Publikationsrepositorium - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Sowohl im Hinblick auf die Sanierung radioaktiv kontaminierter Flächen als auch für die Sicherheitsbeurteilung von potentiellen Endlagern für radioaktive Abfälle wird detailliertes Wissen über das Transferverhalten von Radionukliden (RN) in der Umwelt benötigt, da diese in die Nahrungskette gelangen können und damit ein Gesundheitsrisiko für Menschen darstellen. Die Bioassoziation von RN mit Pflanzen und ihre Wechselwirkung mit in den Boden freigesetzten Pflanzenmetaboliten kann deren Verbleib in der Umwelt beeinflussen. Es ist bekannt, dass die Aufnahme und Vertei-lung der RN in Pflanzen und damit ihre Bioverfügbarkeit signifikant von der vorliegenden Metallspeziation bestimmt wird [1]. Es wurden die Zeit- und Konzentrationsabhängigkeit des Bioassoziationsverhaltens von U(VI) und Eu(III) als Analogon für dreiwertige Actinide mit Brassica napus (Raps)-Zellen untersucht. Ziel dieser Arbeiten war es, den Effekt beider Schwermetalle auf die Zellvitalität sowie den Einfluss des Zellmetabolismus auf die Speziation beider Metalle zu bestimmen. Es konnte ein zeit- und konzentrationsabhängiges Bioassoziationsverhalten bei Exposition der Zellen mit U(VI) und Eu(III) beobachtet werden. In Gegenwart von 200 µM U(VI) tritt ein mehrstufiger Bioassoziationsprozess auf, bei dem es zur Freisetzung des zuvor bioassoziierten U(VI) in das umgebende Nährmedium kommt. Damit einhergehend konnte mittels zeitaufgelöster laser-induzierter Fluoreszenzspektroskopie eine Speziationsveränderung nachvollzogen werden. Dabei wurden drei unterschiedliche U(VI)-Spezies (s. Abb. 1) im Nährmedium nachgewiesen, die Hinweise auf die Freisetzung von Pflanzenzellmetaboliten liefern. Diese können als Liganden für die U(VI)-Komplexierung fungieren und damit einen Einfluss auf das Transferverhalten von U(VI) in der Umwelt haben. Die U(VI)-Speziation im Ausgangsnährmedium wurde in Anlehnung an die Literatur thermodynamisch modelliert [2]. Um mögliche Metabolite zu identifizieren, wurden Experimente zur Anreicherung und chromatographischen Trennung von Metaboliten durchgeführt. Zudem wurde die U(VI)-Komplexierung mit relevanten Metaboliten untersucht.

References:

[1] S. Ebbs et al., J. Exp. Bot. 1998, 49, 1183-1190. [2] S. Sachs et al., Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 10843-10849.