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Jul 23, 2023

Aquíferos anóxicos profundos poderiam atuar como sumidouros de urânio por meio de microorganismos.

Comunicações Terra e Meio Ambiente volume 4, Número do artigo: 128 (2023) Citar este artigo 2036 Acessos 34 Detalhes da Altmetric Metrics Absorção de urânio (U) por minerais secundários, como carbonatos e

Communications Earth & Environment volume 4, Artigo número: 128 (2023) Citar este artigo

2036 Acessos

34 Altmétrico

Detalhes das métricas

A absorção de urânio (U) por minerais secundários, como carbonatos e sulfetos de ferro (Fe), que ocorrem onipresentes na Terra, pode ser substancial em ambientes anóxicos profundos em comparação com ambientes superficiais devido a diferentes condições específicas do ambiente. No entanto, o conhecimento das vias de remoção redutiva de U e o fracionamento relacionado entre os isótopos 238U e 235U em sistemas de águas subterrâneas anóxicas profundas permanecem indefinidos. Aqui mostramos a degradação de constituintes orgânicos causada por bactérias que influencia a formação de espécies sulfídicas, facilitando a redução de U (VI) geoquimicamente móvel com subsequente captura de U (IV) por calcita e sulfetos de Fe. As assinaturas isotópicas registradas para U e Ca em amostras de água de fratura e calcita fornecem informações adicionais sobre o comportamento de redução de U (VI) e a taxa de crescimento de calcita. A eficiência de remoção de U das águas subterrâneas atingindo 75% em seções de poços em granito fraturado, e o acúmulo seletivo de U em minerais secundários em águas subterrâneas excessivamente deficientes em U mostram o potencial desses sumidouros mineralógicos generalizados para U em ambientes anóxicos profundos.

O urânio (U) é um oligoelemento onipresente que ocorre em minerais carbonáticos de baixa temperatura, sedimentos e rochas. Esses materiais carbonáticos contendo U são amplamente utilizados para investigações fundamentais, incluindo geocronologia, estudos paleorredox oceânicos e proxies ambientais. Os últimos estudos usam a assinatura de fracionamento isotópico 238U/235U (δ238U) como um proxy específico para redox e mudanças climáticas acopladas ao longo da história geológica da Terra . Em contraste, apenas um número limitado de estudos de δ238U restringe os impactos ambientais locais após atividades de engenharia, como a mineração de U e perturbações redox relacionadas7,8,9. Como é esperado um fracionamento considerável de isótopos de U, principalmente durante a redução de U(VI), sistemas que incluem abundantes espécies redox-ativas, por exemplo, sulfetos de ferro (Fe), têm atraído o maior interesse. A ocorrência de U elevado como U (IV) foi relatada em algumas calcitas antigas ricas em U , mas nenhuma análise de fracionamento de isótopos de U foi relatada para esses sistemas. Foi proposto que um alto coeficiente de partição de U detectado em sistemas anóxicos pode resultar de U (IV) estruturalmente incorporado em minerais secundários . No entanto, isso ainda não foi confirmado, pois não existe nenhuma prova acoplada para a ocorrência de U(IV) estrutural na calcita formada sob condições redutoras, juntamente com um alto coeficiente de partição atestado por análises de água e minerais.

Estudos laboratoriais recentes têm como objetivo compreender melhor os mecanismos de fracionamento de isótopos de U que ligariam as assinaturas de δ238U às condições redox locais e globais . No entanto, essas ligações permanecem indescritíveis e pouco exploradas quando aplicadas a ambientes rochosos anóxicos profundos e mediados por micróbios. As estimativas atuais mostram que a biosfera profunda acolhe a maior parte da vida microbiana na Terra e uma quantidade substancial de biomassa16. Como os micróbios catalisam a decomposição de substâncias orgânicas, facilitando a formação de minerais secundários, como calcita e sulfetos de Fe, e assim afetam a mobilidade ambiental de oligoelementos como o U, há uma necessidade urgente de explorar mediada microbianamente. Redução de U e fracionamento isotópico de U relacionado em ambientes subterrâneos. Um estudo recente relatou a formação de espécies não cristalinas de U (IV) formadas em um depósito roll-front após atividade microbiana com base na descoberta de assinaturas positivas de δ238U . Embora este último e outros estudos recentes tenham se concentrado em sistemas antigos em várias amostras naturais 1,3,10,11,20,21,22,23 ou em experimentos de laboratório 24,25,26 (publicações relevantes são mostradas em Informações Suplementares (SI) e Tabela Suplementar 1), são escassas as investigações de carbonatos modernos, envolvendo a análise de assinaturas de δ238U ligadas à especiação de U em sistemas ambientais diluídos.