俄勒冈州立大学的研究表明，含有细菌和缓慢释放食物供应的水凝胶珠可以在无维护的情况下连续数月清理受污染的地下水。这些水凝胶珠具有软糖般的质地，由加工食品中使用的成分制成，有望持续清理被危险且广泛使用的挥发性有机化合物污染的地下水；许多这些化合物被美国疾病控制与预防中心列为可能的人类致癌物。在全国多个地点，这些化学物质的浓度远远超过州和联邦对安全饮用水的标准。
研究中处理的污染物包括1,1,1-三氯乙烷、顺-1,2-二氯乙烯和1,4-二恶烷——工业和军事常用的脱脂剂。这些化学物质可以通过泄漏的地下储罐或径流渗透到地下水中，或者像过去那样直接倾倒在地面。这种新的去污方法是由俄勒冈州立大学工程学院和北卡罗来纳州立大学合作开发的，因为微生物产生的酶在地下水污染物扩散到珠子中时氧化毒素。结果是将污染物转化为无害的化合物。
俄勒冈州立大学的Lew Semprini教授表示，他们创造了一种称为长期需氧共代谢的过程，这是一个封闭的、被动的、自我维持的地下水修复系统。Semprini解释说，目前的做法要求将丙烷和甲烷等气体生长底物直接添加到地下。底物滋养本土微生物，进而产生酶，将污染物转化为无毒副产品。然而，这些生长底物常常化学竞争那些关键酶，这显著抑制了转化过程。新系统消除了这种竞争，使所有酶都能氧化污染物。
Semprini说，他们通过将正确的微生物放入水凝胶珠中并为其提供缓慢释放的食物来源，颠覆了范式。据他所知，这是首次实现。这项研究发表在《环境科学：过程与影响》上。Semprini和他的研究团队在实验室中生产的水凝胶珠中共同封装了细菌培养物Rhodococcus rhodochrous和缓慢释放的生长底物。这些圆柱形珠子由加工食品中常见的成分——结冷胶制成，长2毫米。
当地下水流经珠子时，污染物扩散到珠子中，缓慢释放的底物与地下水反应产生酒精，维持Rhodococcus细菌。细菌含有一种单加氧酶，将污染物转化为无害的化合物，包括二氧化碳、水和氯离子。净化水和副产品然后从珠子中扩散出来，重新加入地下水羽流。在填充珠子的测试柱中，系统在原始生长底物上连续运行了300多天（并且还在继续）。
Semprini发现珠子去除了超过99%的污染物，其浓度从数百亿分之一下降到不到十亿分之一。系统的寿命将主要取决于细菌存活的时间，这是生长底物持续时间的因素。这还有待确定。Semprini说，这是一个未来研究的问题。如何制造能持续多年的珠子，或者如何开发可以轻松更换的系统？目前的共代谢修复方法需要定期添加生长底物以确保关键微生物繁盛，这需要定期站点监测、生物化学调整和相关成本。
下一步是扩大系统规模并在现场进行试点研究。Semprini设想了几种部署珠子的可能性。一种选择是直接将珠子混合到受污染的地下材料中。另一种是在地下水流动路径中挖一条沟渠并填充珠子，创建一个渗透反应屏障。第三种可能性是将珠子包装到反应器中，一种简单的形式是网袋，可以放置在井中。Semprini说，每个人都喜欢这种系统的可持续性：我们能否在没有太多维护的情况下让某些东西在地下工作？
我认为我们已经实现了这一点。该研究由国防部资助。