Новости химической науки > Железо(II) бактериального происхождения справится с технецием

Обладающий большим периодом полураспада радиоактивный нуклид технеций, образующийся при работе центров по изготовлению и обработке радиоактивных материалов, может проникать в грунтовые воды, а с ними – в реки и озера. Однако, путешествие радионуклида может закончиться гораздо быстрее, если на его пути появится сгенерированное микроорганизмами железо(II).

Исследователи из Тихоокеанской Северо-западной национальной лаборатории (PNNL) недавно обнаружили, что производные железа, образующиеся при метаболизме микроорганизмов, могут стать непреодолимой преградой для опасного радионуклида. Было обнаружено, что восстановление технеция генерирующимся бактериями железом(II), понижает растворимость технеция в 10 раз.

Просвечивающая электронная микроскопия демонстрирует многообразие структурЮ образующихся при биологическом восстановлении ⁹⁹TcO₄^– в присутствии железа(II) (слева, Shewanella putrefaciens) и восстановлении ⁹⁹TcO₄^– в отсутствии железа (справа, Geobacter sulfurreducens). (Рисунок из Environmental Science & Technology, 2011, 45(3):951. DOI:10.1021/es1027647)

Период полураспада технеция-99 (⁹⁹Tc), радиоактивного сопродукта обработки радиоактивных материалов составляет 200000 лет. Наиболее распространенная форма технеция – пертехнат-ион ⁹⁹TcO₄^– может достаточно свободно перемещаться в почве, попадая в грунтовые воды.

К счастью, пертехнат может быть восстановлен в менее подвижную и менее растворимую форму – оксида четырехвалентного технеция, как за счет взаимодействия с содержащимися в почве ионами Fe²⁺, так и за счет биологического восстановления под воздействием ферментов оксидоредуктаз почвенных бактерий. Содержание ионов Fe²⁺в почве может быть повышено за счет таких металл-восстанавливающих бактерий, как Shewanella, Geobacter и Anaeromyxobacter эти же бактерии могу способствовать протеканию процесса ⁹⁹TcO₂^– → ⁹⁹TcO₂.

Использовав несколько штаммов восстанавливающих металл бактерий, исследователи из PNNL изучили биологическое восстановление иона ⁹⁹TcO₄^– в присутствии и отсутствии оксида железа, определяя размеры образующихся коллоидных частиц ⁹⁹TcO₂ с помощью просвечивающей электронной микроскопии и микрокапиллярной спектроскопии поглощения рентгеновских лучей, а растворимость – с помощью последовательного ультратонкого фильтрования, экстракции растворителя и методов сцинтилляции.

Десятикратное различие в растворимости различных производных технеция весьма важно, так как, например, установленные Агентством по защите окружающей среды США требования по предельно допустимому содержанию ⁹⁹Tc в питьевой воде низки и лишь чуть превышают содержание ⁹⁹Tc , обусловленное растворимостью продукта восстановления пертехната – оксида четырехвалентного технеция, однако исследователи из PNNL обнаружили, что при непосредственном биологическом восстановлении пертехнатов могут образовываться коллоидные частицы TcO₂, которые также, как и пертехнаты отличаются значительной подвижностью в почвах, однако при одновременном протекании биологического восстановления пертехната и его восстановлении железом(II) размер агрегатов образующихся производных технеция достаточен для того, чтобы они не перемещались по почве к грунтовым водам.

Источник: Environmental Science & Technology, 2011, 45(3):951. DOI:10.1021/es1027647

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #бытовая химия, #вопросы экологии, #геохимия, #кинетика и катализ, #нанотехнологии, #неорганическая химия, #химия поверхности