GEORAD - Geogene Radionuklide in Grundwasserressourcen - Prozessverständnis und Risikobewertung anhand nationaler und internationaler Fallbeispiele
Land / Region: Weltweit
Projektanfang: 01.07.2018
Projektende: 31.12.2022
Projektstand: 31.12.2022
Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) befasst sich im Rahmen ihres Beratungsauftrags u. a. mit der Umweltgefährdung, die von geogen erhöhter Radioaktivität (NORM - Naturally Occurring Radioactive Material) in nutzbaren Wasserressourcen ausgeht. Diese Problematik ist auch außerhalb von Regionen mit aktivem/ehemaligem (Uran-)Bergbau relevant. Auch bei der Erkundung und Erschließung von neuen Grundwasserressourcen, beispielsweise in Burundi sowie in Nordafrika und im Nahen Osten, können erhöhte NORM-Gehalte eine Problematik für die Trinkwasserversorgung darstellen.
Vor dem Hintergrund untersucht die BGR die Entstehung und Verbreitung von gelösten NORM-Gehalten (insb. Radionuklide von Uran, Radium, Polonium) in Grundwasserressourcen in Kooperation mit radioökologischen Experten vom Institut für Radioökologie und Strahlenschutz (IRS) der Leibniz Universität Hannover und der Bundesanstalt für Strahlenschutz (BfS). Weitere Kooperationspartner sind regionale Fachbehörden wie das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG), der Niedersächsische Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) und der Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt (LHW).
Herkunft der Radium-Isotope
Quelle: Sherif et al. 2018
Die Zerfallsprodukte von Uran-238 und Thorium-232 sind ubiquitär verbreitete Radionuklide, die auch in oberflächennahen Grundwasserleitern verbreitet auftreten können. Im Gegensatz zu Uran (U) bzw. Thorium (Th) sind insbesondere die radiotoxischen Nuklide von Radium (Ra) und Polonium (Po) nur mit aufwändigen radiometrischen Methoden zu bestimmen. Daher ist für diese Radionuklide nur wenig über Mobilisation und Anreicherung im Grundwasser bekannt. Aus vorliegenden Daten sowie internationalen Publikationen ist bekannt, dass die Anreicherung von NORM (insbesondere U bzw. Ra, sowie im Einzelfall Po-210) die Nutzung von Grundwasser als Trinkwasserressource lokal stark einschränken kann (vgl. Abbildung).
Während für gelöstes Uran im Grundwasser eine Vielzahl von Daten/Publikationen verfügbar sind, untersucht GEORAD das Auftreten und die Genese von weiteren geogenen Radionukliden (insb. Ra, Po) im Grundwasser anhand von nationalen und internationalen Fallbeispielen. Hierbei liegt der Fokus auf oberflächennahen sowie für die Trinkwasserversorgung relevanten Grundwasserleitern. Die Arbeiten umfassen eine Bestandsaufnahme weltweiter Berichte über NORM im Grundwasser, sowie eigene Untersuchungen an nationalen (Niedersachsen, Sachsen-Anhalt) und internationalen (Burundi, Namibia) Fallbeispielen. Ziele sind die Charakterisierung der maßgeblichen zur NORM-Mobilisierung führenden Prozesse sowie darauf aufbauend eine Aussage, inwiefern und unter welchen Bedingungen eine überregionale Verbreitung von geogenen radiotoxischen Stoffen im Grundwasser zu besorgen ist. Die Forschungsergebnisse werden u. a. im Rahmen einer Dissertation (Daniel Heine, IRS) veröffentlicht.
Bildschirmfoto vom BGR-Geoviewer
Quelle: BGR
Während der bisherigen Projektlaufzeit konnten trotz pandemiebedingter Einschränkungen mehrere Grundwasser- und Bohrkernproben aus Burundi, Namibia, Niedersachsen sowie Sachsen-Anhalt gewonnen und analysiert werden. Gegenwärtig werden ergänzende Kernbohrungen in Niedersachsen und Grundwasserprobenahmen geplant bzw. durchgeführt. Die Ergebnisse der bereits ausgewerteten Daten belegen in allen Fallbeispielen z. T. signifikant erhöhte gelöste NORM-Gehalte im Grundwasser. Die Auswertung ist aufgrund pandemiebedingt noch ausstehender Datenerhebung noch nicht abgeschlossen.
Geoviewer:
Daten:
- Natürliche Radionuklide (NORM) im Grundwasser als SHP-Datei
- Natürliche Radionuklide (NORM) im Grundwasser als Web Map Service
Literatur:
Paper:
- WAGNER, F., MÜHR-EBERT, E.L., KÖHLER, F. & WALTHER, C.: A Global Review on the Occurrence of Radium in Groundwater. - Applied Geochemistry (submitted)
- MÜHR-EBERT, E.L., WAGNER, F. & WALTER, C. (2019): Speciation of uranium: Compilation of a thermodynamic database and its experimental evaluation using different analytical techniques. - Applied Geochemistry, Vol. 100: 213-222. doi: 10.1016/j.apgeochem.2018.10.006
- WAGNER, F., ALTFELDER, S., HIMMELSBACH, T. & JUNG, H. (2019): Uranium mill tailings affecting water resources in Mailuu Suu Valley, Kyrgyzstan. In: Uranium Production Cycle Selected Papers 2012 – 2015. - Proceedings of a Series of Technical Meetings: 55-62. IAEA-TECDOC-1873, IAEA, Vienna.
Tagungsbeiträge:
- HOFMANN, P., WAGNER, F., LUCKS, C. & WITTWER, C. (2021): Occurrence and origin of polonium-210 in a sandstone aquifer in Germany. - EGU 2020, Session EGU21-69, GI6.2, Vienna.
- SCHULTE, V., WAGNER, F., MÜHR-EBERT, E.L., WALTHER, C. & METSCHIES, T. (2019): Evaluation of in-situ immobilisation of Uranium in tailing material on a laboratory scale. Proceedings of WISSYM 2019 (4. Internationales Bergbausymposium), 9.- 11.10.2019: 175-184; Chemnitz.
