Lo studio conferma che il nitrato può attirare l'uranio nelle acque sotterranee

Jul 13, 2023

22 marzo 2023 · 5 minuti di lettura

Otto anni fa, i dati erano validi ma solo suggestivi, le prove forti ma circostanziali.

Ora, Karrie Weber e colleghi dell’Università del Nebraska-Lincoln hanno confermato sperimentalmente che il nitrato, un composto comune nei fertilizzanti e nei rifiuti animali, può aiutare a trasportare l’uranio naturale dal sottosuolo alle acque sotterranee.

La nuova ricerca supporta uno studio condotto da Weber del 2015 che mostra che le falde acquifere contaminate da alti livelli di nitrati – inclusa la falda acquifera delle High Plains che risiede sotto il Nebraska – contengono concentrazioni di uranio che superano di gran lunga una soglia fissata dall’Environmental Protection Agency. È stato dimostrato che concentrazioni di uranio superiori alla soglia EPA causano danni ai reni negli esseri umani, soprattutto se consumati regolarmente tramite l’acqua potabile.

"La maggior parte degli abitanti del Nebraska fa affidamento sulle acque sotterranee come acqua potabile", ha affermato Weber, professore associato presso la Scuola di Scienze Biologiche e il Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Atmosfera. "A Lincoln, facciamo affidamento su di essa. Molte comunità rurali fanno affidamento sulle acque sotterranee.

"Quindi quando si hanno alte concentrazioni (di uranio), questo diventa un potenziale problema."

La ricerca aveva già stabilito che il carbonio inorganico disciolto poteva staccare chimicamente tracce di uranio dai sedimenti sotterranei, preparandolo infine per il trasporto nelle acque sotterranee. Ma lo studio del 2015, che ha scoperto che alcune aree della falda acquifera delle High Plains contenevano livelli di uranio fino a 89 volte la soglia EPA, aveva convinto Weber che anche i nitrati contribuivano.

Quindi, con l’aiuto di 12 colleghi, Weber ha deciso di verificare l’ipotesi. Per farlo, il team ha estratto due nuclei cilindrici di sedimento – ciascuno largo circa 2 pollici e profondo 60 piedi – da un sito acquifero vicino ad Alda, nel Nebraska. Quel sito non solo contiene tracce naturali di uranio, i ricercatori lo sapevano, ma consente anche alle acque sotterranee di fluire verso est nell’adiacente fiume Platte.

Il loro obiettivo? Ricreare quel flusso nei campioni di sedimento, quindi determinare se l'aggiunta di un po' di nitrato all'acqua aumenterebbe la quantità di uranio che viene portato via con esso.

"Una delle cose di cui volevamo essere sicuri era di non alterare lo stato dell'uranio o dei sedimenti o della comunità (microbica) quando abbiamo raccolto i campioni", ha detto Weber. "Abbiamo fatto tutto il possibile per preservare le condizioni naturali."

"Tutto" significava immediatamente tappare e sigillare con cera i nuclei estratti, farli scorrere in tubi a tenuta d'aria, lavare quei tubi con gas argon per dissipare l'ossigeno e metterli sul ghiaccio. Tornati al laboratorio, Weber e colleghi avrebbero infine rimosso segmenti da 15 pollici da ciascuno dei due nuclei. Quei segmenti erano costituiti da sabbia e limo che contenevano livelli relativamente elevati di uranio.

Successivamente, il team avrebbe riempito più colonne con quel limo prima di pompare l’acqua sotterranea simulata all’incirca alla stessa velocità con cui avrebbe viaggiato sottoterra. In alcuni casi, quell’acqua non conteneva nulla in più. In altri, i ricercatori hanno aggiunto nitrato. In altri casi ancora, hanno aggiunto sia nitrato che un inibitore progettato per arrestare l’attività biochimica dei microrganismi che vivono nel sedimento.

L’acqua contenente nitrato, ma priva dell’inibitore microbico, è riuscita a portare via circa l’85% dell’uranio, rispetto al solo 55% quando l’acqua era priva di nitrato e al 60% quando conteneva nitrato più l’inibitore. Questi risultati hanno implicato sia il nitrato che i microbi nell’ulteriore mobilitazione dell’uranio.

Hanno inoltre sostenuto l’ipotesi che una serie di eventi biochimici, innescati dai microbi, stessero trasformando l’uranio altrimenti solido in una forma che potesse essere facilmente dissolta in acqua. Innanzitutto, i batteri che vivono nel sedimento donano elettroni al nitrato, catalizzando la sua trasformazione in un composto chiamato nitrito. Quel nitrito poi ossida – ruba elettroni – al vicino uranio, trasformandolo infine da un minerale solido in un minerale acquoso pronto a cavalcare il rivolo d’acqua che filtra attraverso il limo.