La eliminación de oligoelementos por cúprico Óxido nanopartículas de uranio<em> In Situ</em> Recuperación de purga de agua y su efecto sobre la viabilidad celular

Aproximadamente el 20% del suministro eléctrico de Estados Unidos es proporcionada por la energía nuclear y, basado en parte en los incentivos nacionales para aumentar la independencia energética, los Estados Unidos se espera la capacidad nuclear para aumentar ^1. El crecimiento mundial de la energía nuclear también se espera que continúe, con gran parte del crecimiento que ocurre fuera de los EE.UU. ^2. A partir de 2013, se importó el 83% de uranio de Estados Unidos, pero existen 952.544 toneladas métricas de reservas en los EE.UU. ^3,4. En 2013 hubo 7 nuevas aplicaciones de las instalaciones y aplicaciones 14 reinicio / dilatación entre Wyoming, Nuevo México y Nebraska ^5. En los EE.UU., el uranio se extrae predominantemente a través de la recuperación in situ (ISR) procesa ^6. ISR causa menos interrupciones tierra y evita la creación de montones de relaves que pueden liberar contaminantes ambientales ^7. ISR utiliza soluciones oxidantes a base de agua para lixiviar el uranio desde el cuerpo de mineral de bajo tierra, después de lo cual el uranio se extrae de la lixiviados a travésun proceso de intercambio de iones ^8. Para mantener un balance hídrico negativo en el cuerpo de mineral, una parte de los lixiviados, llamado producción sangrar agua (PBW), está purgado. Una parte de la PEP se descontamina mediante ósmosis inversa (RO) y re-introducido en el proceso de minería, pero PBW también podría tener usos industriales o agrícolas beneficiosas, si los contaminantes tóxicos pueden reducirse a niveles aceptables determinadas por los organismos reguladores estatales para la superficie y subterránea ^9. Actualmente, la mayoría de las instalaciones de uranio ISR utilizan RO para eliminar los contaminantes de PBW. Sin embargo, el procesamiento RO consume mucha energía y produce salmuera residuos tóxicos, que requiere la eliminación regulada.

Existen muchos métodos de descontaminación de agua, incluyendo adsorbentes, membranas, y el intercambio de iones. De éstos, la adsorción es el más comúnmente utilizado, y los acontecimientos recientes en la síntesis de nanopartículas ha mejorado las capacidades de descontaminación del agua basada en procesos adsorbente ^10. Oxi cúpricode nanopartículas (CuO-PN) no habían sido estudiados ampliamente en uranio ISR PBW, pero en estudios recientes de eliminación de contaminantes de las aguas subterráneas, CuO-PN se encontró que tienen propiedades únicas, entre ellas que no requiere etapas de tratamiento de aguas antes o después ( por ejemplo, el ajuste de pH o potencial redox) y un buen rendimiento en diferentes composiciones de agua (por ejemplo, en diferentes pHs, concentraciones de sal, o iones que compiten) ^11. Además, CuO-NPs son fácilmente regenerados por lixiviación con hidróxido de sodio (NaOH), después de lo cual la regenerado CuO-NPs puede ser reutilizado. Detalles de CuO-NP metales traza capacidades de filtrado de aguas naturales han sido publicados anteriormente ^11-14.

Aunque útiles para el tratamiento de agua, las nanopartículas de óxido de metal pueden ser tóxicos para los organismos vivos, pero la extensión de la toxicidad depende, en parte, en las características de nanopartículas y componentes ^10,15,16. Por lo tanto, es importante para estudiar simulttoxicidades aneous eliminación y nanopartículas de contaminantes antes de aplicaciones de campo. El presente estudio determinó la capacidad de CuO-PN para eliminar los contaminantes prioritarios PBW (incluyendo arsénico, selenio, vanadio y uranio), y se evaluó el efecto del tratamiento CuO-NP en PBW citotoxicidad.

PBW se recogió de una instalación de uranio ISR activo y utilizado para determinar la eficacia del tratamiento CuO-NP en la eliminación de contaminantes de prioridad. PBW citotoxicidad antes y después del tratamiento CuO-NP también se evaluó. PBW es un geológica compleja mezcla (industrial / ambiental) y tanto el Instituto Nacional de Salud Ambiental y Ciencia (NIEHS) y la Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades (ATSDR) están poniendo énfasis en el estudio de la toxicidad de mezclas de relevancia ambiental, incluidas las mezclas tal como existen en la naturaleza o industriales configuración, así como la promoción en pruebas in vitro para dar prioridad a los productos químicos para pruebas posteriores in vivo^17-19. Los estudios de las exposiciones, la mezcla de baja dosis crónicas son un reto debido a la exposición crónica a una mezcla de baja dosis no produce efectos evidentes, al menos no en el corto período de tiempo de la mayoría de los estudios de laboratorio. Del mismo modo, la mayoría en estudios in vitro de mezclas químicas exponga las células a una mezcla de laboratorio hechas definido de 2 o más metales ^20,21. Estos estudios proporcionan información de referencia, pero mezclas simplificados no se replican las complejas interacciones sinérgicas y antagónicas que pueden ocurrir en una muestra ambiental natal, donde están presentes la gama completa de componentes de la mezcla.

Los objetivos de este estudio fueron examinar los procesos de eliminación de contaminantes alternativos para PBW y para evaluar el efecto del tratamiento (CuO-NP) en PBW citotoxicidad usando células humanas cultivadas. Los resultados podrían beneficiar a la industria del uranio mediante el desarrollo de métodos más eficientes o amigables con el ambiente para la eliminación de contaminantes. Este estudio proporcionala primera evidencia de que la reducción de contaminantes prioritarios en PBW por CuO-PN reduce la citotoxicidad en células de mamíferos ^22.