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Uran in Salzlacken und Gewässern des Burgenländischen Seewinkels
Fadime Gülce
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Regina Krachler
DOI
10.25365/thesis.51106
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-22120.07079.526860-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Messungen des Umweltbundesamts haben gezeigt, dass der Burgenländische Seewinkel von stark erhöhten Urankonzentrationen im Grundwasser betroffen ist. Die Ursache dafür ist nicht bekannt. Aufgrund der Geologie des Gebietes scheint eine geogene Ursache unwahrscheinlich zu sein. Es wurde daher in Betracht gezogen, dass das Uran über Phosphatdünger in die oberflächennahen Grundwässer gelangt sein könnte.
Um Aufklärung zu Vorkommen und Herkunft des toxischen Schwermetalls Uran in Porenwässern und Oberflächenwässern zu gewinnen, wurden die Urangehalte(238U) sowie das Aktivitätsverhältnis der Isotope (234U/238U) und die Salinität in 30 Wasserproben von 15 Messstellen ausgewertet. Alle Wasserproben, die an der Erdoberfläche (Fluss, Teich, Brunnen, See) entnommen wurden, sind in dieser Arbeit als Oberflächenwässer bezeichnet. Als Porenwässer sind diejenigen Wasserproben bezeichnet, die unter der Erdoberfläche (von 80 bis 120 cm Tiefe) genommen wurden.
Zur Bestimmung von Uran wurde 1,5 L angesäuerte Wasserproben eingesetzt. Für die Separation des Urans wurde zuerst einen Anionenaustauschsäule (Dowex, 1x2 chloride form) verwendet, dann wurde die Mitfällung des Urans mit NdF3 gewährleistet und schließlich wurde es mit Alphaspektroskopie gemessen. Für die Untersuchung der gelösten Salze wurden die Kationen (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) mit Atomabsorptionsspektroskopie und die Anionen (Cl- und SO42-) mit Ionenchromatographie sowie HCO3- mit Neutralisations-Titration bestimmt. In manchen Proben konnte der Urangehalt nicht bestimmt werden, wegen starker Verfärbung der Proben während der Durchführung. Diese Verfärbung führte zu einer Ausfällung. Manche Proben enthielten suspendiertes Sediment, welches abgetrennt werden konnte. Der Urangehalt des Sediments wurde gammaspektroskopisch gemessen.
Der in der vorliegenden Arbeit gefundene mittlere Uran-Gehalt der Oberflächenwässer betrug 7,7 µg/L U, derjenige der Porenwässer 315 µg/L U. Den maximalen Urangehalt besaß der Probenstandort Legerilacke mit einer Konzentration von 31±1,5 µg/L an der Oberfläche und 844±44 µg/L im Porenwasser. Ein anderes bemerkenswertes Ergebnis ist, dass das Porenwasser der Legerilacke gleichzeitig auch die höchste spezifische elektrische Leitfähigkeit (65,6 mS/cm) aufwies.
Es wurde eine statistisch signifikante Korrelation zwischen spezifischer elektrischer Leitfähigkeit und Urankonzentration gefunden. Die spezifische elektrische Leitfähigkeit erlaubt eine Abschätzung der Gesamtkonzentration der im Wasser gelösten Salze, d.h. je höher die spezifische elektrische Leitfähigkeit, desto höher die Konzentration an gelösten Ionen. In den untersuchten Proben lagen die Anionen HCO32- und SO42- in hohen Konzentrationen vor. Aus der Literatur ist zu entnehmen, dass gerade diese beiden Anionen durch Komplexbildung mit dem Uranylion einen großen Einfluss auf die Löslichkeit von Uran(VI) haben, d.h. die in den Porenwässern gefundenen hohen Konzentrationen an Hydrogencarbonat und/oder Sulfat können die Uranmobilität im Sediment erhöhen. Dieser Effekt könnte die teilweise sehr bemerkenswerte Anreichung von Uran in den untersuchten Sedimentporenwässern erklären. Der räumliche Abstand der Probenstandorte von landwirtschaftlich genutzten, mit Phosphatdünger behandelten Flächen hatte hingegen keinen Einfluss auf die Urankonzentration im Sediment, was eine anthropogene Ursache der Uranbelastung unwahrscheinlich macht.
Abstract
(Englisch)
Measurements by the Federal Environmental Agency have shown that the Burgenland Seewinkel is affected by greatly increased uranium concentrations in groundwater. The cause is unknown. Due to the geology of the area, a geogenic cause seems unlikely, on the other hand, no evidence of anthropogenic pollution in the groundwater with uranium was found. However, the Seewinkel Plain is intensively used for agriculture so that anthropogenic uranium could possibly get into near-surface groundwater via phosphate fertilizer.
To obtain an overview of the occurrence and origin of the toxic heavy metal uranium in pore waters and surface waters, the contents of uranium (238U) and the activity ratio of the isotopes (234U / 238U) and salinity in 30 water samples from 15 measuring points were evaluated. All the water samples taken at the surface of the earth (rivers, ponds, wells, lakes) were called surface waters samples in this work. The pore water, on the other hand, is the water that has been taken below the earth's surface (from 80 to 120 cm deep).
Uranium was extracted from 1.5 L of acidified water samples. For nuclide separation an anion exchange column (Dowex 1x2 chloride form) was first used, then U was co-precipitated with NdF3, and finally measured by alpha spectroscopy. For salinity determination, the cations (Na+, K +, Ca2+, Mg2+) were determined by atomic absorption spectroscopy and the anions (Cl- and SO42-) by ion chromatography and, further, the alkalinity (HCO3-) by titration with 0,1 M HCl. In some samples due to staining / discoloration during the run, the uranium content of the samples could not be measured. Some of the samples contained substantial amounts of suspended sediment. The sediment was isolated from the samples and measured by gamma spectroscopy.
The average uranium content of the surface waters was found to be 7,7 μg/L U, and the average of the pore waters was found to be 315 μg / L U. The sample station Legerilacke showed the maximum uranium concentration of 31 ± 1,5 μg/l in its surface water and the maximum Uranium concentration of 844 ± 44 μg/l in its pore water. Another noteworthy result is that Legerilacke showed also the highest specific electrical conductivity (65,6 mS/cm).
A statistically significant correlation between specific electrical conductivity and uranium concentration was found. Specific electrical conductivity measurements were used for estimating the total ionic content in the water samples. For example, the higher the electrical conductivity, the higher the concentrations of dissolved ions. Of the ions found in the sediment pore waters of our sample stations, HCO3- and SO42- have a major influence on the solubility of uranium. These ions can increase uranium solubility and hence mobility in both soils and sediments. The results of the present investigation suggest a high degree of mobility of U(VI) in sedimentary environments, in the presence of high concentrations of sulphate and/or hydrogen carbonate ions. A strong anthropogenic influence on uranium concentrations in the investigated pore waters can be excluded.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Uranium Groundwater Salt-Lakes Fertilizer alpha-spectrometry
Schlagwörter
(Deutsch)
Uran Grundwasser Salzlacken Düngemittel Alpha-Spektometrie
Autor*innen
Fadime Gülce
Haupttitel (Deutsch)
Uran in Salzlacken und Gewässern des Burgenländischen Seewinkels
Paralleltitel (Englisch)
Uranium in salt lakes and waters of the Burgenland-Seewinkel
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
45 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Regina Krachler
Klassifikationen
35 Chemie > 35.15 Radiochemie ,
35 Chemie > 35.40 Anorganische Chemie: Allgemeines
AC Nummer
AC15217749
Utheses ID
45144
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |