БЕРКЛИ, Калифорния. - Удивительная альтернатива микроорганизмам для иммобилизации селенового загрязнения в почве и отложениях была обнаружена исследователями Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США. Было показано, что зеленая ржавчина, безвредный природный оксид железа, вступает в химическую реакцию с токсичным селеном, превращая его в более безопасную элементарную форму.
Селен - это микроэлемент, который может быть высокотоксичным или канцерогенным для человека и дикой природы. Отравление диких птиц в водохранилище Кестерсон в долине Сан-Хоакин в начале 1980-х годов было связано с селеном в дренажных водах для орошения. Инцидент стал наглядной демонстрацией того, как развитие сельского хозяйства может привести к накоплению аномально высоких и потенциально смертельных концентраций селена и других микроэлементов в почвах и отложениях.
Судьба селена в загрязненных почвах долгое время была связана с разложением растительного материала и другой микробной активностью, которая считалась основным средством восстановления растворимых, химически активных форм селена до элементарного состояния. Элементарный селен нерастворим, а это означает, что он не представляет угрозы для перемещения вверх через почву в пищевую цепь или вниз через почву в грунтовые воды.
Вопреки этому прошлому мнению, однако, лабораторное исследование, проведенное Сатишем Минени из отдела наук о Земле лаборатории Беркли, показало, что зеленая ржавчина оказывает на растворимые формы селена такое же воздействие, как и микроорганизмы.
"Мы показали, что реакция трансформации селена в отложениях и восстановлении почвы может происходить без присутствия бактерий, по другому механизму", - говорит Минени.
К нему в этом исследовании присоединились Тецу Токунага, также из отдела наук о Земле лаборатории Беркли, и Гордон Браун-младший из Стэнфордской лаборатории синхротронного излучения. Их результаты были опубликованы в недавнем выпуске журнала SCIENCE (7 ноября 1997 г.).
Хотя Майнени и его коллеги не предлагают какой-либо стратегии восстановления загрязненных селеном участков, основанной на зеленой ржавчине, будущие усилия по очистке и управлению окружающей средой зависят от глубокого понимания основных химических процессов селена и геохимического цикла. Кроме того, реакции трансформации зеленой ржавчины, которые они выявили в селене, должны также относиться и к другим следовым загрязнителям, таким как хром и хлорированные углеводороды..
Исследователи проанализировали свои реакции, используя различные рентгеновские методы, в том числе рентгеновскую абсорбционную структуру вблизи края (XANES) и расширенную спектроскопию тонкой структуры рентгеновского поглощения (EXAFS). Ключом к их выводам было то, что реакции трансформации селена происходят в условиях истощения кислорода, например, в отложениях под водой в пруду. Это те самые условия, при которых образуется зеленая ржавчина.
«Другие исследователи показали, что элементарное железо и оксиды железа могут восстанавливать растворимый селен до менее активного состояния, но, к сожалению, эти две формы оксидов железа не встречаются в природе», - говорит Минени. «С другой стороны, недавние термодинамические и кинетические исследования показывают, что грин ржавчина может быть важным минералом в бескислородных отложениях».
Минени и его коллеги в настоящее время анализируют образцы почвы и отложений, собранных на участках, загрязненных селеном, на наличие грин ржавчины. Для этой работы они будут использовать луч рентгеновской микроскопии в Berkeley Lab Advanced Light Source.
The Berkeley Lab - национальная лаборатория Министерства энергетики США, расположенная в Беркли, штат Калифорния. Он проводит несекретные научные исследования и управляется Калифорнийским университетом.