В ходе серии лабораторных испытаний относительно распространенная почвенная бактерия продемонстрировала свою способность расщеплять трудноудаляемый класс загрязняющих веществ под названием PFAS, сообщили исследователи из Принстонского университета.
Бактерия, Acidimicrobium bacterium A6, удалила 60% PFAS, в частности, перфтороктановой кислоты (PFOA) и перфтороктанового сульфоната (PFOS) _ в лабораторных флаконах за 100 дней наблюдения, сообщили исследователи в статье от 18 сентября в журнале журнал «Наука об окружающей среде и технологии». Из-за проблем со здоровьем и повсеместного распространения EPA недавно начало исследование воздействия химических веществ на питьевую воду. Питер Яффе, ведущий исследователь и профессор гражданской и экологической инженерии в Принстоне, сказал, что исследователи были очень воодушевлены тем, что эти бактерии существенно разлагают знаменитый непокорный класс химических веществ, но предупредил, что необходима дополнительная работа, прежде чем будет достигнуто действенное лечение.
«Это доказательство концепции», - сказал Джаффе, профессор гражданского строительства Уильяма Л. Кнаппа 47 года. "Мы хотели бы получить удаление выше, а затем пойти и проверить его в полевых условиях."
PFAS (пер- и полифторалкильные вещества) широко используются в продуктах, от антипригарных сковородок до пены для пожаротушения, и Агентство по охране окружающей среды заявило, что есть доказательства того, что воздействие PFAS вредно для здоровья человека. Из-за этого американские производители постепенно отказались от нескольких версий PFAS в своих продуктах. Но вещество долгоживущее и крайне трудно удаляемое из почвы и грунтовых вод. В последние годы местные органы власти искали способы уменьшить количество PFAS в водоснабжении.
Из-за прочности связи углерод-фтор эти химические вещества чрезвычайно трудно удалить обычными средствами. Но Джаффе и его соавтор Шан Хуанг, научный сотрудник Принстона, подозревали, что Acidimicrobium A6 может быть эффективным средством.
Исследователи впервые начали работать с бактериями несколько лет назад, когда исследовали явление, при котором аммоний разрушался в кислых, богатых железом почвах водно-болотных угодий Нью-Джерси и подобных местах. Поскольку удаление аммония является важной частью очистки сточных вод, исследователи хотели понять, что стоит за процессом, названным Feammox. В своем первоначальном исследовании в 2013 году Джаффе и его коллеги взяли образцы почвы из водно-болотных угодий Ассанпинк за пределами Трентона. Они культивировали образцы в лаборатории, чтобы идентифицировать микроорганизмы, ответственные за процесс Feammox. Исследователи узнали, что реакция Feammox происходила в присутствии Acidimicrobium A6, но потребовалось несколько лет кропотливой работы, чтобы изолировать этот организм и вырастить его в виде чистой культуры.
Одной из проблем при работе с Acidimicrobium A6 является потребность бактерий в железе как для роста, так и для устранения таких соединений, как аммоний. Джаффе вместе с аспирантами Вейтао Шуай и Мелани Руис, которые сейчас работают в докторантуре в Rutgers, определили, что они могут заменить железо в лабораторных реакторах электрическим анодом. Это позволило исследователям легче выращивать эти бактерии и работать с ними; он также представил возможный способ разработки реакторов для восстановления в отсутствие железа.
Когда они секвенировали геном Acidimicrobium A6, исследователи заметили определенные характеристики, которые открыли возможность того, что бактерия может быть эффективной в удалении PFAS.
"Мы знали, что найти организм, способный разлагать эти перфторированные органические вещества, было большой экологической проблемой", - сказал Джаффе.
Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи запечатали образцы Acidimicrobium A6 в лабораторных контейнерах, а затем проверили способность бактерий расщеплять соединения в лабораторных реакторах.
Через 100 дней исследователи остановили тест и определили, что бактерии удалили 60 процентов загрязняющих веществ и выпустили эквивалентное количество фтора в процессе. Джаффе сказал, что 100-дневный период был произвольно выбран для эксперимента, и что более длительные инкубации могут привести к большему удалению PFAS. Исследователи также планируют варьировать условия в реакторе, чтобы найти оптимальные условия для удаления PFAS.
Acidimicrobium A6 процветает в условиях низкого содержания кислорода, что делает его особенно эффективным для восстановления почвы и грунтовых вод и позволяет ему функционировать без дорогостоящей аэрации. Однако этим бактериям также необходимы железо и кислая почва. Джаффе сказал, что это может ограничить их распространение, но корректировка почвенных условий также может позволить бактериям функционировать в областях, которые естественным образом не соответствуют этим требованиям. Отметив предыдущую работу по снижению содержания аммония с помощью Acidimicrobium A6 в столбцах почвы, построенных заболоченных территориях и электрохимических реакторах, Джаффе сказал, что исследователи считают, что это также может быть сделано для восстановления PFAS.
Джаффе сказал, что исследователи также работают с Мохаммадом Р. Сейедсаямдостом, адъюнкт-профессором химии, и коллегами по химическому факультету, чтобы лучше понять ферменты, участвующие в процессе дефторирования. Характеристика этих ферментов может дать информацию, которая повысит эффективность восстановления.
Поддержку исследования частично оказал Фонд Хелен Шипли Хант.