Новое исследование подкрепляет работу 2015 года под руководством Вебер, показывающую, что водоносные горизонты, загрязненные высоким уровнем нитратов, содержат концентрации урана, намного превышающие безопасный порог.
Повышенные концентрации урана вызывают повреждение почек у людей, особенно при регулярном употреблении с питьевой водой. Исследователи уже установили, что растворенный неорганический углерод может химически отделять следы природного нерадиоактивного урана из подземных отложений, в конечном итоге подготавливая его для переноса в грунтовые воды.
Но исследование 2015 года, показало, что в некоторых районах водоносного горизонта Хай-Плейнс содержание урана в 89 раз превышает пороговое значение. Это заставило Вебер предположить в том, что нитраты тоже вносят свою лепту.
Для проверки гипотезы команда извлекла два цилиндрических керна отложений из водоносного горизонта недалеко от Альды, в штате Небраска. Исследователи знали, что это место не только содержит естественные следы урана, но и позволяет грунтовым водам течь на восток в соседнюю реку Платт.
Их целью было воссоздать этот поток в образцах отложений, а затем определить, увеличит ли добавление нитрата в воду количество урана, унесенного вместе с ним.
Одна из вещей, в которой мы хотели убедиться, заключалась в том, что мы не изменили состояние урана, отложений или (микробного) сообщества, когда собирали образцы. Мы сделали все возможное, чтобы сохранить природные условия
— Кэрри Вебер.
Позже команда заполнила илом несколько колонн, прежде чем прокачивать через них смоделированные грунтовые воды примерно с той же скоростью, с которой они двигались под землей. В некоторых случаях вода не содержала ничего лишнего. В других исследователи добавили нитраты. Также ученые добавляли и нитрат, и ингибитор, предназначенный для остановки биохимической активности микроорганизмов, живущих в осадке.
Вода, содержащая нитраты, но лишенная микробного ингибитора, сумела унести примерно 85% урана — по сравнению с 55%, когда в воде не было нитратов, и 60%, когда она содержала нитраты, но также и ингибитор. Эти результаты показали, что нитраты и микробы причастны к дальнейшей мобилизации урана.
Результаты эксперимента также поддержали гипотезу, что ряд биохимических событий, инициированных микробами, превращает твердый уран в форму, которую можно легко растворить в воде. Во-первых, бактерии, живущие в осадке, отдают электроны нитрату, катализируя его превращение в соединение, называемое нитритом. Затем этот нитрит окисляется — крадет электроны — у соседнего урана, в конечном итоге превращая его из твердого минерала в жидкий.
Проанализировав последовательности ДНК, присутствующие в образцах отложений, команда идентифицировала несколько видов микробов, способных метаболизировать нитраты в нитриты. Хотя известно, что уран-мобилизирующая биохимия развивается в сильно загрязненных районах — урановых рудниках, местах переработки ядерных отходов — Вебер утверждает, что новое исследование является первым, установившим, что такой же процесс мобилизации происходит и в природных отложениях.
