Mikrobielle midler retter sig mod kemiske trusler i miljøet

I hele Amerika, farlige affaldspladser udgør en løbende trussel mod menneskers og miljømæssige sundhed. De mest alvorlige tilfælde er kendt som Superfund -websteder, heraf eksisterer over tusind i øjeblikket. Omkring 50 millioner amerikanere bor inden for tre miles fra en af ​​disse zoner, potentielt placerer dem i øget risiko for kræft og andre alvorlige sygdomme.

Selv om dekontaminering af sådanne websteder er en prioritet for folkesundheden, de tekniske udfordringer er skræmmende. Af særlig bekymring er et par chlorerede kemikalier kendt som TCE og perchlorat. TCE blev i vid udstrækning brugt som affedtningsmiddel, og perchlorat anvendes til fremstilling af drivmidler. På grund af den udbredte afhængighed af disse kemikalier tidligere og deres forkert bortskaffelse, de har ofte fundet vej til miljøet, udgør betydelige risici for menneskers sundhed og omgivende økosystemer.

Bioremediering til fjernelse af disse meget giftige kemikalier, især når de er til stede i blandinger, har længe været en udfordring for forskere. Klorerede kemikalier vedvarer stædigt i miljøet, undertiden forurener drikkevandssystemer.

I en ny undersøgelse, forskere ved Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology undersøgte nye måder at befri miljøet for disse forekommende giftige kemikalier. For at opnå dette, Fe ⁰ i kombination med mikrobielle kulturer indeholdende en usædvanlig mikrobe kendt som Dehalococcoides mccartyi blev tilsat til jord- og grundvandsprøver fra et forurenet Superfund -sted i Goodyear, Arizona. Det forurenede sted havde tidligere været involveret i forsvars- og rumfartsfremstilling.

Forskerne beskriver, hvordan Dehalococcoides -bakterier kan virke i synergi med Fe ⁰ , kendt som nulvalent jern. Den nye undersøgelse beskriver de betingelser, hvorunder Fe ⁰ , Dehalococcoides, og andre bakterier kan effektivt omdanne TCE og perchlorat til godartede eller mindre giftige slutprodukter af mikrobiel bionedbrydning, (f.eks., ethene).

Undersøgelsen vises i det aktuelle nummer af tidsskriftet Miljøvidenskab og teknologi .

Kritisk, teknikken forhindrer, at TCE -nedbrydningsreaktionen stopper midtvejs i processen. Når dette sker, et par kemikalier, cis-DCE og vinylchlorid produceres, i stedet for ethene. Dette ville være dårlige nyheder for miljøet, som vinylchlorid anerkendes som et yderst potent kræftfremkaldende stof.

I stedet, ved at bruge lave koncentrationer af ældet Fe ⁰ sammen med Dehalococcoides, der blev opnået en fuldstændig reduktion af TCE og perchlorat til harmløse ethylen- og chloridioner. Undersøgelsen viste også, at høje koncentrationer af Fe ⁰ hæmmede TCE og perchloratreduktion, mens jern (Fe ₂ ⁺ ), et oxidationsprodukt af Fe ⁰ , bremsede signifikant TCE -reduktionsreaktionen på eten.

"Som regel, forurenede miljøer indeholder mere end én giftig forurening, endnu, vi har begrænset information til styring af miljøer med flere forurenende stoffer, "siger Srivatsan Mohana Rangan, hovedforfatter til den nye undersøgelse. "Synergien mellem mikrobiologiske og abiotiske reaktioner kan hjælpe med at opnå en vellykket afhjælpning af flere kontaminanter samtidigt på en kortere tidsperiode. Vores undersøgelse ved hjælp af mikrobielle kulturer med en kemisk reduktant, nulovalent jern, demonstrerer scenarier for vellykket afhjælpning af TCE og perchlorat, men understreger også scenarier, der kan forværre miljøforurening, ved at generere kræftfremkaldende kemikalier. "

"Vi håber, at denne undersøgelse vil hjælpe med at informere afhjælpende design på Phoenix Goodyear Airport North Superfund Site og andre forurenede miljøer, hvor kemiske reduktanter som Fe ⁰ bruges til at fremme langsigtede og vedvarende mikrobielle aktiviteter i jorden og grundvandet, "siger Anca Delgado, medforfatter til den nye undersøgelse. (Ud over hendes Biodesign -aftale, Delgado er adjunkt ved ASU's School of Sustainable Engineering and the Built Environment.)

Forskningsresultaterne baner vejen for avancerede mikrobielle løsninger til at håndtere forurening med klorerede kemikalier på Superfund -steder i hele landet.