Необогащенный уран может появиться откуда не ждали

Кэрри Вебер из Университета Небраски-Линкольна и ее коллеги экспериментально подтвердили, что нитраты, соединения, часто встречающиеся в удобрениях и отходах животноводства, могут помочь переносить встречающийся в природе уран из-под земли в грунтовые воды.


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.


— 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.