Specific sorption processes of REEs and actinides induced by biomolecules

生体分子によってもたらされる希土類元素及びアクチノイドの特異的吸着過程

田中 万也  ; 谷 幸則*; 大貫 敏彦*

Tanaka, Kazuya; Tani, Yukinori*; Onuki, Toshihiko*

本研究では、生物性マンガン酸化物への希土類元素(REE)及びアクチノイドの吸着過程について研究を行った。中性水溶液において生物性マンガン酸化物へのCeの吸着量が他のREEに比べて低下した。このことはCeが何らかの形で水溶液中で安定化したことを示唆している。SEC-HPLC-ICP-MSの分析結果から、マンガン酸化物によって4価に酸化されたCeが微生物由来の有機物と結合していることが確認された。同様の吸着実験においてTh(IV)が時間とともに脱着していく様子が認められた。これはCe(IV)と同様にTh(IV)が時間とともに水溶液中に排出される微生物由来の有機物と結合していくためであると考えられる。こうしたTh(IV)の脱着は微生物が不活性状態においては認められず、微生物活動の有無がこうした特異的な吸着過程に影響していると考えられる。生物性マンガン酸化物へのPu(IV)はTh(IV)ではなくU(VI)に類似した吸着挙動を示した。このことはPu(IV)がマンガン酸化物によりPu(VI)に酸化された可能性を示している。微生物細胞のみを用いた吸着実験ではPu(IV)はTh(IV)と同様に時間とともに脱着していく様子が認められた。

We investigated sorption of rare earth elements (REEs) and actinides on biogenic Mn oxide. Sorption experiments of REEs showed a negative Ce anomaly under circumneutral conditions. SEC-HPLC-ICP-MS analysis confirmed that Ce was complexed with organic ligands in solution. A line of data indicates that the negative Ce anomaly under circumneutral pH conditions arose from Ce(III) oxidation on biogenic Mn oxide and subsequent complexation of Ce(IV) with biomolecules. Th(IV) was sorbed, and then desorbed from biogenic Mn oxide with time. The desorption of Th(IV) is possibly attributed to organic ligands released from fungal cells as observed in the Ce sorption. In contrast, sorption of Pu(IV) increased with time, which was similar to that of U(VI). Plutonium(IV) was possible to be oxidized to Pu(VI) by Mn oxide. Sterilized biogenic Mn oxide did not show the desorption behavior of Th(IV), indicating that living cells would release organic ligands strongly complexed with Th(IV).