Вчені виявили бактерії, здатні розщеплювати деякі «вічні хімічні речовини»

Нещодавно дослідники виявили дві природні бактерії, здатні розщеплювати хлоровані «вічні хімікати», також відомі як PFAS.

Вчені, які спеціалізуються на хімічній та екологічній інженерії з Каліфорнійського університету в Ріверсайді, виявили два типи бактерій у ґрунті, здатних руйнувати клас стійких «вічних хімікатів», що дає надію на недороге біологічне очищення промислових забруднювачів.

Доцент Юджі Мен та її команда з Інженерного коледжу Борнса виявили, що ці бактерії здатні знищувати певну підгрупу пер- та поліфторалкільних речовин, відомих як PFAS, особливо тих, які містять один або більше атомів хлору в своїй хімічній структурі. Їхні висновки були опубліковані в науковому журналі Nature Water .

Нездорові хімічні речовини назавжди зберігаються в навколишньому середовищі десятиліттями або набагато довше через їхні надзвичайно міцні зв’язки вуглець-фтор. Примітно, що команда UCR виявила, що бактерії розщеплюють зв’язки хлор-вуглець забруднювача, що запускає ланцюг реакцій, які назавжди руйнують хімічні структури, роблячи їх нешкідливими.

Каліфорнійський університет, Ріверсайд, доцент Юлі Мен і аспірант Джосен Джин. Авторство: фотографія UCR Січжуо Чжана

«Ми виявили, що бактерії можуть спочатку розщеплювати зв’язок вуглець-хлор, утворюючи нестабільні проміжні продукти», — сказав Мен. «І тоді ці нестабільні проміжні продукти піддаються спонтанному дефторуванню, яке є розщепленням зв’язку вуглець-фтор».

Хлоровані PFAS є великою групою у вічній хімічній родині тисяч сполук. Вони включають різноманітні незаймисті гідравлічні рідини, що використовуються в промисловості, і сполуки, що використовуються для виготовлення хімічно стійких плівок, які служать бар’єрами для вологи в різних промислових, пакувальних та електронних застосуваннях.

Два види бактерій – Desulfovibrio aminophilus і Sporomusa sphaeroides – визначені групою Men, зустрічаються в природі та, як відомо, мешкають у підземних мікробіомах, де ґрунтові води можуть бути забруднені PFAS. Для прискореного очищення недорогу живильну речовину, таку як метанол, можна вводити в ґрунтові води, щоб сприяти росту бактерій. Це значно збільшить присутність бактерій для більш ефективного знищення забруднюючих речовин, сказав Мен. Якщо бактерії ще не присутні, забруднену воду можна засіяти одним із видів бактерій.

Концептуальне зображення процесу біологічного очищення. Авторство зображення: графіка UCR Евана Філдса

Мен є відповідальним автором статті, а Босен Джин, аспірант хімічної та екологічної інженерії UCR, є провідним автором. Іншими співавторами UCR є постдок Джіню Гао; колишній постдоктор Huaqing Liu; колишні аспіранти Шунь Че та Яочунь Юй; та доцент Джіньйонг Лю.

Дослідження розширює попередню роботу Мен, в якій вона продемонструвала, що мікроби можуть розщепити стійкий клас PFAS, який називається фторованими карбоновими кислотами.

Мікроби вже давно використовуються для біологічного очищення розливів нафти та інших промислових забруднювачів, включаючи промисловий розчинник трихлоретилен або ТХЕ, який вивчав Мен.

Але те, що відомо про використання мікроорганізмів для очищення PFAS, все ще знаходиться в зародковому стані, сказав Мен. Її відкриття багатообіцяюче, оскільки біологічне лікування, якщо доступні ефективні мікроби, що поїдають забруднюючі речовини, як правило, дешевше та екологічніше, ніж хімічне лікування. Мікроби, що харчуються забруднювачами, також можуть бути введені у важкодоступні місця під землею.

Останнє дослідження Men’s PFAS з’явилося в той момент, коли Агентство з охорони навколишнього середовища США оприлюднює нові правила для стимулювання очищення забруднених PFAS ділянок ґрунтових вод по всій країні, оскільки ці хімікати пов’язані з безліччю шкідливих наслідків для здоров’я, включаючи рак, захворювання нирок і гормональні збої. Джерело