Vermutet wurde es schon lange, doch jetzt ist es amtlich: Uranmunition, die im Boden liegen bleibt, wird relativ schnell zersetzt und Uranverbindungen gelangen ins Grundwasser. Das ist das Ergebnis einer Studie, in der Wissenschaftler erstmals die Verwitterung und Auswaschung von uranhaltigen Projektilen genauer untersucht haben.
Abgereichertes Uran ist eigentlich ein Abfallprodukt der Kernenergieerzeugung. Aufgrund seiner hohen Dichte wird es in der Waffenindustrie zur Herstellung von panzerbrechenden Projektilen mit hoher Durchschlagskraft verwendet. Uranmunition wurde bereits in großer Zahl im Irak und Kosovo zum Einsatz gebracht. Die zurückgelassenen Reste der Munition verwittern mit der Zeit im Boden. Ob sich dabei auch Uranverbindungen lösen und in das Grundwasser oder in die Pflanzen gelangen, war bisher vollkommen unklar.
In einer bisher einmaligen Langzeitstudie haben Wissenschaftler vom GSF Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit in Kooperation mit dem Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) untersucht, was mit panzerbrechender Uranmunition passiert, die lange im Boden lagert und damit Verwitterungs- und Auswaschungsprozessen ausgesetzt ist. Mit den jetzt gewonnenen Daten können die Wissenschaftler eine erste Risikoeinschätzung vornehmen und nächste experimentelle Untersuchungen planen.
Chemischer Umbau durch „Verwitterung“
Um den Verwitterungsprozess genau zu untersuchen, füllten die Wissenschaftler des GSF Versuchsröhren mit verschiedenen Böden und vergruben darin die Uranmunition. Zusätzlich wurden die Böden mit normalem Dünger aus der Landwirtschaft behandelt und Gras mit eingesät. In einem klimatisierten Labor wurden die Versuchsröhren wöchentlich mit einem synthetischen Regen bewässert und das Sickerwasser auf vorhandene Uranverbindungen untersucht. Insgesamt wurden sechs Versuchssäulen in drei Jahren unter kontrollierten Bedingungen vermessen.
Die Bildung einer Patinaschicht auf Kupferdächern ist allgemein bekannt. In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des Regens entstehen dort Kupfermineralien mit grünlich blauer Farbe. Diese Bildung von Mineralien findet auch bei der Verwitterung der Uranmunition statt. Dort entstehen jedoch Uranminerale. So fanden die Wissenschaftler Sabugalit an der Oberfläche der Uranmunition, ein Aluminium-Uranylphosphat, das schwer wasserlöslich ist. Dieser Prozess geht dabei verhältnismäßig schnell vonstatten. Nach Schätzungen der Forscher könnte sich ein Projektil schon innerhalb von 50 Jahren komplett in Sabugalit umgebildet haben. Das giftige Uran ist in diesem Mineral fest gebunden.
Auswaschung findet langfristig statt
Parallel zu dieser relativ schnellen Reaktion erfolgt ein Auswaschungsprozess, der sich über einen viel größeren Zeitraum erstreckt. Dabei entstehen neue carbonathaltige Uranverbindungen, die sehr gut wasserlöslich sind. In dem einzigartigen Experiment von GSF und Forschungszentrum Dresden-Rossendorf konnten diese Uranverbindungen nun im Sickerwasser nachgewiesen werden.
Die gute Wasserlöslichkeit ist auch der Grund, warum Uranverbindungen aus Uranmunition in das Grundwasser oder die Pflanzen gelangen können. Obwohl im Experiment das Wachstum der Pflanzen in der Umgebung des Uranprojektils zurückging, kann die Frage nach der landwirtschaftlichen Nutzung der kontaminierten Böden derzeit noch nicht sicher beantwortet werden.
Hohe Urankonzentrationen im Sickerwasser
Das gewonnene Sickerwasser auf mögliche Uranverbindungen zu überprüfen, ist messtechnisch eine große Herausforderung. Gerhard Geipel vom Institut für Radiochemie des FZD ist einer von wenigen Experten weltweit, der eine konkrete Uranverbindung selbst bei kleinsten Mengen nachweisen und bestimmen kann. Zum Einsatz kam die hochempfindliche Methode der zeitaufgelösten laserinduzierten Fluoreszenz-Spektroskopie.
Bei dieser Methode nutzt man das unterschiedliche Nachleuchten der verschiedenen Uranverbindungen aus, wenn diese mit gepulstem Laserlicht bestrahlt werden. Jede dieser Verbindungen besitzt ein charakteristisches Fluoreszenz-Spektrum, was anhand einer Referenzprobe genau zugeordnet werden kann.
Das Sickerwasser enthielt, so die aktuellen Ergebnisse, eine hohe Konzentration von Uranverbindungen: „Wir haben Konzentrationen im Sickerwasser nachgewiesen, die man sonst nur in ehemaligen Uranabbaugebieten, wie den Bergwerken bei Schlema in Sachsen, vorfinden kann.“, so Geipel. Für sichere Prognosen über einen längeren Zeitraum sind weitere Untersuchungen notwendig.
(Forschungszentrum Dresden – Rossendorf, 19.06.2007 – NPO)
