Untersuchung des Transferverhaltens von Americiumspezies in Nutzpflanzen unter Verwendung radiochemischer und massenspektrometrischer Methoden

Über das Projekt

Derzeit ist Americium-241 mit einer Halbwertszeit von 432,2 a ein umweltrelevantes Radionuklid in Tschernobyl. Als Tochter des Plutonium-241 (Halbwertszeit: 14,35 a) stellt das Americium-Isotop momentan den dominierenden Alpha-Strahler in den kontaminierten Gebieten dar. Über kontaminierte Böden und die Aufnahme von Pflanzen kann das radiotoxische Isotop in die Nahrungskette des Menschen gelangen. Somit sind vor allem der Boden-Pflanzentransfer und dessen Einflussfaktoren von großer Bedeutung.

Pflanzen dienen sowohl als Nahrungsquelle, können aber im Bereich der Phytoextraktion auch zur Bodendekontamination verwendet werden. Dazu ist es wichtig, die genauen aufgenommenen Mengen und Einflussfaktoren der radio- und teils chemotoxischen Verbindungen zu kennen. Daher ist die Untersuchung des Transferverhaltens von dem unter gewissen Umständen recht mobilen Americium-241 von großer Relevanz. 

Durch erste Experimente mit dem Homolog Europium, als nicht-radioaktives Lanthanid, sollen zunächst Erkenntnisse über den Pflanzentransfer gewonnen werden. Dabei werden unterschiedliche Nutzpflanzen in einem wässrigen Nährmedium aufgezogen und mit diversen spektroskopischen und massenspektrometrischen Methoden analysiert. Im Vordergrund steht die kombinierte Analyse mittels DESI-MS (engl.: Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry) und TRLFS (engl.: Time-Resolved Laser Fluorescence Spectroscopy), um eine direkte Bestimmung der vorliegenden chemischen Spezies zu erhalten. Einerseits als Hilfestellung zur Identifikation, andererseits als Bestätigung der vorliegenden Europium-Spezies, wird die HPLC (engl.: High Performance Liquid Chromatography) gekoppelt mit einem hochaufgelösten Massenspektrometer verwendet.  Nach einer erfolgreichen Methodenentwicklung sollen die Analyseverfahren auf die mit Americium-241 kontaminierten Pflanzen angewandt werden.

Die identifizierten Verbindungen sollen einen Hinweis auf die Verstoffwechselung des Americiums liefern und somit Rückschlüsse auf den Pflanzenmetabolismus von dreiwertigen Actiniden zulassen. Somit kann die mit der Spezies einhergehende Toxizität bestimmt werden, welche einen wichtigen Beitrag zur Nahrungsmittelsicherheit von kontaminierten Nutzpflanzen, insbesondere in Tschernobyl darstellt.