Специальные микробы могут служить «защитной силой» для ядерных хранилищ, поскольку они превращают уран и другие высокорадиоактивные элементы в их нерастворимую форму, как показывают эксперименты. В результате эти микроорганизмы могут предотвратить загрязнение грунтовых вод из-за появления микротрещин в хранилище. Однако, как сообщают исследователи, это было бы возможно только с постройкой соляного купола в качестве места захоронения ядерных отходов.
Что делать с высокоактивными ядерными отходами?
Этот вопрос до сих пор не решен. Во всем мире не существует единого хранилища для таких отходов, и по-прежнему имеются разногласия относительно того, какие процедуры и места подходят вообще. В Германии, например, помимо гранита и глины, предлагают соляные купола. Однако, как недавно показали исследования, эти защитные барьеры могут быть более проницаемыми для воды, чем предполагалось.
Почему опасно попадание воды?
Жидкость, попадающая в хранилище, увеличивает риск широко распространенного загрязнения, потому что контейнеры с ядерными отходами корродируют со временем и могут протекать через несколько сотен лет. Поэтому окружающий их купол должен служить барьером и оставаться плотным. Но если микротрещины позволяют проникать жидкости, то уран и другие высокорадиоактивные нуклиды могут растворяться в ней и распространяться в недрах и грунтовых водах.
Но этот путь утечки мог бы быть предотвращен некоторыми бактериями-археями. Известно, что эти доисторические микроорганизмы колонизируют даже самые экстремальные места на Земле - от глубоководных трещин до полярных льдов и горячих источников. Некоторые из них также нечувствительны к радиоактивному излучению и токсичным тяжелым металлам. Интересно, что эти археи могут превращать растворимые тяжелые металлы в нерастворимую форму.
Воссоздание наихудшего сценария
Могут ли микробы делать это с ураном, кюрием и другими высокорадиоактивными нуклидами, теперь было проверено Мириам Бадер из Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf и ее коллегами. Они использовали штамм из так называемого Haloarchaeen-Archaea, которые встречаются в солончаках. Эти микробы были подвергнуты испытаниями рассолом, содержащим растворенный уран.
«Проще говоря, мы смоделировали сценарий наихудшего случая со сливом соли в соляном куполе», - объясняет Бадер. Используя методы лазерной спектроскопии, исследователи в течение нескольких дней наблюдали, какая химическая форма урана присутствовала в утечке и как микроорганизмы реагировали на тяжелые металлы. Так ученые смогли проследить, изменили ли археи растворенный уран и каким образом.
В результате археи оказались эффективными биоминерализаторами даже для высоко радиоактивных веществ. Через короткое время растворенный уран оседает на клеточных стенках микробов. Затем клетки высвобождали ионы фосфата, которые реагировали с ионами урана, как наблюдали исследователи.
«Фактически токсичные для микробов ионы тяжелых металлов таким образом оказываются прочно связанными в течение нескольких минут с ионами фосфатов», - говорит Бадер. Кристаллы образуются из нерастворимых уранилфосфатных минералов. «Мы впервые продемонстрировали биоминерализацию урана клетками Halobacterium noricense DSM 15987T», - сообщают исследователи.
