Strygning af technetiumforurening

Millioner af medicinske billeddannelsesprocedurer hvert år er afhængige af radioaktivt technetium. En af dens radioisotoper henfalder hurtigt og er nyttig som sporstof i nuklearmedicin. Men en anden, technetium-99, er meget lang levetid, udgør en risiko for miljøet, og er en potentiel sundhedstrussel.

Technetium kan findes i atomreaktoraffald og på steder, der forarbejdede uran til atomvåben under den kolde krig, såsom Hanford -stedet i staten Washington. Den mest udbredte form for technetium - kaldet pertechnetat - er vandopløseligt og har et stort potentiale for spredning gennem jorden og grundvandet.

Men nu, forskere ved Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), Florida International University, og Illinois Institute of Technology er tættere på at forstå, hvordan høje koncentrationer af technetium-99 kan behandles med simpelt jern, som er billig og let tilgængelig.

Teamet gennemførte for nylig eksperimenter, hvor næsten alle - 99,8% - af technetium blev fjernet fra en flydende opløsning efter en måned i kontakt med jernpartikler. Dette sker, når jernet oxiderer eller mister elektroner i en kemisk proces kaldet reduktiv fjernelse.

”Vi lod dem bare sidde i kontakt med hinanden, "sagde Daria Boglaienko, en miljøforsker ved PNNL. "Det er det, der er anderledes ved denne undersøgelse. Vi kontrollerede ikke parametre såsom surhed eller temperatur eller iltindhold. Vi lod reaktionen udfolde sig spontant, som det ville i naturen, hvis disse to forbindelser kom i kontakt med hinanden. "

Teamet analyserede reaktionsprodukterne i atomskala med sofistikerede instrumenter på PNNL's Radiochemical Processing Laboratory og to amerikanske Department of Energy (DOE) Office of Science brugerfaciliteter - EMSL, Environmental Molecular Sciences Laboratory på PNNL, og den avancerede fotonkilde, placeret på Argonne National Laboratory.

Tidligere undersøgelser observerede denne reaktion under kontrollerede anaerobe forhold og/eller med relativt lave belastninger af technetium. Men denne undersøgelse er den første til at vise, hvordan reaktionen sker spontant under aerobe forhold med høje koncentrationer af technetium, og for at forstå, hvordan technetium er inkorporeret i jernmineralsgitteret.

Forskere afslørede i Kommunikationskemi at klynger af technetium delvist inkorporeres i jernmineraler, såsom magnetit, under samtidig jernoxidation og mineralisering. Dette er den samme inkorporeringsmekanisme, som man kunne forvente i et naturligt system.

Oprydningspotentiale

"Det faktum, at dette eksperiment blev udført under forhold, der spontant ville forekomme med indførelsen af ​​jern, kendt som nulvalent jern, har positive konsekvenser for miljøoprydningsindsatsen i systemer til behandling af undergrund eller atomaffald, "sagde den tilsvarende forfatter Tatiana Levitskaia, en kemiker på PNNL.

Forskere fandt også, at tilstedeværelsen af ​​technetium bremser oxidationen af ​​det metalliske jern og dets ultimative transformation fra ferrihydrit til magnetit. Den langsommere proces giver technetium tid til at inkorporere i magnetitten.

Når den først er fastholdt i den krystallinske struktur, technetium re-oxiderer ikke tilbage til sin mere mobile form for pertechnetat-det er i stedet udskilt på lang sigt, hvilket minimerer risikoen for frigivelse tilbage i grundvandet eller undergrundsmiljøet.

Forskergruppen arbejder fortsat med nulvalent jern. De har testet dets evne til at adskille og opsuge technetium i Hanford, hvor oprydning vil indebære forglasning-eller omdanne flydende affald til glas-for sikker langtidsopbevaring. En del af technetiet er muligvis ikke fuldstændig inkorporeret i glasset og ender i en sekundær affaldsstrøm. Nulvalent jern kan være effektivt til at fjerne technetium fra dette sekundære affald.