特定の「永久化学物質」の生物学的浄化が発見された

カリフォルニア大学リバーサイド校の化学工学および環境工学の科学者らは、頑固な「永久化学物質」の一種を分解する土壌中に存在する2種の細菌を特定し、産業汚染物質の低コストの生物学的浄化に期待が持てるようになった。

これらの細菌は、化学構造内に 1 つ以上の塩素原子を持つパーフルオロアルキル物質とポリフルオロアルキル物質 (PFAS) のサブグループを破壊すると、ボーンズ工科大学の助教授であるユジ・メン氏と彼女の UCR 同僚らが報告した。ジャーナル天然水。

永久に不健康な化学物質は、炭素とフッ素の結合が異常に強いため、数十年またはそれよりも長期間環境中に残留します。 驚くべきことに、UCRチームは、細菌が汚染物質の塩素と炭素の結合を切断し、永久に化学構造を破壊して無害にする一連の反応を開始することを発見した。

「私たちが発見したのは、細菌が最初に炭素と塩素の結合を開裂し、不安定な中間体を生成する可能性があるということです」とメン氏は述べた。

「そして、それらの不安定な中間体は自発的に脱フッ素化され、炭素とフッ素の結合が切断されます。」

塩素化 PFAS は、数千の化合物からなる永久化学ファミリーの大きなグループです。 これらには、産業で使用されるさまざまな不燃性作動油や、さまざまな産業、包装、電子用途で防湿層として機能する化学的に安定したフィルムの製造に使用される化合物が含まれます。

Men'sグループによって特定された2つの細菌種、デスルフォビブリオ・アミノフィルスとスポロムーサ・スフェロイデスは自然界に存在し、地下水がPFASで汚染されている可能性がある地下のマイクロバイオームに生息していることが知られている。 迅速な浄化のために、メタノールなどの安価な栄養素を地下水に注入して細菌の増殖を促進することができます。 これにより細菌の存在が大幅に増加し、汚染物質をより効果的に破壊できるだろうとメン氏は述べた。 細菌がまだ存在していない場合は、汚染水に細菌種のいずれかを接種することができます。

論文のタイトルは「嫌気性微生物加水分解二塩素化によって引き起こされるポリクロロフルオロカルボン酸の実質的な脱フッ素化」です。 Men 氏が責任著者で、UCR 化学環境工学大学院生の Bosen Jin 氏が筆頭著者です。 他の UCR の共著者はポスドクの Jinyu Gao です。 元ポスドクのHuaqing Liu。 元大学院生のシュン・チェさんとヤオチュン・ユーさん。 そして准教授Jinyong Liu氏。

Bosen Jin によるこの論文のプレプリント版は、環境化学の大学院生に贈られる ACSenvr の C. Ellen Gonter Award、ACSenvr-環境毒性化学学会交換賞、2022 Battelle 12th Chlorinated Conference Student Best Paper など、いくつかの賞を受賞しました。賞。

この研究は、微生物がフッ素化カルボン酸と呼ばれる頑固な種類のPFASを分解できることを実証したメン氏の以前の研究を拡張したものである。

微生物は、石油流出やその他の産業汚染物質の生物学的浄化に長い間使用されてきました。その中には、メン氏が研究した産業用溶媒であるトリクロロエチレン (TCE) も含まれます。

しかし、微生物を使ってPFASを浄化することについて知られているのは、まだ初期段階にあるとメン氏は言う。 効果的な汚染物質を食べる微生物が利用可能であれば、生物学的処理は一般に化学的処理よりもコストが低く、環境に優しいため、彼女の発見は大きな期待を示しています。 汚染物質を食べる微生物を地下の到達困難な場所に注入することもできます。

男性の最新のPFAS研究は、これらの化学物質が癌、腎臓病、ホルモン障害などの多くの健康被害に関連しているため、米国環境保護庁が全米のPFAS汚染地下水サイトの浄化を促進するための新しい規制を公布している中で行われた。 。

PFAS 化合物は、熱、水、脂質に耐える保護コーティングを形成する能力があるため、1940 年代から、耐油紙の包装紙や容器、防火剤など、何千もの消費者製品に広く使用されるようになりました。

特定の永久化学物質を破壊する細菌種を特定できたことは大きな前進だとメン氏は語った。

「これで、彼らが誰であるか分かりました」とメン氏は語った。 「したがって、純粋培養を使用して、分解メカニズム、どの酵素が関与しているか、そして分解メカニズムを改善するためにそれらを操作または変更できるかどうかをさらに理解することができます。」

この研究は、米国国防総省の戦略的環境研究開発プログラム (ER20-1541) および国立環境健康科学研究所 (R01 ES032668) からの助成金によって支援されました。