生物行移动版

主页 > 神经科学 > 遗传与演化

利用藻类清理核事故现场:念珠藻吸附放射性锶-90的机制与前景

关于藻类的故事我们听了不少,例如分泌生物燃料、制备生物药物等,其应用潜力令人惊叹。如今,研究人员又发现藻类可能有助于清除核泄漏事故(如福岛核电站事故)中的放射性污染,为环境修复提供了一种低成本、高效率的生物解决方案。

此次研究的焦点是一种新月形状的念珠藻(Nostoc),这是一种常见的蓝细菌,具有独特的习性:能够将水中的锶(Sr)离子吸收并使其结晶在其液泡中。美国西北大学材料学家米娜·克雷西(Mina Kreysing)及其同事注意到这一特性,认为念珠藻有望帮助消除环境中的放射性锶-90同位素。

锶-90是一种特别危险的放射性核素,因为其化学性质和原子大小与钙非常相似。因此,凡是钙能进入的地方——包括牛奶、骨髓、血液和其他身体组织——锶-90都能进入并积聚。锶-90的半衰期约为30年,克雷西指出:“离开反应堆100年后,它仍可能构成健康隐患。”此外,在反应堆废料和事故性泄漏中,锶-90的含量通常极低,仅为无害钙的十亿分之一,这使得通过生物学过程将两者分离变得极为困难。因此,找到快速高效的分离方法至关重要,而念珠藻恰好提供了这样的可能性。

研究人员发现,念珠藻真正寻找的目标其实是钡(Ba),而非锶。基于此,他们设想向核废料中加入一定量的钡,使其与锶-90一起被藻类吸收,从而加速整个清理过程。念珠藻的亚细胞结构——液泡中富含硫,而钡和锶在硫溶液中的溶解度相对较低,容易沉淀形成结晶。通过改变环境中钡的浓度,可以促使念珠藻吸收更多的锶。科学家认为,这一过程可能需要大量的钡,但钡并不难制备;同时,调节藻类所处环境中硫的浓度,以改变液泡中硫的含量,还可能进一步优化整个吸附过程。

在福岛核电站等核泄漏事故面前,资金和时间都极为宝贵。采用藻类方案在资金和时间两方面都具有高效性。藻类易于培植,成本相对低廉,且实验证明,念珠藻在与含锶废料接触半小时内即可开始“执行任务”——沉淀锶结晶,可谓“争分夺秒”。这一生物修复策略为放射性污染治理提供了新的思路,未来有望结合工程手段实现规模化应用。

(责任编辑:glia)