淡水海藻有何神奇功效？美國西北大學(xué)和阿貢國家實(shí)驗(yàn)室找到了答案。近日，他們的研究表明，淡水海藻能有效去除水中的鍶。這將助力科學(xué)家研究核廢料處理問題。
鍶90是核廢料的主要組成成分，它是核反應(yīng)堆在裂變過程中所產(chǎn)生的一種高危放射物質(zhì)。對于藻類的這一特性，研究人員最初的研究樣本是念珠新月藻類，這是一種常見于池塘的綠色藻類，梭型藻類的工作原理是通過鋇-鍶-硫酸鹽這種混合晶體的形式來隔離鍶。受此啟發(fā)，他們開始研究如何最大限度地去除核廢料中的鍶，即通過用海藻對核廢料進(jìn)行生物修復(fù)或通過研究海藻的運(yùn)作原理來研發(fā)出一套新的核廢料處理方式。
據(jù)悉，這篇研究文章發(fā)表在了《化學(xué)與可持續(xù)性、能源與材料》雜志上，它是《應(yīng)用化學(xué)》的姊妹版。文章作者德克·杰斯特表示：“核廢料的清理問題是我們必須解決的。”杰斯特是美國西北大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)的教授，自小生活在德國南部，曾經(jīng)歷過切爾諾貝利事件的放射性沉降。
“就算全球所有核反應(yīng)堆明天都關(guān)閉，現(xiàn)有核廢料總量仍不可輕視，其保存難度大且費(fèi)用高昂。核廢料輻射很高，我們有必要將這其中的高輻射核廢料與低輻射核廢料進(jìn)行分離。海藻為我們提供了這種工作原理，我們可以借此加大研發(fā)力度?！苯芩固卣J(rèn)為。
杰斯特表示，雖然鍶90不會對環(huán)境造成重大破壞，但是在核電站運(yùn)行以及核廢料處理過程中，放射性同位素都應(yīng)得到妥當(dāng)處理。鍶90的半衰期是30年，其化學(xué)特性與鈣極為相似，因此易于被骨質(zhì)吸收。如果鍶90吸附在骨質(zhì)上，罹患癌癥的風(fēng)險將大大提高。
杰斯特和同事的研究表明，新月形、單細(xì)胞的海藻能有效區(qū)分鈣和鍶。目前，研究人員希望進(jìn)一步了解海藻對鈣和鍶的選擇性。因?yàn)樵诤藦U料中，鈣的總量遠(yuǎn)大過鍶，但鈣是無害的。通過收集鍶90并以固態(tài)晶體的形式進(jìn)行穩(wěn)定，鍶90就被成功分離，且可溶性低。鍶90與核廢料中其他放射性物質(zhì)分離后，就能實(shí)現(xiàn)單獨(dú)處理。
杰斯特表表示：“通過海藻直接對核廢料進(jìn)行生物修復(fù)是一種方法，同時，我們也在研究海藻隔離鍶的基本工作模式，這樣我們就能更有針對性地展開核廢料處理，這一過程將更有選擇性。我們希望通過分離來最大限度地收集鍶。”
同時，美國西北大學(xué)材料學(xué)家米娜·克雷西發(fā)現(xiàn)，通過向核廢料中加入鋇，念珠新月藻能讓鋇與其中的鍶形成晶體，原因是念珠新月藻的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)液泡中富含硫，而鋇和鍶在硫溶液中的溶解能力相對較低，很容易沉淀下來形成晶體，因此通過改變海藻所處環(huán)境中鋇的數(shù)量可讓其吸收更多鍶。克雷西指出，鋇的需要量可能很大，或許也可以通過改變海藻所處環(huán)境中硫的濃度以改變液泡中硫含量來改進(jìn)這個過程。
克雷西和同事還沒有測試這種海藻在輻射環(huán)境中的生存情況。但因?yàn)榻Y(jié)晶過程進(jìn)行很快，短暫存活的時間足以讓它們移除鍶?？死孜髡f：“海藻在30分鐘到1小時內(nèi)就可以沉淀出晶體，而且這種海藻也很容易培植?！?/span>