Обнаружена биологическая очистка некоторых «вечных химикатов»

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде, ученые-химики и инженеры-экологи, выявили два вида бактерий, обнаруженных в почве, которые разрушают класс стойких «вечных химикатов», что дает надежду на недорогую биологическую очистку промышленных загрязнителей.

Эти бактерии разрушают подгруппу пер- и полифторалкильных веществ, или PFAS, в химической структуре которых имеется один или несколько атомов хлора, сообщили Юджи Мэн, доцент Инженерного колледжа Борнса, и ее коллеги из UCR, в журнал «Природная вода».

Вредные для здоровья навсегда химические вещества сохраняются в окружающей среде в течение десятилетий или намного дольше из-за их необычайно прочных связей между углеродом и фтором. Примечательно, что команда UCR обнаружила, что бактерии расщепляют связи хлор-углерод загрязнителя, что запускает цепочку реакций, которые разрушают навсегда химические структуры, делая их безвредными.

«Мы обнаружили, что бактерии могут сначала расщеплять связи углерод-хлор, образуя нестабильные промежуточные продукты», — сказал Мен.

«А затем эти нестабильные промежуточные соединения подвергаются спонтанному дефторированию, которое представляет собой разрыв связи углерод-фтор».

Хлорированные ПФАВ представляют собой большую группу в вечном химическом семействе, состоящем из тысяч соединений. Они включают в себя различные негорючие гидравлические жидкости, используемые в промышленности, и соединения, используемые для создания химически стабильных пленок, которые служат барьером для влаги в различных промышленных, упаковочных и электронных приложениях.

Два вида бактерий – Desulfovibrio amophilus и Sporomusa sphaeroides – идентифицированные группой Менса, встречаются в природе и, как известно, живут в подземных микробиомах, где грунтовые воды могут быть загрязнены ПФАС. Для ускорения очистки в грунтовые воды можно впрыскивать недорогое питательное вещество, такое как метанол, чтобы стимулировать рост бактерий. По словам Мена, это значительно увеличит присутствие бактерий и позволит более эффективно уничтожать загрязняющие вещества. Если бактерии еще не присутствуют, загрязненная вода может быть инокулирована одним из видов бактерий.

Название статьи: «Существенное дефторирование полихлорфторкарбоновых кислот, вызванное анаэробным микробным гидролитическим дихлорированием». Мэн является автором-корреспондентом, а Босен Джин, аспирант Калифорнийского университета в области химической и экологической инженерии, является ведущим автором. Другими соавторами UCR являются постдок Цзиньюй Гао; бывший постдок Хуацин Лю; бывшие аспиранты Шунь Че и Яочунь Юй; и доцент Джинён Лю.

Препринт этой статьи, написанный Босеном Джином, получил несколько наград, в том числе премию ACSenvr's C. Ellen Gonter Award для аспирантов в области химии окружающей среды, премию ACSenvr - Общества экологической токсикологии и химического обмена, а также лучшую студенческую работу 12-й конференции Battelle 2022 года по хлорированию. Премия.

Исследование расширяет более раннюю работу Мен, в которой она продемонстрировала, что микробы могут разрушать упрямый класс ПФАС, называемый фторированными карбоновыми кислотами.

Микробы уже давно используются для биологической очистки разливов нефти и других промышленных загрязнителей, включая промышленный растворитель трихлорэтилен или ТХЭ, который изучал Мен.

Но то, что известно об использовании микроорганизмов для очистки ПФАС, все еще находится в зачаточном состоянии, сказал Мен. Ее открытие многообещающе, поскольку биологическая обработка, если доступны эффективные микробы, пожирающие загрязняющие вещества, обычно менее затратна и более экологична, чем химическая обработка. Микробы, питающиеся загрязняющими веществами, также могут быть занесены в труднодоступные места под землей.

Последнее исследование PFAS среди мужчин проводится в то время, когда Агентство по охране окружающей среды США обнародует новые правила, стимулирующие очистку загрязненных PFAS участков грунтовых вод по всей стране, поскольку эти химические вещества связаны с множеством вредных последствий для здоровья, включая рак, заболевания почек и гормональные сбои. .

Начиная с 1940-х годов соединения ПФАС стали широко использоваться в тысячах потребительских товаров, включая жиростойкие бумажные обертки и контейнеры, а также средства пожаротушения, из-за их способности образовывать защитные покрытия, устойчивые к теплу, воде и липидам.