Unikaalsed Bakterid Võitlevad Käsitsi Valmistatud Kemikaalidega

{h1}

Teadlased on välja töötanud bakteritüve, mis lagundab toksilisi keemilisi orgaanilisi kemikaale, mida nimetatakse pcbdeks.

See stseenide pealkiri esitati WordsSideKick.com'ile koos riikliku teadusfondiga.

Teadlased on välja töötanud bakteritüve, mis on tuntud kui PCBde või polüklooritud bifenüülide tuntud tööstuslike kemikaalide degradatsiooni ainulaadne toime.

PCBd on mürgised keemilised orgaanilised kemikaalid, mis ohustavad inimeste tervist ja keskkonda.

Keskkonnakaitseagent on liigitanud PCBid kui potentsiaalseid inimese kantserogeene, mis teadaolevalt kahjustavad inimese ja teiste loomade immuunsust, reproduktiivset, närvisüsteemi ja endokriinsüsteemi. Kasutatud tööstus- ja kaubanduslikes rakendustes USA-s valmistati PCB-d alates 1929. aastast kuni selle keelustamiseni 1979. aastal. Kuna need on lagunemiskindlad, on PCBd veel keskkonnas.

Raskesti laguneda

PCB-de puhastamine hõlmab enamasti süvendamist PCB-laadse pinnasega ja mulla põletamist või ladestamist kindlas prügilasse. Need parandusmeetodid on kallid. Näiteks General Electric kasutab 566 miljonit dollarit PCBdega saastunud Hudsoni jõe sademe süvendamiseks ja kaevamiseks 2,6 miljonit kuupmeetrit. Isegi pärast süvendamist jäävad PCBd tihti ümbritsevast kivist sisse.

PCB klooriaatomid muudavad need kemikaalid mürgiseks ja raskesti lagunevaks. Kuigi keskkonnas esineb looduses esinevaid PCB-d kahjustavaid baktereid, on nad kemikaali lagunemiseks aeglane. Kõrgelt klooritud PCBde dekloorimine looduses toimub anaeroobsetes tingimustes ligikaudu 5 protsendi võrra kümne aasta jooksul. See tähendab, et PCBd võivad püsida keskkonnas väga pikka aega.

Bioremediation Consulting Inc. on toetanud Rahvusliku Teadusfondi väikeettevõtete innovatsiooni uurimisprogrammi abil suuri koguseid, mis võiks leevendada rahvatervise probleemi.

Dr Margaret Findlay

Dr Margaret Findlay

Krediit: Bioremediation Consulting Inc.

Lahendus

Varem ei suutnud teadlased nende tugevamate bakterite isoleeritust setete tugevalt kinni panna.

Ent BCI juhataja ja juhtivteadur Margaret Findlill ja BCI asepresident ja projektiteadur dr Samuel Fogel suutsid välja töötada kultuuri - Dehalococoidide perekonna liige, mille nad on sel ajal kaubanduslikult kättesaadavaks teinud. Uurijad suutsid New Jersey saitest põhjavee proovist bakterid eemal hoida. Meeskond kasutas kasvusööde moodustamiseks ühiseid mineraale, nagu naatriumkloriid, ammooniumkloriid, fosfaat ja mikroelemendid.

Vastavalt teadlaste hinnangule ei ole kultuuris kasvatatavad bakterid patogeensed ega põhjusta kahjulikke mõjusid looduskeskkonnale. Kultiveeritud bakterid ei muuda ka vee pH-d, jättes bakterite jääkhüdrokloriidhappe sisalduse kontsentratsiooniks 1 või 2 osa miljoni kohta.

NSF SBIRi toetusega toodi BCI suure hulga baktereid, et testida selle tõhusust polüklooritud bifenüülide neutraliseerimisel, eemaldades klooriaatomid.

BCI kultuurid näitasid oma võimet degradeerida Arocroll 1260, tavaline kaubanduslik segu umbes 60 keemiliselt sarnasest PCBst, mis sisaldas 6 kuni 8 kloori molekuli kohta. 18 nädala jooksul muundati 44 protsenti 6-8 klooriaparaadist PCB-desse, milles oli 4-6 kloori. Sarnaseid tulemusi täheldati ka teise PCB segu Aroclor 1254 puhul.

BCI läbimurret võib olla kultiveeritav süvendamise asendamine ja pinnase prügilasse viimine.

3 Dhc-kultuuride suurused: 100 ml, 1 liitrine ja 20-liitrine ketid.

3 Dhc-kultuuride suurused: 100 ml, 1 liitrine ja 20-liitrine ketid.

Krediit: Bioremediation Consulting Inc.

Kuidas see töötab

PCB-d degradeerivad bakterid vähendavad bifenüülmolekulis klooride arvu. Siis, kui tingimused muutuvad oksüdeerunud, võivad tavalised aeroobsed bakterid molekuli veelgi deklooriseerida, samuti murda süsiniku rõngad, mis sisaldavad bifenüülmolekule.

"Oluline on, et kloorid saaksid väga klooritud PCB-desse tõrjuda... sest mõned neist omavad eriti toksilisi dioksiinseid omadusi," ütles Fogel. Kui te olete alla kahe, kolme või nelja kloori, ütles ta, aeroobsed bakterid võivad metaboliseerida bifenüüle.

Dechlorinatsiooniprotsess PCB-d degradeerivate bakterite kasutamisel on üsna keerukas. Mehhanism hõlmab PCB rolli elektronide vastuvõtjana.

"PCBd on elektronide vastuvõtjad," ütles Fogel. "Elektronide voolamiseks on vaja elektronide doonorit. Tavaliselt on [doonor] suhkru molekul või piimhappega sarnane materjal, mida bakterid võivad kääritada. Üks käärimisproduktidest on molekulaarne vesinik ja molekulaarne vesinik osutub olge lõplik elektronide doonor, mida need bakterid kasutavad, et klorid välja tõmmata. "

Bakterid kasutavad energiaallikana looduslikult esinevate teiste mullatakkide poolt toodetud H2-gaasi, samal ajal kääritades suhkrut või rasva. H2 toimib elektronide doonorina PCB-le. Bakteri ensüümidel, dehalogenaasidel on aktiivne koht vitamiin B12-ga, mis muutub tugeva redutseerijaks. Vesinikgaas aitab vähendada koobalti dehalogenaasides, mis omakorda katalüüsib kloori sidemete purustamist PCB-s, asendades klooriaatom vesinikuaatomiga.

Kui tekib taandav dekloorimine - protsess, milles PCB sai elektronid, jätavad bakterid substraadi, mida aeroobsed bakterid võivad rünnata.Aeroobsed bakterid purustavad PCB aromaatsed tsüklid ja lõpptooteks on mineraliseerunud süsihappegaas ja vesinikkloriidhape.

Dr Samuel Fogel

Dr Samuel Fogel

Krediit: Bioremediation Consulting Inc.

Teaduste ajalugu

Findlay, Fogel ja nende meeskond on osalenud Dehalokokiidide-sarnaste bakterite uurimisel alates 1993. aastast. Uurijad leidsid, et olemasolevate bakteritega esineb trikloroetüleeniga saastunud anaeroobsetes põhjavette reduktiivne dehlorinatsioon.

BCI nõudsid saastunud põhjavee hindamist, et näha, kas TCE on võimalik vähendada deglokeerimist. Klientidel, kellel juba olid oma põhjavees olemas vajalikud bakterid, võib BCI suurendada bakterite mõju, lisades õige elektronide doonori ja seades optimaalseid biokeemilisi tingimusi. Siiski olid klientidel, kelle põhjavesi ei sisaldanud baktereid, ei tekkinud bakterite initsieeritud dekloorimine.

BCI teadlased lahendasid seda probleemi, suurendades dehalokokiide anaeroobsetes tingimustes mineraalse soola keskkonnas ja tarnides bakterid kaubanduslikult klientidele, kelle põhjaveel puudus organism.

Uurijad teadsid peagi, et Dehalococcoid'i tüvi, mis suudab dekloorida aromaatseid ühendeid, nagu triklorobenseenid, on olemas.

TCB, TCE ja PCB-d sisaldava põhjavee tavapärane testimine viis BCI teadlaste arvates, et Dehalococcoidid võiksid polüklooritud PCB-sid mittelaboratoorsetes tingimustes reaalsetes saastunud kohtades. Seda teadvust toetas ka akadeemiline kirjandus, eriti S. H. Zinder ja J. M. Gossett Cornelli ülikoolis ja L. Adrian Berliinis Technische Universitat, kes demonstreeris Dehalococcoidide piiratud võimet decllorinat sisaldavat PCB-d.

Teadlased teadsid ka seda, et dehalokokkideid on erinevad liigid ja sugukonnad, kuid erinevad sortid.

"Oleme kõikidest kirjandusest veendunud, et Dehalococcoidid muutuvad oluliseks organismiks, mis meie arvates on bioremediatsiooni viimane piir," ütles Fogel. "See tähendab, et PCBd on viimane piir, selles mõttes, et klooris leiduvate muude ühendite - või selle ainega seotud keemiliste ainete - kohta pole veel raskem biolaguneerida kui PCBd."

Elektrienergia uurimisinstituudi toetusega uurisid BCI teadlased kliendi poolt tarnitud põhjavee proovid, mis sisaldasid TCB, PCB, TCE ja Dehalococcoides, et hinnata, kas nende proovide bakteri tüvi sobiks hästi põhjavee PCB biolagundamiseks. Bakterid eemaldasid kloorid tõhusalt.

Sellise eduga tõstsid BCI teadlased tähelepanu selle PCB-d degradeeriva organismi kultuuri kasvamisele.

Nüüd võib BCI pakkuda bakterite kultuure, et töödelda PCB saastunud põhjavett või pinnast. Eeldatakse, et bakterid teostavad reduktiivset dekloorimist nii ex situ kui ka in situ, mis võib kõrvaldada vajaduse trükkida PCB saastatud mulda.

BCI teadlased teavitavad avalikkust ja tervendamiskogukonda nende läbimurret ning püüavad leida uusi viise selle leiutusega seotud tehnilise rakenduse kohandamiseks.

BCI teadlased on PCBga pikka aega reisinud, sest nad soovivad parandada keskkonda.

"Kui te sõidate Hudsoni jõe ääres täna, siis näete põhjakülvist süvendatud sadude mägi," ütles Fogel. Kuid "... võib-olla [me] peaksime kasutama bioloogilisi meetodeid [nende lahendamiseks]... Siin on BCI-s keskkonnateadlased, kes soovivad teha muudatusi, seega läbime kõik vajalikud sammud."

Toimetaja märkus: Stseenide eeskujul kujutatud teadlasi on toetanud National Science Foundation, föderaalagentuur, kelle ülesandeks on fundamentaaluuringute ja hariduse rahastamine kõigis teaduse ja tehnika valdkondades. Selles materjalis esitatud arvamused, järeldused ja järeldused või soovitused on autorite omadused ja need ei pruugi kajastada Riikliku Teadusfondi seisukohti. Vaata stseenide tagurpidi arhiivi.


Video Täiendada: .




Uurimistöö


Mis On Subduktsiooni Tsoon?
Mis On Subduktsiooni Tsoon?

Robot-Lennukid Jälgivad Tohutuid Ookeani Veetaset
Robot-Lennukid Jälgivad Tohutuid Ookeani Veetaset

Teadusuudised


Abordihood: Faktid, Müüdid Ja Saladused
Abordihood: Faktid, Müüdid Ja Saladused

Avastatud Tulevikuväljavaadete Jaoks Kasutatavad Iidsed Pühad
Avastatud Tulevikuväljavaadete Jaoks Kasutatavad Iidsed Pühad

Cvs-Brandi Nasaalne Pihusti, Mis On Tuletatud Potentsiaalse Bakteriaalse Saastumise Eest
Cvs-Brandi Nasaalne Pihusti, Mis On Tuletatud Potentsiaalse Bakteriaalse Saastumise Eest

Teadlased Puuritud Antarktika Jäälindisse. Siin On, Mida Nad Leidsid.
Teadlased Puuritud Antarktika Jäälindisse. Siin On, Mida Nad Leidsid.

Uuring: Homofoobid Võivad Olla Peidetud Homoseksuaalid
Uuring: Homofoobid Võivad Olla Peidetud Homoseksuaalid


ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com