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Mit Feuchtgebieten gegen die Kontamination von Trinkwasser mit Uran

Kostengünstig und im kleinen Maßstab soll mithilfe von Wasseraufbereitung eine geringere Urankonzentration (U) im Trinkwasser erreicht werden. Oft ist dabei der Einsatz natürlicher oder künstlicher Feuchtgebiete eine Option. Eine EU-Initiative hat sich tiefer mit dem Transport und der Lagerung von Uran in Feuchtgebieten befasst.

Klimawandel und Umwelt

Der Transport von Uran hängt von seinem Redoxzustand ab, der in der Natur entweder sechswertig (U(VI)) oder vierwertig (U(IV)) sein kann. Als U(VI) kann Uran vom Wasser transportiert werden, aber als U(IV) ist es praktisch unbeweglich. „Doch die langfristige Stabilität der gebildeten Spezies U(IV) ist noch nicht vollständig klar“, so Dr. Rizlan Bernier-Latmani, Koordinatorin des EU-finanzierten Projekts UMIC. Eine signifikante Menge des Uran wird mobilisiert, sogar in seiner reduzierten Form, und kontaminiert das hydrologische Netzwerk an mehren Stellen. Frühere Studien deuten darauf hin, dass die kolloidale Phase für die Verteilung des U(IV) in Gewässereinzugsgebieten verantwortlich ist, aber für Feuchtgebiete gab es bisher nur wenige Berichte von Kolloiden mit U(IV). Bis heute hat keine Studie von Kolloiden mit U(IV)-Anteilen in solchen Feuchtgebieten berichtet, die nicht von menschlichen Aktivitäten beeinflusst waren. Zudem fehlen Informationen über die Prozesse, die zur Ausbildung des vorhandenen Verbreitungsvektors des U(IV) führen, also Kolloiden, die Eisen (Fe) und natürliche organische Materie (NOM) enthalten bzw. Kolloiden von Eisen und NOM. „Wir müssen erst diese Prozesse verstehen, nur dann lässt sich vorhersagen, wie effizient Feuchtgebiete als Sammelbecken für mit Uran kontaminiertes Wasser sein werden“, bemerkt Dr. Bernier-Latmani. Die Projektpartner suchten zum einen nach neuen Fällen von Kolloiden mit U(IV) in Feuchtgebieten, wozu auch solche gehörten, die nicht von menschlichen Aktivitäten beeinflusst worden waren, und charakterisierten zum anderen Kolloide in Überschwemmungsgebieten. Die Mobilität von Uran in unbelasteten Feuchtgebieten Die Forscher stießen im unbelasteten Hochfeuchtgebiet von Gola di Lago in der Schweiz auf sehr kleine Kolloide, die Uran, organische Materie und Eisen enthielten. In diesen Proben fanden sie auch einen signifikanten Gehalt von Uran in reduzierter Form – U(IV). „Wir konnten erstmals zeigen, dass sich in einem unberührten Hochfeuchtgebiet äußerst kleine und potenziell mobile U(IV)-Kolloide bilden“, erklärt Dr. Bernier-Latmani. Dass U(IV)-Kolloide in diesem Feuchtgebiet auftreten, ist deswegen bemerkenswert, weil man normalerweise bei Sanierungsstrategien davon ausgeht, dass U(IV) unbeweglich ist. „Die Charakterisierung der Uranspeziation in unberührter Umgebung und insbesondere die Bestimmung unerwarteter Spezies werden hoffentlich zu einer Erklärung dafür beitragen, warum der Einsatz von Feuchtgebieten für die Sanierung von Uranabbaugebieten in manchen Fällen erfolgreich ist und in anderen nicht.“ Das Team von UMIC hat gezeigt, dass sich Kolloide mit U(IV) sowohl in stark veränderten wie auch in naturbelassenen Umgebungen bilden können, obwohl die Urankonzentration im Porenwasser immer äußerst gering ist. Wichtig ist dieses Ergebnis vor allem, um die grundlegenden Prozesse des Ausspülens von Uran im Vergleich zur potenziellen Freisetzung durch Feuchtgebiete zu verstehen. Bei Umweltstörungen wie dem Klimawandel oder Veränderungen in den Bewirtschaftungsplänen für solche unberührten Feuchtgebiete könnten die Kolloide mit U(IV), die im Porenwasser des Feuchtgebietes vorkommen, vom Feuchtgebiet stromabwärts mobilisiert werden. Darum sollte das mögliche Auftreten bzw. die Ausbildung von Kolloiden mit U(IV) in Feuchtgebieten bei Transportvorhersagemodellen berücksichtigt werden, zum Beispiel bei der Bewirtschaftungsplanung der Wasserreserven oder bei der Planung von Sanierungsstrategien auf Basis des biologischen Abbaus von U(VI) zu U(IV). „Dank UMIC konnten wir das Vorkommen von U(IV) im Porenwasser natürlicher Feuchtgebiete, wahrscheinlich meist in Form organischer Kolloide, nachweisen“, so Dr. Bernier-Latmani abschließend. „Unsere Ergebnisse sollten für neue Modelle für den Abbau von U(VI) in Feuchtgebieten eine Anregung sein, auch die mögliche Reduzierung von U(VI) zu U(IV)-Kolloiden in Betracht zu ziehen, die beweglich und damit nicht unbedingt im Sedimentmaterial eingeschlossen sind.“ Diese Forschungsarbeit wurde im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahme gefördert.

Schlüsselbegriffe

UMIC, Feuchtgebiet, U(IV), Kolloide, U(VI), Porenwasser, Uran, Wasseraufbereitung, Sanierung von Uranabbaugebieten

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