Radyoaktif uranyum kirliliğiyle mücadele gerçekten çok zor olabilir. Normalde uranyum mineraller içine hapsolduğunda hareketsiz kaldığından daha stabildir. Fakat çevresel koşullar ya da madencilik faaliyetleriyle çözünür forma geçerse, yer altı sularına karışabilir ve kaynağın dışına yayılabilir. Yeni yapılan araştırmada bulunan bir bakteri, suda çözünmüş uranyumun nerdeyse tümünü, daha stabil bir madde içine hapsedebilir.
Araştırma Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Wismut GmbH ve İspanya’daki Granada Üniversitesi’ndeki bilim insanları tarafından yürütüldü. Elde ettikleri sonuçlar Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Uranyumun kimyasal formu önemlidir, çünkü bu form, elementin toprak ve su içinde ne kadar kolay hareket ettiğini etkiler. Bazı formlar kolayca çözünürken, diğerleri minerallerde, tortularda veya biyolojik materyallerde hapsolur.
Yeni deneylerde, bakteriler gliserolü besin kaynağı olarak aldıktan sonra çözünmüş uranyumu katı bir bileşiğe dönüştürdü. Gliserol, bitki ve hayvan yağlarının bir bileşenidir ve mantarların odunu ayrıştırması sırasında da doğal olarak oluşabilir.
Deneylerde uranyum, uranyum(V) olarak bilinen beş değerlikli (pentavalent) bir duruma geçti; bu durum, nadir görülür ve çevresel koşullar altında genellikle kısa ömürlüdür.
Maden Sularında Yaşayan Bakteriler
Mikroorganizmalar, toprakta ve yeraltı sularındaki kimyasal değişimlerin başlıca itici güçleridir. Bazı türler, metabolizmalarının bir parçası olarak metalleri ve diğer kirleticileri işleyebilir ve bu maddelerin hareketli kalmasını veya sabitlenmesini sağlayabilir.
“İnsanlar için toksik olan ağır metal uranyumu metabolik olarak kullanabilen bakteriler var,” diyor HZDR’nin Karasal Mikrobiyoloji araştırma grubunda bilim insanı ve çalışmanın ortak yazarı Dr. Evelyn Krawczyk-Bärsch. “Grubumuzun araştırmaları, bakterilerin besin kaynağı olarak gliserole erişebildiklerinde suda çözünmüş uranyumu metabolizmaları için kullanabildiklerini zaten ortaya koymuştu.”
Araştırmacılar iki ana sorunun yanıtını bulmak istiyorlardı: Bakterilerin sudan ne kadar uranyum uzaklaştırabileceği ve mikropların uranyumu işledikten sonra hangi kimyasal formların ortaya çıkacağı.
Ekip, Wismut GmbH tarafından işletilen Ore Dağları’ndaki su basmış bir uranyum madeninden alınan suyu kullandı. Numuneler, maden ortamına uyum sağlamış doğal bir bakteri topluluğunu zaten içeriyordu.
Araştırmacılar, ölçülü miktarda gliserol eklediler ve numuneleri oksijensiz koşullar altında tuttular. Bunun amacı, oksijenin kıt olduğu veya hiç bulunmadığı madenin derinliklerindeki ortamı yeniden yaratmaktı.
“Maden suyunda halihazırda var olan bakteri topluluğu için doğal koşullar yaratmak istedik; çünkü yaklaşık 2.000 metre derinlikte madende genellikle çok az oksijen bulunur ya da hiç yoktur,” diye açıklıyor HZDR ve Granada Üniversitesi (İspanya) Mikrobiyoloji Bölümü’nün eski doktora adayı ve çalışmanın baş yazarı Dr. Antonio M. Newman-Portela.
Maden, yaklaşık 2.000 metre (6.562 fit) derinliğe ulaştı. Bakteri üremesi için elverişli laboratuvar koşulları altında mikroplar, karbon ve enerji kaynağı olarak gliserolü kullandılar.
Çözünmüş Uranyumun Çoğu Uzaklaştırıldı
130 günün ardından, çözünmüş uranyumun sadece %5 kadarı suda kaldı.
Newman-Portela, “130 günün ardından, suda çözünmüş uranyumun yalnızca %5 civarında bir kısmı numunelerde kaldı. Bakterilerin uranyumu hücre duvarlarına dahil ettiğinden şüpheleniyorduk. Literatürden birikim süreçleri hakkında zaten bilgi sahibiydik,” diyor.
Daha ileri analizler, uranyumun bakteriyel hücre duvarlarında biriktiğini doğruladı. Bu bulgu, metalin büyük bir kısmının nereye gittiğini gösterdi, ancak hangi bileşiğin oluştuğunu henüz ortaya koymadı.
Olağandışı Bir Oksidasyon Durumunun Tespiti
Uranyum bileşiğini tanımlamak için ekip, gelişmiş mikroskopi ve spektroskopi yöntemlerini kullandı. Deneylerin bir kısmı, HZDR’nin Fransa’nın Grenoble kentindeki Avrupa Senkrotron Radyasyon Tesisi’nde (ESRF) işlettiği Rossendorf Işın Hattı’nda (ROBL) gerçekleştirildi. Ek analizler ise Granada Üniversitesi’nde yapıldı.
Araştırmacılar, elektronlarının nasıl düzenlendiğini ve diğer elementlerle nasıl bağ kurabileceğini yansıtan uranyumun oksidasyon durumunu belirlemek için bakteriyel materyali inceledi.
Newman-Portela, “Uranyum genellikle 4 veya 6 değerlikli olarak bulunur. Beş değerlikli uranyum da mevcuttur, ancak nadirdir ya da sadece geçicidir. Şimdiye kadar, bu element kararsız bir oksidasyon durumunda gözlemlenmişti,” diye açıklıyor. “Bu nedenle, çalışmamızın bulguları son derece şaşırtıcıydı; çünkü deneylerimizde analiz edilen biyokütlede, tespit edilen uranyumun alışılmadık derecede yüksek bir oranı da beş değerlikli uranyumdu.”
Onlarca Yıl Stabil Kalabilecek Bir Demir Bileşiği
Beş değerlikli uranyum, demir ve oksijenle birleşerek FeU(V)O4 bileşiğini oluşturmuştu.
“Bu uranyum bileşiği nispeten yeni olduğu için henüz bir adı yok. Bu bileşik ilk olarak 2020 yılında, uranyum mühimmatıyla kirlenmiş Hırvatistan’ın bazı bölgelerinden alınan toprak örneklerinin analiz edildiği bir çalışmada ortaya konmuştu,” diye açıklıyor Krawczyk-Bärsch. “Atmosferik oksijenin etkisi altında bile bu uranyum bileşiğinin 25 yıldan fazla bir süre boyunca kararlı kaldığı tespit edildi. Ancak şimdiye kadar, bu bileşiğin doğada nasıl oluştuğunu ya da bakterilerin oluşumunda rol oynadığını bilmiyorduk.”
Daha önceki Hırvatistan’daki bulgular, bu bileşiğin kirlenmiş toprakta on yıllar boyunca bozulmadan kalabildiğini göstermişti. Yeni çalışma, bileşiğin nasıl oluştuğuna dair olası bir açıklama sunarak, bu sürecin kilit unsuru olarak bakteriyel aktiviteye işaret ediyor.
Araştırmacılar ayrıca, kurutulmuş bakteriyel biyokütlenin oksijene maruz kalmasının ardından FeU(V)O4 miktarının arttığını da tespit ettiler. Bu durum, oksijenin bileşiği basitçe yok etmediğini, aksine bu koşullar altında daha fazla oluşumunu desteklemiş olabileceğini gösteriyor.
Kaynak: https://scitechdaily.com/bacteria-turn-toxic-uranium-into-a-surprisingly-stable-compound/
Referans:
“Pentavalent and tetravalent uranium formation via glycerol-stimulated bacteria in mine water” by Antonio M. Newman-Portela, Kristina O. Kvashnina, Elena F. Bazarkina, André Rossberg, Frank Bok, Sean Ting-Shyang Wei, Andrea Kassahun, Thorsten Stumpf, Johannes Raff, Mohamed L. Merroun and Evelyn Krawczyk-Bärsch, 4 May 2026, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-026-72560-z
