Weingarten im Retzerland

© UBA_Elisabeth Stadler

UranGW

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Uran im Grundwasser

Titel (englisch)

Uranium in groundwater

Schlagwörter (deutsch)

Trinkwasser, Grundwasser, Hydrogeologie, Uran, Gesteinschemie

Projektleitung

Franko Humer

Forschungseinrichtung

Umweltbundesamt GmbH

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Amt der Burgenländischen Landesregierung, Amt der Kärntner Landesregierung, Amt der Niederösterreichischen Landesregierung, Amt der Steiermärkischen Landesregierung, Amt der Tiroler Landesregierung, Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus

Projektnummer

101204

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Ausgehend von den 2013 und 2014 bundesweit durchgeführten Untersuchungen der Urangehalte im Grundwasser im Rahmen der GZÜV 2006 i.d.g.F. gibt es massive punktuelle Überschreitungen v.a. in den Bundesländern Burgenland, Niederösterreich, Kärnten, Steiermark und Tirol. Im Burgenland und in Niederösterreich treten sogar regional Häufungen von Urangehalten > 15 μg/l auf. Es sind v.a. auch Trinkwasserversorgungsanlagen betroffen. Im niederösterreichischen Retz muss das Trinkwasser seit Jahren über eine Uranentfernungsanlage aufbereitet werden. Der im burgenländischen Seewinkel befindliche Brunnen der Trinkwasserversorgungsanlage Frauenkirchen musste mittlerweile gesperrt werden, da die Grenzwerte für Uran erheblich überschritten wurden. Damit besteht lokal ein Problem für die Versorgung der Bevölkerung und somit Handlungsbedarf für die wasserwirtschaftliche Planung.

Hinsichtlich der Herkunft von Uran im Grundwasser ist eine Reihe potenzieller Eintragspfade denkbar. Es ist durchaus möglich, dass geogene Einträge in das oberflächennahe Grundwasser zum einen aufgrund aufsteigender uranhaltiger Tiefengrundwässer erfolgen können, zum anderen ist auch eine Mobilisierung des Urans durch den im Wasser gelösten Sauerstoff aus Matrixkomponenten des Aquifers selbst vorstellbar.
Hinsichtlich anthropogener Quellen liegt der Fokus auf dem Einsatz von Phosphatdüngern in der Landwirtschaft und dem damit verbundenen potenziellen Eintrag von Uran in das Grundwasser.
Eine Zwischenstellung nimmt eine mögliche Überlagerung anthropogener und geogener Prozesse ein. Uran kann auch in Folge von menschlicher Tätigkeit eingetragener Oxidationsmittel (z.B. Nitrat aus Wirtschaftsdüngern) aus dem Untergrund gelöst werden.
Komplexe hydrochemische Prozesse steuern die Spezifizierung und damit die Mobilität von Uran, das in jedem Umweltkompartiment ein anderes Verhalten aufweist.
Anzunehmen ist ein komplexes System mit verschiedenen Eintragspfaden, in dem sich natürliche und anthropogene Prozesse überlagern, die gegenwärtig nicht differenziert werden können, die in ihrer Gesamtheit jedoch offensichtlich zu einer (zumindest temporären) Mobilisierung von Uran aus der Feststoffphase beitragen und langfristig dessen Akkumulation bewirken.
Redoxfronten nahe der Oberfläche können aufgrund wechselnder Mobilisierungs- und Festsetzungsprozesse erhöhte Konzentrationen bzw. Peaks und letztlich eine Akkumulation von Uran bewirken. So können auch niedrige Urangehalte im Wasser über längere Zeiträume hinweg in einer deutlichen Anreicherung von Uran resultieren.
Denkbar ist aber auch, dass über Phosphatdünger lediglich sehr geringe Mengen Uran eingetragen werden, deren Gehalte im Boden sich im Rahmen natürlicher Hintergrundgehalte bewegen, aufgrund spezieller, natürlich ablaufender Prozesse jedoch eine Anreicherung in bestimmten Zonen des Untergrundes stattfindet.

In jenen Gebieten, in denen erhöhte Urankonzentrationen im Grundwasser festgestellt wurden, gibt es nur wenige oder gar keine Daten zur mineralogischen Zusammensetzung bzw. zum Gesteinchemismus, aufgrund dessen eine Beurteilung möglich wäre, ob bzw. wo Verhältnisse vorherrschen, die den Eintrag von Uran ins Grundwasser begünstigen. Außerdem gibt es keine Informationen über die Urangehalte in unterschiedlichen Tiefenbereichen der jeweiligen Grundwasserleiter oder allfällige jahreszeitliche Schwankungen der Urankonzentrationen im Grundwasser.
Die derzeitige Datenlage reicht letztlich nicht aus, um seriös feststellen zu können, ob Uran geogener oder anthropogener Herkunft ist bzw. welche Konzentrationen auf die beiden möglichen Quellen zutreffen.

Im gegenständlichen Vorhaben sollen die noch offenen Fragen hinsichtlich geogener bzw. anthropogener Herkunft von Uran im Grundwasser geklärt werden und abgeschätzt werden, ob bzw. wo Verhältnisse vorherrschen, die den Eintrag von Uran ins Grundwasser begünstigen:

• Sind die Urankonzentrationen im Grundwasser jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen und ergibt sich daraus Handlungsbedarf für das GZÜV Beobachtungsprogramm?
• Ergeben sich neue Erkenntnisse bei einer Verdichtung von Bodenuntersuchungen im unmittelbaren Einzugsgebiet von Grundwassermessstellen?
• Kommt es zur Akkumulation von Uran in bestimmten Sedimentschichten?
• Liegt Uran im Untergrund mobilisierbar vor, an welche Minerale ist Uran gebunden?
• Sind unterschiedliche Gehalte in unterschiedlichen Tiefenbereichen feststellbar?
• Ist im unmittelbaren Einzugsgebiet von Grundwassermessstellen geogenes Potential im Untergrund vorhanden, über das Urangehalte im Grundwasser > 15 µg/l auftreten können? Ist dieses im Vergleich zu anderen Standorten erhöht?
• Sind die erhöhten Urangehalte im Grundwasser an bestimmte physikochemische Milieus gekoppelt (Redoxfronten) und können bereits geringe, unauffällige Urankonzentrationen in Boden/ungesättigter Zone ausreichen um Grenzwertüberschreitungen im Grundwasser zu verursachen?

Praxisrelevanz

Das beantragte Projekt hat hohe wasserwirtschaftliche Bedeutung, da massive punktuelle Überschreitungen von Uran im Grundwasser v.a. in den Bundesländern Burgenland, Niederösterreich, Kärnten, Steiermark und Tirol festgestellt wurden. Im Burgenland und in Niederösterreich treten sogar regional Häufungen von Urangehalten > 15 μg/l auf. Damit besteht lokal ein Problem für die Versorgung der Bevölkerung und somit dringender Handlungsbedarf für die wasserwirtschaftliche Planung.
Im gegenständlichen Vorhaben sollen die noch offenen Fragen hinsichtlich geogener bzw. anthropogener Herkunft von Uran im Grundwasser geklärt werden und abgeschätzt werden, ob bzw. wo Verhältnisse vorherrschen, die den Eintrag von Uran ins Grundwasser begünstigen.

Berichte

Abschlussbericht

Ergebnisse eines bundesweiten Messprogramms im Rahmen der Gewässerzustandsüberwachungsverordnung im Jahr 2013 zeigten, dass Uran in einigen Bereichen in Österreich im Grundwasser auftritt. Überschreitungen des Parameterwertes der Trinkwasserverordnung von 15 µg/l sind im Wesentlichen aber auf Einzelfälle beschränkt. Da jedoch auch Trinkwasserversorgungsanlagen betroffen sind, besteht lokal ein Problem für die Versorgung der Bevölkerung und somit Handlungsbedarf für die wasserwirtschaftliche Planung. In einigen Regionen können erhöhte Urangehalte im Grundwasser aufgrund des geologischen Untergrundes natürliche Ursachen haben. In Porengrundwassergebieten lassen sich erhöhte Urangehalte im Grundwasser aber nicht unmittelbar auf natürliche Ursachen zurückführen. Welche Ursachen das sein können und weitere offene Fragen, wie z.B. ob bzw. wo Verhältnisse vorherrschen, die den Eintrag ins Grundwasser begünstigen, sollten daher im gegenständlichen Forschungsprojekt geklärt werden. Damit sollten Grundlagen für allenfalls erforderliche Maßnahmen geschaffen werden. Dazu wurden in Kristallinstandorten in Kärnten, Steiermark und Tirol ausgewählte Quellwässer ein Jahr lang beprobt und auf milieuspezifische Parameter, Hauptionen, Metalle und Ultraspurenelemente analysiert. In den Einzugsgebieten der Quellen wurden Gesteinsproben entnommen und deren Mineralogie bzw. Geochemie bestimmt, mit dem Ziel, die geogenen Quellen von Uran im Grundwasser zu identifizieren. An Porengrundwasserstandorten im Burgenland und in Niederösterreich wurden Grundwässer mit gleicher zeitlicher Auflösung auf dieselben Parameter analysiert, an ausgewählten Sedimenten wurden eine Reihe unterschiedlichster Gesteins- und mineralchemischer Untersuchungen durchgeführt. Zusätzlich wurden in Säulenexperimenten die relevanten Prozesse zum Verhalten von Uran im Untergrund modelliert, die zu einer Anreicherung im Grundwasser führen können. Die gesteins- und mineralchemischen Untersuchungen zeigten, dass die Lage von natürlich vorkommenden Uranmineralen im Korngefüge und deren Zustand von entscheidender Bedeutung ist, ob Uran aus dem Gestein ins Grundwasser gelangen kann. In keinem der untersuchten Standorte konnten signifikante jahreszeitliche Schwankungen der Urangehalte beobachtet werden, Uran liegt im Wesentlichen in gelöster Form vor. Ausgehend davon ergibt sich kein Anpassungsbedarf für das GZÜV-Monitoringprogramm. Anhand der experimentellen Säulenversuche konnte gezeigt werden, dass erhöhte Urangehalte im Grundwasser an bestimmte physikochemische Milieus gekoppelt sein kann (z.B. Redoxfronten), wodurch bereits geringe, unauffällige Urankonzentrationen in Boden/ungesättigter Zone ausreichen, um Grenzwertüberschreitungen im Grundwasser zu verursachen. Da die Uranoxidation besonders effizient an die Nitratreduktion gekoppelt ist, kann Nitrat im Grundwasser eine besondere Rolle in der Ausbildung solcher lokalen Urananreicherungen spielen. Dem Eintrag angeschlossen ist eine Druckversion des Berichtes. Eine barrierefreie Version finden sie unter: https://www.bmnt.gv.at/wasser/wasserqualitaet/uran-im-grundwasser.html