Promotionsthema
Wechselwirkung von Radionukliden mit Pflanzen: Identifizierung von Metaboliten und deren Einfluss auf Bioverfügbarkeit und Transport von Actiniden in der Umwelt.
Beschreibung
Für eine Langzeitsicherheitsbeurteilung von Endlagern für hochradioaktive Abfälle ist es notwendig Vorgänge zu berücksichtigen, die zur Freisetzung der Radionuklide in die Umwelt führen können. Über das oberflächennahe Grundwasser und den Boden können freigesetzte Radionuklide in Pflanzen aufgenommen werden und damit in die Nahrungskette gelangen. Die genauen Wechselwirkungsprozesse sind dabei bisher nur wenig verstanden und werden meistens nur auf einem makroskopischen Level über Transferfaktoren beschrieben. Im Hinblick auf eine Risikoabschätzung für Mensch und Umwelt ist es jedoch notwendig, diese Prozesse auf einem molekularen Level zu verstehen und Informationen zu den vorliegenden Radionuklidspezies zu erhalten, um deren Verhalten in der Umwelt abschätzen zu können.
TheIm Mittelpunkt dieser Arbeit stehen Untersuchungen zur Wechselwirkung von Actiniden mit Pflanzen. Dazu sind vor allem Modelluntersuchungen mit Pflanzenzellmetaboliten geplant. Ziel ist es, den Einfluss freigesetzter Metabolite auf die Actiniden-Speziation in der Rhizosphäre zu untersuchen und damit Aussagen auf die Bioverfügbarkeit und den Transport der Actinide in der Umwelt zu ermöglichen. Neben Uran werden die Untersuchungen auch mit Plutonium durchgeführt. Weiterhin wird Europium als Analogon für die dreiwertigen Actiniden Curium und Americium eingesetzt, da deren Radiotoxizität – besonders die des Americiums - in Endlagern von hoher Relevanz ist. Aufbauend auf vorangegangenen Untersuchungen zur Zeit- und Konzentrationsabhängigkeit der Bioassoziation von U(VI) und Eu(III) mit Pflanzenzellen wird die Freisetzung von Pflanzenzellmetaboliten als Stressantwort auf die Schwermetallbelastung untersucht. Als mögliche Liganden für die Komplexierung der Radionuklide kommen Metabolite in Frage, welche von den Pflanzen als Reaktion auf den Schwermetallstress gebildet und freigesetzt werden. Mögliche Metabolite sollen daher isoliert und identifiziert werden und das Komplexbildungsverhalten dieser mit Actiniden in unterschiedlichen Oxidationsstufen näher untersucht werden. Für Speziationsuntersuchungen werden spektroskopische Methoden, wie z.B. TRLFS und UV/VIS-Spektroskopie, herangezogen. Zusätzlich sollen Messungen mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) durchgeführt werden, um einerseits Aussagen zum Oxidationszustand der Actiniden in Gegenwart von Pflanzenzellen (XANES) und andererseits zur Struktur der gebildeten Komplexe (EXAFS) zu erhalten.
Die Arbeit ist Teil des Verbundprojekts "Trans-LARA" (Transport- und Transferverhalten langlebiger Radionuklide entlang der kausalen Kette Grundwasser – Boden – Oberfläche – Pflanze unter Berücksichtigung langfristiger klimatischer Veränderungen), welches vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02NUK051B gefördert wird.
