科學(xué)家們在核廢料的長期處置中發(fā)現(xiàn)了一個意想不到的盟友：細(xì)菌。瑞士聯(lián)邦洛桑高等工業(yè)大學(xué)（EPFL）的研究人員說，天然存在的細(xì)菌可以消耗核廢料中的氫氣，從而防止放射性物質(zhì)泄漏。
在最近的一項(xiàng)研究中，EPFL領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了一種由7種細(xì)菌組成的微生物群落，這些細(xì)菌在地下數(shù)百米的巖石層中自然生存，這些巖層也被選來用作容納瑞士核廢料。研究小組發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整核廢料處置庫的設(shè)計(jì)，這些細(xì)菌不僅不會造成威脅，而且還可以通過消耗積聚在帶有廢物腐蝕物的鋼罐上的氫氣來增加其安全性。因?yàn)槿绻患右钥刂�，隨著氣體壓力積累將會影響主巖石的完整性。他們在Nature Communications雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。
廢核燃料的放射性需要大約二十萬年才能恢復(fù)到天然存在的鈾的水平。因此，大多數(shù)關(guān)于核廢料處置的長期安全性的研究集中于緩慢地質(zhì)年代的過程：構(gòu)成儲存地點(diǎn)的巖石層的力學(xué)或者就地的保護(hù)性屏障的魯棒性設(shè)計(jì)，都是為了防止輻射。然而，所有這些研究忽略了一個關(guān)鍵因素：生物學(xué)。
地下生活的細(xì)菌怎么吃掉核廢料呢？
研究人員發(fā)現(xiàn)，數(shù)百米地下細(xì)菌是隨處可見的。一位資深研究者Rizlan Bernier-Latmani說道，他們將利用任何可用的能源�！霸谔├綆r石實(shí)驗(yàn)室，我們從地下300米的水樣中發(fā)現(xiàn)了一個形成封閉食物鏈的細(xì)菌群落，其中有許多從未被觀察過，在原始條件下，該細(xì)菌食物鏈底部的物種，其能量來自宿主巖石中的氫氣和硫酸鹽，從而為剩余的物種提供動力，”她解釋說。
在混合物中加入核廢料改變了它們的生存條件。將核廢料裝在玻璃化，密封的鋼罐中，再用一層厚厚的膨潤土包圍密封，并埋在在數(shù)百米下地質(zhì)穩(wěn)定的硬泥巖層里，將放射性廢物與周圍環(huán)境隔絕。但是鋼罐不可避免的腐蝕導(dǎo)致氫氣的產(chǎn)生。
五年前，Bernier-Latmani和她的研究人員把他們的假設(shè)帶到了這個領(lǐng)域。 Bernier-Latmani解釋說：“兩年來，在泰利地區(qū)的硬泥巖層的中心，我們對地下細(xì)菌進(jìn)行了吸附氫氣吸收水平的測試。在那段時(shí)間，他們監(jiān)測細(xì)菌群體的組成以及它們?nèi)绾螁为?dú)地改變它們支持生物化學(xué)途徑的潛力以及它們實(shí)際產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。
一旦細(xì)菌消耗了所有可用的氧和鐵，研究人員觀察到它們的群體數(shù)量和它們的新陳代謝的變化。兩者都是由于氫氣的可用性增加。Bernier-Latmani解釋說：“這是個好消息，能夠利用氫氣驅(qū)動其代謝的兩種細(xì)菌種類蓬勃發(fā)展，而其他種類則扛在它們的生長上。因?yàn)榧?xì)菌群落的擴(kuò)散有助于保持氫氣的積聚。
細(xì)菌可以成為天然生物屏障？
那么如何使用這些發(fā)現(xiàn)來使核廢料處置庫更安全？ Bernier-Latmani建議增加第四個生物工程屏障�！拔覀兛梢宰龅氖窃谂驖櫷梁椭黧w巖層之間添加一層多孔材料，這種多孔層將為細(xì)菌提供一個理想的生態(tài)位，可以從宿主巖石中提取硫酸鹽，并從腐蝕罐中提取氫氣”。但是一個問題仍然困擾研究者：細(xì)菌群落的基因組研究表明微生物可以具有將氫氣轉(zhuǎn)化為甲烷的能力，這將是不太有利的結(jié)果。
