Sorption of uranium, neptunium, and plutonium onto pyrite, siderite, and hematite after their microbial transformation under the conditions of upper aquifers

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect that microorganisms taken from observation wells in the region of the decommissioned liquid radioactive waste (RW) repository, B-2 reservoir, of the Siberian Chemical Combine exert on the immobilization of uranium, plutonium, and neptunium on pyrite, siderite, and goethite was studied. The results of laboratory experiments and thermodynamic modeling show that the microbial transformation of iron-containing minerals leads to an increase in the immobilization of actinides due to the appearance of new biogenic ferriferous and sulfide-ferriferous mineral phases.

Full Text

Restricted Access

About the authors

G. D. Artem’ev

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, RAS

Author for correspondence.
Email: alexeysafonof@gmail.com
Russian Federation, Moscow

Yu. V. Konevnik

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, RAS

Email: alexeysafonof@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. P. Novikov

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, RAS

Email: alexeysafonof@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. V. Safonov

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, RAS

Email: alexeysafonof@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. Абрамов А.А., Дорофеев А.Н., Тяжкороб Ж.В., Савкин М.Н., Ведерникова М.В., Линге И.И., Уткин С.С., Дорогов В.И., Самойлов А.А., Бирюков Д.В., Крышев И.И., Бочкарев В.В., Непейпиво М.А., Абакумова А.С., Барчуков В.Г., Кочетков О.А., Касаткин В.В., Поцяпун Н.П., Репин В.С., Курындина Л.А. Особые радиоактивные отходы / Под общей ред. И.И. Линге. М.: САМ полиграфист, 2015. 240 с.
  2. Цебаковская Н.С., Уткин С.С., Иванов А.Ю., Сахаров В.К., Полунин К.Е. Лучшие зарубежные практики вывода из эксплуатации ядерных установок и реабилитации загрязненных территорий / Под общей ред. И.И. Линге, А.А. Абрамова. М.: ИБРАЭ РАН, 2017. Т. 1. 336 с.
  3. Глинский М.Л., Ветров В.А., Абрамов А.А., Чертков Л.Г. Объектный мониторинг состояния недр на предприятиях атомной отрасли / Под ред. д.г.-м.н. В.А. Ветрова. М.: Б.С.Г. Пресс, 2015. 264 с
  4. Богуславский А.Е., Гаськова О.Л., Шемелина О.В. // Радиохимия. 2016. Т. 58. № 3. С. 279–283.
  5. Boguslavsky A.E, Gaskova O.L., Naymushina O.S., Popova N.M., Safonov A.V. // Appl. Geochem. 2020. Vol. 119. ID 104598.
  6. Захарова Е.В., Андрющенко Н.Д., Родыгина Н.И., Ермолаев В.М. Инженерные барьеры безопасности при выводе из эксплуатации объектов ядерного топливного цикла // Тез. докл. конф. ArgillaStudium-2017. М., 27.11–01.12.2017. С. 50–54.
  7. Nolan J., Weber K.A. // Environ. Sci. Technol. Lett. 2015. Vol. 2. P. 215–220.
  8. Novikov A.P., Vlasova I.E., Safonov A.V., Ermolaev V.M., Zakharova E.V., Kalmykov S.N. // J. Environ. Radioact. 2018. Vol. 192. P. 334–341.
  9. Novikov A.P., Kalmykov S.N., Utsunomiya S., Ewing R.C., Horreard F., Merkulov A.A., et al. // Science. New Ser. 2006. Vol. 314. N. 5799. P. 638–641.
  10. Maher K., Bargar J.R., Brown G.E., Jr. // Inorg. Chem. 2013. Vol. 52. N 7. P. 3510–3532.
  11. Pearce C.I., Rosso K.M., Pattrick R.A., Felmy A.R. Redox-Reactive Minerals: Properties, Reactions and Applications in Clean Technologies 2017 / Eds. I.A.M. Ahmed, K.A. Hudson-Edwards. Eur. Mineralogical Union, 2017
  12. Сафонов А.В., Андрющенко Н.Д., Иванов П.В., Болдырев К.А., Бабич Т.Л., Герман К.Э., Захарова Е.В. // Радиохимия. 2019. Т. 61. № 1. С. 63–71.
  13. Lloyd J.R., Renshaw J.C. // Metal Ions in Biological Systems: Book Ser. 2005. Vol. 44. P. 205–240.
  14. Новиков А.П., Сафонов А.В., Бабич Т.Л., Болдырев К.А., Крючков Д.В., Лавринович Е.А., Кузовкина Е.В., Емельянов А.М., Горяченкова Т.А. // Геохимия. 2020. Т. 65. № 2. С. 145–152.
  15. Borch T., Kretzschmar R., Kappler A., Cappellen P. V., Ginder-Vogel M., Voegelin A., Campbell K. // Environ. Sci. Technol. 2010. Vol. 44. N 1. P. 15–23.
  16. Anderson C., Johnsson A., Moll H., Pedersen K. // Geomicrobiol. J. 2011. Vol. 28. № 5–6. P. 540–561.
  17. Safonov A.V., Babich T.L., Sokolova D.S., Grouzdev D.S., Tourova T.P., Poltaraus A.B., et al. // Front. Microbiol. 2018. Vol. 9, N AUG. P. 1985.
  18. Parkhurst D.L., Appelo C.A.J. // User’s Guide to PHREEQC (Version 2)—A Computer Program for Speciation, Batch-Reaction, One-Dimensional Transport, and Inverse Geochemical Calculations. Denver, Colorado, 1999.
  19. Li D., Kaplan D.I. // J. Hazard. Mater. 2012. Vol. 243. P. 1–18.
  20. Safonov A.V., Popova N.M., Boldyrev K.A., Lavrinovich E.A., Boeva N.M., Artemiev G.D., et al. // J. Geochem. Explor. 2022. Vol. 240. ID 107052.
  21. O’Loughlin E.J., Boyanov M.I., Antonopoulos D.A., Kemner K.M. // Aquatic Redox Chemistry. Am. Chem. Soc., 2011. P. 477–517.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diffraction patterns: a – pyrite (red line) and data for pyrite from the PDF-2 database (blue line); b – siderite (red line) and data for siderite from the PDF-2 database (green line); c – goethite (red line) and data for goethite (blue line) and quartz (green line) from the PDF-2 database.

Download (288KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Kinetics of sorption of uranium (a), plutonium (b) and neptunium (c) on the original and microbially transformed samples (M).

Download (333KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Microbial respiratory activity on mineral samples, rel. units.

Download (72KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Iron concentration, mg/l, and Eh values, mV, (dotted line) during the transformation of mineral samples by the microbial community.

Download (132KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences