Uran (VI) - Komplexierungen mit Modellverbindungen aus der Pflanzenchemie

Radionuklidkontaminationen können über den Belastungspfad Boden-Pflanze-Nahrungskette deutlich zur Strahlenbelastung des Menschen beitragen. Für zuverlässige Abschätzungen der Radionuklidmigrationen in das geologische und biologische Umfeld ist ausgehend von der Verteilung der Nuklide die chemische Charakterisierung der Radionuklidspezies unbedingt erforderlich, um den summarischen Transferfaktor durch chemisch eindeutig identifizierte Parameter zu ersetzen. In verschiedenen Versuchsreihen wurde mit der Bestimmung der chemischen Speziation von U(VI) in Pflanzen begonnen. Durch Untersuchungen mittels zeitaufgelöster Laser-induzierten Fluoreszenzspektroskopie und Röntgenabsorptionsspektroskopie wurde deutlich, daß Uran in der Oxidationsstufe +6 in der Pflanze vorliegt und es Unterschiede zwischen der Angebotsspeziation im Porenwasser des Bodens bzw. in der Hydrokulturlösung und der Akkumulationsspeziation in der Pflanze gibt. Es zeigte sich, daß der chemische Zustand des Urans im Gleichgewicht in der Wurzel, Sproßachse und im Blatt identisch und unabhängig von der Art der Pflanze, den Wachstumsbedingungen und der Angebotsspeziation ist. Die bisherigen spektroskopischen Resultate deuten auf die Bildung von Uranyl-Phophato-Komplexe als Hauptspezies hin. Neben der Phosphatanbindung müssen aber auch carboxylische Bindungen zum Uran in den Pflanzenproben in Betracht gezogen werden.[1]
Ausgehend von diesen Ergebnissen, wurden Modellkomplexierungen von U(VI) mit ausgewählten organischen Liganden durchgeführt, die im Aufbau und Stoffwechsel der Pflanzen eine große Rolle spielen. In Anlehnung an das Verhalten von Schwermetallen im pflanzlichen System wurden Vertreter aus den Substanzklassen Carbonsäuren, Aminosäuren und Peptide, Kohlenhydrate, Lipoide und aus der Gruppe der freien und polymergebundenen Nukleobasen für die Modellkomplexierungen ausgewählt. Für die Untersuchungen des Reaktionsverhaltens von U(VI) gegenüber den ausgewählten Bioliganden werden neben der UV-Vis Spektroskopie insbesondere die zeitaufgelöste Laser-induzierte Fluoreszenzspektroskopie genutzt. Erste Ergebnisse werden hier vorgestellt. Ziel ist es, die erhaltenen spektroskopischen Datensätze mit Daten von kontaminierten Pflanzenproben zu vergleichen, um auf diese Weise U(VI)-Spezies in Pflanzen eindeutig zu charakterisieren.

[1] A. Günther, Zwischenbericht DFG-BE 2234/1-1