బాక్టీరియా కరిగిన యురేనియాన్ని స్థిర రూపంలో బంధించాయి

యురేనియం శుద్ధికి బాక్టీరియా కొత్త మార్గాన్ని అందించవచ్చు

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf లోని పరిశోధకులు, Wismut GmbH మరియు University of Granada శాస్త్రవేత్తలతో కలిసి, బాక్టీరియా కలుషిత నీటిలో కరిగిన యురేనియాన్ని స్థిరమైన రసాయన రూపంగా మార్చగలవని చూపించారని అంటున్నారు. యురేనియంతో కలుషితమైన గని నీటిలో ఉన్న సూక్ష్మజీవులకు ఆహార వనరుగా గ్లిసెరాల్ ఇచ్చినప్పుడు, సుమారు 130 రోజుల్లో కరిగిన యురేనియంలో దాదాపు 95% అదృశ్యమైందని బృందం నివేదిస్తోంది.

ఈ ఫలితం ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే యురేనియం నీటిలో కరిగిన తర్వాత దాన్ని నిర్వహించడం చాలా కష్టమవుతుంది. మట్టి మరియు రాళ్లలో యురేనియం సాధారణంగా ఖనిజాలతో బంధించబడి ఉంటుంది. కానీ గనుల కార్యకలాపాలు మరియు ఇతర పర్యావరణ ప్రక్రియలు దాన్ని భూగర్భజలంతో కదిలే చలించే రూపాల్లోకి మార్చి, కాలుష్యాన్ని వ్యాప్తి చేయగలవు. సూక్ష్మజీవులు ఆ కరిగిన యురేనియాన్ని విశ్వసనీయంగా స్థిరమైన సమ్మేళనంగా మార్చగలిగితే, కిరణజన్య కాలుష్యం వ్యాప్తిని ఆపడానికి మరింత ఉపయోగకరమైన వ్యూహంలో అవి చివరికి భాగమవగలవు.

ఈ పని, ఆ పరిస్థితుల్లో నీటిలో కరిగిన యురేనియాన్ని స్థిరమైన రసాయన సమ్మేళనంగా బాక్టీరియా మార్చగలవని చూపిన తొలి ప్రదర్శనగా వివరించబడింది. మూల సమాచార ప్రకారం, ఈ ఫలితాలు Nature Communications లో ప్రచురించబడ్డాయి.

కరిగిన యురేనియం ఎందుకు ఇంత పెద్ద సమస్య

యురేనియం కిరణజన్యమైనదే కాక రసాయనపరంగా విషపూరితమైంది కూడా. కలుషిత వాతావరణాల్లో తక్షణ సవాలు కేవలం లోహం ఉండటం మాత్రమే కాదు, అది కదలగలగడం కూడా. యురేనియం ఒకసారి కరిగిన స్థితిలోకి వెళ్లితే, అది నీటితో కలిసి భూగర్భ వ్యవస్థల ద్వారా ప్రయాణించి, అసలు కలుషిత స్థలాన్ని మించి వ్యాప్తి చెందే ప్రమాదాన్ని పెంచుతుంది.

అందుకే అచలీకరణ (immobilization) శుద్ధి పనిలో కేంద్ర లక్ష్యంగా ఉంటుంది. శుద్ధి వ్యవస్థలు సాధారణంగా యురేనియం దీర్ఘకాలం ద్రావణీయంగా ఉండకుండా, అది తాగునీటి వనరులకో లేదా విస్తృత పర్యావరణ వ్యవస్థలకో చేరకుండా ఆపడానికి ప్రయత్నిస్తాయి. చలించే కరిగిన రూపం నుంచి స్థిరమైన ఘన రూపానికి యురేనియాన్ని మార్చే ప్రక్రియ ఆ ప్రమాదాన్ని గణనీయంగా తగ్గించగలదు, ముఖ్యంగా పాత గని ప్రాంతాల్లో కాలుష్యం దశాబ్దాలపాటు కొనసాగవచ్చు.

ఇప్పుడే నివేదించబడిన పని పూర్తిగా రసాయన లేదా యాంత్రిక చికిత్స కాకుండా సహజ సూక్ష్మజీవుల చర్యపై దృష్టి పెట్టింది. మట్టి, నీటిలోని బాక్టీరియా ఇప్పటికే పర్యావరణ రసాయనంలో ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తాయి, మరియు కొన్ని జాతులు మనుషులు, ఇతర జీవులకు హానికరమైన పదార్థాలను ప్రాసెస్ చేయగలవని తెలుసు. సరైన పరిస్థితుల్లో యురేనియం కూడా ఆ సూక్ష్మజీవ రసాయనంలో భాగం కావచ్చని పరిశోధకులు చెబుతున్నారు.

పరిశోధకులు ఏమి గమనించారు

మూల పాఠ్యం ప్రకారం, గ్లిసెరాల్ అందుబాటులో ఉన్నప్పుడు బాక్టీరియా తమ మెటాబాలిజంలో కరిగిన యురేనియాన్ని ఉపయోగించగలవని పరిశోధకులు ముందే గుర్తించారు. కొత్త పనిలో, వారు రెండు విషయాలను మరింత స్పష్టంగా అర్థం చేసుకోవాలనుకున్నారు: సూక్ష్మజీవులు కరిగిన యురేనియం పరిమాణాన్ని ఎంత సమర్థవంతంగా తగ్గించగలవు, మరియు ఆ ప్రక్రియలో ఏ యురేనియం సమ్మేళనాలు ఉత్పన్నమవుతాయి అనే అంశాలను.

ఈ ప్రయోగంలో యురేనియంతో కలుషితమైన గని నీటిని ఉపయోగించి, గ్లిసెరాల్‌ను జోడించారు. ఇది మొక్కలు, జంతువుల కొవ్వుల ప్రాథమిక భాగమైన సరళమైన సేంద్రీయ సమ్మేళనం; శిలీంద్రాలు చెక్కను విచ్ఛిన్నం చేసినప్పుడు సహజంగానూ ఏర్పడుతుంది. ఆ కార్బన్ మూలం అందుబాటులో ఉండడంతో, సూక్ష్మజీవ సముదాయం కాలక్రమేణా యురేనియాన్ని ప్రాసెస్ చేసింది.

ప్రధాన ఫలితం ఏమిటంటే, సుమారు 130 రోజుల్లో కరిగిన యురేనియంలో దాదాపు 95% తొలగించబడింది. అంతే ముఖ్యంగా, యురేనియం కేవలం మరో అస్థిర మధ్యవర్తి రూపంలోకి మారలేదు. సూక్ష్మజీవులు దాన్ని అసాధారణంగా స్థిరమైన యురేనియం సమ్మేళనంగా మార్చడంలో సహాయపడ్డాయని బృందం చెబుతోంది; ఇది ఇంతకు ముందు చాలా అరుదుగా గమనించబడింది.

ఆ అంశం కీలకం. కాలుష్య నియంత్రణలో తాత్కాలిక అచలీకరణ ఉపయోగపడుతుంది, కానీ స్థిరమైన అచలీకరణ మరింత విలువైనది. ఒక సమ్మేళనం ఏర్పడి, పర్యావరణ పరిస్థితులు మారగానే సులభంగా క్షీణిస్తే, శుద్ధి ప్రయోజనం తాత్కాలికంగానే ఉంటుంది. మరింత స్థిరమైన రూపం దీర్ఘకాలిక శుద్ధి ప్రణాళికలో సూక్ష్మజీవ చికిత్సను చాలా ప్రాసంగికంగా చేయవచ్చు.

అనుకోని రసాయన స్థితి

యురేనియం గతంలో కేవలం తాత్కాలికమని భావించిన ఒక రసాయన స్థితిలోకి వెళ్లిందని కూడా పరిశోధకులు చెబుతున్నారు. సహజ సూక్ష్మజీవ వ్యవస్థల్లో యురేనియం ప్రవర్తన మనం ఊహించినదానికంటే క్లిష్టమైనదిగా, మరియు సంభావ్యంగా మరింత ఉపయోగకరమైనదిగా ఉండొచ్చని సూచించడంలో ఈ కనుగొనడం అధ్యయనంలోని మరింత శాస్త్రీయంగా ముఖ్యమైన అంశాలలో ఒకటిగా కనిపిస్తోంది.

ప్రయోగాత్మకంగా చూస్తే, బాక్టీరియా యురేనియాన్ని కేవలం సాధారణంగా తగ్గిస్తున్నదని కాదు. అవి ఆశించినదానికంటే బలంగా అక్కడే నిలిచే రూపానికి దారి చూపే మార్గాన్ని సృష్టించడంలో సహాయపడుతున్నాయనే అర్థం కావచ్చు. పర్యావరణ శాస్త్రవేత్తల కోసం, ఇలాంటి ప్రక్రియలు ఇప్పటికే కలుషిత స్థలాల్లో జరుగుతున్నాయా, వాటిని ఉద్దేశపూర్వకంగా ప్రోత్సహించగలమా అనే కొత్త ప్రశ్నలను ఇది తెస్తుంది.

అందువల్ల ఈ అధ్యయనం ఒకేసారి రెండు పనులు చేస్తుంది. ఇది ఒక సంభావ్య శుద్ధి సాధనాన్ని సూచిస్తుంది, అలాగే జీవ వ్యవస్థల్లో యురేనియం రసాయనశాస్త్రం ఎలా మారవచ్చో అనే శాస్త్రీయ అవగాహనను విస్తరిస్తుంది. ఇవి వేర్వేరు రకాల పురోగతులు, కానీ ఖరీదైన ఇంజనీరింగ్ పరిష్కారాలు మరియు సహజ వ్యవస్థలు ఇప్పటికే ఏమి చేయగలవో అనే అపూర్ణ జ్ఞానం మధ్య సమతుల్యం పాటించాల్సిన రంగానికి రెండూ ముఖ్యమైనవి.

గ్లిసెరాల్ ఎందుకు ముఖ్యము

ఈ కథలో గ్లిసెరాల్ కేవలం ప్రయోగశాల అనుబంధం మాత్రమే కాదు. మూల సమాచారం ప్రకారం, ఇది సహజంగానూ ఏర్పడవచ్చు, అందులో శిలీంద్రాలు చెక్కను విచ్ఛిన్నం చేసినప్పుడు కూడా. ఇది నియంత్రిత ప్రయోగాల వెలుపల కూడా దానిని సంబంధితంగా చేస్తుంది. గ్లిసెరాల్ లేదా దానికి సమానమైన ఆహార వనరులు బాక్టీరియా యురేనియాన్ని ఎలా నిర్వహిస్తాయో ప్రభావితం చేస్తే, కలుషిత ప్రదేశాల రసాయనశాస్త్రం అక్కడ లభించే సేంద్రీయ పదార్థంపై కొంత మేర ఆధారపడవచ్చు.

దీనర్థం కలుషిత భూగర్భజలాన్ని కేవలం ఒక సాధారణ కార్బన్ మూలం జోడించి, వేచి ఉండటం ద్వారా శుద్ధి చేయవచ్చని కాదు. ఇక్కడ చెప్పిన పరిశోధన నిర్దిష్ట సూక్ష్మజీవ సముదాయాలు మరియు పర్యావరణ పరిస్థితులకు ప్రత్యేకమైనది. కానీ సరైన బాక్టీరియాను సరైన విధంగా పోషించడం ఒక ఇంజినీర్డ్ బయోరిమీడియేషన్ దృక్పథంలో భాగమవుతుందని ఇది సూచిస్తోంది.

వాస్తవ ప్రపంచ అన్వయానికి వేగం, స్థిరత్వం, స్థల పరిస్థితులు, మరియు ఏర్పడిన యురేనియం సమ్మేళన దీర్ఘకాల దృఢత్వం వంటి స్పష్టమైన ప్రశ్నలకు ఇంకా సమాధానాలు కావాలి. 130 రోజుల తొలగింపు గడువు ఆశాజనకంగా కనిపించవచ్చు, కానీ క్షేత్రస్థాయి అమలుకు ఈ ప్రక్రియ ఋతువులు, నీటి రసాయనాలు, మరియు మిశ్రమ కాలుష్యాల మధ్య కూడా ప్రభావవంతంగా కొనసాగుతుందనే నమ్మకం అవసరం.

ఇది శుద్ధి వ్యూహాలకు ఏమి సూచిస్తుంది

తక్షణ నిర్ధారణ ఏమిటంటే, యురేనియం శుద్ధి సమస్య పరిష్కారమైంది అనేది కాదు. కానీ జీవ ఆధారిత అచలీకరణ మార్గం ఇప్పుడు మరింత స్పష్టంగా కనిపిస్తోంది. బాక్టీరియా కరిగిన యురేనియాన్ని అరుదుగా కనిపించే స్థిర సమ్మేళనంగా మార్చగలిగితే, కలుషిత గని ప్రాంతాలు నిరంతర యాంత్రిక జోక్యం మీద తక్కువగా ఆధారపడే శుద్ధి విధానాల లాభం పొందవచ్చు.

సూక్ష్మజీవ శుద్ధి యొక్క విస్తృత ఆకర్షణ ఏమిటంటే, అది పర్యావరణ ప్రక్రియలకు వ్యతిరేకంగా కాకుండా వాటితో కలిసి పనిచేయగలదు. విపరీత పరిమాణాల్లో నీటిని తీసివేసి చికిత్స చేయడం లేదా కేవలం రసాయన అడ్డుకట్టలపై ఆధారపడడం బదులు, శుద్ధి ప్రణాళికకర్తలు యురేనియాన్ని పట్టుకునే బాక్టీరియా పని చేయడానికి అనుకూల పరిస్థితులను పెంపొందించవచ్చు.

ఆ అవకాశము ఇప్పటికీ పరిశోధన దిశ మాత్రమే, అమలులో ఉన్న పరిష్కారం కాదు. కానీ నివేదించబడిన ఫలితాలు శాస్త్రవేత్తలకు దాన్ని అనుసరించడానికి మరింత బలమైన ఆధారాన్ని ఇస్తున్నాయి. అలాగే పర్యావరణ శాస్త్రంలో ఒక విస్తృత ధోరణిని కూడా అవి రेखांकితం చేస్తున్నాయి: నేపథ్య జీవశాస్త్రంగా మాత్రమే పరిగణించిన సూక్ష్మజీవులు ఇప్పుడు కాలుష్య నిర్వహణలో క్రియాశీల భాగస్వాములుగా గుర్తింపును పొందుతున్నారు.

• గ్లిసెరాల్ ఇచ్చినప్పుడు, బాక్టీరియా 130 రోజుల్లో కలుషిత గని నీటిలోని కరిగిన యురేనియంలో దాదాపు 95% ను తొలగించాయని అధ్యయనం చెబుతోంది.
• యురేనియం చిన్నకాలిక మధ్యవర్తి రూపంలో కాకుండా, అసాధారణంగా స్థిరమైన సమ్మేళనంగా మారింది.
• ఈ ఫలితం యురేనియం-కలుషిత నీటి శుద్ధిలో సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించే భవిష్యత్ బయోరిమీడియేషన్ వ్యూహాలకు సహాయపడవచ్చు.

ఈ వ్యాసం Science Daily నివేదిక ఆధారంగా రూపొందింది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.