科学家们在核废料的长期处置中发现了一个意想不到的盟友：细菌。瑞士联邦洛桑高等工业大学（EPFL）的研究人员说，天然存在的细菌可以消耗核废料中的氢气，从而防止放射性物质泄漏。

在最近的一项研究中，EPFL领导的一个研究小组发现了一种由7种细菌组成的微生物群落，这些细菌在地下数百米的岩石层中自然生存，这些岩层也被选来用作容纳瑞士核废料。研究小组发现，通过调整核废料处置库的设计，这些细菌不仅不会造成威胁，而且还可以通过消耗积聚在带有废物腐蚀物的钢罐上的氢气来增加其安全性。因为如果不加以控制，随着气体压力积累将会影响主岩石的完整性。他们在Nature Communications杂志上发表了他们的研究结果。

废核燃料的放射性需要大约二十万年才能恢复到天然存在的铀的水平。因此，大多数关于核废料处置的长期安全性的研究集中于缓慢地质年代的过程：构成储存地点的岩石层的力学或者就地的保护性屏障的鲁棒性设计，都是为了防止辐射。然而，所有这些研究忽略了一个关键因素：生物学。

地下生活的细菌怎么吃掉核废料呢？

研究人员发现，数百米地下细菌是随处可见的。一位资深研究者Rizlan Bernier-Latmani说道，他们将利用任何可用的能源。“在泰利山岩石实验室，我们从地下300米的水样中发现了一个形成封闭食物链的细菌群落，其中有许多从未被观察过，在原始条件下，该细菌食物链底部的物种，其能量来自宿主岩石中的氢气和硫酸盐，从而为剩余的物种提供动力，”她解释说。

在混合物中加入核废料改变了它们的生存条件。将核废料装在玻璃化，密封的钢罐中，再用一层厚厚的膨润土包围密封，并埋在在数百米下地质稳定的硬泥岩层里，将放射性废物与周围环境隔绝。但是钢罐不可避免的腐蚀导致氢气的产生。

五年前，Bernier-Latmani和她的研究人员把他们的假设带到了这个领域。 Bernier-Latmani解释说：“两年来，在泰利地区的硬泥岩层的中心，我们对地下细菌进行了吸附氢气吸收水平的测试。在那段时间，他们监测细菌群体的组成以及它们如何单独地改变它们支持生物化学途径的潜力以及它们实际产生的蛋白质。

一旦细菌消耗了所有可用的氧和铁，研究人员观察到它们的群体数量和它们的新陈代谢的变化。两者都是由于氢气的可用性增加。Bernier-Latmani解释说：“这是个好消息，能够利用氢气驱动其代谢的两种细菌种类蓬勃发展，而其他种类则扛在它们的生长上。因为细菌群落的扩散有助于保持氢气的积聚。

细菌可以成为天然生物屏障？

那么如何使用这些发现来使核废料处置库更安全？ Bernier-Latmani建议增加第四个生物工程屏障。“我们可以做的是在膨润土和主体岩层之间添加一层多孔材料，这种多孔层将为细菌提供一个理想的生态位，可以从宿主岩石中提取硫酸盐，并从腐蚀罐中提取氢气”。但是一个问题仍然困扰研究者：细菌群落的基因组研究表明微生物可以具有将氢气转化为甲烷的能力，这将是不太有利的结果。