Solubility of uranium in fertilizers

Rafsanjani, Mohammad Heshmati; Kratz, Sylvia; Fleckenstein, Jürgen; Schnug, Ewald GND

In der EU-Düngemittelverordnung zur Beschreibung der P-Löslichkeit gelistete chemische Extraktionsmethoden wurden auf ihre Brauchbarkeit zur Einschätzung der Löslichkeit von Uran aus P-haltigen Düngemitteln untersucht, darunter Mineralsäure (Königswasser, AR), 2 %ige Ameisensäure (FA), 2 %ige Zitronensäure (CA), neutrales (NAC) und alkalisches (AAC) Ammoniumcitrat sowie Wasser. Analysiert wurden 35 verschiedene Düngemitteltypen (Rohphosphate, reine P-, Mehrnährstoff- und organisch-mineralische Dünger). Zwischen den mit unterschiedlichen Extraktionsmitteln löslichen Uranfraktionen bestanden signifikante paarweise Korrelationen (p<0.01), eine Ausnahme bildeten lediglich die Paare AR / Wasser und AR / AAC. Im Mittel fand sich die höchste (relative und absolute) Uranlöslichkeit in 2 %iger CA (nach AR), nur bei reinen P-Düngern erwies sich AAC als stärkstes Extraktionsmittel. Wasser extrahierte in allen Düngern den niedrigsten Urananteil, mit mittleren relativen Löslichkeiten von 2.6 % (Rohphosphate) bis zu 16.8 % (reine P-Dünger). Die relativen Löslichkeiten (Bezug: AR) in CA, AR und Wasser unterschieden sich sowohl voneinander als auch von denen in NAC und AAC sowie in FA signifikant (p<0.05). Zwischen den 3 letztgenannten Extraktionsmitteln bestanden keine signifikanten Unterschiede. Die Ergebnisse zeigen, dass die Löslichkeit von Uran aus P-haltigen Düngern in Abhängigkeit von Düngemitteltyp und Extraktionsmittel variiert. Die getesteten Extraktionsmittel sind offenbar geeignet, den löslichen Urananteil aus verschiedenen P-haltigen Düngern einzuschätzen. Um darüber hinaus auch Schlüsse auf den potentiell pflanzenverfügbaren Urangehalt ziehen zu können, sollten künftige Untersuchungen sich auf die Beziehung zwischen chemischer Löslichkeit düngemittelbürtigen Urans und dessen tatsächlicher Aufnahme durch die Pflanze (“bio response”) konzentrieren.

Several extractants listed by the European fertilizer ordinance for assessing P solubility were tested in this study for their suitability to assess U solubility in P containing fertilizers, including aqua regia (AR), 2 % formic acid (FA), 2 % citric acid (CA), neutral ammonium citrate (NAC), alkaline ammonium citrate (AAC), and water. The sample set consisted of 35 samples, including straight P fertilizers, compound fertilizers, organo-mineral fertilizers, and phosphate rocks. A significant correlation was found for each two extractants for uranium solubility, except for aqua regia with water and alkaline ammonium citrate (at the 0.01 level). The highest mean solubility of uranium, (both total and relative), after aqua regia, was found in 2 % citric acid, except for straight P fertilizers, where AAC was the strongest extractant. The lowest soluble uranium fraction in all groups was also in water, its mean varying from 2.6 % of total uranium in phosphate rocks to 16.8 % in straight P fertilizers. The relative solubilities (i.e. referred to AR) in CA, AR, and water were significantly different from each other as well as from relative solubility in NAC, FA, and AAC (at the 0.05 level). However, there were no significant differences between the relative solubilities in NAC, FA, and AAC. The results of this study showed that uranium solubility in P containing fertilizers changes according to kind of extractant and type of P containing fertilizer. It was concluded that the tested extractants may be suitable to assess the maximum potential amount of U that will be released from the various fertilizers. In order to evaluate the suitability of the various extraction methods for estimating the amount of potentially plant available uranium, future studies should investigate the relationship between the solubility of fertilizer derived U in a chemical extractant and its plant uptake (bio response).

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Rafsanjani, Mohammad Heshmati / Kratz, Sylvia / Fleckenstein, Jürgen / et al: Solubility of uranium in fertilizers. 2008.

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