ไนเตรตสามารถปล่อยยูเรเนียมลงสู่น้ำใต้ดินได้

ตอนนี้ Karrie Weber จาก University of Nebraska-Lincoln และเพื่อนร่วมงานได้ทำการทดลองยืนยันว่าไนเตรตซึ่งเป็นสารประกอบที่พบได้ทั่วไปในปุ๋ยและของเสียจากสัตว์สามารถช่วยขนส่งยูเรเนียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจากใต้ดินสู่น้ำใต้ดินได้ งานวิจัยใหม่ของพวกเขาสนับสนุนการศึกษาที่นำโดย Weber ในปี 2558 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าชั้นหินอุ้มน้ำที่ปนเปื้อนด้วยไนเตรตในระดับสูง รวมถึงชั้นหินอุ้มน้ำในที่ราบสูงที่อยู่ใต้เนแบรสกา ยังมีความเข้มข้นของยูเรเนียมสูงเกินกว่าเกณฑ์ที่กำหนดโดยหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม ความเข้มข้นของยูเรเนียมที่สูงกว่าเกณฑ์ EPA นั้นทำให้ไตถูกทำลายในมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบริโภคผ่านน้ำดื่มเป็นประจำ “ชาวเนบราสกันส่วนใหญ่อาศัยน้ำใต้ดินเป็นน้ำดื่ม” เวเบอร์ รองศาสตราจารย์จากคณะวิทยาศาสตร์ชีวภาพและภาควิชาวิทยาศาสตร์โลกและบรรยากาศกล่าว "ในลินคอล์น เราพึ่งพามัน ชุมชนในชนบทจำนวนมาก พวกเขาพึ่งพาน้ำใต้ดิน "ดังนั้นเมื่อคุณมีความเข้มข้นสูง (ของยูเรเนียม) นั่นจะกลายเป็นข้อกังวลที่อาจเกิดขึ้นได้" การวิจัยได้พิสูจน์แล้วว่าคาร์บอนอนินทรีย์ที่ละลายน้ำสามารถแยกร่องรอยของยูเรเนียมธรรมชาติที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสีออกจากตะกอนใต้ดินได้ทางเคมี ซึ่งท้ายที่สุดก็เตรียมไว้สำหรับการขนส่งลงสู่น้ำใต้ดิน แต่จากการศึกษาในปี 2558 ซึ่งพบว่าพื้นที่บางส่วนของชั้นหินอุ้มน้ำที่ราบสูงมีระดับยูเรเนียมสูงถึง 89 เท่าของเกณฑ์ EPA ทำให้ Weber เชื่อว่าไนเตรตก็มีส่วนเช่นกัน ด้วยความช่วยเหลือจากเพื่อนร่วมงาน 12 คน Weber จึงเริ่มทดสอบสมมติฐาน ในการดำเนินการนี้ ทีมงานได้แยกแกนตะกอนทรงกระบอกสองแกน แต่ละอันกว้างประมาณ 2 นิ้วและลึกลงไป 60 ฟุต จากบริเวณชั้นหินน้ำแข็งใกล้กับเมืองอัลดา รัฐเนแบรสกา ไซต์ดังกล่าวไม่เพียงแต่มีร่องรอยตามธรรมชาติของยูเรเนียมเท่านั้น นักวิจัยทราบ แต่ยังช่วยให้น้ำใต้ดินไหลไปทางตะวันออกสู่แม่น้ำ Platte ที่อยู่ติดกัน เป้าหมายของพวกเขา? สร้างการไหลของตัวอย่างตะกอนขึ้นมาใหม่ จากนั้นพิจารณาว่าการเติมไนเตรตลงไปในน้ำจะเพิ่มปริมาณยูเรเนียมที่ถูกพัดพาไปหรือไม่ "สิ่งหนึ่งที่เราต้องการทำให้แน่ใจคือเราไม่ได้เปลี่ยนสถานะของยูเรเนียมหรือตะกอนหรือชุมชน (จุลินทรีย์) เมื่อเราเก็บตัวอย่าง" เวเบอร์กล่าว "เราทำทุกวิถีทางเพื่อรักษาสภาพธรรมชาติ" "ทุกอย่าง" หมายถึงการปิดฝาและปิดผนึกด้วยขี้ผึ้งในทันที เลื่อนเข้าไปในท่อสุญญากาศ ล้างท่อเหล่านั้นด้วยก๊าซอาร์กอนเพื่อไล่ออกซิเจนออก และวางบนน้ำแข็ง กลับไปที่ห้องทดลอง Weber และเพื่อนร่วมงานของเธอจะถอดส่วนขนาด 15 นิ้วออกจากแต่ละแกนทั้งสองในที่สุด ส่วนเหล่านี้ประกอบด้วยทรายและตะกอนที่มียูเรเนียมในปริมาณที่ค่อนข้างสูง ต่อมา ทีมงานจะเติมตะกอนนั้นลงในเสาหลายๆ คอลัมน์ก่อนที่จะสูบ น้ำใต้ดิน จำลองผ่านพวกมันในอัตราที่ใกล้เคียงกันกับที่มันจะไหลลงใต้ดิน ในบางกรณี น้ำนั้นก็ไม่มีอะไรพิเศษ ในส่วนอื่น ๆ นักวิจัยได้เพิ่มไนเตรต และในกรณีอื่นๆ พวกเขาเติมทั้งไนเตรตและสารยับยั้งที่ออกแบบมาเพื่อหยุดกิจกรรมทางชีวเคมีของจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในตะกอน น้ำที่มีไนเตรตแต่ขาดสารยับยั้งจุลินทรีย์ สามารถกำจัดยูเรเนียมได้ประมาณ 85% เทียบกับเพียง 55% เมื่อน้ำขาดไนเตรต และ 60% เมื่อมีไนเตรตแต่ยังมีสารยับยั้ง ผลลัพธ์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับทั้งไนเตรตและจุลินทรีย์ในการระดมยูเรเนียมต่อไป พวกเขายังสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าชุดของเหตุการณ์ทางชีวเคมีซึ่งเริ่มต้นโดยจุลินทรีย์กำลังเปลี่ยนยูเรเนียมที่เป็นของแข็งให้เป็นรูปแบบที่สามารถละลายได้ง่ายในน้ำ ประการแรก แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในตะกอนจะบริจาคอิเล็กตรอนให้กับไนเตรต เร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงของมันให้เป็นสารประกอบที่เรียกว่าไนไตรต์ ไนไตรต์นั้นออกซิไดซ์ - ขโมยอิเล็กตรอนจาก - ยูเรเนียมที่อยู่ใกล้เคียง ในที่สุดเปลี่ยนจากแร่ที่เป็นของแข็งให้กลายเป็นน้ำที่พร้อมจะท่องหยดน้ำที่ไหลผ่านตะกอน หลังจากวิเคราะห์ลำดับดีเอ็นเอในตัวอย่างตะกอนแล้ว ทีมระบุชนิดของจุลินทรีย์หลายชนิดที่สามารถเผาผลาญไนเตรตไปเป็นไนไตรต์ได้ แม้ว่าเป็นที่ทราบกันดีว่าชีวเคมีที่ระดมยูเรเนียมได้เกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนสูง เช่น เหมืองยูเรเนียม ไซต์ที่กากนิวเคลียร์ถูกแปรรูป เวเบอร์กล่าวว่าการศึกษาครั้งใหม่นี้เป็นครั้งแรกที่ระบุว่ากระบวนการระดมพลแบบเดียวกันนี้เกิดขึ้นในตะกอนตามธรรมชาติด้วย "เมื่อเราได้รับทุนสนับสนุนโครงการนี้เป็นครั้งแรก และเรากำลังคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ มันเป็นสารปนเปื้อนหลักที่นำไปสู่การปนเปื้อนขั้นที่สอง" เธอกล่าวถึงไนเตรตและยูเรเนียม "งานวิจัยนี้สนับสนุนว่า ใช่ มันสามารถเกิดขึ้นได้" อย่างที่เวเบอร์เคยกล่าวไว้ว่า "ไนเตรตไม่ได้เลวร้ายเสมอไป" ทั้งงานวิจัยก่อนหน้านี้ของเธอและการศึกษาที่กำลังจะมีขึ้นบางชิ้นชี้ให้เห็นว่าไนเตรตจะระดมยูเรเนียมก็ต่อเมื่อสารประกอบเข้าใกล้เกณฑ์ EPA ของมันเองที่ 10 ส่วนในล้านส่วน "หากเราพิจารณาสิ่งที่เราเผยแพร่ก่อนหน้านี้ ข้อมูลดังกล่าวบ่งชี้ว่ามีจุดเปลี่ยน สิ่งสำคัญ" เธอกล่าว "คืออย่ามีมากเกินไป"