Nitratlar, bitkilerin büyümesi ve üremesi ile hayvanlarda kan basıncının düzenlenmesi dahil olmak üzere çeşitli biyolojik süreçlerde önemli rol oynayan inorganik bileşiklerdir. Genellikle tarımda gübre olarak kullanılırlar, ancak yiyecek ve su kaynaklarında da bulunabilirler.
Bir deney, kirletici maddeler arasındaki bağlantıyı güçlendirdi.
Sekiz yıl önce, veriler sağlam ama sadece düşündürücüydü ve kanıtlar güçlü ama ikinci derecedendi.
Kısa bir süre önce, Nebraska-Lincoln Üniversitesi’ndeki Karrie Weber ve ekibi, hem gübrelerde hem de hayvan atıklarında bulunan bir bileşik olan nitratın, doğal olarak oluşan uranyumun yer altından yer altı sularına geçişini kolaylaştırabilir.
Yeni araştırmaları, yüksek düzeyde nitratla kirlenmiş akiferlerin (Nebraska’nın altında bulunan High Plains Akifer dahil) şunları da içerdiğini gösteren, 2015 yılında Weber liderliğindeki bir çalışmayı destekliyor. uranyum konsantrasyonları, Çevre Koruma Ajansı tarafından belirlenen eşiğin çok üzerinde. EPA eşiğinin üzerindeki uranyum konsantrasyonlarının, özellikle düzenli olarak içme suyuyla tüketildiğinde insanlarda böbrek hasarına neden olduğu gösterilmiştir.
“Çoğu Nebraskan, içme suyu olarak yer altı sularına güvenir,” dedi Okulda doçent olan Weber. Biyolojik Bilimler ve Yer ve Atmosfer Bilimleri Bölümü. “Lincoln’de buna güveniyoruz. Birçok kırsal topluluk, yeraltı sularına güveniyorlar. Bu nedenle, yüksek konsantrasyonlarda (uranyum) olduğunda, bu potansiyel bir endişe kaynağı haline geliyor.”
Nebraska’dan Karrie Weber (en sağda), Husker araştırmacılarını Uranyum’daki uranyum seviyelerinin nasıl test edileceği konusunda yönlendiriyor. Alda, Nebraska yakınlarındaki yeraltı suyu. Ekip, gübrelerde ve hayvan atıklarında yaygın olarak bulunan bir bileşik olan nitratın, doğal olarak oluşan uranyumun yer altından yer altı sularına taşınmasına yardımcı olabileceğini deneysel olarak doğruladı. Kredi: Daugherty Water for Food Global Institute
Araştırmalar, çözünmüş inorganik karbonun yer altı tortusundan doğal, radyoaktif olmayan uranyum kalıntılarını kimyasal olarak ayırabildiğini ve sonuçta onu yeraltı suyuna taşınmaya hazırladığını zaten ortaya koymuştu. Ancak High Plains Aquifer’in belirli alanlarının EPA eşiğinin 89 katına kadar uranyum seviyeleri içerdiğini bulan 2015 araştırması, Weber’i nitratın da katkıda bulunduğuna ikna etmişti.
Yani, 12 meslektaşının yardımıyla , Weber hipotezi test etmek için yola çıktı. Bunu yapmak için ekip, Nebraska, Alda yakınlarındaki bir akifer alanından – her biri yaklaşık 2 inç genişliğinde ve 60 fit derinliğinde – iki silindirik tortu çekirdeği çıkardı. Araştırmacılar, bu sitenin yalnızca doğal uranyum izleri içermediğini, aynı zamanda yeraltı suyunun doğuya, bitişikteki Platte Nehri’ne akmasına da izin verdiğini biliyordu.
Amaçları mı? Tortu örneklerinde bu akışı yeniden oluşturun, ardından suya biraz nitrat eklemenin onunla birlikte taşınan uranyum miktarını artırıp artırmayacağını belirleyin.
“Emin olmak istediğimiz şeylerden biri de şuydu: Örnekleri topladığımızda uranyumun, çökeltilerin veya (mikrobiyal) topluluğun durumunu değiştirmedik,” dedi Weber. “Doğal koşulları korumak için elimizden gelen her şeyi yaptık.”
“Her şey”, çıkarılan çekirdeklerin hemen kapatılıp mumla mühürlenmesi, hava geçirmez tüplere kaydırılması, oksijenin dışarı atılması için bu tüplerin argon gazıyla yıkanması ve onları buza koymak. Laboratuvara döndüğümüzde, Weber ve meslektaşları sonunda iki çekirdeğin her birinden 15 inçlik parçalar çıkaracaktı. Bu bölümler, nispeten yüksek seviyelerde uranyum içeren kum ve siltten oluşuyordu.
Daha sonra, ekip, simüle edilmiş yeraltı suyunu, yeraltında ilerleyeceği hızda kabaca aynı oranda pompalamadan önce birden çok sütunu bu siltle dolduracaktı. Bazı durumlarda, bu su fazladan hiçbir şey içermiyordu. Diğerlerinde, araştırmacılar nitrat ekledi. Yine başka durumlarda, hem nitratı hem de tortuda yaşayan mikroorganizmaların biyokimyasal aktivitesini durdurmak için tasarlanmış bir inhibitörü eklediler.
Nitrat içeren ancak mikrobiyal inhibitörü içermeyen su, kabaca %85’i uzaklaştırmayı başardı. uranyum — suda nitrat olmadığında sadece %55 ve nitrat ve aynı zamanda inhibitör içerdiğinde %60 ile karşılaştırıldığında. Bu sonuçlar, hem nitratın hem de mikropların uranyumun daha fazla harekete geçmesine karıştığını gösteriyor.
Ayrıca, mikroplar tarafından başlatılan bir dizi biyokimyasal olayın normalde katı olan uranyumu suda kolayca çözülebilir. İlk olarak, tortuda yaşayan bakteriler nitrata elektron vererek onun nitrit adı verilen bir bileşiğe dönüşümünü katalize eder. Bu nitrit daha sonra komşu uranyumu okside eder – elektronları çalar – ve sonunda onu katı bir mineralden alüvyonun içinden sızan su damlacıklarında gezinmeye hazır sulu bir minerale dönüştürür.
Tortusunda bulunan DNA dizilerini analiz ettikten sonra ekip, nitratı nitrite metabolize edebilen çok sayıda mikrobiyal tür belirledi. Uranyumu mobilize eden biyokimyanın oldukça kirli alanlarda (uranyum madenleri, nükleer atıkların işlendiği yerler) ortaya çıktığı bilinmesine rağmen Weber, yeni çalışmanın aynı mobilizasyon sürecinin doğal tortuda da gerçekleştiğini ortaya koyan ilk çalışma olduğunu söyledi.{4 }
“Bu projeyi ilk finanse ettiğimizde ve bunu düşündüğümüzde, bu, ikincil kirlenmeye yol açan birincil kirleticiydi,” dedi nitrat ve uranyum için. “Bu araştırma, evet, bunun olabileceğini destekliyor.”
Yine de Weber’in dediği gibi, “Nitrat her zaman kötü bir şey değildir.” Hem önceki araştırmaları hem de yakında çıkacak bazı araştırmalar, nitratın uranyumu yalnızca bileşik kendi EPA eşiği olan milyonda 10 parçaya yaklaştığında harekete geçirdiğini öne sürüyor.
“Daha önce yayınladıklarımızı düşünürsek, bu veriler bir devrilme olduğunu gösteriyor nokta. Önemli olan,” dedi, “çok fazla olmaması.”
Referans: “Nitrate-Stimulated Release of Naturally Sedimentary Uranium” yazan Jeffrey P. Westrop, Pooja Yadav, PJ Nolan, Kate M Campbell, Rajesh Singh, Sharon E. Bone, Alicia H. Chan, Anthony J. Kohtz, Donald Pan, Olivia Healy, John R. Bargar, Daniel D. Snow ve Karrie A. Weber, 27 Şubat 2023, Çevre Bilimi ve Teknolojisi .
DOI: 10.1021/acs.est.2c07683