淡水海藻有何神奇功效？美國西北大學和阿貢國家實驗室找到了答案。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行生物修復或通過研究海藻的運作原理來研發(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《化學與可持續(xù)性、能源與材料》雜志上，它是《應用化學》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工程與應用科學的教授，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。”杰斯特認為。
杰斯特表示，雖然鍶90不會對環(huán)境造成重大破壞，但是在核電站運行以及核廢料處理過程中，放射性同位素都應得到妥當處理。鍶90的半衰期是30年，其化學特性與鈣極為相似，因此易于被骨質(zhì)吸收。如果鍶90吸附在骨質(zhì)上，罹患癌癥的風險將大大提高。
杰斯特和同事的研究表明，新月形、單細胞的海藻能有效區(qū)分鈣和鍶。目前，研究人員希望進一步了解海藻對鈣和鍶的選擇性。因為在核廢料中，鈣的總量遠大過鍶，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，就能實現(xiàn)單獨處理。
杰斯特表表示：“通過海藻直接對核廢料進行生物修復是一種方法，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?！?/span>
同時，美國西北大學材料學家米娜·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。但因為結(jié)晶過程進行很快，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>