Обладающий большим периодом полураспада радиоактивный нуклид технеций, образующийся при работе центров по изготовлению и обработке радиоактивных материалов, может проникать в грунтовые воды, а с ними – в реки и озера. Однако, путешествие радионуклида может закончиться гораздо быстрее, если на его пути появится сгенерированное микроорганизмами железо(II).
Исследователи из Тихоокеанской Северо-западной национальной лаборатории (PNNL) недавно обнаружили, что производные железа, образующиеся при метаболизме микроорганизмов, могут стать непреодолимой преградой для опасного радионуклида. Было обнаружено, что восстановление технеция генерирующимся бактериями железом(II), понижает растворимость технеция в 10 раз.
Период полураспада технеция-99 (99Tc), радиоактивного сопродукта обработки радиоактивных материалов составляет 200000 лет. Наиболее распространенная форма технеция – пертехнат-ион 99TcO4– может достаточно свободно перемещаться в почве, попадая в грунтовые воды.
К счастью, пертехнат может быть восстановлен в менее подвижную и менее растворимую форму – оксида четырехвалентного технеция, как за счет взаимодействия с содержащимися в почве ионами Fe2+, так и за счет биологического восстановления под воздействием ферментов оксидоредуктаз почвенных бактерий. Содержание ионов Fe2+в почве может быть повышено за счет таких металл-восстанавливающих бактерий, как Shewanella, Geobacter и Anaeromyxobacter эти же бактерии могу способствовать протеканию процесса 99TcO2– → 99TcO2.
Использовав несколько штаммов восстанавливающих металл бактерий, исследователи из PNNL изучили биологическое восстановление иона 99TcO4– в присутствии и отсутствии оксида железа, определяя размеры образующихся коллоидных частиц 99TcO2 с помощью просвечивающей электронной микроскопии и микрокапиллярной спектроскопии поглощения рентгеновских лучей, а растворимость – с помощью последовательного ультратонкого фильтрования, экстракции растворителя и методов сцинтилляции.
Десятикратное различие в растворимости различных производных технеция весьма важно, так как, например, установленные Агентством по защите окружающей среды США требования по предельно допустимому содержанию 99Tc в питьевой воде низки и лишь чуть превышают содержание 99Tc , обусловленное растворимостью продукта восстановления пертехната – оксида четырехвалентного технеция, однако исследователи из PNNL обнаружили, что при непосредственном биологическом восстановлении пертехнатов могут образовываться коллоидные частицы TcO2, которые также, как и пертехнаты отличаются значительной подвижностью в почвах, однако при одновременном протекании биологического восстановления пертехната и его восстановлении железом(II) размер агрегатов образующихся производных технеция достаточен для того, чтобы они не перемещались по почве к грунтовым водам.
