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Porträt Dr. Kubeil, Manja; FWOB

Dr. Manja Kubeil

Leiterin Strahlen­for­schung an biologischen System
Marie Curie Alumna
m.kubeilAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2006

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Abteilung Strahlen­for­schung an biologischen Systemen

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

Arbeitsgebiete der Abteilung Biogeochemie am Institut für Ressourcenökologie ©Copyright: Dr. Matschiavelli, Nicole
  • 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

Projekte

Eine Übersicht abgeschlossener Projekte finden Sie hier.

Neuste Publikation

Structures and thermodynamics of dinuclear species forming in the uranyl(VI)–malic acid system: a multi-technique approach

Linares Jimenez, R. E.; Drobot, B.; Steudtner, R.; Tsushima, S.; Goldbach, D.; Stumpf, T.; Sachs, S.; Kretzschmar, J.

Abstract

Although the uranyl(VI)-malate system has been repeatedly studied, there are still open questions regarding structures, stoichiometry, and thermodynamic key parameters. We therefore examined the interactions between the uranyl(VI) ion, U(VI), and malic acid, H2Mal, using a multi-technique approach performing nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), time-resolved laser-induced fluorescence spectroscoy (TRLFS), isothermal titration calorimetry (ITC), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis), complemented by density functional theory calculations (DFT). In acidic solution (pH 1.5 – 5.5), covering metal excess through ligand excess, two dinuclear complexes of 2:1 and 2:2 U(VI):malate stoichiometry form virtually exclusively. This species distribution is mainly influenced by the metal-to-ligand ratio given in solution. DFT and NMR confirmed that the 2:1 U(VI) malate complex involves a bridging hydroxo ligand (µ2-OH). In both the 2:1 and the 2:2 complexes, malate features a (κ3O,O’,O’’) coordination motif by two carboxylate groups and the alkoxylato group including bridging between two U(VI). In the 2:2 complex, changing the ligands’ relative orientation yields two geometric isomers. Thermodynamic quantitites (ΔG, ΔH and ΔS) as well as formation constants (log β) of both complexes were determined by calorimetric titrations and TRLFS. Formation of the 2:1 and 2:2 species is endothermic and entropy-driven, with log β of 17.1 ± 0.1 and 37.7 ± 0.1, respectively. Notably, even for U(VI) concentrations as low as 10 µM, dinuclear species are predominating, while mononuclear species exist only in very acidic and/or very dilute solution. This study provides new data which complement and expand the understanding of both structure and thermodynamics of these complexes

Keywords: Radioecology; Uranium; Malate; Complex; Structure; Stability constant; NMR; TRLFS; UV-Vis; DFT

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-41752

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Tiefe Biosphäre

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Terrestische Mikrobiologie

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Pflanzen und Rhizosphäre

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Raul Eduardo Linares Jimenez801/P1032457
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Dr. Henry Moll801/P2562433
2549
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Jana Seibt801/P2193194
2510
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Spektroskopie und Speziation von f-Elementen

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Katrin Flemming801/P3092958
k.flemmingAthzdr.de