С бактериями против кадмия
Попадание тяжелых металлов, таких как кадмий, в землю становится опасным для человека и окружающей среды. Потому что металл легко перемещается в грунтовых водах и таким образом попадает в пищевую цепочку. Однако он очень токсичен для человека, а также может вызывать рак. Американские исследователи нашли способ сочетать химическую обработку и использование бактерий для обработки загрязненной почвы. Бактерии из штамма Klebsiella planticola превращают растворимый кадмий в нерастворимое соединение, так что тяжелый металл больше не представляет угрозы для грунтовых вод. Кадмий является высокотоксичным и канцерогенным тяжелым металлом, который содержится, например, в батареях, красителях и пестицидах. Он особенно опасен в свободной ионизированной форме, в которой он легко растворяется в воде и поэтому представляет опасность для грунтовых вод.«Загрязнение тяжелыми металлами, такими как кадмий, является очень серьезной проблемой», - предупреждает Мурти Вайравамурти из Брукхейвенской национальной лаборатории.
Существуют два основных метода обработки почвы, загрязненной металлами. С одной стороны, металлы можно мобилизовать, чтобы их можно было извлечь из земли. С другой стороны, металлы можно привести в устойчивую форму, в которой они уже не смогут попасть в подземные воды. Вайравамурти и его коллеги искали в природе примеры того, как реализовать хотя бы одну из возможностей. Теперь они нашли способ сочетать химическую обработку с использованием бактерий. Свои результаты ученые представили 24 августа 2000 г. на 220-й встрече Американского химического общества в Вашингтоне.
«Многие организмы используют тиолы - органические соединения с сероводородной группой - для детоксикации организма», - объясняет Вайравамурти. Потому что многие тиолы образуют растворимые комплексы с токсичными металлами, которые могут выводиться из организма. «Мы подумали, что это может сработать и в почве».
Но исследователи были также очарованы способностью многих микробов обезвреживать загрязняющие вещества. «У бактерий есть универсальные механизмы, которые, как мы думали, мы могли бы разумно использовать», - объясняет ученый.
Теперь команда предложила метод, который сочетает в себе оба подхода: во-первых, они вводят тиосульфат, неорганическое соединение с сероводородной группой, под поверхность почвы. Это соединение образует легкорастворимые комплексы с кадмием. Когда ученые затем выкачивают воду из-под земли, вместе с ней выходит кадмий.
Они обрабатывают эту воду бактериями из штамма Klebsiella planticola, который Прамод Шарма, ранее также работавший в Брукхейвенской национальной лаборатории, недавно выделил из прибрежных солончаков на острове Шелтер в Нью-Йорке. В процессе нормального пищеварения бактерия превращает растворенный тиосульфат кадмия в нерастворимый сульфид кадмия, который выпадает из раствора в осадок.
Тем не менее, ученые Вайравамурти могут также ввести бактерии непосредственно в почву и позволить процессу происходить полностью на месте. Тогда вместо токсичного тяжелого металла в почве остался бы нерастворимый сульфид кадмия. «Сульфид кадмия довольно стабилен и не будет просачиваться в грунтовые воды ниже», - говорит Вайравамурти.
Второй метод, вероятно, будет дешевле, чем выкапывать загрязненную почву для обработки в другом месте или даже первый метод. Поскольку бактерии хорошо себя чувствуют как в условиях с высоким, так и с низким содержанием кислорода, исследователи могут выращивать их в лаборатории, где кислорода много, а затем выпускать их в почву, где кислорода мало. Тот же метод может работать и с другими металлами, такими как мышьяк или кобальт.
Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft является оператором этого портала. Его электронные и печатные журналы, в том числе «Spektrum der Wissenschaft», «Gehirn&Geist» и «Spektrum - Die Woche», сообщают о текущих результатах исследований.