I en serie labbtester, en relativt vanlig jordbakterie har visat sin förmåga att bryta ner den svårborttagna klassen av föroreningar som kallas PFAS, sa forskare vid Princeton University.

Bakterien, Acidimicrobium bakterie A6, tog bort 60 % av PFAS _specifikt perfluoroktansyra (PFOA) och perfluoroktansulfonat (PFOS) _ i laboratorieflaskor under 100 dagars observation, forskarna rapporterade i en artikel i tidskriften den 18 september Miljövetenskap och teknik . På grund av deras hälsoproblem och överallt, EPA har nyligen inlett en forskningssatsning på kemikaliers påverkan i dricksvatten. Peter Jaffe, ledande forskare och professor i civil- och miljöteknik vid Princeton, sade att forskarna var mycket uppmuntrade att se dessa bakterier väsentligt försämra den berömda motsträviga klassen av kemikalier, men varnade för att det krävdes mer arbete innan de nådde en fungerande behandling.

"Detta är ett bevis på konceptet, sa Jaffe, William L. Knapp '47 professor i byggnadsteknik. "Vi skulle vilja få borttagningen högre, och gå sedan och testa det på fältet."

PFAS (Per- och polyfluoroalkylsubstanser) har använts i stor utsträckning i produkter från non-stick pannor till brandsläckningsskum, och Environmental Protection Agency har sagt att det finns bevis för att exponering för PFAS är skadligt för människors hälsa. På grund av detta, Amerikanska tillverkare har fasat ut flera versioner av PFAS i sina produkter. Men ämnet är långlivat och extremt svårt att få bort från jord och grundvatten. Under de senaste åren har lokala myndigheter har letat efter sätt att minska mängden PFAS i vattenförsörjningen.

På grund av styrkan hos kol-fluorbindningen, dessa kemikalier är extremt svåra att avlägsna på konventionellt sätt. Men Jaffe och medforskare, Shan Huang, en associerad forskare vid Princeton, misstänkte att Acidimicrobium A6 kan vara ett effektivt botemedel.

Forskarna började arbeta med bakterierna för flera år sedan när de undersökte ett fenomen där ammonium bröts ned i sura, järnrika jordar i New Jersey våtmarker och liknande platser. Eftersom att avlägsna ammonium är en kritisk del av avloppsrening, forskarna ville förstå vad som låg bakom processen, kallas Feammox. I sin första forskning 2013, Jaffe och andra forskare tog bort jordprover från våtmarken Assunpink utanför Trenton. De odlade proverna i labbet med ett öga för att identifiera de mikroorganismer som är ansvariga för Feammox-processen. Forskarna fick veta att Feammox-reaktionen inträffade i närvaro av Acidimicrobium A6, men det krävdes flera års mödosamt arbete för att isolera denna organism och odla den som en ren kultur.

En utmaning i arbetet med Acidimicrobium A6 är bakteriens efterfrågan på järn både för att växa och eliminera föreningar som ammonium. Jaffe, tillsammans med doktorander Weitao Shuai och Melany Ruiz, nu postdoktor vid Rutgers, bestämt att de kunde ersätta en elektrisk anod för järnet i laboratoriereaktorer. Detta gjorde det möjligt för forskarna att lättare odla dessa bakterier och arbeta med dem; den presenterade också ett möjligt sätt att utveckla reaktorer för sanering i frånvaro av järn.

När de sekvenserade acidimicrobium A6-genomet, forskarna märkte vissa egenskaper som öppnade möjligheten att bakterien kunde vara effektiv för att ta bort PFAS.

"Vi visste att detta var en stor miljöutmaning, att hitta en organism som kan bryta ned dessa perfluorerade organiska ämnen, sa Jaffe.

För att testa deras hypotes, forskarna förseglade prover av Acidimicrobium A6 i labbbehållare och testade sedan bakteriernas förmåga att bryta ner föreningarna i laboratoriereaktorer.

Efter 100 dagar, forskarna stoppade testet och fastställde att bakterierna hade tagit bort 60 procent av föroreningarna och släppt ut en motsvarande mängd fluor i processen. Jaffe sa att 100-dagarsperioden var en godtycklig längd som valts ut för experimentet, och att längre inkubationer kan resultera i mer PFAS-borttagning. Forskarna planerar också att variera förhållandena i reaktorn för att hitta de optimala förhållandena för PFAS-borttagning.

Acidimicrobium A6 trivs under låga syreförhållanden, vilket gör den särskilt effektiv för mark- och grundvattensanering och låter den fungera utan dyrbar luftning. Dock, dessa bakterier kräver också järn och sura markförhållanden. Jaffe sa att detta kunde begränsa deras utplacering, men justering av markförhållandena skulle också kunna tillåta bakterierna att fungera i områden som inte naturligt uppfyller dessa krav. Notera tidigare arbete med ammoniumreduktion med acidimicrobium A6 i jordkolonner, anlagda våtmarker, och de elektrokemiska reaktorerna, Jaffe sa att forskarna tror att detta också kan göras för PFAS-sanering.

Jaffe sa att forskarna också arbetar med Mohammad R. Seyedsayamdost, en docent i kemi, och kollegor på kemiavdelningen för att bättre förstå de enzymer som är involverade i defluoreringsprocessen. Att karakterisera dessa enzymer kan ge insikter som ökar effektiviteten vid sanering.