METALS zielt darauf ab, zu verstehen, wie Umweltmetalle Wasser, Luft und Boden verunreinigen und wie sich diese Schadstoffe auf die Gesundheit und das Wohlbefinden der in der Nähe von AUMs lebenden Gemeinden auswirken.
Diese Projekte arbeiten daran, organische Lösungen zu finden und einzusetzen, um die Auswirkungen von Metallen auf betroffene Gemeinden zu mildern und Sanierungsansätze zu entwickeln, die den Bedürfnissen der Bevölkerung entsprechen. Aktuelle Arbeiten untersuchen, wie natürliche Mineralien und Bioreaktoren mit Pilzen und Pflanzen Metalle immobilisieren können.
Adrian Brearley, PhD
Eliane El Hayek, PhD
José Cerrato, PhD
Joseph Galewsky, PhD
Viele indianische Gemeinschaften im Südwesten der USA leben in unmittelbarer Nähe zahlreicher verlassener Uranminen (AUMs), die in den 1950er bis 1980er Jahren aktiv waren. Diese Gemeinden beleben die landwirtschaftlichen Aktivitäten auf Flächen neben verlassenen Minenstandorten, die während aktiver Aktivitäten und nach dem Bergbau möglicherweise durch windverwehten Staub kontaminiert wurden. Zwei wichtige Anliegen dieser Stammesgemeinschaften sind: i) mögliche Exposition gegenüber vom Wind verwehten, alveolengängigen (PM2.5) metallhaltigen Partikeln; und ii) ob landwirtschaftliche Nutzpflanzen, die auf an AUMs angrenzenden Stammesgebieten angebaut werden, einen potenziellen Expositionsweg darstellen könnten, der sich nachteilig auf die menschliche Gesundheit auswirkt. Alte Uran(U)-Minenstandorte in semiariden Regionen unterliegen starken äolischen (windbedingten) Prozessen, die die Ausbreitung von U-haltigem Mineralstaub beeinflussen, was Anlass zur Sorge gibt, dass der Mensch giftigem Staub ausgesetzt wird, der möglicherweise negative Auswirkungen auf die Gesundheit hat. Das Verständnis der Bioverfügbarkeit und Biozugänglichkeit von U und gleichzeitig vorkommenden toxischen Metallen in PM2.5, insbesondere Nanopartikeln in entstehenden flüchtigen Mineralstäuben aus alten Minenstandorten, ist wichtig, um Gesundheitsrisiken für betroffene Gemeinden zu identifizieren.
Der Schwerpunkt des ESE PM-Projekts auf den Umweltrisiken der Nanopartikelexposition geht auf unsere vorläufigen Ergebnisse zurück, die zeigen, dass bisher unerkannte U-tragende Nanopartikel in einer Reihe verschiedener natürlicher Materialien im Zusammenhang mit AUMs vorhanden sind. Unsere Forschungsstrategie wird ein Verständnis entwickeln für: a) den Ursprung, die Häufigkeit und die physikalisch-chemischen Eigenschaften von nanopartikulären Formen von U und gleichzeitig vorkommenden Metallen in Minenabfällen, Böden und windverwehtem Staub auf Stammesgebieten; b) deren Transport und Umverteilung durch vom Wind verwehte Suspension, die eine Inhalationsexposition sowie eine Kontamination landwirtschaftlicher Flächen und Nutzpflanzen mit sich bringt; 3) die Beziehung zwischen dem Metallgehalt landwirtschaftlicher Böden und der Aufnahme in landwirtschaftliche Nutzpflanzen, die einen potenziellen Aufnahmeweg darstellen; und 4) die Aufnahmemechanismen dieser toxischen Metalle in landwirtschaftliche Nutzpflanzen über Wurzel- und Blattsysteme.
Dieses Projekt wird Daten liefern, um die Bedenken von Stammesgemeinschaften hinsichtlich möglicher Expositionspfade durch Schwebstoffe (Feinstaub) aus alten Minenstandorten auszuräumen. Unsere Ergebnisse werden die Hypothese testen, dass der windgeblasene Transport von PM2.5 aus AUMs ein einzigartiges Expositionsrisikoszenario für Menschen durch Einatmen und Verschlucken darstellt, basierend auf den komplexen physikalisch-chemischen Eigenschaften der in den PM enthaltenen Metallmischungen. Unsere Ergebnisse werden feststellen, inwieweit die komplexen Metallmischungen in luftgetragenem Feinstaub, der von AUM-Standorten freigesetzt wird, ein Gesundheitsrisiko darstellen, und werden Strategien zur Risikominderung für diese gefährdeten Bevölkerungsgruppen, die in der Nähe von AUMs leben, genauer berücksichtigen. Diese Informationen werden dazu beitragen, die Exposition des Menschen gegenüber Metallmischungen zu verringern, die durch das Einatmen von windverwehtem Staub und den Verzehr von Feldfrüchten auf landwirtschaftlichen Flächen entstehen, die möglicherweise sowohl während der aktiven Phase des Bergbaus als auch heute durch flüchtigen Staub von Minenstandorten kontaminiert wurden.
Anjali Mulchandani, PhD
Jennifer Rudgers, PhD
Eliane El Hayek, PhD
José Cerrato, PhD
Frühere Studien des UNM METALS Superfund Research Center berichten über das gleichzeitige Vorkommen von Mischungen aus Uran (U), Arsen (As) und Vanadium (V) in Gewässern und Böden an Standorten, die von Bergbauhinterlassenschaften in unseren Partnergemeinden im Pueblo von betroffen sind Laguna und Navajo-Nation. Die Belastung durch Bergbauaktivitäten hat sich auf verschiedene Superfund-Standorte in den USA ausgewirkt und zu einer generationenübergreifenden Metallexposition in unseren Partnergemeinden geführt. Verschiedene Standorte in den USA, die von Bergbaurückständen betroffen sind, wurden nicht ausreichend saniert oder saniert.
Die vorgeschlagene Forschung wird neue mechanistische Erkenntnisse liefern, die die Entwicklung von Bioreaktoren ermöglichen, die durch Pflanzen-Pilz-Symbiose in Verbindung mit Absorption und Fällung unter Verwendung natürlicher Mineralien für eine nachhaltige biologische Sanierung von Metallmischungen katalysiert werden. Kalziummineralien sind in unseren Partnergemeinden von Natur aus reichlich vorhanden, und wir beabsichtigen, weiter zu untersuchen, wie diese Mineralien mit Phosphat reagieren, um Uran und Arsen zu immobilisieren. Wir werden auch Pilzisolate verwenden, die wir von Standorten in unseren Partnergemeinden erhalten haben, um relevante Temperaturgradienten, Wasserchemie und andere Umweltbedingungen im Südwesten der USA zu identifizieren, die die Aufnahme von Metallmischungen durch Pflanzen-Pilz-Symbiose beeinflussen. Wir werden Bioreaktoren konstruieren, um Umweltbedingungen zu identifizieren, die die Metallaufnahme, die Mineraladsorption und die chemische Ausfällung durch pflanzenassoziierte Pilze am besten fördern, und um Vorhersagen über das Bioremediationspotenzial zu treffen, das durch den zukünftigen Klimawandel verursacht wird.
Dieses Projekt wird neuartige Technologien für die Bioremediation entwickeln, indem es Pflanzen-Pilz-Symbiosen nutzt, um Metallmischungen durch Mineralabsorption und -ausfällung zu immobilisieren. Über das gleichzeitige Vorkommen von Mischungen aus Uran (U), Arsen (As) und Vanadium (V) wurde in Gewässern und Böden in natürlichen geologischen Lagerstätten und Superfund-Standorten berichtet, die von Bergbauhinterlassenschaften betroffen sind. Allerdings untersuchen nur wenige Studien die Reaktivität von Metallmischungen unter umweltrelevanten Bedingungen. Die Integration physikalisch-chemischer und biologischer Prozesse bietet unschätzbare Möglichkeiten, neue Erkenntnisse zu gewinnen, die für die Risikobewertung und die Weiterentwicklung neuartiger Bioremediationstechnologien unerlässlich sind.