Как микробы, "поедающие" металлы, помогают редкому токсичному элементу теллуру циркулировать в окружающей среде

Новые технологии часто приводят к тому, что элементы начинают перемещаться в окружающей среде новыми путями. Пример — свинцовые водопроводы: они помогли обеспечить доступ к пресной воде, но оставили токсичное наследие.

Переход от ископаемого топлива ведёт к использованию технологий, зависящих от редких элементов, таких как теллур, который всё чаще применяется в солнечных панелях. Чтобы оценить потенциальные риски резкого увеличения потока теллура в биосфере и обеспечить его безопасные поставки, учёные отправились в заброшенную золотую шахту в Мексике.

Элементы в движении

Теллур в земной коре встречается так же редко, как золото — около 1 миллиграмма на метрическую тонну породы. Его часто находят в золотых месторождениях. За последние 15 лет было обнаружено, что золото может быть мобильным в окружающей среде, и определённые микробы способны его "перерабатывать", превращая самородки в токсичные водорастворимые соединения.

Может ли теллур двигаться как золото?

Исследователи хотели проверить, могут ли микробы аналогичным образом циркулировать теллур в окружающей среде. Подходящим местом для изучения стала бывшая золотая шахта в Мотесуме (Мексика), исключительно богатая теллуром.

Учёные изучили руды и почвы вдали от основной жилы. Они обнаружили, что теллур перемещается от самой богатой руды, и нашли первые свидетельства существования природных наночастиц теллура на поверхности самородного теллура. Это важно, поскольку наночастицы обладают особыми свойствами (например, более высокой реакционной способностью и потенциальной токсичностью).

Наночастицы и микробы

Исследования показали, что золото и теллур перемещаются в почвах и грунтовых водах по-разному. Золотые частицы могут переноситься реками на большие расстояния. Металлический же теллур быстро окисляется на воздухе, образуя высокорастворимые и токсичные соединения, поэтому физический перенос его зёрен в металлической форме невозможен. Его подвижность также ограничена реакцией с обычными минералами в почвах, что удерживает концентрации в грунтовых водах на низком уровне.

В последнем исследовании, опубликованном в Journal of Hazardous Materials Letters, в почве Мотесумы (вдали от богатых металлом выходов породы) были обнаружены наночастицы теллура. Поскольку металлические наночастицы теллура высокореакционноспособны и не должны долго сохраняться в почвах, это открытие является самым убедительным доказательством того, что микробы активно помогают циркулировать этому редкому элементу в окружающей среде. Скорее всего, теллур в этих почвах подвергается динамическому циклу окисления и растворения с последующим восстановлением и осаждением, контролируемому микробной активностью.

Более чистая добыча

Понимание этих "биогеохимических" процессов важно для оценки потенциальных рисков и разработки стратегий смягчения последствий. Оно также может помочь в создании более устойчивых технологий добычи и переработки. Например, в районе Мотесумы микробы эффективно отделяют золото от теллура в почвах. Очистка процессов переработки руды для лучшего разделения всех потенциально ценных элементов — один из путей к более устойчивому производству энергии.