Уран в почве и его распространение
Уран встречается в минералах почвы, растворяется в воде при добыче и попадает на поля вместе с фосфорными удобрениями. В Германии этот тяжёлый металл особенно распространён в Саксонии и Тюрингии, хотя встречается и в Южной Германии.
Новое исследование взаимодействия урана с диатомовыми водорослями
В новом исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, эксперты из Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) и CNRS выяснили, как химически взаимодействует уран с диатомовыми водорослями.
Влияние на пищевую цепь
Поскольку водоросли могут быть отправной точкой для накопления вредных веществ в пищевой цепи, результаты помогают лучше понять влияние выбросов урана на природные циклы.
Химическая форма и поглощение урана организмами
Уран с длительным периодом полураспада является не только радиотоксичным, но и химически токсичным. Степень поглощения урана организмами зависит от его химической формы: в растворённом состоянии бактерии, растения, животные и люди поглощают его легче, чем в нерастворённом.
Вопросы, требующие изучения
Известно, что уран может передаваться по пищевой цепи. Однако до сих пор нет фундаментального понимания того, как эти процессы работают в деталях и насколько критичны последствия для человека и окружающей среды. Например, существуют ли сельскохозяйственные культуры, которые накапливают уран больше, чем другие, и представляют ли они особенно высокий риск?
Докторская диссертация раскрывает новые знания
Докторант под руководством учёных провёл серию экспериментов в HZDR, чтобы изучить, как шестивалентный уран химически взаимодействует со свежей водой диатомовой водоросли Achnanthidium saprophilum.
Методы исследования
Исследователи выращивали водоросли в питательной среде, а затем переносили их в раствор, обогащённый ураном. Через определённые промежутки времени (от нескольких часов до недель) докторант извлекал водоросли из раствора и измерял, сколько урана осталось в растворе. Это позволило увидеть, сколько тяжёлого металла поглотили водоросли и как изменилось его поглощение со временем.
Результаты исследования
Команда подготовила образцы диатомовых водорослей для изучения с помощью электронной микроскопии и рентгеновской спектроскопии. Они хотели выяснить, где именно накапливается уран. Результаты показали, что уран действительно взаимодействует с водорослями, присутствуя как на поверхности, так и внутри клеток, особенно в местах, где присутствуют фосфорные соединения.
Взаимодействие урана с фосфорсодержащими группами
Исследователи использовали флуоресцентную спектроскопию, чтобы проверить, создаются ли со временем различные химические связи. Анализ показал, что в образцах присутствуют два разных вида урана, пропорции которых менялись со временем. Команда подозревала, что сначала уран в основном связывается на поверхности водорослей, а со временем всё больше проникает внутрь, где формируется второй тип связи.
Выводы
Исследование демонстрирует, что диатомовые водоросли способны не только связывать уран, но и включать его в клеточное пространство. Кроме того, были получены начальные сведения о химических связях, которые образуются.
Необходимость дальнейших исследований
Однако до сих пор неясно, какой вклад в связывание могли внести ассоциированные бактерии и как со временем могут измениться химические связи. Для этого необходимо регулярно тестировать образцы водорослей, контактировавших с ураном, в течение длительного периода — например, шести месяцев или целого года.
Роль диатомовых водорослей в пищевой цепи
Диатомовые водоросли — это первое звено в пищевой цепи, создающее основу для питания более высоких организмов, таких как веслоногие ракообразные, которые, в свою очередь, служат пищей для рыб. Если уран попадает в воду, возникает вопрос, в какой степени тяжёлый металл передаётся другим видам через диатомовые водоросли и накапливается в пищевой цепи — например, в рыбе, птицах и амфибиях.