연구에 따르면 질산염이 우라늄을 지하수로 끌어들일 수 있음이 확인되었습니다.

Jul 13, 2023

2023년 3월 22일 · 5분 분량

8년 전의 데이터는 타당하지만 암시적일 뿐이었고, 증거는 강력하지만 정황적이었습니다.

이제 네브라스카-링컨 대학의 캐리 웨버(Karrie Weber)와 동료들은 비료와 동물 배설물에서 흔히 볼 수 있는 화합물인 질산염이 자연적으로 발생하는 우라늄을 지하에서 지하수로 운반하는 데 도움이 될 수 있음을 실험적으로 확인했습니다.

새로운 연구는 네브래스카 아래에 있는 고평원 대수층을 포함하여 높은 수준의 질산염으로 오염된 대수층에 환경 보호국이 정한 기준치를 훨씬 초과하는 우라늄 농도가 포함되어 있음을 보여주는 2015년 Weber가 주도한 연구를 뒷받침합니다. EPA 기준치를 초과하는 우라늄 농도는 특히 식수를 통해 정기적으로 섭취할 때 인간의 신장 손상을 일으키는 것으로 나타났습니다.

"대부분의 네브래스카 사람들은 지하수를 식수로 사용합니다."라고 생명과학부 및 지구대기과학과 부교수인 Weber가 말했습니다. "링컨에서는 지하수에 의존하고 있습니다. 많은 농촌 지역 사회는 지하수에 의존하고 있습니다.

"그러므로 (우라늄의) 농도가 높으면 잠재적인 문제가 됩니다."

용해된 무기 탄소가 지하 퇴적물에서 미량의 우라늄을 화학적으로 분리하여 궁극적으로 지하수로 수송할 수 있는 준비가 될 수 있다는 연구 결과가 이미 확립되었습니다. 그러나 2015년 연구에서는 고평원 대수층의 특정 지역에 EPA 기준치의 최대 89배에 달하는 우라늄 함량이 포함되어 있다는 사실을 발견했으며 Weber는 질산염도 영향을 미친다고 확신했습니다.

그래서 Weber는 12명의 동료의 도움을 받아 가설을 검증하기 시작했습니다. 이를 위해 팀은 네브래스카 주 알다(Alda) 근처 대수층에서 폭이 약 2인치, 깊이가 60피트인 두 개의 원통형 퇴적물 코어를 추출했습니다. 연구자들은 그 장소에 천연 우라늄 흔적이 있을 뿐만 아니라 지하수가 동쪽으로 인접한 플래트 강으로 흘러 들어갈 수 있다는 것을 알고 있었습니다.

그들의 목표는 무엇입니까? 퇴적물 샘플에서 그 흐름을 재현한 다음 물에 질산염을 추가하면 함께 운반되는 우라늄의 양이 증가하는지 여부를 결정합니다.

"우리가 확인하고 싶었던 것 중 하나는 샘플을 수집할 때 우라늄이나 퇴적물 또는 (미생물) 군집의 상태를 변경하지 않았다는 것입니다."라고 Weber는 말했습니다. "우리는 자연 상태를 보존하기 위해 최선을 다했습니다."

"모든 것"은 추출된 코어를 즉시 캡핑하고 왁스로 밀봉하고, 이를 밀폐된 튜브에 밀어넣고, 튜브를 아르곤 가스로 플러시하여 산소를 제거하고, 얼음 위에 넣는 것을 의미했습니다. 연구실로 돌아온 Weber와 동료들은 결국 두 코어 각각에서 15인치 세그먼트를 제거했습니다. 그 부분은 상대적으로 높은 수준의 우라늄을 함유한 모래와 미사로 구성되었습니다.

나중에 팀은 지하로 이동할 때와 거의 동일한 속도로 시뮬레이션된 지하수를 펌핑하기 전에 해당 미사로 여러 기둥을 채웠습니다. 어떤 경우에는 그 물에 추가로 아무것도 포함되어 있지 않았습니다. 다른 연구에서는 연구자들이 질산염을 첨가했습니다. 또 다른 경우에는 퇴적물에 사는 미생물의 생화학적 활동을 중단시키도록 고안된 억제제와 질산염을 모두 첨가했습니다.

질산염이 포함되어 있지만 미생물 억제제가 없는 물은 약 85%의 우라늄을 운반했습니다. 반면 물에 질산염이 없으면 55%, 질산염과 억제제가 포함된 물은 60%에 불과했습니다. 이러한 결과는 우라늄을 더욱 동원하는 데 질산염과 미생물이 모두 관련되어 있음을 의미합니다.

그들은 또한 미생물에 의해 시작된 일련의 생화학적 사건이 고체였던 우라늄을 물에 쉽게 용해될 수 있는 형태로 변형시키고 있다는 가설을 뒷받침했습니다. 첫째, 퇴적물에 사는 박테리아는 질산염에 전자를 기증하여 질산염이 아질산염이라는 화합물로 변환되는 것을 촉매합니다. 그런 다음 아질산염은 이웃한 우라늄을 산화하여 전자를 훔치고 궁극적으로 이를 고체 광물에서 수성 광물로 바꾸어 미사를 통해 스며드는 물줄기를 서핑할 준비를 합니다.