Ученые выявили бактерии, способные фиксировать уран в водах заброшенных рудников

Исследователи из Германии и Испании обнаружили, что бактерии, обитающие в водах заброшенного уранового рудника, могут участвовать в процессе иммобилизации урана. Они способны переводить растворенный в воде уран в менее подвижные твердые формы. Это открытие может предложить новый подход к очистке загрязненных ураном вод и развитию технологий биоремедиации.

Исследование провели ученые Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф и Университета Гранады. Его результаты опубликованы в журнале Nature Communications. Образцы были получены из заброшенного уранового рудника Шлема-Альберода на востоке Германии. После закрытия рудника в 1990 году шахта постепенно заполнилась водой, при этом шахтные воды до сих пор требуют постоянной очистки, чтобы предотвратить попадание загрязняющих веществ в природную среду.

Одной из основных проблем при обращении с урановым загрязнением является высокая подвижность растворенных форм урана. Такой уран может вместе с подземными водами попадать в реки или водоносные горизонты, создавая риски для экосистем и безопасности водоснабжения.

В глубинных шахтных водах с низким содержанием кислорода и присутствием тяжелых металлов исследователи обнаружили микробное сообщество, адаптированное к местным условиям. При определенных условиях эти микроорганизмы способны менять химическую форму урана.

В ходе эксперимента ученые отобрали образцы шахтной воды, воспроизвели в лаборатории подземные условия и добавили глицерин в качестве источника углерода и энергии для части микроорганизмов. После этого активность бактерий изменила химические параметры водной среды и способствовала восстановлению шестивалентного урана U(VI).

Исследователи зафиксировали образование пятивалентного урана U(V) и установили, что он может сохраняться под воздействием микробных процессов. Эта форма участвовала в формировании минералсодержащей фазы с ураном и железом FeU(V)O₄, что помогало удерживать уран в менее подвижном, фиксированном состоянии.

Кроме того, в ходе исследования были обнаружены четырехвалентные урановые минеральные фазы и урановые комплексы, связанные с карбонатами. Это показывает, что процесс не сводится к одной реакции, а обеспечивается совокупностью биологических и химических путей.

Эксперимент продолжался 130 дней. При стимуляции глицерином концентрация растворенного урана в воде снизилась примерно на 96%. Анализ также показал, что урансодержащие наночастицы накапливались на поверхности бактериальных клеток, что дополнительно указывает на участие микроорганизмов в формировании и локализации соответствующих минеральных фаз.

Ученые подчеркивают, что эти бактерии не были созданы или генетически модифицированы в лаборатории. Они являются частью естественной экосистемы рудника, где смогли выжить в условиях длительного дефицита кислорода и присутствия различных металлов. Получив источник энергии, они начали участвовать в преобразовании форм урана.

В то же время открытие не означает, что такие бактерии уже можно напрямую применять для масштабной очистки всех вод, загрязненных ураном. Эксперименты пока проводились в контролируемых условиях. В дальнейшем необходимо определить, какие именно микроорганизмы участвуют на разных стадиях процесса, насколько стабильны образующиеся формы урана в долгосрочной перспективе, а также применим ли этот механизм при различном составе шахтных вод, концентрациях металлов и кислородных условиях.

Исследователи считают, что выявленный механизм может стать дополнительным инструментом в борьбе с урановым загрязнением и послужить основой для разработки методов биоремедиации с меньшим воздействием на окружающую среду.