Schmid, Simone:

Untersuchungen zur Radionuklidbelastung von Oberflächenwässern, Sedimenten und Böden als Folge des Steinkohlebergbaus im Ruhr-Revier

Essen (2001)
Buch / Monographie / Fach: Allgemeines, Sonstiges
Fakultät für Biologie » Geologie
Abstract:
In dieser Arbeit wurde die Radionuklidbelastung von Oberflächenwässern, Sedimenten und Böden, sowie der Radionuklidtransfer in Flora und Fauna in zwei durch den Stein-kohlenbergbau beeinflußten Gebieten untersucht. Beide Untersuchungsgebiete, zum einen die rechtsrheinische Lipperegion und zum anderen das linksrheinische Niederrhein-Gebiet (Fossa Eugeniana), liegen im sogenannten Ruhr-Revier. Das Untersuchungsgebiet in der Lipperegion umfaßte neben der Lippe noch einen kleineren Zufluß, den Sickingmühlen-bach, der neben häuslichen Abwässern große Mengen zu Tage gefördertes Grubenwasser der Schachtanlage Auguste Victoria transportiert. Die Untersuchungen im Niederrhein-Gebiet beschränkten sich auf Proben aus der Fossa Eugeniana, in die ebenfalls große Men-gen radionuklidbelasteter Grubenwässer der Zeche Rossenray eingeleitet werden. In allen grubenwasserbeeinflußten Wasserproben, die aus beiden Flußsystemen über einen Zeitraum von 14 Monaten regelmäßig (monatlich) entnommen wurden, sind bis zu 13-fach erhöhte 226Radiumaktivitätskonzentrationen gemessen worden. Besonders hohe Aktivitäts-konzentrationen des Nuklides 226Radium wurden im Sickingmühlenbach (max. 163 mBq/L) und in Proben aus dem Einleitungsbauwerk der Zeche Rossenray (max. 132 mBq/L) analysiert. Auch in der Lippe und in der Fossa Eugeniana liegen die 226Radiumaktivitätskonzentrationen mit mittleren Werten von 20 bzw. 30 mBq/L deutlich höher als in unbelasteten Oberflächenwässern (4 mBq/L). Die Abnahme der Radionuklid-belastung im weiteren Verlauf der beiden zuvor genannten Flüsse beruht zum einen auf Verdünnungseffekte, daher auch die stärkere Abnahme in der größeren Lippe, und zum anderen auf Ausfällungen des Radiums als Radiobaryt ((Ba,Ra)SO4). Es wird allerdings davon ausgegangen, daß die angegebenen Maximalkonzentrationen höher sind, da auf-grund der günstigeren Nachtstromtarife insbesondere während der Nacht größere Mengen Grubenwasser zu Tage gefördert werden, was sich auch anhand von 24-Stunden-Messungen belegen läßt. Bedingt durch die erhöhten Radionuklidaktivitätskonzentrationen in den Oberflächenwäs-sern wurden auch in den untersuchten Sedimenten und hochwasserbeeinflußten Böden merklich erhöhte Konzentrationen der untersuchten Nuklide (226Ra, 228Ra, 210Pb) analy-siert. Im Gegensatz zu den Wässern, deren mittlere Aktivitätskonzentrationen des Nuklides 226Radium in beiden Flüssen abstromig der Einleitungen nahezu konstant bleiben, sinken die Aktivitätskonzentrationen in den Sedimenten abstromig der Einleitungen wieder deutlich ab. Im Falle der Lippe liegen die Konzentrationen im Mündungsbereich des Rheins sogar wieder im geogenen Hintergrundniveau. Ebenso wie die Änderung der Kon-zentrationen verändern sich auch die Bindungsformen des 226Radiums in den Sedimenten: Während 226Radium in den einleitungsnahen Sedimenten nahezu vollständig residual als Radiobaryt gebunden ist, wird es in den weiter entfernten Sedimenten immer mehr adsorp-tiv festgehalten. Die höchsten Radionuklidgehalte wurden in Sedimenten des Sickingmühlenbaches analy-siert. Diese weisen mit Maximalkonzentrationen von 15.000 Bq/kg 226Radium ähnliche Werte auf, wie sie auch in Altlasten des ostdeutschen Uranbergbaus ermittelt wurden. In den hochwasserbeeinflußten Böden der Untersuchungsgebiete wurden ebenfalls deutlich höhere Aktivitätskonzentrationen als in vergleichbaren unbelasteten Böden analysiert. In beiden Untersuchungsgebieten nehmen die Aktivitätskonzentrationen mit zunehmender Entfernung zum Ufer aufgrund von weniger häufigen Überschwemmungen ab. Analog dazu verhalten sich auch die Ortsdosisleistungen. Diese resultieren aus den umfangreichen Kontaminationen der Sedimente und Böden in den Untersuchungsgebieten. Die höchsten Ortsdosisleistungen sind über Sedimenten des Sickingmühlenbaches mit Maximalwerten von 6.000 nSv/h ermittelt worden. Diese Werte liegen höher, als die von BIESOLD et al. (1996) festgestellten, maximalen Ortsdosisleistungen des ostdeutschen Uranbergbaus (4.660 nSv/h). Selbst im Mündungsbereich des Sickingmühlenbaches wurden Ortsdosislei-stungen von bis zu 1.700 nSv/h über Sedimenten messen. Eine vergleichbare Belastung von 1.730 nSv/h auf Absetzanlagen und Halden der Wismut GmbH im Erzgebirge hat dazu geführt, daß diese mit einem Aufwand von 13 Milliarden DM saniert werden mußten (BUNDESMINISTERIUM FÜR WIRTSCHAFT 1995). Neben diesen Radionuklidbelastungen wurden auch Transferfaktoren in Flora und Fauna bestimmt. Die Aufnahme des Radiums in aquatische Pflanzen hängt stark von der Bin-dungsform des Radiums ab. Je mehr Radium residual (Radiobaryt) gebunden ist, um so geringer ist die Aufnahme durch Pflanzen. In terrestrischen Pflanzen wurden nur in Ufer-nähe geringfügig erhöhte Radionuklidgehalte nachgewiesen. Die Einleitung radionuklidbelasteter Grubenwässer in natürliche Flußsysteme führt zu ei-ner deutlich erhöhten Strahlenbelastung dieser Gebiete, insbesondere durch erhöhte Orts-dosisleistungen. Unter Berücksichtigung der Empfehlungen der deutschen Strahlenschutz Kommission (SSK) fallen beide Untersuchungsgebiete in die Klasse der standortspezifisch zu untersuchenden Objekte. Die Situation wird sich im Laufe der nächsten Jahre ohne weitere Maßnahmen deutlich verschlechtern, da sich in den relativ jungen Sedimenten noch kein radioaktives Gleichgewicht zwischen 226Radium und 206Blei eingestellt hat. Da-mit ist davon auszugehen, daß die Aktivitätskonzentrationen der extrem toxischen Blei-Isotope mit der Zeit nachwachsen und die Größenordnung der 226Radiumaktivitäts-konzentrationen erreichen.