Uran ist mobiler als angenommen

Bisher galt das vierwertige Uran als unlöslich, es bildet Mineralablagerungen und verbreitet sich damit nicht in Wasser und Umwelt. Jetzt aber zeigt sich: Auch diese Uranform ist überraschend mobil. Es lagert sich an Schwebeteilchen im Wasser an und kann so über weite Strecken mitgeschwemmt werden. Bei Sanierung von kontaminierten Gebieten wurde dies zuvor nicht berücksichtigt, das müsse sich nun ändern, so die Forscher im Fachmagazin „Nature Communications“.

„Obwohl Uran radioaktiv ist, ist es für Mensch und Umwelt nicht zwangsläufig gefährlich“, erläutert Biogeochemiker Gerhard Geipel vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). „Selbst in normalen Böden finden wir es häufig. Es kommt deswegen vielmehr darauf an, in welcher Menge und vor allem in welcher Form es auftritt.“ Uran sammelt sich oft in Feuchtgebieten an. Dort kommt der radioaktive Stoff aber meist als vierwertiges Uran(IV) vor und wandelt sich durch die Wechselwirkung mit Sauerstoff in das Mineral Uraninit. Weil dieses bisher als nicht löslich galt, hielt man dies für unproblematisch und somit keine Gefahr für die biologischen Kreisläufe.

Abflüsse tragen Uran mit sich

Eine Studie an einem sumpfigen Grasgebiet in der zentralfranzösischen Region Limousin könnte diese Annahme nun widerlegen. Die Forscher entnahmen dafür an verschiedenen Stellen des durch Uranbergbau kontaminierten Feuchtgebiets Wasserproben. Die Analyse ergab, dass das Wasser Uran enthielt und dieses mit den Abflüssen aus dem Gebiet ausgeschwemmt wurde. Dies lieferte den Wissenschaftlern allerdings noch keine Anhaltspunkte, um welche Art des radioaktiven Elements es sich dabei handelte.

Denn schon vorher war bekannt, dass eine zweite natürlich vorkommende Uranform, das sechswertige Uran(VI), gut löslich ist und leicht in die Biosphäre aufgenommen werden kann. „An dieser Stelle kommt das HZDR ins Spiel“, erzählt Geipel. „Die Uranmenge können wir relativ schnell und einfach mit analytischen Methoden feststellen. Schwieriger wird es, den Zustand des Elements zu bestimmen. Und genau darum ging es uns ja.“

Forscher im Labor bei der Speziationsanalyse © HZDR

Schwebeteilchen machen auch vierwertiges Uran mobil

Die chemischen Verbindungen, die das Uran eingeht, lassen sich mit der sogenannten Speziationsanalyse entschlüsseln. Die Dresdner Wissenschaftler haben dafür eine Wasserprobe aus dem Feuchtgebiet eingefroren und mit Lasern bestrahlt. Der radioaktive Stoff lässt sich auf diese Weise zum Leuchten anregen. „Anhand der Spektren und Fluoreszenzlebensdauer, die sich für die beiden Formen des Urans unterscheiden, konnten wir feststellen, dass es sich bei den Vorkommen im Wasser um Uran(IV) handelt“, berichtet Geipel. „Daraus können wir schließen, dass dieser Zustand des radioaktiven Stoffes nicht so immobil ist, wie wir bislang angenommen haben.“

Wie die Untersuchung herausgestellt hat, verändert sich das Uran(IV) nicht zwangsläufig zu Uraninit, sondern kann sich an ein feines Partikelgemisch aus Eisen, Aluminium, Phosphor und Silicium binden. Auf diese Weise formen sich Teilchen, die das Uran in die Wasserströme tragen. „Diese Ergebnisse müssen wir nun natürlich beachten, wenn wir beispielsweise bei Sanierungsmaßnahmen im Uranbergbau Grasflächen einsetzen wollen“, erläutert Geipel die Konsequenzen aus der Untersuchung. „Auch in seinem festen Zustand ist Uran nicht immer immobilisiert, könnte deshalb in die Biosphäre gelangen und somit weitere Gebiete kontaminieren.“ (Nature Communications, 2013; doi: 10.1038/ncomms3942)

(Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, 19.12.2013 – NPO)