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Porträt Prof. Dr. Kvashnina, Kristina; FWOS

Prof. Dr. Kristina Kvashnina

Head of the Synchrotron Science Department
Responsible for the BM20 (ROBL) beamline at ESRF
k.kvashnina@hzdr.de
Tel.: +33 476 88 2367

Abteilung für Synchrotronstrahlungsbasierte Forschung

Methoden und Forschungsgebiete

Molecular Structures Uranyl ©Copyright: Dr. habil. Scheinost, Andreas

Synchrotron-Methoden zu Erforschung der Nahordnung, Oxidationstufe und dem Bindungsverhalten von Actiniden, unter Verwendung dieser Methoden:

EXAFS: Röntgenabsorptionsspektroskopie zur Aufklärung der Nahordnung eines spezifischen Elements, d.h. der Anzahl, des radialen Abstandes und der Elementart der Atome in der Koordinationsschale und den folgenden Schalen bis ca. 5 Å Abstand.
HERFD-XANES: Hoch-aufgelöste zur Aufklärung von Oxidationsstufen
XES and RIXS: Röntgenemissionsspektroskopie und sogenannte "resonant inelastic X-ray spectroscopy" zur Aufklärung des Bindungscharakters (kovalent <-> ionisch)
P-XRD: Pulver-Diffraktometrie mit wesentlich höherer Auflösung oder höherer Geschwindigkeit (in-situ und in-operando Studien) im Vergleich zu Laborquellen.
SX-XRD: Einkristall-Diffraktion
Oberflächen-sensitive Techniken wie CTR (crystal truncation rods) und RAXR (resonant anomalous X-ray reflectivity)
EXAFS, HERFD-XANES, XES und RIXS sind nicht beschränkt auf kristalline Festphasen, sondern können auf einen weiten Bereich von Proben angewendet werden, um z. B. die wässrige Speziierung, die Komplexierung mit anorganischen (Chlorid, Sulfat, Nitrat,...) wie organischen Liganden (Acetat, Huminsaeuren,..), die Interaktion mit Bakterien und Pflanzen, oder die Sorption an Mineral- und Gesteinsoberflaechen zu untersuchen.
Wegen der grossen Penetrationstiefe der verwendetetn harten Röntgenstrahlung können die Methoden eingesetzt werden, um chemische Reaktionen in situ/ in operando zu untersuchen, z. B. bei sehr niedrigen oder hohen Temperaturen, unter spezifischen Atmosphären oder mit elektrochemischen Potenzial.

Equipment

Die Experimente werden an der Rossendorf Beamline (BM20-ROBL), an der European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble, Frankreich, durchgeführt.

Neuste Publikation

Pentavalent and Tetravalent Uranium Formation via Glycerol-Stimulated Bacteria in Mine Water

Newman-Portela, A.; Kvashnina, K.; Bazarkina, E.; Roßberg, A.; Bok, F.; Wei, T.-S.; Kassahun, A.; Stumpf, T.; Raff, J.; Merroun, M.; Krawczyk-Bärsch, E.

Abstract

Uranium contamination is an environmental issue in Europe and worldwide, particularly in mining-impacted areas. Pentavalent uranium is a key intermediate in U biogeochemistry, challenging the traditional view of U reduction as a transition from U(VI) to U(IV). This work explores microbial U(VI) reduction in weakly U-contaminated mine water (1 mg/L) using glycerol as an electron donor. 16S rRNA sequencing showed that glycerol biostimulation enriched fermentative (Propionibacteriaceae, Propionivibrio) and sulphate-reducing (Desulfobulbus, Desulfovibrio) bacteria, contributing to direct or indirect U(VI) reduction. Advanced spectroscopic and microscopic analyses confirmed reduction of U(VI) to U(IV) and U(V), with U(IV) forming biogenic uraninite nanoparticles. Remarkably, U(V) was identified in two forms: FeU(V)O₄ nanoparticles and U(V)-carbonate complexes. This study is the first report of a stable biogenic U(V)-phase for four weeks under oxic conditions, which is resistant to reoxidation and provides insights into U(VI) reduction, the role of U(V) species in biogeochemical processes, and U bioremediation strategies.

Keywords: Pentavalent uranium; Uraninite; Nanoparticles; Glycerol stimulation; Bioremediation

Beteiligte Forschungsanlagen

Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265

Verknüpfte Publikationen

DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 41201) publication

Nature Communications 17(2026), 4030
DOI: 10.1038/s41467-026-72560-z
ISSN: ISSN 2041-1723

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-41201

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