Investigations on indigenous microorganisms isolated from a former uranium mine and their interaction mechanisms with uranium : a possible bioremediation study

Gerber, Ulrike GND

Schwermetall- und Radionuklidkontaminationen von Böden und Gewässern sind zum Großteil das Ergebnis ehemaliger Bergbau- und Metallgewinnungsindustrien und stellen weltweit ein ernstzunehmendes Problem dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Untersuchungen durchgeführt, um auf dem Gelände der ehemaligen Uranmine in Königstein (Sachsen, Deutschland) Alternativen für die verwendete konventionelle Flutungswasserbehandlung zu finden. Ein alternatives Konzept, welches Mikroorganismen oder Pflanzen zur Sanierung von Metall- oder Radionuklid-kontaminierten Böden und Gewässern verwendet, stellt die Biosanierung dar. Das Bakterium A. facilis wurde zunächst auf seine Wechselwirkungen mit Uran untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass dieses gramnegative Betaproteobakterium in der Lage ist, große Mengen an Uran durch passive Biosorption und aktive Bioakkumulation zu immobilisieren. Mit Hilfe von ortsauflösenden Messmethoden, wie TEM (Transmission Elektronen Mikroskopie), wurde Uran an der äußeren Membran und innerhalb der Zelle detektiert. Ein weiterer untersuchter, natürlich vorkommender Mikroorganismus repräsentiert die Hefe KS5 (R. toruloides). Die Ergebnisse zeigen, dass das Isolat eine hohe Toleranz gegenüber Uran aufweist (MIC 6 mM). Darüber hinaus ist KS5 in der Lage, relativ hohe Mengen an Uran zu immobilisieren und somit aus der umgebenden Lösung zu entfernen. Mit Hilfe von TEM-Studien konnten die beiden Interaktionsmechanismen, Bioakkumulation und Biosorption, identifiziert werden. Weitere Experimente konnten sowohl das Vorhandensein, als auch die Aktivität von anaeroben Mikroorganismen im Flutungswasser nachweisen. Zur Induzierung der mikrobiellen Aktivität wurde Glycerin direkt in das Flutungswasser gegeben. Nach sechs Wochen Inkubation wurde eine vollständige Reduktion zu Uran(IV) nachgewiesen. Schlussendlich konnten die erhaltenden Erkenntnisse der mikrobiellen Uran(VI)-Reduktion in eine Pilotanlage mit einem Volumen von 100 L überführt und bestätigt werden. Damit konnte gezeigt werden, dass die mikrobielle Reduktion von Uran(VI) allein durch die Zugabe von Glycerin bei zukünftigen Anwendungen als in situ Biosanierungsapplikationen auf dem Gelände der ehemaligen Uranmine Königstein genutzt werden könnte.

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Gerber, Ulrike: Investigations on indigenous microorganisms isolated from a former uranium mine and their interaction mechanisms with uranium. a possible bioremediation study. Jena 2019.

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