Abteilung Biogeochemie
Schwerpunkt der Forschung in der Abteilung Biogeochemie ist das Verständnis der Wechselwirkung langlebiger Radionuklide mit Biosystemen. Dabei interessieren uns die verschiedenen Ebenen vom Biomolekül über einzelne Organismen bis hin zu komplexen Lebensgemeinschaften. Ziel ist es einerseits zu verstehen, welchen Einfluss biologische Systeme auf das Verhalten von Radionukliden in der Umwelt haben (Freisetzung, Mobilität und Bioverfügbarkeit). Andererseits erforschen wir die Effekte von Radionukliden auf den Stoffwechsel von Zellen und den ganzen Organismus (Aufnahme, Anreicherung, Chemo- und Radiotoxizität) und die daraus resultierenden Gefahren für uns Menschen.
Mit modernsten molekularbiologischen, spektroskopischen und mikroskopischen Methoden arbeiten wir in den Bereichen der Endlagerforschung zur Verbesserung der Langzeitsicherheit eines Endlagers für hochradioaktive Abfälle und der Radioökologie zum Schutz von Mensch und Umwelt vor den Gefahren natürlich und künstlich freigesetzter Radionuklide.
Neben der Grundlagenforschung ist es unser Ziel, die gewonnenen Erkenntnisse zur Entwicklung innovativer Sanierungsverfahren und der Verbesserung von Modellen zur Beschreibung des Verhaltens von Radionukliden in der Umwelt einzusetzen.
Interesse an einer Mitarbeit?
Zur Unterstützung unserer Arbeiten suchen wir fortwährend Studenten (m/w/d) und Praktikanten (m/w/d) aus der Biologie, Chemie und den Umweltwissenschaften, die entweder ihre Abschlussarbeit bei uns machen oder einfach nur praktische Erfahrung sammeln wollen. Interessiert? Dann melde Dich gerne zur Klärung aller offenen Fragen.
Arbeitsgebiete
- Bestimmung der mikrobiellen Diversität in schwermetall- und radionuklid-kontaminiertem Wasser und Boden (u. a. aus Hinterlassenschaften des ehemaligen Uranbergbaus) sowie in Wirtsformationen von möglichen Standorten für Endlager radioaktiver Abfälle
- Untersuchung der Wechselwirkung von mikrobiellen Referenzstämmen und Isolaten mit Radionukliden
- Wechselwirkung von eukaryotischen Zellen mit Radionukliden, insbesondere mit Pflanzen, Pilzen, Schwämmen und Algen
- Untersuchung der Wechselwirkung ausgewählter Bioliganden und Modellverbindungen mit Radionukliden
- Charakterisierung von mikrobiellen Prozessen, die die Bedingungen einer tiefengeologischen Lagerung von hoch-radioaktivem Abfall beeinflussen können (z. B. Umwandlung von Bentonit als Barrierematerial)
- Berechnung und Bestimmung der umweltrelevanten Metallspeziation
- Überprüfung und Validierung von Transportmodellen
- Charakterisierung von Partikeln in der Umwelt, die einen Einfluss auf den Transport von Radionukliden haben
- Untersuchung der Transportprozesse von Radionukliden durch Partikel (einschließlich Mikroben) in natürlichen Wässern
Neuste Publikation
Biostimulation of Indigenous Microbes for Uranium Bioremediation in Former U Mine Water: Multidisciplinary approach assessment
Newman Portela, A.; Krawczyk-Bärsch, E.; Lopez Fernandez, M.; Bok, F.; Kassahun, A.; Drobot, B.; Steudtner, R.; Stumpf, T.; Raff, J.; Merroun, M. L.
Characterizing the physicochemistry and microbial diversity of U mine water is a key prerequisite for understanding the biogeochemical processes occurring in these water mass and for the design of an efficient bioremediation strategy. This study has collected and analysed in reference date measurements water samples from two former U-mines (Schlema-Alberoda and Pöhla, Wismut GmbH) in East Germany. The samples from both mines are pH-circumneutral (7.3 and 6.6) and show reducing conditions (EH: +139 and –91 mV). Interestingly, the U and sulphate concentrations of Schlema-Alberoda mine water (U: 1 mg/L; SO4>/sub>
2−: 335 mg/L) are 2 and 3 order of magnitude higher than those of the Pöhla samples (U: 0.01 mg/L; SO4
2−: 0.5 mg/L), respectively. U, SO4
2− and Fe seem to shape the differential microbial diversity of the water from both mines. Microbial diversity analysis revealed the distribution of bacteria with U(VI)-reducing capacity and the ability to maintain the stability of reduced U-species (e.g., Desulfurivibrio, Gallionella and Sulfuricurvum). In addition, water from the mines harbour wood-degrading fungal communities (e.g., composed of Cadophora and Acremonium) providing potential electron donors which promote the growth of U-reducing bacteria. For the design of a bioremediation strategy, we conducted a preliminary U-bioreduction experiment to screen for suitable electron donors (glycerol, vanillic acid and gluconic acid). We also observed that high levels of soluble U (initially present as Ca2UO2(CO3)3>/sub>(aq) and UO2(CO3)
3>sup>4−>/sup>), Fe and SO4
2− were removed by 98, 95 and 53%, respectively from the mine water by using glycerol as electron donor. The remaining U concentrations after bioreduction meet regulatory standards for beneficial reuse of U mine water. As a whole, the results reveal the chemical factors influencing the microbial community in U mine water and may contribute to the design of bioremediation strategies based on the biostimulation of U-reducing bacteria for low U concentrations in contaminated water.
Keywords: bioremediation; bioreduction; mine water; uranium; bacterial; fungal
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Environmental Science and Pollution Research 31(2024), 7227-7245
Online First (2023) DOI: 10.1007/s11356-023-31530-4
Projekte
- RadoNorm: Towards effective radiation protection based on improved scientific evidence and social considerations - focus on radon and NORM; EU-Projekt, Förderkennzeichen Nr. 900009, 01.09.2020-31.08.2025
- EURAD-MAGIC – NEA/EU-Projekt, Laufzeit: 01.06.2019-31.05.2024
- EURAD-ConCorD – NEA/EU Projekt, Laufzeit: 01.06.2021-31.05.2024
- RENA/ BMBF Projekt, Förderkennzeichen 02NUK066A, Laufzeit: 01.09.2021-31.08.2024
- PepTight/BMBF Projekt, Förderkennzeichen 031B1122A, Laufzeit: 01.09.2021-31.08.2024
- TRAVARIS/BMBF Projekt, Förderkennzeichen 15S9437C, Laufzeit 01.11.2022-31.10.2025
Team
Leitung | |||||
Name | Geb./Raum | +49 351 260 | |||
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Dr. Johannes Raff | 801/P314 | 2951 | j.raffhzdr.de | ||
Mitarbeiter | |||||
Name | Geb./Raum | +49 351 260 | |||
Rahel Bertheau | 801/P354 | 3138 | |||
Julia Marie Dauwe | 801/P306 | 2860 | j.dauwehzdr.de | ||
Dr. Björn Drobot | 801/P317 | 2895 | b.drobothzdr.de | ||
Katrin Flemming | 801/P309 | 2958 | k.flemminghzdr.de | ||
Dr. Alix Günther | 801/P256 | 2433 2522 | a.guentherhzdr.de | ||
Max Klotzsche | 801/P306 | 3241 | m.klotzschehzdr.de | ||
Dr. Evelyn Krawczyk-Bärsch | 801/P252 | 2076 | e.krawczyk-baerschhzdr.de | ||
Raul Eduardo Linares Jimenez | 801/P205 | 2438 | r.linares-jimenezhzdr.de | ||
Dr. Henry Moll | 801/P256 | 2433 2549 | h.mollhzdr.de | ||
Antonio Newman Portela | 801/P254 | 2251 | a.newman-portelahzdr.de | ||
Dr. Susanne Sachs | 801/P208 | 2436 | s.sachshzdr.de | ||
Jana Seibt | 801/P219 | 3194 2510 | j.seibthzdr.de | ||
Dr. Robin Steudtner | 801/P317 | 2895 | r.steudtnerhzdr.de | ||
Lukas Waurick | 801/P306 | 3241 | l.waurickhzdr.de | ||
MICRONUC | |||||
Name | Geb./Raum | +49 351 260 | |||
Dr. Andrea Cherkouk | 801/P356 | 2989 | a.cherkoukhzdr.de | ||
Sindy Kluge | 801/P219 | 3194 | s.klugehzdr.de | ||
Dr. Nicole Matschiavelli | 801/P318 | 2759 | n.matschiavellihzdr.de | ||
Dr. Ting-Shyang Wei | 801/P318 | 2759 | t.weihzdr.de |