Bacteria could clean groundwater contaminated by uranium ore processing
Vi khuẩn có thể làm sạch nguồn nước ngầm bị ô nhiễm phóng xạ do chế biến quặng Uranium
by Staff Writers Newark NJ (SPX) Jun 18, 2015
 File image. |
A strain of bacteria that "breathes" uranium may hold the key to cleaning up polluted groundwater at sites where uranium ore was processed to make nuclear weapons.
Một chủng loại vi khuẩn "hít thở" uranium có thể nắm giữ chìa khóa cách làm sạch nước ngầm bị ô nhiễm tại các địa điểm nơi quặng uranium đã được tinh chế để làm vũ khí hạt nhân.
A team of Rutgers University scientists and collaborators discovered the bacteria in soil at an old uranium ore mill in Rifle, Colorado, almost 200 miles west of Denver. The site is one of nine such mills in Colorado used during the heyday of nuclear weapons production.
Một nhóm các nhà khoa học của trường Đại học Rutgers và cộng tác viên đã phát hiện ra vi khuẩn này trong đất tại một nhà máy quặng uranium cũ tại Rifle, Colorado, gần 200 dặm về phía tây Denver. Nhà máy này là một trong chín nhà máy như vậy ở Colorado được sử dụng trong thời kỳ hoàng kim của công việc sản xuất các vũ khí nguyên tử.
The research is part of a U.S. Department of Energy program to see if microorganisms can lock up uranium that leached into the soil years ago and now makes well water in the area unsafe to drink.
Nghiên cứu này là một phần của một chương trình của Bộ Năng lượng Mỹ nhằm tìm hiểu khả năng của các vi sinh vật có thể kềm chế uranium bị thấm vào trong đất từ những năm trước đây và bây giờ làm cho nước giếng trong khu vực không còn an toàn để uống
The team's discovery, published in PLOS ONE, is the first known instance where scientists have found a bacterium from a common class known as betaproteobacteria that breathes uranium.
Phát hiện của nhóm nghiên cứu, được công bố trên tạp chí PLOS ONE, là ví dụ đầu tiên được biết đến nơi các nhà khoa học đã tìm thấy một loại vi khuẩn từ một lớp nhóm vi khuẩn phổ biến được gọi là betaproteobacteria mà nó thở được uranium.
This bacterium can breathe either oxygen or uranium to drive the chemical reactions that provide life-giving energy. "After the newly discovered bacteria interact with uranium compounds in water, the uranium becomes immobile," said Lee Kerkhof, a professor of marine and coastal sciences in the School of Environmental and Biological Sciences. "It is no longer dissolved in the groundwater and therefore can't contaminate drinking water brought to the surface."Kerkhof leads the Rutgers team that works with U.S. Department of Energy researchers.
Loại vi khuẩn này có thể hít thở hoặc oxy hoặc uranium tạo các phản ứng hóa học để cung cấp năng lượng cho sự sống. "Sau khi các vi khuẩn mới được phát hiện này tương tác với các hợp chất uranium trong nước, uranium trở nên bất động," Lee Kerkhof, một giáo sư về khoa học biển và ven biển ở phân khoa đại học về khoa học môi trường và sinh học nói. "Hợp chất uranium không còn hòa tan trong nước ngầm và do đó không thể làm ô nhiễm nước uống đưa lên mặt đất." Ông Kerkholf dẫn đầu nhóm Rutgers làm việc chung với các nhà nghiên cứu của Bộ Năng Lương Mỹ
Breathing uranium is rather rare in the microbial world. Most examples of bacteria which can respire uranium cannot breathe oxygen but often breathe compounds based on metals - typically forms of solid iron.
Thở uranium là khá hiếm hoi trong thế giới vi sinh vật. Hầu hết các ví dụ về các vi khuẩn có thể thở uranium thì không thể thở oxy nhưng thường hít thở các hợp chất chứa kim loại - tiêu biểu của những hợp cất sắt ờ thể rắn.
Scientists had previously witnessed decreasing concentrations of uranium in groundwater when iron-breathing bacteria were active, but they have yet to show that those iron-breathing bacteria were directly respiring the uranium.While the chemical reaction that the bacteria perform on uranium is a common process known as "reduction," or the act of accepting electrons, Kerkhof said it's still a mystery how the reduced uranium produced by this microorganism ultimately behaves in the subsurface environment.
Các nhà khoa học trước đây đã chứng kiến sự giảm nồng độ của uranium trong nước ngầm khi vi khuẩn thở sắt đang hoạt động, nhưng họ vẫn chưa chứng minh được những vi khuẩn thở sắt trực tiếp hô hấp chất uranium.trong khi thì các phản ứng hóa học mà vi khuẩn loại này tác động vào uranium là một quá trình thông dung được gọi là "giảm", hoặc động tác nhận thêm electron, Kerkhof nói điều đó vẫn còn là một bí ẩn về chất uranium chứa thêm electron được sản xuất bởi vi sinh vật này thực chất xảy ra như thế nào trong môi trường bên dưới mặt đất.
"It appears that they form uranium nanoparticles," he said, but the mineralogy is still not well known and will be the subject of ongoing research.The Rutgers team was able to isolate the uranium-breathing bacterium in the lab by recognizing that uranium in samples from the Rifle site could be toxic to microorganisms as well as humans.
"Có vẻ như chúng tạo thành các hạt uranium cực nhỏ," ông nói, nhưng tiến trình tạo khoáng chất thì vẫn chưa được biết đến và sẽ là đề tài cho công tác liên tục nghiên cứu.Nhóm của ông Rutgers đã có thể cô lập các vi khuẩn thở-uranium trong phòng thí nghiệm bằng cách nhận ra rằng uranium ở mẫu từ khu nhà máy Rifle có thể gây độc cho vi sinh vật cũng như con người.
The researchers looked for signs of bacterial activity when they gradually added small amounts of dissolved uranium at the right concentration back to the samples where uranium had become immobilized. Once they found the optimal uranium concentrations, they were able to isolate the novel strain.Exactly how the strain evolved, Kerkhof said, "we are not sure."
Các nhà nghiên cứu đã tìm các dấu hiệu về hoạt động của vi khuẩn khi họ từ từ thêm vào một lượng nhỏ uranium hòa tan theo đúng nồng độ uranium mà nó bị vô hiệu hóa. Một khi họ đã tìm ra nồng độ uranium tối ưu, họ có thể cô lập loại vi khuẩn lý tưởng. Chính xác bằng cách nào mà loại vi khuẩn này tiến hóa, Kerkhof cho biết, "chúng tôi không biết chắc."
But, he explained, bacteria have the ability to pass genes to each other. So just like bacteria pick up resistance to things like antibiotics and heavy metal toxicity, this bacterium "picked up a genetic element that's now allowing it to detoxify uranium, to actually grow on uranium."
Nhưng, ông giải thích, vi khuẩn có khả năng trao đổi các gen cho nhau. Do đó, giống như vi khuẩn nhận được tính đối kháng với những thứ như thuốc kháng sinh và độc chất kim loại nặng, vi khuẩn này "nhặt một yếu tố di truyền đó mà bây giờ cho phép nó giải độc được chat uranium, để thực sự phát triển trên uranium."
His research team has completed sequencing its genome to support future research into the genetic elements that allow the bacterium to grow on uranium.What Kerkhof is optimistic about is the potential for these bacteria to mitigate the specific groundwater pollution problem in Rifle.Scientists at first expected the groundwater to flush into the Colorado River and carry the dissolved uranium with it, where it would get diluted to safer levels. But that hasn't happened.
Nhóm nghiên cứu của ông đã hoàn thành trình tự hệ gen của loại vi khuẩn này để hỗ trợ các nghiên cứu trong tương lai vào các yếu tố di truyền cho phép các vi khuẩn phát triển trên uranium.Điều mà ông Kerkhof lạc quan về tiềm năng cho các vi khuẩn để giảm thiểu vấn nạn ô nhiễm nước ngầm tại khu vực Rifle. Các nhà khoa học lúc đầu dự kiến nước ngầm chứa uranium xả vào sông Colorado sẽ được nước của song pha loãng đến mức độ an toàn hơn. Nhưng điều đó đã không xảy ra.
Other potential methods of remediation, such as digging up the contaminated soil or treating it with harsh chemicals, are thought to be too expensive or hazardous.
Phương pháp trừ khử có triền vọng khác, chẳng hạn như đào bỏ đất bị ô nhiễm hoặc xử lý nó với các hóa chất mạnh, được cho là quá đắt hay nguy hiểm.
"Biology is a way to solve this contamination problem, especially in situations like this where the radionuclides are highly diluted but still present at levels deemed hazardous," said Kerkhof.If the approach is successful, it could be considered for other sites where uranium was processed for nuclear arsenals or power plant fuel. While the problem isn't widespread, he said there's potentially a lot of water to be concerned about. And the problem could spread beyond traditional places such as ore processing sites. "There is depleted uranium in a lot of armor-piercing munitions," he said, "so places like the Middle East that are experiencing war could be exposed to high levels of uranium in the groundwater."
"Sinh học là một cách để giải quyết vấn đề ô nhiễm này, đặc biệt là trong những tình cảnh như thế này mà các phân tử phóng xạ được pha loãng rất nhiều nhưng vẫn còn hiện diện ở các mức độ được coi là nguy hiểm," Ông Kerkhof cho biết. Nếu phương pháp này thành công, nó có thể được xem xét dung cho các khu nhà máy khác mà uranium được tinh chế dùng cho kho vũ khí hạt nhân hoặc nhiên liệu nhà máy điện hạt nhân. Trong khi vấn nạn này không phải là phổ biến rộng rãi, ông cho biết có khả năng số lượng rất nhiều nước phải được quan tâm đến. Và các vấn nạn này có thể lan rộng ra ngoài những nơi truyền thống chẳng hạn như các khu vực chế biến quặng uranium. " hợp chất chứa uranium biến thể hiện diện trong rất nhiều loại đạn xuyên giáp," ông nói, "vì vậy những nơi như Trung Đông đã từng xảy ra chiến tranh, có thể bị tiếp xúc với nồng độ cao uranium trong nguồn nước ngầm. "
Nguyễn Hùng chuyển ngữ
20/06/2015
Một chủng loại vi khuẩn "hít thở" uranium có thể nắm giữ chìa khóa cách làm sạch nước ngầm bị ô nhiễm tại các địa điểm nơi quặng uranium đã được tinh chế để làm vũ khí hạt nhân.
A team of Rutgers University scientists and collaborators discovered the bacteria in soil at an old uranium ore mill in Rifle, Colorado, almost 200 miles west of Denver. The site is one of nine such mills in Colorado used during the heyday of nuclear weapons production.
Một nhóm các nhà khoa học của trường Đại học Rutgers và cộng tác viên đã phát hiện ra vi khuẩn này trong đất tại một nhà máy quặng uranium cũ tại Rifle, Colorado, gần 200 dặm về phía tây Denver. Nhà máy này là một trong chín nhà máy như vậy ở Colorado được sử dụng trong thời kỳ hoàng kim của công việc sản xuất các vũ khí nguyên tử.
The research is part of a U.S. Department of Energy program to see if microorganisms can lock up uranium that leached into the soil years ago and now makes well water in the area unsafe to drink.
Nghiên cứu này là một phần của một chương trình của Bộ Năng lượng Mỹ nhằm tìm hiểu khả năng của các vi sinh vật có thể kềm chế uranium bị thấm vào trong đất từ những năm trước đây và bây giờ làm cho nước giếng trong khu vực không còn an toàn để uống
The team's discovery, published in PLOS ONE, is the first known instance where scientists have found a bacterium from a common class known as betaproteobacteria that breathes uranium.
Phát hiện của nhóm nghiên cứu, được công bố trên tạp chí PLOS ONE, là ví dụ đầu tiên được biết đến nơi các nhà khoa học đã tìm thấy một loại vi khuẩn từ một lớp nhóm vi khuẩn phổ biến được gọi là betaproteobacteria mà nó thở được uranium.
This bacterium can breathe either oxygen or uranium to drive the chemical reactions that provide life-giving energy. "After the newly discovered bacteria interact with uranium compounds in water, the uranium becomes immobile," said Lee Kerkhof, a professor of marine and coastal sciences in the School of Environmental and Biological Sciences. "It is no longer dissolved in the groundwater and therefore can't contaminate drinking water brought to the surface."Kerkhof leads the Rutgers team that works with U.S. Department of Energy researchers.
Loại vi khuẩn này có thể hít thở hoặc oxy hoặc uranium tạo các phản ứng hóa học để cung cấp năng lượng cho sự sống. "Sau khi các vi khuẩn mới được phát hiện này tương tác với các hợp chất uranium trong nước, uranium trở nên bất động," Lee Kerkhof, một giáo sư về khoa học biển và ven biển ở phân khoa đại học về khoa học môi trường và sinh học nói. "Hợp chất uranium không còn hòa tan trong nước ngầm và do đó không thể làm ô nhiễm nước uống đưa lên mặt đất." Ông Kerkholf dẫn đầu nhóm Rutgers làm việc chung với các nhà nghiên cứu của Bộ Năng Lương Mỹ
Breathing uranium is rather rare in the microbial world. Most examples of bacteria which can respire uranium cannot breathe oxygen but often breathe compounds based on metals - typically forms of solid iron.
Thở uranium là khá hiếm hoi trong thế giới vi sinh vật. Hầu hết các ví dụ về các vi khuẩn có thể thở uranium thì không thể thở oxy nhưng thường hít thở các hợp chất chứa kim loại - tiêu biểu của những hợp cất sắt ờ thể rắn.
Scientists had previously witnessed decreasing concentrations of uranium in groundwater when iron-breathing bacteria were active, but they have yet to show that those iron-breathing bacteria were directly respiring the uranium.While the chemical reaction that the bacteria perform on uranium is a common process known as "reduction," or the act of accepting electrons, Kerkhof said it's still a mystery how the reduced uranium produced by this microorganism ultimately behaves in the subsurface environment.
Các nhà khoa học trước đây đã chứng kiến sự giảm nồng độ của uranium trong nước ngầm khi vi khuẩn thở sắt đang hoạt động, nhưng họ vẫn chưa chứng minh được những vi khuẩn thở sắt trực tiếp hô hấp chất uranium.trong khi thì các phản ứng hóa học mà vi khuẩn loại này tác động vào uranium là một quá trình thông dung được gọi là "giảm", hoặc động tác nhận thêm electron, Kerkhof nói điều đó vẫn còn là một bí ẩn về chất uranium chứa thêm electron được sản xuất bởi vi sinh vật này thực chất xảy ra như thế nào trong môi trường bên dưới mặt đất.
"It appears that they form uranium nanoparticles," he said, but the mineralogy is still not well known and will be the subject of ongoing research.The Rutgers team was able to isolate the uranium-breathing bacterium in the lab by recognizing that uranium in samples from the Rifle site could be toxic to microorganisms as well as humans.
"Có vẻ như chúng tạo thành các hạt uranium cực nhỏ," ông nói, nhưng tiến trình tạo khoáng chất thì vẫn chưa được biết đến và sẽ là đề tài cho công tác liên tục nghiên cứu.Nhóm của ông Rutgers đã có thể cô lập các vi khuẩn thở-uranium trong phòng thí nghiệm bằng cách nhận ra rằng uranium ở mẫu từ khu nhà máy Rifle có thể gây độc cho vi sinh vật cũng như con người.
The researchers looked for signs of bacterial activity when they gradually added small amounts of dissolved uranium at the right concentration back to the samples where uranium had become immobilized. Once they found the optimal uranium concentrations, they were able to isolate the novel strain.Exactly how the strain evolved, Kerkhof said, "we are not sure."
Các nhà nghiên cứu đã tìm các dấu hiệu về hoạt động của vi khuẩn khi họ từ từ thêm vào một lượng nhỏ uranium hòa tan theo đúng nồng độ uranium mà nó bị vô hiệu hóa. Một khi họ đã tìm ra nồng độ uranium tối ưu, họ có thể cô lập loại vi khuẩn lý tưởng. Chính xác bằng cách nào mà loại vi khuẩn này tiến hóa, Kerkhof cho biết, "chúng tôi không biết chắc."
But, he explained, bacteria have the ability to pass genes to each other. So just like bacteria pick up resistance to things like antibiotics and heavy metal toxicity, this bacterium "picked up a genetic element that's now allowing it to detoxify uranium, to actually grow on uranium."
Nhưng, ông giải thích, vi khuẩn có khả năng trao đổi các gen cho nhau. Do đó, giống như vi khuẩn nhận được tính đối kháng với những thứ như thuốc kháng sinh và độc chất kim loại nặng, vi khuẩn này "nhặt một yếu tố di truyền đó mà bây giờ cho phép nó giải độc được chat uranium, để thực sự phát triển trên uranium."
His research team has completed sequencing its genome to support future research into the genetic elements that allow the bacterium to grow on uranium.What Kerkhof is optimistic about is the potential for these bacteria to mitigate the specific groundwater pollution problem in Rifle.Scientists at first expected the groundwater to flush into the Colorado River and carry the dissolved uranium with it, where it would get diluted to safer levels. But that hasn't happened.
Nhóm nghiên cứu của ông đã hoàn thành trình tự hệ gen của loại vi khuẩn này để hỗ trợ các nghiên cứu trong tương lai vào các yếu tố di truyền cho phép các vi khuẩn phát triển trên uranium.Điều mà ông Kerkhof lạc quan về tiềm năng cho các vi khuẩn để giảm thiểu vấn nạn ô nhiễm nước ngầm tại khu vực Rifle. Các nhà khoa học lúc đầu dự kiến nước ngầm chứa uranium xả vào sông Colorado sẽ được nước của song pha loãng đến mức độ an toàn hơn. Nhưng điều đó đã không xảy ra.
Other potential methods of remediation, such as digging up the contaminated soil or treating it with harsh chemicals, are thought to be too expensive or hazardous.
Phương pháp trừ khử có triền vọng khác, chẳng hạn như đào bỏ đất bị ô nhiễm hoặc xử lý nó với các hóa chất mạnh, được cho là quá đắt hay nguy hiểm.
"Biology is a way to solve this contamination problem, especially in situations like this where the radionuclides are highly diluted but still present at levels deemed hazardous," said Kerkhof.If the approach is successful, it could be considered for other sites where uranium was processed for nuclear arsenals or power plant fuel. While the problem isn't widespread, he said there's potentially a lot of water to be concerned about. And the problem could spread beyond traditional places such as ore processing sites. "There is depleted uranium in a lot of armor-piercing munitions," he said, "so places like the Middle East that are experiencing war could be exposed to high levels of uranium in the groundwater."
"Sinh học là một cách để giải quyết vấn đề ô nhiễm này, đặc biệt là trong những tình cảnh như thế này mà các phân tử phóng xạ được pha loãng rất nhiều nhưng vẫn còn hiện diện ở các mức độ được coi là nguy hiểm," Ông Kerkhof cho biết. Nếu phương pháp này thành công, nó có thể được xem xét dung cho các khu nhà máy khác mà uranium được tinh chế dùng cho kho vũ khí hạt nhân hoặc nhiên liệu nhà máy điện hạt nhân. Trong khi vấn nạn này không phải là phổ biến rộng rãi, ông cho biết có khả năng số lượng rất nhiều nước phải được quan tâm đến. Và các vấn nạn này có thể lan rộng ra ngoài những nơi truyền thống chẳng hạn như các khu vực chế biến quặng uranium. " hợp chất chứa uranium biến thể hiện diện trong rất nhiều loại đạn xuyên giáp," ông nói, "vì vậy những nơi như Trung Đông đã từng xảy ra chiến tranh, có thể bị tiếp xúc với nồng độ cao uranium trong nguồn nước ngầm. "
Nguyễn Hùng chuyển ngữ
20/06/2015
