Radioaktiivisten aineiden siirtäminen bakteereihin ja turpeeseen mahdollistaa saastuneen maan puhdistamisen

Ydinenergian tuotannossa syntyvä käytetty ydinpolttoaine loppusijoitetaan Suomessa tilaan, joka rakennetaan kallioperään Olkiluodon saaressa. Seuraavien tuhansien vuosien aikana saari yhtyy manner-Suomeen jääkauden jälkeisen maankohoamisen seurauksena, ja alueelle kehittyy uusia soita. Ydinjätteen loppusijoituksen biosfääriturvallisuuden kannalta tietämys radioaktiivisten isotooppien kulkeutumisesta suoympäristössä on tärkeää. Tämä on myös väittelijä Merja Lusan väitöstutkimuksen peruslähtökohtia.

Väitöskirjassa Merja Lusa tutkii radioaktiivisen jodidin, seleniitin ja cesiumin kulkeutumiseen ja pidättymiseen vaikuttavia mikrobiologisia sekä ei-elollisia tekijöitä pohjoisessa vähäravinteisessa suoympäristössä. Tutkimus keskittyy erityisesti mikrobien tutkimukseen, sillä soiden mikrobiston vaikutukset radionuklidien käyttäytymiseen ovat pääosin edelleen tuntemattomia.

Bakteerien vaikutusta testattiin laboratoriossa ja luonnollisissa näytteissä

Ympäristössä yleisesti esiintyvien suon eri kerroksista eristettyjen Pseudomonas-, Rhodococcus-, Burkholderia- ja Paenibacillus-sukujen bakteerien todettiin poistavan radioaktiivista jodidia, seleniittiä ja cesiumia nesteestä laboratorio-olosuhteissa, in vitro. Koesarjoissa toisessa oli kasvuliuosta ja toisessa steriloitua turvetta ja simuloitua suovettä.

Keskimäärin poistuma oli suurinta seleniitille. Tehokkaimmin kaikkia tutkittavia radionuklideja nesteestä poistivat Pseudomonas- ja Paenibacillus-sukujen bakteerit. Yksi eristetyistä Paenibacillus-kannoista poisti jodidia lähes sata prosenttisesti.

Käytetyn ravinneliuoksen lisäksi bakteerien kykyyn poistaa radionuklideja nesteestä vaikutti myös lämpötila.

Sammal-, turve-, lieju- ja savinäytteiden sterilointikokeissa todettiin jodidin ja seleniitin pidättymisen olevan yhteydessä mikrobien toimintaan suoympäristössä myös luonnossa, in vivo. Ilman mikrobeja näiden radionuklidien poistuminen nesteestä oli huomattavasti vähäisempää. Se osoittaa, että mikrobit ovat tärkeitä radionuklidien kulkeutumiselle ja pidättymiselle suoympäristössä.

Suoympäristössä radionuklidien poistumiseen nestefaasista vaikuttivat lisäksi happamuus, savimineraalit ja jodidin kohdalla myös hapettomat olosuhteet.

Ravintoketju vailla radioaktiivisuutta

Radioaktiivisen jodidin kiinnittyminen eloperäiseen ainekseen bakteerien hapetustoiminnan seurauksena, seleniitin pelkistyminen bakteerien avulla sekä jodidin, seleniitin ja cesiumin siirtyminen bakteerisoluihin voivat vähentää näiden nuklidien liikkuvuutta maaperässä ja vesistöissä ja edelleen ravintoketjuissa.

-Tämä mahdollistaisi esimerkiksi bakteerien käytön erilaisissa saastuneiden alueiden puhdistussovelluksissa, väittelijä sanoo.

Radioaktiivisten isotooppien lisäksi stabiilia, ei-radioaktiivista, seleeniä kertyy ympäristöön esimerkiksi öljynjalostuksen sekä hiilenpolton seurauksena. Se on suurina pitoisuuksina myrkyllistä, Lusa muistuttaa.

Asialla on myös toinen puoli. Cesiumin käyttö erilaisissa elektroniikan sovelluksissa on maailmanlaajuisesti lisääntynyt, ja tarvetta on ei-radioaktiiviselle cesiumille. Sitä voitaisiin Merja Lusan mielestä mahdollisesti kerätä talteen bakteerien avulla.

Kuvateksti: Mikrobit, bakteerit ja sienet, vaikuttavat voimakkaasti radioaktiivisen jodidin ja seleniitin käyttäytymiseen ympäristössä. Liukoinen seleniitti pelkistyy bakteerisoluissa muodostaen liukenemattomia seleenikertymiä bakteerisoluun. Jodidin kiinnittyminen suon eloperäiseen ainekseen on riippuvainen mikrobien hapetustoiminnasta. Suoympäristön bakteerit voivat poistaa myös cesiumia liuoksesta.

Kuva: Merja Lusa.

Henkilökuva Merja Lusasta, valokuvaaja Nestori Lusa.

Tietoja väitöksestä: http://helsinginyliopisto.etapahtuma.fi/kalenteri/suomi.aspx?_ga=1.216809363.4037928497332407000.1409051787#.VhuK-U3ouo1

Lisätiedot: Merja Lusa, Helsingin yliopisto, radiokemian laboratorio, 0400 748 246, merja.lusa@helsinki.fi

Tulossa: 9th International Conference on Nuclear and Radiochemistry, Helsinki, August 29 – September 2, 2016, http://nrc9.it.helsinki.fi/

Ystävällisin terveisin
Minna Meriläinen-Tenhu, 050 415 0316, @MinnaMeriTenhu