Radioaktiv ağır metal olan uran, adətən torpaqdakı mineralların içərisində olur. Lakin mədənçilik və digər ətraf mühit prosesləri uranı suda həll olan formalara çevirə bilər. Bu şəkildə hərəkətli hala gəldikdən sonra ətraf mühitə yayıla və toksikliyinə görə problemlər yarada bilər.

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) tədqiqatçıları Wismut GmbH və Qranada Universitetinin alimləri ilə birlikdə ilk dəfə olaraq bakteriyaların suda həll olmuş uranı qliserin qida mənbəyi kimi mövcud olduqda sabit kimyəvi birləşməyə çevirə biləcəyini göstəriblər. Bu proses zamanı uran əvvəllər yalnız müvəqqəti hesab edilən kimyəvi vəziyyətə keçir.

“Nature Communications” jurnalında dərc olunan bu tapıntılar , uranla çirklənmiş mühitlərin təmizlənməsinə kömək etmək üçün bakteriyalardan istifadə ilə bağlı gələcək tədqiqatlara töhfə verə bilər.

Bakteriyaların uranla qarşılıqlı təsiri

Torpaqda və suda olan bakteriyalar təbii ekosistemlərin vacib hissələridir və bəzi növlər insanlara və digər orqanizmlərə zərərli ola biləcək maddələri emal etməyə qadirdir.

HZDR-nin Yerüstü Mikrobiologiya tədqiqat qrupunun alimi və tədqiqatın həmmüəllifi Dr. Evelyn Krawczyk-Bärsch deyir: “İnsanlar üçün zəhərli olan ağır metal olan uranı metabolik olaraq istifadə edə bilən bakteriyalar var. Qrupumuzun araşdırmaları artıq qliserinə qida mənbəyi kimi çıxışı olduqda bakteriyaların suda həll olmuş uranı maddələr mübadiləsi üçün istifadə edə biləcəyini aşkar etmişdi.”

Qliserin bitki və heyvan yağlarının əsas tərkib hissəsidir. O, həmçinin təbii şəkildə, məsələn, göbələklər ağacı parçaladıqda da əmələ gələ bilər.

Tədqiqatçılar bakteriyaların suda həll olan uranın miqdarını necə effektiv şəkildə azalda biləcəyini və mikrobların uranı emal edərkən əmələ gələn kimyəvi formaları müəyyən etmək istəyirdilər.

Bakterial Hüceyrə Divarlarında Uran Yığılır

Araşdırma aparmaq üçün komanda Wismut GmbH şirkətinə məxsus Ore Dağlarında su basmış uran mədənindən mədən suyu topladı. Laboratoriyada onlar su nümunələrinə nəzarət edilən miqdarda qliserin əlavə etdilər və onları oksigensiz mühitdə saxladılar.

“Mədən suyunda artıq mövcud olan bakteriya icması üçün təbii şərait yaratmaq istədik, çünki təxminən 2000 metr dərinlikdə mədəndə adətən az və ya heç oksigen olmur”, – deyə Qranada Universitetinin (İspaniya) həm HZDR, həm də Mikrobiologiya şöbəsinin keçmiş doktorantı və tədqiqatın aparıcı müəllifi Dr. Antonio M. Newman-Portela izah edir.

Bakteriyaların böyüməsi üçün əlverişli şərait yarandıqda, mikroorqanizmlər qliserini qida mənbəyi kimi istifadə etməyə başladılar. Zamanla suda həll olan uranın miqdarı kəskin şəkildə azaldı.

Nyuman-Portela deyir: “130 gündən sonra suda həll olan uranın yalnız beş faizi nümunələrdə qaldı. Biz bakteriyaların uranı hüceyrə divarlarına daxil etdiyindən şübhələnirdik. Biz artıq ədəbiyyatdan yığılma prosesləri haqqında bilirdik.”

Tədqiqatçılar daha sonra uranın həqiqətən də bakteriyaların hüceyrə divarlarında toplandığını təsdiqləyə bildilər.

Nadir Uranın Forması Görünür

Növbəti sual, dəqiq olaraq hansı növ uran birləşməsinin əmələ gəlməsi idi. Bunu öyrənmək üçün tədqiqatçılar qabaqcıl mikroskopiya və spektroskopiyaya müraciət etdilər.

Onların araşdırmasına Fransanın Qrenobl şəhərindəki Avropa Sinxrotron Radiasiya Müəssisəsində (ESRF) HZDR tərəfindən idarə olunan Rossendorf Beamline (ROBL) təcrübələri və Qranada Universitetində aparılan tamamlayıcı tədqiqatlar daxil idi.

Alimlər uranın mövcud olduğu kimyəvi vəziyyətləri müəyyən etmək üçün bakteriya membranını araşdırdılar. Kimyaçılar “valentlik” terminindən bir atomun kimyəvi birləşmədəki digər atomlarla effektiv şəkildə əlaqə qura biləcəyi neçə “əl”ə malik olduğunu təsvir etmək üçün istifadə edirlər.

Nyuman-Portela izah edir: “Uran adətən 4 və ya 6 valentliyi ilə meydana gəlir. Beşvalentli uran mövcuddur, lakin nadir və ya yalnız keçicidir. İndiyə qədər qeyri-sabit oksidləşmə vəziyyətində müşahidə olunurdu. Beləliklə, tədqiqatımızın nəticələri olduqca təəccüblü idi, çünki təcrübələrimizdən təhlil edilən biokütlədə müəyyən edilmiş uranın qeyri-adi dərəcədə yüksək nisbəti də beşvalentli uran idi.”

Kəşf gözlənilməz idi, çünki uranın bu beşvalentli halı ümumiyyətlə qeyri-sabit və qısa ömürlü hesab olunurdu.

Sabit Qalan Uran Birləşməsi

Tədqiqatçılar həmçinin beşvalentli uranın dəmir və oksigenlə birləşərək FeU(V)O4 əmələ gətirdiyini müəyyən etdilər.

Krawczyk-Bärsch izah edir: “Bu uran birləşməsinin hələ adı yoxdur, çünki nisbətən yenidir. İlk dəfə 2020-ci ildə Xorvatiyanın uran sursatı ilə çirklənmiş hissələrindən torpaq nümunələrinin təhlil edildiyi bir araşdırmada nümayiş etdirilib. Məlum olub ki, atmosfer oksigeninin təsiri altında belə, bu uran birləşməsi 25 ildən çoxdur ki, sabit qalıb. Lakin indiyə qədər bu birləşmənin təbiətdə necə əmələ gəldiyini və ya bakteriyaların onun əmələ gəlməsində rol oynadığını bilmirdik.”

Əlavə təcrübələr daha bir təəccüblü nəticə verdi. Tədqiqatçılar qurudulmuş bakteriya biokütləsini oksigenlə təmasda saxladıqda, FeU(V)O4 miqdarı azalmaq əvəzinə artdı.

Bu tapıntı, birləşmənin oksigen olduqda belə sabit qala biləcəyini göstərir və bu da bakteriya aktivliyinin mobil uranı suda hərəkət etmə ehtimalı daha az olan bir formaya çevirməyə kömək edə biləcəyinə dair dəlilləri artırır.

Uranın təmizlənməsi potensialı

Krawczyk-Bärsch deyir: “Tədqiqatımız ilk dəfə olaraq qliserolun karbon mənbəyi kimi təmin edildiyi bakteriyaların suda həll olmuş zəhərli uranı sabit kimyəvi birləşməyə çevirə biləcəyini ortaya qoydu. Hələ də bakteriyaların uranı təmizləmə məqsədləri üçün zərərsizləşdirməyə nə dərəcədə kömək edə biləcəyini araşdırmalıyıq.”

Tədqiqatçılar hazırda uran bağlayan bakteriyaları daha ətraflı öyrənməyi və transformasiyanı mümkün edən biokimyəvi və geokimyəvi prosesləri araşdırmağı planlaşdırırlar. Bu mexanizmlərin daha yaxşı başa düşülməsi nəticədə bakteriyaların uranla çirklənmiş mühitlərin təmizlənməsi səylərində effektiv şəkildə istifadə oluna biləcəyini müəyyən etməyə kömək edə bilər.