A felfedezés ugrásszerűen elindítja a bányák helyreállítási erőfeszítéseit

A felfedezés ugrásszerűen elindítja a bányák helyreállítási erőfeszítéseit
A felfedezés ugrásszerűen elindítja a bányák helyreállítási erőfeszítéseit
Anonim

Egy elhagyott wisconsini ólom- és cinkbánya víz alatti mélyedéseiben talált mikroszkopikus életet vizsgálva a tudósok meggyőző bizonyítékokat találtak arra vonatkozóan, hogy a mikroorganizmusok kulcsszerepet játszanak az ásványi lerakódások kialakulásában.

A lelet nemcsak a biológia szerepére világít rá egyes fémércek kialakulásában, de segítheti a szennyezett bányászati ​​területek új helyreállítási erőfeszítéseinek beindítását.

A Science folyóirat december 1-i pénteki kiadásában Jillian Banfield, a Wisconsin-Madison Egyetem geológia és geofizika professzora által vezetett kutatók a természetes biofilmek felfedezését és jellemzését írják le, amelyek úgy tűnik, hogy koncentrálódnak. cink-szulfid.

Az elhagyott bányák mélyén talált biofilmek erősen benépesültek baktériumokkal, amelyek némelyike ​​segít a szulfát vagy a kénsav, a fémércek és a talajvízből származó cink bányászatával kapcsolatos átható szennyezőanyag cink-szulfiddá alakításában..

"Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a mikrobák hogyan szabályozzák a fémkoncentrációt a talajvízben és a vizes élőhelyeken alapuló kármentesítési rendszerekben, és biológiai útvonalakat sugallnak bizonyos alacsony hőmérsékletű cink-szulfid lerakódások kialakulásához" - írják a kutatók a legújabb Science-ben, az ország vezető folyóiratában. tudományos folyóirat.

A biofilmeket először szabadidős búvárok fedezték fel, akik egy régi bánya sötét, elárasztott alagútjait kutatták Wisconsin délnyugati részén, a Mississippi folyó közelében található történelmi ólombányászati ​​régióban. A csapat tagjai megtanították a búvárokat a steril gyűjtőrendszerek használatára, hogy mintákat vegyenek a biofilmből laboratóriumi elemzéshez.

A cikkben a wisconsini csapat egy olyan folyamatot ír le, amelynek során az apró cink-szulfid kristályok gyorsan felhalmozódnak a szulfátredukáló baktériumfajokkal benépesített természetes biofilmekben.A szulfát szulfiddá redukálása Matthias Labrenz, a Science tanulmány vezető szerzője szerint a szerves anyagok oxidációjával függ össze: a mikrobák a szerves anyagok metabolizálása során szulfidionokat szabadítanak fel az oldatba a biofilm körül. Ez telítődéshez vezet a biofilm közelében, és ennek eredményeként a cink-szulfid gyorsan felhalmozódik mikroszkopikus kristályok formájában a biofilmben.

Ez a folyamat, mondja Banfield, "az, amit a savas bányák vízelvezető kezelésénél terveztek szerves anyagokban gazdag épített vizes élőhelyek felhasználásával. Talán munkánkat fel lehet használni e stratégiák fejlesztésének finomítására."

A bányászati ​​területek körüli szennyeződés világméretű problémája jelentős. A savas bányavízelvezetés például veszélyt jelent a bányák közelében lévő felszíni és talajvízre. Ez akkor fordul elő, amikor a fém-szulfid ércek levegővel és vízzel érintkeznek, és a szulfid kénsavvá alakul. Ezenkívül az olyan fémek, mint a cink, mérgezőek, beszivároghatnak a talajvízbe, és beszennyezhetik a kutakat és más ivóvízforrásokat.

Ken Kemnerrel és az Argonne National Laboratory Advanced Photon Source munkatársaival együttműködve a wisconsini csapat a világ eddigi legfinomabban fókuszált nagyenergiájú röntgensugarait használta annak kimutatására, hogy kis, de jelentős mennyiségű egyéb mérgező anyag. például az ionokat, az arzént és a szelént, valamint a cinket a talajvízből vonják ki és koncentrálják a biofilmekben.

Egy másik csoport, az UW-Madison fizikaprofesszor, Gelsomina De Stasio vezetésével egy új röntgenmikroszkóp segítségével kémiai elemzést végzett, amely kimutatta, hogy a biofilmekben található kénvegyületek valóban szulfidok.

"A mikroszkóp képessége lehetővé tette számunkra annak meghatározását, hogy sok szulfát van a mintában, mindenhol, míg a baktériumon szulfidlerakódások találhatók" - mondja De Stasio: "Ez arra késztet bennünket, hogy a Ezek a baktériumok először metabolizálják a szulfátokat és melléktermékként szulfidokat csapnak ki."

Lényegében tehát, amit Banfield és csoportja talált, az egy természetes folyamat, amelynek során a mikrobák – a Desulfobacteriaceae családba tartozó baktériumok – szulfidot termelnek, amely megköti a cinket és más mérgező fémeket a környező talajvízből.

Bizonyos esetekben az újonnan felfedezett biofilmek a talajvíz cinkben gazdag oldatait „jóval a biztonságos ivóvízszint alá csökkenthetik” – mondja Banfield. "Számos bioremediációs program csökkenti a szennyezőanyagok mennyiségét, de nem elég alacsony mértékben ahhoz, hogy a környezet biztonságos legyen. Eredményeink azonban részletes betekintést nyújtanak a fémeltávolítás folyamatába, így hasznosak lehetnek a jelenleg fejlesztés alatt álló (bioremediációs) stratégiák javításában."

A Banfield csoportja és munkatársai által végzett felfedezés alaposabb szinten kiszélesíti a mikrobák ásványi lerakódások kialakulásában játszott szerepének tudományos megértését. "Ez nem csak egy előreugrás" - mondja Argonne's Kemner. "Nagy lépést tettünk az ásványi mikrobák kölcsönhatásainak megértésében. A baktériumok és szilárd anyagok kölcsönhatása mindenütt jelen van, és nemcsak a geokémiában, hanem más területeken is kihat az asztrobiológiától a környezettudományig."

Régóta bebizonyosodott például, hogy a mikrobák egyes vas-szulfid-lerakódásokat képeznek, de a baktériumok és más mikroorganizmusok szerepét az ércásványok képződésében kevéssé tanulmányozták, mondja Banfield.

"A legnagyobb cink-szulfid lerakódások némelyikénél a képződés hőmérsékletéről azt a következtetést vonták le, hogy túl magas (100 Celsius-fok felett) ahhoz, hogy komolyan fontolóra vegyék a mikrobákat" - mondja Banfield, megjegyezve, hogy a legnagyobb ilyen lerakódások az üledékekben találhatók.

Az uralkodó elméletek szerint a termikus folyamatok felelősek, amelyek valószínűleg a szerves anyagok lebomlásához kapcsolódnak, de kizárják a mikrobák közvetlen részvételét.

Elhomályosítja a képet az a tény, hogy van némi bizonytalanság az érclerakódások kialakulásához szükséges hőmérséklettel vagy a folyamat során előforduló hőmérséklet-tartományokkal kapcsolatban. Ráadásul az elmúlt években a tudósok szulfidcsökkentő mikrobákat fedeztek fel, amelyek 100 Celsius-fok körüli hőmérsékleten szaporodnak, ami arra utal, hogy a kutatók nem utasíthatják el annak lehetőségét, hogy a mikrobák ásványi lerakódásokat raknak le.

Az új mű, mondja Banfield, segít a kép kitöltésében: "Most már tudjuk, hogyan lehet tiszta cink-szulfid lerakódásokat képezni (mikrobák közreműködésével), és ezt híg talajvíz oldatokból, " ő mondja. "Úgy tűnik, ezek a biofilmek a talajvízben található cink fő elnyelői."

Banfield csoportja jelenleg a cink-szulfid kristályok részleteit vizsgálja: "Reméljük, hogy az újonnan felfedezett mikroszerkezeti jellemzők egy része kimutatható az ősi cink-szulfid-lerakódásokban. Ez fontos lesz a cink-szulfid biogenitásának bizonyításához. ezek az ércek."

Banfield, Labrenz, De Stasio és Kemner mellett a Science lapban megjelent Gregory Druschel, Susan Welch, Benjamin Gilbert és Philip Bond, mind az UW-Madison; Tamara Thomsen-Ebert, Diversions Scuba, Madison; Barry Lai és Shelly Kelly, az Argonne National Laboratory munkatársa; valamint Graham Logan és Roger Summons, az Australian Geological Survey Organisation munkatársa.A munkát elsősorban az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának alapvető energiatudományi programja finanszírozta.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Speciális patkók mérik a lovak gyorsulását, értékelik a rehabilitációs módszereket
Olvass tovább

Speciális patkók mérik a lovak gyorsulását, értékelik a rehabilitációs módszereket

A lovak leggyakrabban elszenvedett sérülései a lovasok által kifejtett nyomásból származnak, és annak ismerete, hogy a lovak mozgása milyen erőket fejt ki, rendkívül hasznos lehet az ilyen sérülések kezelésének mérlegelésekor. A Wageningeni Egyetem tudóscsoportja Johan van Leeuwen professzor vezetésével tanulmányokat végzett a különböző lovas technikák előnyeiről a sérülések kockázatának csökkentésében, valamint a lovak rehabilitációs módszerének előnyeiről.

Zöld megoldás a bioüzemanyag-termelésre: Növényekből származó enzimek
Olvass tovább

Zöld megoldás a bioüzemanyag-termelésre: Növényekből származó enzimek

Az alternatív tüzelőanyagok növényi anyagokból történő előállítására irányuló jelenlegi törekvések mellett olyan enzimekre van szükség, amelyek ezt az anyagot hasznosítható vegyületekké bontják le, ipari mennyiségben és alacsony költséggel. A Texas A&M Egyetem tudósainak egyik csoportja megoldást talált:

Smithsonian Coral Biodiversity Survey of Panama Gyöngyszigetek
Olvass tovább

Smithsonian Coral Biodiversity Survey of Panama Gyöngyszigetek

A Smithsonian Tropical Research Institute kutatói és munkatársaik átfogó felmérése a panamai Las Perlas-szigetcsoport korallok biológiai sokféleségéről világos védelmi ajánlásokat eredményezett egy új part menti kezelési tervhez. "A Las Perlas szigetcsoport természeti erőforrásainak védelmére vonatkozó stratégiák értékeléséhez alapvető információkat gyűjtöttünk össze a korallfajok elterjedésével kapcsolatban.

Az amerikai korallzátonyok fele „rossz” vagy „tisztességes” állapotban van, NOAA jelentése szerint
Olvass tovább

Az amerikai korallzátonyok fele „rossz” vagy „tisztességes” állapotban van, NOAA jelentése szerint

Az Egyesült Államok joghatósága alá tartozó korallzátonyok állapotáról szóló új NOAA-elemzés szerint az Egyesült Államok korallzátonyok ökoszisztémáinak csaknem fele „rossz” vagy „megfelelő” állapotban van. A július 7-én kiadott jelentés, Az Egyesült Államok és a csendes-óceáni szabadon társult államok korallzátony-ökoszisztémáinak állapota:

Fiatalkori delfin életveszélyes törmeléktől megszabadulva
Olvass tovább

Fiatalkori delfin életveszélyes törmeléktől megszabadulva

A Délkeleti Regionális Tengeri Emlősök Stranding Hálózatának tagjai kedden sikeresen eltávolították a fekete gumiszíjat, amelyet egy fiatal palackorrú delfin feje köré tekert, elkerülve ezzel az életveszélyes sérülést. Összehangolt erőfeszítéssel a NOAA és a hálózat tagjai megtalálták a fiatal delfint a Wilmington folyóban, amely a tengerparton belüli vízi út része Savannah (Ga.

A madarak éjszaka együtt vándorolnak szétszórt állományokban, egy új tanulmány szerint
Olvass tovább

A madarak éjszaka együtt vándorolnak szétszórt állományokban, egy új tanulmány szerint

Egy új elemzés szerint a madarak nem repülnek egyedül éjszakai vándorláskor. Egyes madarak legalább együtt maradnak vándorútjukon, és akkor is együtt repülnek, ha legalább 200 méteres távolságra vannak egymástól. Az Illinoisi Egyetem és az Illinois Natural History Survey kutatói által készített tanulmány júliusban jelenik meg az Integrative and Comparative Biology folyóiratban.

Az egyszerű életforma 700 millió évvel korábban létezhetett, mint azt korábban gondolták
Olvass tovább

Az egyszerű életforma 700 millió évvel korábban létezhetett, mint azt korábban gondolták

A földi élet kezdetének elfogadott időkeretét most megkérdőjelezi a Curtin Műszaki Egyetem vezette tudóscsoport, miután a nyugat-ausztráliai Jack Hillsből származó gyémántokban megtalálta a legkorábbi életformák kulcsfontosságú mutatóját. A Jack Hills-i cirkonkristályok belsejében rekedt 4,2 milliárd éves gyémántok a Föld szénének legrégebbi ismert mintái.

A tudósok három dimenzióban integrálják az adatokat, hogy tanulmányozzák a fiatal halakra gyakorolt ​​éghajlati hatásokat
Olvass tovább

A tudósok három dimenzióban integrálják az adatokat, hogy tanulmányozzák a fiatal halakra gyakorolt ​​éghajlati hatásokat

A felszínről nézve a New Jersey északi részének és a New York állambeli Long Island partjainál lévő két óceáni terület ugyanúgy néz ki. A NOAA tudósai szerint azonban a négy négyzetmérföldes foltok nem is különbözhetnek egymástól, mivel valós idejű víz alatti képeket és környezeti adatokat tekintenek meg, hogy megpróbálják kitalálni, mi él ott, és hogyan befolyásolja a klímaváltozás a tengeri élővilágot, különösen a nagyon fiatal halakat.

A szén-dioxid megkötésére vonatkozó ösztönzők nem védik a fajokat
Olvass tovább

A szén-dioxid megkötésére vonatkozó ösztönzők nem védik a fajokat

Az oregoni Willamette-medencében lévő vidéki földtulajdonosok fizetése a veszélyeztetett állatok védelméért nem feltétlenül jelenti azt, hogy az újonnan megőrzött fáik és növényeik több szenet fognak felszívni a légkörből, és fordítva – állapította meg egy új tanulmány.

Kína programjai célja a környezet helyreállítása és az emberek megsegítése
Olvass tovább

Kína programjai célja a környezet helyreállítása és az emberek megsegítése

A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban megjelent új kutatás szerint A világ két legnagyobb környezetvédelmi programja Kínában általában sikeres, bár a kulcsfontosságú reformok a világ többi részének modelljévé alakíthatják őket.