切爾諾貝利禁區

切爾諾貝利禁區

然而,核電站的令人擔憂之處不僅僅在於爆炸。如何處理核反應堆產生的核廢料也是一個嚴重的問題。核電站的動力來自於高放射性元素(例如鈾)。這些元素又會分解為其他放射性元素。鈾和其副產物釋放的電離輻射可以改變我們的DNA。長期暴露於核輻射之下,更會增加患癌的風險。

核電站

核電站

目前,核電站產生的放射性廢物被冷卻存儲在混凝土包裹的大型不銹鋼容器內。大量的核廢棄物則裝填在混凝土內,埋於地下深處。盡管這些方法在今天仍然行得通,但是由於全球人口的不斷增長,這些方法難以持續。填埋的放射性廢物還存在另一個風險:混凝土內的廢棄物可能會浸出到周圍環境中,並影響食物鏈。所以,我們需要一個更好的方法,來一勞永逸地處理掉放射性廢物。

存儲於地下的放射性廢物桶

存儲於地下的放射性廢物桶

讓它們來吃掉廢棄物!

現在,有請我們多才多藝的微生物朋友!借助微生物的幫助,我們可以真正解決掉核廢物。曼徹斯特大學的科學傢發現一種名為”地桿菌“(Geobacter)的細菌,它不僅可以在輻射下生存,還能反過來利用輻射。地桿菌具有氧化有機化合物和金屬(包括鐵和放射性金屬)的獨特能力。它們甚至可以在高堿度且缺氧的環境下(比如存放核廢料的地下深處)生存。

如果地下水與存儲核廢料的混凝土屏蔽室接觸,兩者之間的反應會提高堿度。有些核廢料中還含有來自於廢棄的過濾器或工作服等的纖維素。在高堿度環境下,這些纖維素會分解成異醣酸(ISA)。然後,異醣酸可以和鈾發生反應,形成一種更易溶的化合物。該化合物可能會泄露,甚至可能會污染地下水。但是,地桿菌可以防止這種潛在的致命災難,因為它可以分解異醣酸,並將其作為食物和能量的來源。這樣一來,鈾就會保持最初的不溶性固體狀態。這種狀態的鈾,不會污染飲用水或食物鏈,從而潛在地拯救瞭無數生命。

在另一個實例中,美國能源部的一個研究項目發現一種名為”伯克霍爾德氏菌屬“(Burkholderia fungorum)的菌株,它也可以利用鈾。該發現的特別之處在於,當時(2015年4月),伯克霍爾德氏菌屬與鈾還原尚無聯系。

科學傢認為,該區域有其他消耗鈾的細菌存在,久而久之,該菌株”學會“瞭這種鈾還原的新技能。這也是伯克霍爾德氏菌屬的一個特點:它們可以和鄰近的細菌交換遺傳物質(DNA)。交換的DNA可以帶來對抗生素的抗性或對重金屬毒性的抗性。而伯克霍爾德氏菌屬,可能交換到瞭一些DNA,從而使其獲得瞭還原鈾的能力。

細菌基因交換的方式

細菌基因交換的方式

輻射克星

在減弱輻射這件事上,真菌一點也不落後於細菌。這一證據直接來自於已經廢棄的切爾諾貝利核電站的中央位置。悲劇發生的十年後,研究人員派遣機器人去搜索危險區域,然後在毀壞的反應堆壁上發現瞭漆黑的真菌。調查還表明,該真菌可以分解來自核反應堆熱核中的放射性石墨。另一個有趣的發現是,該真菌似乎正向著輻射源的方向生長。

研究人員從收集到的樣品中鑒別出三種真菌,分別是球孢枝孢菌、新型隱球菌和皮炎王氏黴。研究人員還在這三種真菌中,都發現瞭大量的黑色素。黑色素也存在於人的皮膚中。我們已知黑色素可以吸收光,但會消除輻射。然而,在這些真菌中,同樣的黑色素卻會吸收輻射,並利用輻射來生長,好比植物利用葉綠素通過光合作用將陽光轉化為能量一樣。

和其他缺乏黑色素的真菌相比,含有黑色素的真菌在輻射下生長得更快。這是因為輻射暴露導致真菌黑色素分子形狀發生改變。這種變化,導致黑色素進行典型代謝化學反應的能力提高瞭四倍。

切爾諾貝利四號反應堆內部

切爾諾貝利四號反應堆內部

自此之後,研究人員從切爾諾貝利發現瞭37種真菌。其中,多毛青黴、球孢枝孢菌、黑酵母菌和雜色曲黴甚至可能是具有極高放射性底物的活性生物破壞劑。除瞭生物修復之外,在切爾諾貝利發現的那些喜歡輻射的真菌或許也可以解決NASA的輻射問題。NASA已經下決心,要將人類送上火星。但他們面臨的一個最大阻礙就是如何保護宇航員免受輻射危害。我們在地球上,有大氣和磁場的保護。但是在太空、月球、在火星,沒有這些保護,人類根本無法生存。因此,科學傢正在尋找保護宇航員的可行方法。

國際空間站

國際空間站

噴氣推進實驗室的研究人員已將從切爾諾貝利分離出來的八種真菌送去瞭國際空間站,希望能借此找到解決方案。在國際空間站,宇航員發現,這些真菌可以將輻射水平降低大約2%。雖然這2%遠不足以用來保護宇航員,但至少我們看到未來的希望。比如,宇航員在出發時可以攜帶少量真菌菌落,然後在抵達火星後,將真菌種植在盾型結構上,等真菌繁殖起來後,就可以提供價廉物美的額外保護。

毫無疑問,微生物為不斷增加的放射性廢物提供瞭永久性解決方案,多個研究項目也在尋找其他可代謝放射性物質的新型微生物。借著這些新的發現,未來我們將可以用微生物去清理現有的每一個核電站產生的放射性廢物。

Source: m.cnbeta.com