الباحثون استخدام البكتيريا للحد من اليورانيوم

Posted on: Monday May 22, 2006.موقع : الاثنين ، 22 أيار / مايو 2006.

Image courtesy: Stanford U.صورة المجامله : ستانفورد شين

While the Cold War ended decades ago, its legacy will live for centuries in toxic waste.ولئن كانت الحرب الباردة قد انتهت منذ عقود ، تركته يعيش منذ قرون في النفايات السامه. In remote corners of the country from Tennessee to the Pacific Northwest, dozens of federal laboratories struggle to clean up contaminants left from 50 years of weapons programs.في المناطق الناءيه من البلاد من تينيسي الى شمال غرب المحيط الهادئ ، عشرات المختبرات الاتحادية الكفاح من اجل تنظيف الملوثات تترك من 50 سنوات من برامج الاسلحة. New results show a promising technique for cleaning up uranium from some of the most severely contaminated areas by harnessing the powers of microbes already in the soil.وتظهر النتائج الجديدة اسلوبا واعدا لتنظيف اليورانيوم من بعض أشد المناطق تلوثا من تسخير قوى بالفعل الميكروبات في التربة.

'Toxic uranium is often found in groundwater at places where uranium was either mined or enriched to make weapons,' said Craig Criddle, a professor of civil and environmental engineering at Stanford.'سمية اليورانيوم توجد غالبا في المياه الجوفية في الاماكن التي تم استخراجه اليورانيوم أو انتاج اسلحه الاورانيوم ، يقال كريغ ، كريدلي استاذ الهندسه المدنيه والبيءيه في ستانفورد. 'This uranium-contaminated water can migrate into surface waters, where it becomes a threat to organisms and water supplies.‘اليورانيوم المياه الملوثه يمكن ان تهاجر الى المياه السطحيه ، حيث يصبح خطرا على الكائنات الحيه والمياه. Excavation of contaminated soil or pumping and treating the water are prohibitively expensive and lead to additional disposal issues.حفر التربة الملوثه او ضخ ومعالجة المياه باهظه الثمن وتؤدي الى مزيد من التصرف. An alternative is to stimulate naturally occurring subsurface microorganisms that can convert the dissolved uranium into a solid form that is not susceptible to transport by water.'فالبديل هو تشجيع طبيعية الجوفية الكائنات المجهريه التي يمكن تحويل اليورانيوم الى حل متين بشكل غير قابل للنقل المائى. '

For the past six years, a research team at Stanford headed by Criddle has worked with a research team at the Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in Tennessee headed by Phil Jardine, a soil chemist and distinguished research staff scientist there, to develop a possible solution to the problem.طوال السنوات الست الماضية ، فريق بحثي في ستانفورد برئاسة كريدلي عملت مع فريق من الباحثين في مختبر اوك ريدج الوطني (ورنل في تينيسي برئاسة فل جاردين ، الكيميائي للتربة والبحث العلمي المتميز الموظفين هناك ، ووضع الحلول الممكنة لهذه المشكلة. The group's strategy took groundwater that originally contained more than 1,000 times the drinking-water regulatory limit for uranium and brought concentrations down to the limit.المجموعة الاستراتيجيه للمياه الجوفية التي اخذت اصلا اكثر من 1،000 ضعف مياه الشرب التنظيمي المحدد لتركيزات اليورانيوم والى وضع حد لل. The technique and its early results are described in a pair of papers to appear June 15 in the journal Environmental Science and Technology, a publication of the American Chemical Society.التقنيه والنتائج الاولية مذكوره في زوج من الاوراق تظهر حزيران 15 في مجلة العلوم والتكنولوجيا منشورات جمعية الكيميائيين الامريكية. The papers were published online on May 13.الابحاث المنشوره على الانترنت في 13 ايار / مايو.

Funding for the $4.6 million, six-year project was provided by the U.S. Department of Energy (DOE).تمويل قدره 4.6 مليون ست سنوات قدمت الولايات المتحدة وزارة الطاقة). The DOE Environmental Remediation Sciences Program (ERSP) supports basic research on bioremediation—the use of living organisms to clean up toxic waste—and aims to devise a safe, cost-effective solution to the problem of uranium contamination.الكيان اصلاح برنامج العلوم البيءيه (رسب تدعم الابحاث الاساسية في الموقع - استخدام الكائنات الحيه لتنظيف النفايات السامه ، ويهدف الى وضع آمنة تكلفة عالية لمشكلة تلوث اليورانيوم. It also oversees the Stanford-ORNL project and other field research projects at Oak Ridge and other locations.كما تشرف ستانفورد - ورنل المشروع وغيره من المشاريع في مجال البحث اوك ريدج وغيرها. Until the early 1980s, the Oak Ridge laboratory enriched uranium for use in bombs.حتى أوائل الثمانينات ، مختبر اوك ريدج اليورانيوم المخصب لاستخدامها في القنبله. Wastewater was dumped in four unlined settling pits.القى فى مياه أربعة غير مخطط تسوية الحفر. When production ceased, lab officials drained the ponds, filled them with dirt and paved a parking lot the size of four football fields to cover the site.توقف الانتاج في المعمل والمسؤولين ينضب البرك ، شغل لهم الاوساخ ومهد مرآب حجم كرة القدم اربعة مجالات لتغطية الموقع.

That site is now home to an ERSP Field Research Center—the first DOE field test site for development of the science and technology needed to understand and predict long-term impacts of contamination and to mitigate those effects at 120 sites in 36 U.S. states and territories.هذا الموقع هو الآن يعيش فرسب مجال البحوث - اول دو ميدان التجارب لتطوير العلوم والتكنولوجيا اللازمة لفهم وتوقع طويل الامد من التلوث والتخفيف من آثارها في 120 موقعا في الولايات المتحدة 36 دولة واقليما. The quantities are enormous: more than 475 billion gallons of contaminated groundwater; 75 million cubic meters of contaminated sediments; and 3 million cubic meters of leaking buried waste.كميات هاءله : اكثر من 475 بليون غالون من المياه الجوفية الملوثه. 75 مليون متر مكعب من الرواسب الملوثه. 3 ملايين متر مكعب من تسريب دفن النفايات. The overarching DOE cleanup program has a budget of $220 billion and a timeline of more than 70 years to develop and implement solutions.التنظيف الشامل الكيان البرنامج ميزانيه تبلغ 220 مليار دولار والجدول اكثر من 70 عاما الى وضع الحلول وتنفيذها. This is the largest remediation effort of its type, and possibly the largest environmental cleanup ever attempted, Criddle said.هذا الاصلاح هو اكبر جهد من نوعه ، وربما أكبر تنظيف البيئة ابدا حاولت كريدلي.

Among the most common contaminants at DOE sites are radioactive metals.ومن اكثر الملوثات في الكيان مواقع المعادن المشعه. These have spread over areas miles wide, making it impractical to store the dirt in closed containers or build barriers to separate the groundwater from drinking water.انتشرت هذه المناطق أكثر ميلا ، جعله غير عملي لتخزين الاوساخ في حاويات مغلقة او بناء حواجز لفصل مياه الشرب من المياه الجوفية. Uranium sticks to soil, making it impossible to remove efficiently by pumping contaminated groundwater to the surface and treating it there (where its removal creates another disposal problem).اليورانيوم العصي الى ارض مما يجعل من المستحيل رفع كفاءه ضخ المياه الجوفية الملوثه على السطح ومعالجتها هناك (حيث زواله يخلق مشكلة التخلص من آخر. But uranium also doesn't stick well enough to soil—over time, it dissolves into the water and can be transported in the groundwater to surface waters, where it is a threat to wildlife and water supplies.لكن اليورانيوم ولا عصا ويكفي التربة على مر الزمن ، ويذوب في الماء ويمكن نقلها في المياه الجوفية والمياه السطحيه التي تشكل خطرا على الحياة البرية والمياه. In humans, uranium causes kidney damage and cancer.في البشر ، واليورانيوم يسبب تلف الكلى والسرطان.

Extreme bioengineeringالهندسه الحيويه القصوى

The extreme conditions at the field site called for a wide range of skills that could only be supplied by a large and diverse team.في ظروف بالغة في مجال الانترنت إلى مجموعة واسعة من المهارات التي لا يمكن ان تقدمها اي فريق كبير ومتنوع. Members of the Stanford group are Criddle and Professors Peter Kitanidis and Scott Fendorf; senior research engineer Wei-Min Wu; consulting Professor Olaf Cirpka; postdoctoral researcher Jian Luo; administrative associate Julie Stevens; and doctoral students Mike Fienen, Margy Gentile, Matt Ginder-Vogel and Jennifer Nyman.أعضاء فريق ستانفورد كريدلي والاساتذه بيتر كيتانيديس وسكوت فيندورف ؛ باحث اقدم مهندس - وو وى مين. استشارة الاستاذ اولاف سيربكا ؛ الباحث ليو جيان اللاحقه. مساعد اداري جولي ستيفنز. وطلاب الدكتوراه ، مايك فينين مارغي غير اليهود ، مات غيندر - وغل وجنيفر نيمان. Their partners at ORNL include Jardine and about one dozen other researchers and staff.شركاؤهم في ورنل جاردين وتشمل حوالى عشرة باحثين آخرين والموظفين. The Stanford-ORNL team also worked with the consulting firm RETEC to design and construct the field system.ستانفورد - ورنل ريق العمل مع ريتيك استشاريه لتصميم وبناء هذا النظام.

An important initial decision was where to work.فالمهم اذا كان القرار الاولي للعمل. The Stanford-ORNL team chose to set up camp less than 20 feet from the edge of the parking lot.ستانفورد - ورنل اختار الفريق لاقامة معسكر اقل من 20 قدما من الحافه للسيارات. They targeted groundwater 45 feet down because field measurements indicated that this water carried high levels of uranium from the ponds.والهدف الجوفية بنسبة 45 قدما لان القياسات الميدانيه الى ان هذه المياه يتم مستويات عالية من اليورانيوم من البرك. But the uranium was not the only thing present in the water.لكن اليورانيوم ليست الشيء الوحيد موجودة فى الماء. They also discovered a witches' brew of contaminants—the acidic mixture that was leftover from disposal of sulfuric, nitric and hydrochloric acids; toxic heavy metals; and solvents.كما اكتشفت الساحرات 'مشروب - الملوثات الحمضيه التي البقية خليط من التخلص من كبريتي ، احماض النيتريك وحمض الهيدرو كلوريك ؛ المعادن الثقيلة السامه. والمذيبات. Dealing with this mixture presented formidable technical challenges for the team but also was an opportunity to develop a strategy that could cut off contamination of the groundwater at its source.التعامل مع هذا الخليط تقدم هائل التحديات الفنية للمنتخب ولكن ايضا فرصة لوضع استراتيجية يمكن ان قطع المياه الجوفية من التلوث في مصدره.

The Stanford-ORNL team members developed a staged approach and employed an unusual amount of engineering to ensure process control, Criddle said.ستانفورد - ورنل اعضاء فريق تطوير نهج مرحلي والعمل غير عادية بمبلغ الهندسية لضمان عملية المراقبة ، كريدلي. First, they prepared a region of the subsurface for microbial activity.اولا ، تعد منطقة السطح لنشاط الجراثيم. This was accomplished by drilling wells and establishing a recirculation loop: Groundwater containing contaminants that would interfere with the uranium conversion was sucked to the surface, treated to remove those substances, then reinjected.وتم ذلك عن طريق حفر الآبار وانشاء حلقة التعميم : تحتوي المياه الجوفية الملوثه التي تدخل في تحويل اليورانيوم كان يزج الى السطح ، معالجة لازالة تلك المواد ، ثم يعاد. The pH of the recirculating water was then increased from 3.6, roughly the acidity of vinegar, to 6, a level conducive to microbial growth.في الرقم الهيدروجيني في اعادة توزيع المياه ثم زادت من 3.6 تقريبا حموضة الخل ، 6 مستوى يؤدي الى نمو الجراثيم.

After adjusting pH, the researchers provided weekly additions of ethanol to the recirculating water for more than a year.بعد تعديل درجة الحموضه والباحثين على الاضافات الاسبوعيه الايثانول الى اعادة توزيع المياه لاكثر من عام. The ethanol stimulated growth of subterranean microbial populations that converted the uranium into an immobile form.الايثانول حفز نمو الجراثيم الجوفية السكان تحول اليورانيوم الى شكل ثابت. After treatment, high levels of uranium remained on the soil, but the groundwater contained almost no uranium.بعد المعالجه ، ومستويات عالية من اليورانيوم لا على التربة والمياه الجوفية ولكن لم يحتو على اي اليورانيوم. Analysis of the soil-bound uranium confirmed that it was largely converted into the immobile form.تحليل التربة محدد اليورانيوم اكد انه تحول كبير في شكل ثابت.

Bacteria are backبكتيريا تعود

Bioremediation was used in the 1980s to clean up toxic organics, mainly spills of fuels and solvents.الموقع كان يستخدم في الثمانينات لتنظيف المواد العضويه السامه ، ولا سيما من تسرب الوقود والمذيبات. Bacteria basically ate the fuels—chomping down long-chain hydrocarbons—or they 'breathed' the solvents and created nontoxic forms.بكتيريا اساسا أكل الوقود - قضم بصوت عالي عليها منذ سلسلة الهيدروكربون او تنفس '' والمذيبات وخلق اشكال غير سام.

'Microorganisms also 'breathe' metals like uranium, converting it into a form that is immobile because it does not appreciably dissolve in water,' said Nyman, a doctoral student whose laboratory studies helped to guide operations in the field.الكائنات المجهريه ايضا '' 'تنفس المعادن مثل اليورانيوم تحويله إلى شكل يكون ثابت لانه لا حل ملموس في الماء ، وقال نيمان ' اي طالب دكتوراه الدراسات المختبريه التي تساعد في توجيه العمليات الميدانيه. After microbes convert the uranium, it's 'just sitting there, like a rock,' Criddle said.بعد الميكروبات تحويل اليورانيوم ، ل'قابعين هناك مثل صخرة' كريدلي. 'In future studies, we hope to see how stable we can make that 'rock.' Ideally, it will remain in that form for thousands of years.''دراسات في المستقبل ، ونأمل ان نرى كيف يمكننا تقديم مستقرة' الصخرة. 'الأمثل وسيبقى هذا الشكل منذ آلاف السنين. '

Hannah Hickey is a former News Service intern.هانا العضه الجنسيه هو الاول للانباء متدرب.