Untersuchung der Wechselwirkung von Uran (VI) mit der Grünalge Chlorella vulgaris in Abhängigkeit von pH-Wert und metabolischer Aktivität


Untersuchung der Wechselwirkung von Uran (VI) mit der Grünalge Chlorella vulgaris in Abhängigkeit von pH-Wert und metabolischer Aktivität

Vogel, M.; Günther, A.; Raff, J.; Bernhard, G.

Die Grünalgen (Chlorophyta) gehören zur Gruppe der aquatischen „niederen“ Pflanzen, die in Süß-, Salzwasser und im Boden leben können. Aufgrund der weiten Verbreitung der Algen ist deren Einfluss auf die Migrationsprozesse von Uran und anderen Aktiniden in der Umwelt von grundlegendem Interesse. Außerdem spielen Algen eine wirtschaftlich relevante Rolle als Nahrungsmittel sowie Nahrungsergänzungsstoff, so dass von der Alge aufgenommene Schwermetalle und Aktiniden in die Nahrungskette gelangen und so auch eine Gesundheitsgefahr für den Menschen darstellen können.
Die einzellige Grünalge Chlorella vulgaris besitzt die Fähigkeit im pH-Wertbereich von 3 bis 7 größere Mengen an Uran (VI) zu binden.[1][2] Ziel dieser Studie war es die Wechselwirkung von Uran (VI) mit der Alge C. vulgaris quantitativ und strukturell insbesondere unter Einwirkung umweltrelevanten Urankonzentrationen bei metabolischer Aktivität der Zellen zu charakterisieren. Bei pH 4,4 wurde Uran (10-4 M, 5x10-6 M) sowohl von lebenden als auch toten Zellen unter den gegebenen experimentellen Bedingungen nahezu vollständig gebunden. Die Untersuchung der Wechselwirkung von Algen mit Uran bei Anfangs-pH-Werten von 4,4 bis 7 und niedriger Urankonzentration zeigte zunächst ebenfalls eine vollständige Sorption von Uran an die Zellen. Interessanterweise wird in Ansätzen mit metabolisch aktiven Algen ein Teil des gebundenen Urans im Verlauf der Inkubation wieder freigesetzt. Eine mögliche Erklärung dafür ist die Wechselwirkung des Urans mit Ausscheidungs¬produkten der Algen und eine dadurch bedingte Desorption. Für die Charakterisierung der in den Lösungen und an der Biomasse gebildeten Uranylspezies wurde die Laser-induzierte Fluoreszenzspektroskopie und die Röntgenabsorptionsspektroskopie genutzt. Die spektroskopischen Untersuchungen zeigen Unterschiede bei den gebildeten Komplexen zwischen Uran und der Algenbiomasse in Abhängigkeit von der metabolischen Aktivität der Algenzellen und der Uranspeziation in den Ausgangslösungen. Für die Bindung von Uran an die Algenzellen scheinen insbesondere Phosphatgruppen verantwortlich zu sein. Eine Beteiligung von Karboxylgruppen kann zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht eindeutig ausgeschlossen werden.

Literatur:

[1] A. Günther et al., Biometals 2008, 21, 333. [2] M. Vogel et al., Uranium, Mining and Hydrogeology 2008, 693.

Keywords: Chlorella vulgaris; algae; uranium(VI); biosorption; TRLFS

  • Poster
    GDCh-Wissenschaftsforum Chemie 2009, 30.08.-02.09.2009, Frankfurt am Main, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-12709
Publ.-Id: 12709