Ayaklarımızın altında, görünmez bir elektron değişim dünyası, ekosistemleri sürdüren, su kalitesini kontrol eden ve hatta kirleticilerin kaderini belirleyen kimyayı sessizce yönlendirir.
Yayınlanan yeni bir inceleme Çevresel ve biyojeokimyasal süreçler Elektronların, şaşırtıcı derecede uzun mesafelerde – bazen santimetreye kadar uzanan – yeraltı ortamları konusundaki anlayışımızı destekleyen ve kirlilik temizliği için yeni stratejiler sunduğumuza ve sedimerlere nasıl geçtiğine ışık tutuyor.
Redoks reaksiyonları-kimyasal türler arasındaki elektronların verilmesi ve alımı-yaşam ve çevresel istikrar için temeldir. Besin maddelerinin nasıl döndüğünü, kirleticilerin nasıl hareket ettiğini ve mikropların enerjiyi nasıl hasat ettiğini yönetiyorlar.
Geleneksel olarak, bilim adamları bu reaksiyonların mineral veya mikrobiyal yüzeylerde mikroskobik “sıcak noktalar” ile sınırlı olduğuna inanıyorlardı. Ancak Çin Geosciences Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından yönetilen yeni çalışma, yer altıdaki elektron transferinin (ET), uzak kimyasal bölgeleri geniş yeraltı elektron ağlarına bağlayarak nano ölçekli çok öteye uzanabileceğini gösteriyor.
En küçük ölçeklerde ET, doğrudan tek moleküllerin veya hücrelerin nanometreler üzerinde elektron değiştirdiği mineral – su veya mikrop -mineral arayüzlerde meydana gelir. Ancak son keşifler daha dramatik süreçler ortaya çıkarıyor: iletken mineraller, doğal organik moleküller ve hatta “kablo bakterileri” olarak bilinen uzmanlaşmış bakteriler, santimetre boyunca şarjlar ileterek elektron köprüleri olarak işlev görebilir.
Bazı durumlarda, aşamalı bağlantılar, on santimetre veya daha fazlasını kapsayan “uzun mesafeli et zincirleri” oluşturur ve etkin bir şekilde yeraltı elektron karayolları oluşturur.
“Bu bulgular elektron transferinin kesinlikle yerel olduğu görüşüne meydan okuyor,” dedi.
“Artık redoks süreçlerinin şaşırtıcı derecede büyük mesafeler boyunca bağlanabileceğini biliyoruz, bir bölgedeki reaksiyonları bir diğerine bağlayabiliyor. Bunun kirletici iyileştirme ve çevresel sürdürülebilirlik için derin etkileri var.”
İnceleme, bu çok ölçekli ET süreçlerinin hem doğal döngüleri hem de insan güdümlü kirlilik yönetimini nasıl etkilediğini vurgulamaktadır. Örneğin, uzun mesafeli ET, kirleticilerin doğrudan kimyasal enjeksiyon olmadan ulaşılması zor bölgelerde bozulduğu “uzaktan iyileştirme” sağlayabilir.
İletken mineraller veya ilave biyokömür mikrobiyal aktiviteyi genişletebilirken, kablo bakterileri tortu yüzeyinde oksijenin sülfürün derinliğinde derinlemesine yardımcı olur ve zararlı emisyonları azaltır.
Yazarlar ayrıca ET araştırmasındaki bir sonraki sınırları özetlemektedir: ölçekler boyunca elektron akışlarını ölçmek için daha iyi araçlar geliştirmek, nano ölçekli reaksiyonları alan ölçeği süreçleriyle entegre eden modeller oluşturmak ve bu doğal elektron yollarını kullanan iyileştirme teknolojileri tasarlamak.
Ortak yazar Dr. Yanting Zhang, “Çalışmamız, bir araya getirilmiş bir redoks sistemi olarak yer altı yüzünü düşünmek için kavramsal bir çerçeve sunuyor.” Dedi.
“Elektronların yeraltında nasıl hareket ettiğini anlayarak, besinlerin ve kirleticilerin kaderini daha iyi tahmin edebilir ve yeraltı suyu ve ekosistemleri korumak için daha etkili stratejiler tasarlayabiliriz.”
Bu sentez, temel bilimi pratik uygulamalarla köpürür ve yarın umudunu sunar’S çevre mühendisleri bir gün dünyaya takılabilir’kontamine toprakları ve akiferleri geri yüklemek için kendi “elektron ızgarası”.
