее считалась крайне нестабильной и наблюдалась лишь как кратковременное промежуточное состояние.

В результате образовывалось соединение FeU(V)O₄, включающее уран, железо и кислород. По словам авторов, это вещество сохраняет стабильность даже при воздействии атмосферного кислорода. Ранее подобное соединение было обнаружено лишь однажды — при исследовании почв Хорватии, загрязненных урановыми боеприпасами.

Ученые отмечают, что нынешняя работа впервые позволила объяснить природный механизм образования этого соединения и установить роль бактерий в данном процессе.

По словам одного из авторов исследования Эвелин Кравчик-Берш, полученные результаты открывают перспективы использования микроорганизмов при очистке загрязненных территорий и шахтных вод. Вместе с тем исследователи подчеркивают, что прежде необходимо детально изучить биохимические механизмы процесса и оценить возможности его практического применения при рекультивации загрязненных объектов.

Авторы считают, что дальнейшие исследования помогут создать биотехнологии, позволяющие безопасно связывать радиоактивные элементы в устойчивые формы непосредственно в природной среде, снижая их подвижность и риск распространения.