科学家发现细菌竟能吃掉矿井里有毒的铀，留下稳定25年的神秘化合物

在德国厄尔士山脉地下约2000米深处，一座被淹没的废弃铀矿里，科学家发现了一件令人意外的事：矿井水中原本自然存在的细菌，在得到甘油"喂食"后，几乎吃掉了水里全部溶解态的有毒铀，并将其转化为一种此前无人知晓其来源的稳定铀化合物。
这项由亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫研究中心（HZDR）联合Wismut GmbH公司及西班牙格拉纳达大学完成的研究，成果发表于《自然通讯》期刊。它不仅为铀污染修复提供了一条意想不到的新路径，更解开了科学界长达数年的一个谜。
铀为什么难以控制？
铀的麻烦在于它"变脸"太容易了。在地下矿物中安分守己的铀一旦遭到采矿扰动或环境条件变化，就会溶入地下水，随水流扩散至污染源以外的更大范围，给土壤和水体带来长期放射性与化学毒性双重威胁。
传统修复手段往往成本高昂且效果有限，生物修复——即利用微生物来固定或降低污染物的流动性——因此被寄予越来越多的期待。科学家早已知道某些细菌能在代谢过程中"消化"重金属，但这究竟能做到什么程度、最终产物是什么，此前并不清楚。
130天，95%的铀消失了
研究团队从维斯穆特有限公司运营的矿井中取来含有天然细菌群落的水样，向其中加入甘油作为碳源和能量来源，随后将样品置于无氧环境中培养，以模拟矿井深处几乎缺氧的真实条件。
甘油并不是什么昂贵或稀奇的东西，它广泛存在于动植物脂肪中，真菌分解木材时也会自然产生。正是这种廉价的有机分子，激活了矿井水里沉寂已久的微生物群落。
130天后，水中溶解的铀只剩下不到5%。研究人员通过显微镜和光谱分析确认，那95%的铀已经积累进了细菌的细胞壁，以固体形式被锁住。
更令人惊讶的是铀的化学形态。铀在自然界通常以四价（U(IV)）或六价（U(VI)）形式存在，五价铀（U(V)）极为罕见，而且科学界长期认为它在环境条件下极不稳定，转瞬即逝。然而研究团队在法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置上对细菌生物质进行精密分析后发现：生成的铀化合物中，五价铀的比例异常之高。
这种化合物的化学式为FeU(V)O₄，即一种铁、铀与氧结合而成的矿物相。它最早出现在2020年的一项克罗地亚研究中，科学家在该国受贫铀弹药污染的土壤里发现了它，并测定其在大气氧环境下稳定存在超过25年，但那时没有人知道它究竟是如何在自然界中形成的。
这项新研究第一次给出了答案：细菌是关键。
研究团队还发现了一个出人意料的细节：将含铀的干燥细菌生物质暴露于氧气之后，FeU(V)O₄的含量非但没有下降，反而有所增加。这意味着氧气在某些条件下并非这种化合物的"杀手"，甚至可能促进其生成。这一发现颠覆了此前对五价铀不稳定性的普遍认知。
距离实际应用，还有多远？
这一发现对铀矿污染修复领域具有重要意义。目前全球有大量废弃铀矿和核燃料开采遗址面临长期地下水污染问题，其中就包括德国境内苏联时期留下的大批矿山。如果能在这些场地的地下水中引入甘油刺激原有细菌活性，或许可以大规模固定溶解态铀，阻止其进一步扩散。
不过，研究人员保持审慎。HZDR的克拉夫奇克-巴尔施博士坦言，目前仍需弄清楚细菌固铀的效果在实验室之外能否稳定复现，形成的化合物在真实地质环境中能持续稳定多久，以及温度、pH值、微生物群落变化等复杂因素将如何影响最终结果。
换句话说，从实验室烧瓶到真正的矿山修复工程，这条路还需要走一段时间。但这一发现本身的价值已经不容小觑——它不仅为生物修复技术提供了新机制，也为五价铀化学这一长期被忽视的领域打开了一扇新窗口。在地下2000米深处那些默默生存的微生物，或许正在悄悄重写人类处理核污染的方式。
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