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Prof. Dr. Thorsten Stumpf
Director Institute of Resource Ecology
t.stumpf@hzdr.de
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Langlebige Radionuklide in Biosystemen


Eyecatcher-FWOB

Der Abbau natürlicher Ressourcen von Metallen und Radiometalle bringt die Störung der ökologischen Systeme durch den Bergbau, aber auch durch die Abfallentsorgung mit sich. Ein zentrales Anliegen der Gesellschaft ist die Minimierung der nachteiligen Auswirkungen dieser Aktivitäten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die zugrunde liegenden, molekularen Prozesse verstanden werden, um die biologische Risiken zu bewerten und Gesundheitsrisiken zu vermeiden.

Das Forschungsthema "Langlebige Radionuklide in Biosystemen" zielt auf das Verständnis der physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse ab, die zum Transfer von Metallen und Radionukliden aus der Geo- in die Biosphäre führen. Entsprechend sind Forschungsaktivitäten zu diesem Thema stark interdisziplinär. Zum Beispiel wird die Speziation von Actiniden in Boden- und Porenwasser und an den Schnittstellen mit den Biosystemen, sowie der Verbleib der aufgenommenen Metalle innerhalb eines Organismus untersucht.

Derzeit werden phänomenologische Parameter wie Transfer-Faktoren verwendet, um die Aufnahme und Ausbreitung von Schadstoffen in die Nahrungskette zu bewerten, ohne chemische Wechselwirkungen zu berücksichtigen. Um diese offensichtliche Lücke zu schließen, teilen wir diesen Transfer in Sub-Prozesse, die in vitro und in vivo untersucht werden. Die biochemische Grundlage der zellulären Aufnahme /Ausscheidung von langlebigen Radionukliden durch Bodenorganismen, Pflanzen und tierische Zellen und deren Auswirkungen auf den Stoffwechsel sind zentrale Aktivitäten und betreffen die Entwicklung von Risikobewertungsstrategien bei niedrigen Dosen in geeigneten Modelorganismen.

Long-lived radionuclides in biosystems

Aktuelle Arbeiten befassen sich mit der Vielfalt und der Aktivität von mikrobiellen Populationen in Wirtsgesteinsformationen und Barrierematerialien, die für eine tiefengeologische Lagerung von hoch radioaktivem Abfall in Frage kommen, sowie in radionuklidkontaminierten Standorten. Untersucht werden insbesondere die biochemischen Grundlagen ihrer Wechselwirkung mit langlebigen Radionukliden, die zu Sorption, Akkumulation, Mineralisierung, Biotransformation und metabolischen Störungen führen. Diese Faktoren können geochemische Prozesse wie die Migration von Uran (und anderen Actiniden) beeinflussen und sollten bei der Auswahl der Endlager-Wirtsgesteine in Betracht gezogen werden. Eine Vielzahl von spektroskopischen, mikroskopischen, kalorimetrischen und molekularbiologischen Methoden werden verwendet, um die Beziehung zwischen dem chemischen Zustand von Radionukliden, ihres Vorkommens auf einer μm-Skala innerhalb von Organismen und ihrer Wirkung auf den Stoffwechsel zu verstehen.

Ausgewählte Publikationen

  1. "Plutonium interaction studies with the Mont Terri Opalinus Clay isolate Sporomusa sp. MT-2.99: changes in the plutonium speciation by solvent extractions."
    H. Moll, A. Cherkouk, F. Bok, G. Bernhard, Environmental Science and Pollution Research,  2017, 24(15), 13497-13508
  2. "Multistage bioassociation of uranium onto an extremely halophilicarchaeon revealed by a unique combination of spectroscopic and microscopic techniques"
    M. Bader, K. Müller, H. Foerstendorf, B. Drobot, M. Schmidt, N. Musat, J. S. Swanson, T. Reed, T. Stumpf, A. Cherkouk, Journal of Hazardous Materials, 2017, 327(15), 225-232.
  3. "Interaction of Europium and Curium with Alpha-Amylase"
    A. Barkleit, A. Heller, A. Ikeda-Ohno, G. Bernhard, Dalton Transactions, 2016, 45, 8724–8733
  4. "Combined use of flow cytometry and microscopy to study the interactions between the gram-negative betaproteobacterium Acidovorax facilis and uranium(VI)"
    U. Gerber, I. Zirnstein, E. Krawczyk-Bärsch, H. Lünsdorf, T. Arnold, M.L. Merroun, Journal of Hazardous Materials, 2016, 317, 127-134


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