Comparative studies on the solubility of uranium and phosphorus in phosphate-fertilisers and their uranium transfer to plants

Heshmati-Rafsanjani, Mohammad

Phosphate-fertilisers are commonly used in agricultural soils and can load uranium (U) onto soils, and there is a potential risk of U entering to human body via food chain in the long run. This study focused on the following objectives: comparison of uranium and phosphorus (P) solubility in chemical extractants commonly used for P-fertilisers, investigation of the effect of U-containing P-fertilisers on the uranium concentration and uptake of different crops (maize, sunflower, and carrot), and investigation of relationships between chemical extractability and plant uptake of uranium coming from different P-containing fertilisers. Based on the results of this study it was concluded that uranium and phosphorus behave differently in various chemical extractants, and solubility of uranium and phosphorus of P-containing fertilisers depend on both the extractant and the type of P-containing fertilisers. Also, it was concluded that fertiliser-derived uranium can significantly affect plant uranium uptake in maize and sunflower seedlings with regard to total uranium concentration and its solubility. The highest U uptake by both plant seedlings was from the superphosphate fertilisers. Transferability of fertiliser-derived U to plants in sand substrate was higher than in mixed soil/sand substrate. Transferability of fertiliser-derived uranium to carrot roots and shoots was not significant except in the case of an organo-mineral fertiliser (NPK+Mg). These results suggest that the risk of uranium transferring from mineral phosphorus-fertiliser to the food chain via root crops is rather low; however, further studies should be carried out to confirm this. The total uranium uptake by all tested plants was considerably less than water soluble portion of uranium in straight P-fertilisers and the organo-mineral fertiliser implying a potential risk of fertiliser-derived uranium transferring to the ground water.

Phosphordünger werden weltweit in der Landwirtschaft eingesetzt, und diese Dünger enthalten jedoch unter anderem auch U und tragen langfristig zu einem potentiellen Risiko einer Aufnahme in den menschlichen Organismus über die Nahrungskette bei. Diese Arbeit behandelt folgende Fragestellungen: Vergleich der Löslichkeit von U und P in verschiedenen üblicherweise für P-Dünger eingesetzten chemischen Extraktionsmitteln, Untersuchung der Auswirkung U-haltiger P-Dünger auf Urankonzentration und –aufnahme durch unterschiedliche Kulturpflanzen (Mais, Sonnenblume, Karotte) sowie der Beziehungen zwischen chemischer Extrahierbarkeit und Pflanzenaufnahme von U aus verschiedenen P-haltigen Düngemitteln. Basierend auf den Ergebnissen der vorliegenden Untersuchung lässt sich schließen, dass sich U und P in den getesteten chemischen Extrakten unterschiedlich verhalten. Die Löslichkeit von U und P aus Düngemitteln hängt sowohl vom gewählten Extraktionsmittel, als auch vom Typ des Düngemittels ab. Weiterhin wurde fest gestellt, dass der Gehalt an düngerbürtigem U seine Löslichkeit und Pflanzenaufnahme sowie die Urankonzentration in der Pflanze im Fall von Mais- und Sonnenblumenkeimlingen signifikant beeinflussen kann. Die höchste Urangesamtaufnahme von Mais- und Sonnenblumenkeimlingen wurden bei den Superphosphaten beobachtet. Die größte Aufnahme von U aus Düngemitteln in die Pflanzen erfolgte bei Sandsubstraten im Vergleich zu einem Mischsubstrat (Boden/Sand). Ein signifikanter Transfer von düngebürtigem U in Karotten fand nicht statt, mit Ausnahme der Variante mit dem organo-mineralischen NPK+Mg. Dies legt nahe, dass das Risiko eines Urantransfers aus mineralischen P-Düngern in die Nahrungskette über Wurzelfrüchte eher gering ist, was allerdings durch weitere Untersuchungen bestätigt werden sollte. Die Gesamtpflanzenaufnahme war von U im Fall der reinen P-Dünger und des organo-mineralischen Düngers deutlich geringer als die Menge des zugeführten wasserlöslichen Urans, was auf ein potentielles Risiko des Transfers von düngebürtigem U in das Grundwasser hindeutet.

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Heshmati-Rafsanjani, Mohammad: Comparative studies on the solubility of uranium and phosphorus in phosphate-fertilisers and their uranium transfer to plants. 2009.

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