Pre osam godina, podaci su bili čvrsti, ali samo sugestivni, dokazi jaki, ali posredni.
Sada, Karrie Veber i kolege sa Univerziteta Nebraska–Lincoln su eksperimentalno potvrdili da nitrat, jedinjenje uobičajeno u đubrivima i životinjskom otpadu, može pomoći u transportu prirodnog uranijuma iz podzemnih u podzemne vode.
Njihovo novo istraživanje podržava studiju iz 2015. koju je vodio Veber i koja pokazuje da vodonosni slojevi kontaminirani visokim nivoima nitrata – uključujući vodonosni sloj visokih ravnica koji se nalazi ispod Nebraske – takođe sadrže koncentracije uranijuma koje daleko premašuju prag koji je postavila Agencija za zaštitu životne sredine.
Pokazalo se da koncentracije uranijuma iznad tog EPA praga izazivaju oštećenje bubrega kod ljudi, posebno kada se redovno konzumiraju putem vode za piće.
„Većina stanovnika Nebraskana se oslanja na podzemnu vodu kao vodu za piće“, rekao je Veber, vanredni profesor na Školi bioloških nauka i Odeljenju za nauke o Zemlji i atmosferi. „U Linkolnu se oslanjamo na to. Mnoge ruralne zajednice se oslanjaju na podzemne vode.“
„Dakle, kada imate visoke koncentracije (uranijuma), to postaje potencijalna briga.“
Istraživanja su već utvrdila da rastvoreni neorganski ugljenik može hemijski da odvoji tragove prirodnog, neradioaktivnog uranijuma iz podzemnog sedimenta, na kraju ga pripremajući za transport u podzemne vode. Ali studija iz 2015. godine, koja je otkrila da određene oblasti vodonosnog sloja visokih ravnica sadrže nivoe uranijuma do 89 puta više od EPA praga, uverila je Vebera da nitrati takođe doprinose.
Dakle, uz pomoć 12 kolega, Veber je krenuo da testira hipotezu. Da bi to uradio, tim je izvukao dva cilindrična jezgra sedimenta – svako široko oko 2 inča i duboko 60 stopa – sa lokacije vodonosnika u blizini Alde, Nebraska. Istraživači su znali da ta lokacija ne samo da sadrži prirodne tragove uranijuma, već omogućava i da podzemne vode teku na istok u susednu reku Platte.
Njihov cilj? Ponovo kreirajte taj tok u uzorcima sedimenta, a zatim odredite da li bi dodavanje nitrata u vodu povećalo količinu uranijuma koji je odnesen sa njom.
„Jedna od stvari u koje smo želeli da se uverimo je da nismo promenili stanje uranijuma ili sedimenata ili (mikrobne) zajednice kada smo sakupljali uzorke“, rekao je Veber. „Učinili smo sve što smo mogli da sačuvamo prirodne uslove.
„Sve“ je značilo da se izvađena jezgra odmah začepe i zapečate voskom, guraju u hermetičke cevi, ispiraju te cevi gasom argona da bi se raspršio kiseonik i stavljaju na led. Vrativši se u laboratoriju, Veber i njene kolege bi na kraju uklonile segmente od 15 inča iz svakog od dva jezgra. Ti segmenti su se sastojali od peska i mulja koji su sadržali relativno visoke nivoe uranijuma.
Kasnije, tim bi ispunio više kolona tim muljem pre nego što je pumpao simulirane podzemne vode kroz njih otprilike istom brzinom kojom bi putovao ispod zemlje. U nekim slučajevima ta voda nije sadržala ništa dodatno. U drugima, istraživači su dodali nitrate. I u drugim slučajevima, dodali su i nitrat i inhibitor dizajniran da zaustavi biohemijsku aktivnost mikroorganizama koji žive u sedimentu.
Voda koja sadrži nitrate, ali joj nedostaje mikrobni inhibitor, uspela je da odnese otprilike 85% uranijuma – u poređenju sa samo 55% kada je u vodi nedostajalo nitrata i 60% kada je sadržavala nitrate, ali i inhibitor. Ti rezultati su uključivali i nitrate i mikrobe u dalju mobilizaciju uranijuma.
Oni su takođe podržali hipotezu da niz biohemijskih događaja, koje su pokrenuli mikrobi, transformiše inače čvrsti uranijum u oblik koji se lako može rastvoriti u vodi. Prvo, bakterije koje žive u sedimentu doniraju elektrone nitratu, katalizujući njegovu transformaciju u jedinjenje koje se zove nitrit. Taj nitrit zatim oksidira – krade elektrone iz – susednog uranijuma, na kraju ga pretvara iz čvrstog minerala u vodeni mineral spreman da surfuje kroz mlaz vode koji curi kroz mulj.
Nakon analize sekvenci DNK prisutnih u njegovim uzorcima sedimenta, tim je identifikovao više vrsta mikroba sposobnih da metabolišu nitrate u nitrit. Iako se znalo da se biohemija mobilizacije uranijuma odvija u visoko kontaminiranim područjima – rudnicima uranijuma, lokacijama na kojima se prerađuje nuklearni otpad – Veber je rekao da je nova studija prva koja je utvrdila da se isti proces mobilizacije odvija iu prirodnom sedimentu.
„Kada smo prvi put dobili finansiranje ovog projekta, i razmišljali smo o tome, on je bio primarni zagađivač koji je doveo do sekundarne kontaminacije“, rekla je ona o nitratu i uranijumu. „Ovo istraživanje to potvrđuje, da, to se može dogoditi.“
Ipak, kao što je Veber rekao, „Nitrati nisu uvek loša stvar.“ I njena prethodna istraživanja i neke buduće studije sugerišu da nitrat mobiliše uranijum samo kada se jedinjenje približi sopstvenom EPA pragu od 10 delova na milion.
„Ako razmislimo o onome što smo ranije objavili, ti podaci sugerišu da postoji tačka preokreta. Važno je,“ rekla je, „ne imati previše“.
Tim je objavio svoje nalaze u časopisu Environmental Science & Technology.
