Радиоактивное загрязнение воды становится все более ощутимой угрозой из-за цезия-137 — продукта работы атомных станций, ядерных комбинатов и испытаний оружия. Он более 30 лет сохраняет активность в воде и почве, свободно перемещается по рекам и озерам, накапливается в рыбе и растениях. Попав в организм, цезий распределяется по тканям, наибольшая концентрация его обнаруживается в мышцах, печени и селезенке. Организм воспринимает его за необходимый элемент, при этом внутренние органы превращаются в постоянный источник радиации. Гамма-излучение цезия-137 повреждает ДНК, вызывая мутации и повышая риск онкологических заболеваний.
Очистка воды от цезия обычными методами неэффективна. Природные сорбенты вроде глины, водорослей или цеолитов захватывают не только радионуклиды, но и полезные ионы, быстро теряя способность очищать. Химическая коагуляция собирает загрязнения в осадок, но этот радиоактивный ил становится новой проблемой — его утилизация дорогая и сложная, и остается риск вторичного загрязнения.
Ученые Пермского Политеха создали биосорбент на основе водорослей с добавлением ферроцианида железа. Для экспериментов выбрали три вида с разной структурой поверхности — волокнистую морскую траву, пластинчатую красную и ветвистую бурую. Альгинаты в клеточных стенках уже связывают тяжелые металлы, но без модификации эффективность оставалась низкой — красная водоросль удерживала максимум 97 мг цезия на грамм, что ниже промышленного стандарта.
Ключевым шагом стала послойная обработка поверхности водорослей — на нее нанесли ферроцианид железа, чтобы создать молекулярные «ловушки», которые избирательно захватывают цезий даже среди других металлов. Микроскопические «якоря» удерживали активное вещество и не давали ему смываться водой.
Тесты показали, что сорбционная способность выросла в 2,5−8 раз. Лидером стала бурая водоросль — 113,64 мг цезия на грамм, в 11 раз больше исходного показателя. Такой материал подходит для промышленной очистки воды и может лечь в основу препаратов, выводящих радионуклиды из организма.
Разработка может лечь в основу экологичных технологий — фильтров для воды, безопасных медицинских средств и новых решений для защиты экосистем от радиации.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что новые штаммы микроводорослей станут источником антиоксидантов.
