door heel Amerika, locaties met gevaarlijk afval vormen een voortdurende bedreiging voor de gezondheid van mens en milieu. De ernstigste gevallen staan ​​bekend als Superfund-sites, waarvan er momenteel meer dan duizend bestaan. Ongeveer 50 miljoen Amerikanen wonen binnen drie mijl van een van deze zones, waardoor ze mogelijk een verhoogd risico lopen op kanker en andere ernstige ziekten.

Hoewel de sanering van dergelijke locaties een prioriteit voor de volksgezondheid is, de technische uitdagingen zijn enorm. Van bijzonder belang zijn een paar gechloreerde chemicaliën die bekend staan ​​​​als TCE en perchloraat. TCE werd veel gebruikt als ontvettingsmiddel en perchloraat wordt gebruikt bij de vervaardiging van drijfgassen. Vanwege de wijdverbreide afhankelijkheid van deze chemicaliën in het verleden en hun onjuiste verwijdering, ze hebben vaak hun weg gevonden naar het milieu, die aanzienlijke risico's met zich meebrengen voor de menselijke gezondheid en de omliggende ecosystemen.

Bioremediatie voor het verwijderen van deze zeer giftige chemicaliën, vooral wanneer ze in mengsels aanwezig zijn, is lange tijd een uitdaging geweest voor wetenschappers. Gechloreerde chemicaliën blijven hardnekkig in het milieu aanwezig, soms vervuilende drinkwatersystemen.

In een nieuwe studie, onderzoekers van het Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology hebben nieuwe manieren onderzocht om het milieu te ontdoen van deze gelijktijdig voorkomende giftige chemicaliën. Om dit te bereiken, Fe ⁰ in combinatie met microbiële culturen die een ongebruikelijke microbe bevatten die bekend staat als Dehalococcoides mccartyi, werden toegevoegd aan bodem- en grondwatermonsters van een verontreinigde Superfund-site in Goodyear, Arizona. De verontreinigde locatie was vroeger betrokken geweest bij defensie- en ruimtevaartproductie.

De onderzoekers beschrijven hoe Dehalococcoides-bacteriën in synergie kunnen werken met Fe ⁰ , bekend als nulwaardig ijzer. De nieuwe studie beschrijft de omstandigheden waaronder Fe ⁰ , dehalococcoides, en andere bacteriën kunnen TCE en perchloraat effectief omzetten in goedaardige of minder giftige eindproducten van microbiële biologische afbraak, (bijv. etheen).

De studie verschijnt in het huidige nummer van het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie .

Kritisch, de techniek voorkomt dat de TCE-afbraakreactie halverwege het proces tot stilstand komt. Wanneer dit gebeurt, een paar chemicaliën, cis-DCE en vinylchloride worden geproduceerd, in plaats van etheen. Dit zou slecht nieuws zijn voor het milieu, omdat vinylchloride wordt erkend als een zeer krachtig carcinogeen.

In plaats daarvan, door gebruik te maken van lage concentraties verouderd Fe ⁰ samen met Dehalococcoides, een volledige reductie van TCE en perchloraat tot onschadelijke etheen- en chloride-ionen werd bereikt. De studie toonde ook aan dat hoge concentraties Fe ⁰ remde TCE- en perchloraatreductie terwijl ferro-ijzer (Fe ₂ ⁺ ), een oxidatieproduct van Fe ⁰ , vertraagde de TCE-reductiereactie op etheen aanzienlijk.

"Gebruikelijk, vervuilde omgevingen bevatten meer dan één giftige verontreiniging, nog, we hebben beperkte informatie voor het beheren van omgevingen met meerdere verontreinigingen, " zegt Srivatsan Mohana Rangan, hoofdauteur van de nieuwe studie. "De synergieën tussen microbiologische en abiotische reacties kunnen helpen om in een kortere tijd een succesvolle sanering van meerdere verontreinigingen te bereiken. Onze studie met behulp van microbiële culturen met een chemisch reductiemiddel, nulwaardig ijzer, demonstreert scenario's voor succesvolle sanering van TCE en perchloraat, maar onderstreept ook scenario's die de milieuvervuiling kunnen verergeren, door kankerverwekkende chemicaliën te genereren."

"We hopen dat deze studie zal helpen bij het ontwerp van herstelmaatregelen op Phoenix Goodyear Airport North Superfund Site en andere verontreinigde omgevingen waar chemische reductiemiddelen zoals Fe ⁰ worden gebruikt om langdurige en aanhoudende microbiële activiteiten in de bodem en het grondwater te bevorderen, " zegt Anca Delgado, co-auteur van de nieuwe studie. (Naast haar Biodesign-aanstelling, Delgado is een assistent-professor aan ASU's School of Sustainable Engineering and the Built Environment.)

De onderzoeksresultaten maken de weg vrij voor geavanceerde microbiële oplossingen om verontreiniging door gechloreerde chemicaliën op Superfund-locaties in het hele land aan te pakken.