亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫研究中心(HZDR)近日发布消息称，该中心研究人员与维斯穆特有限公司及西班牙格拉纳达大学合作，首次证明在以甘油作为食源的条件下，矿井水中的细菌能够将溶解态铀转化为较稳定的化合物。相关成果已发表在《自然通讯》杂志上。
矿井水中细菌细胞膜上不同纳米颗粒的形成。资料来源：HZDR/J。拉夫/E. Krawczyk-Bärsch/AI 编辑
铀通常以矿物结合态存在于土壤中，但环境变化或采矿活动可能使其转为可溶形态。一旦进入水体，可溶性铀会因化学毒性带来环境和健康风险。研究团队关注的问题是：自然水体中的细菌能否降低水中溶解铀含量，以及这些铀最终会转化成什么形态。
实验所用水样来自德国厄尔士山脉一座被淹没的铀矿。研究人员在无氧实验条件下向矿井水中加入一定量甘油，以模拟深部矿井中适合细菌生长的环境。甘油是动植物脂肪的基本组成部分，自然界中真菌分解木材等过程也可产生甘油。在这种条件下，矿井水中原有细菌群落将甘油作为食物来源，并参与铀的转化过程。
研究第一作者安东尼奥·M·纽曼-波特拉介绍，实验进行130天后，水中溶解铀仅剩约5%。研究人员进一步分析发现，铀被积累在细菌细胞壁中，这与此前文献中关于微生物富集重金属的认识相吻合。
更引人关注的是铀的化学状态。通常情况下，铀主要以四价或六价形式存在，五价铀虽然可能出现，但往往被认为很罕见且不稳定。此次研究通过显微和光谱学方法，包括在法国格勒诺布尔欧洲同步辐射装置的罗森多夫光束线开展实验，确认生物质中存在较高比例的五价铀。
研究还发现，这些五价铀与铁和氧形成了FeU(V)O₄。HZDR研究人员表示，这种铀化合物目前尚无正式名称，曾在2020年一项关于克罗地亚部分受铀弹药污染土壤的研究中被发现，并显示出在大气氧作用下仍可稳定存在超过25年的特征。此次实验进一步表明，当干燥后的生物质暴露于氧气中时，FeU(V)O₄含量反而增加。
研究团队认为，这一发现揭示了以甘油为碳源的细菌可将水中有毒溶解态铀转化为稳定化合物的过程，为未来利用微生物进行铀污染环境修复提供了新的研究方向。不过，细菌在实际环境中能在多大程度上降低铀的危害，以及背后的生物化学和地球化学机制，仍需进一步研究。
