Uran: Boden Pflanze Nahrungskette. Ewald Schnug

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1 Uran: Boden Pflanze Nahrungskette Ewald Schnug Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Bundesallee 50, D Braunschweig

2 Uran ist nicht nur radioaktiv... MAK-Werte für im BBodSchG geregelte Schwermetalle und deren Verbindungen, Uran und seine Verbindungen sowie für ausgewählte bekannte toxische Stoffe (Quelle: TRGS 900) Cd Cr As, Co, Hg, Pb U Ni, Sb, V Cu, Zn MAK-Wert (mg/m 3 ) 0,015 0,05 0,1 0,25 0,5 1,0 Vergleichssubstanzen Christoballit 0,15 Warfarin Brom 0,7 CaNCN, Cl 1,5, Cyanide 5

3 Wie gelangt Uran in Böden? Wieviel Uran gelangt aus Böden in Pflanzen? Welche Faktoren bestimmen den Uran-Transfer? Warum müssen Böden vor Uran-Anreicherungen geschützt werden? Wie schützt man Böden vor Uran-Anreicherungen? Fazit

4 Wie gelangt Uran in Böden? Uran ist natürlicher Bestandteil von Böden! Mittlere Konzentrationen der im BBodSchG geregelten Schwermetalle und Uran in unbelasteten Böden (Quellen: LABO 1995; Uran: Bernhardt 2004 & 2005, Kabata-Pendias 2001, Lamas 2005) Hg Cd Sb U As Co Cu Ni Pb Cr V Zn mg/kg 0,3 0,8 1,

5 Wie gelangt Uran in Böden? Anthropogene Quellen der Uranbelastung von Böden Bergbau und Uranverarbeitung Düngung Militärische Aktionen Unfälle

6 U folgt P (mg/kg U): Rock-P : 356 Super-P : 300 Triple-P : 562 (US EPA, 747 R98.003, 1999) Quelle: Kratz, 2005

7 Aufwand an P [kg ha -1 ] Uran: Boden Pflanze - Nahrungskette 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 1949/ / / / /70 Gute fachliche Praxis Aufwand an Mineral-P in Deutschland 1974/ / / / / /00

8 Unterstellt man eine der Guten fachlichen Praxis entsprechende Phosphordüngung in Höhe von 22 kg/ha P, so würden mit mineralischen Phosphordüngern (angenommen 15% P 2 O 5 und 50 mg/kg U, entsprechend 352 kg/ha Phosphordünger) dem Boden 17,6 g U zugeführt. Nimmt man den derzeitigen durchschnittlichen Verbrauch an mineralischen Phosphordüngern in Deutschland (Statistisches Jahrbuch 2003/2004) in Höhe von 7,1 kg/ha P je ha LF, so ergibt sich ein durchschnittlicher Wert von 5,7 g/ha U. Mit konventionell geschätzten 1,8 t/a entsprechen die Uranemissionen durch den Einsatz mineralischer Phosphordünger in der Landwirtschaft dem 10fachen der Einträge an Cadmium aus gleicher Quelle und mengenmäßig den Arseneinträgen aus industriellen Aktivitäten (Anon 2005).

9 Wie gelangt Uran aus Böden? Entzüge durch Ernten (mg/ha U): Raps 9 < Getreide 22 < Rüben 208 Auswaschung (200 mm GWNB, 0,3 µg/l): < 1 g/ha U Erosion (gering gefährdete Standorte, 2 mg/kg U): < 3 g/ha U Quellen: Frede und Dabbert, 1999; Birke, 2005; Bernhardt 2004 & 2005, Kabata-Pendias 2001, Lamas 2005, Rivas 2005

10 Uran aus Düngern reichert sich im Oberboden an Uranium in the top soil (A p - TOP) and B/C horizon (BOT) of agricultural land (source: Reimann et al. 2003)

11 Wieviel Uran gelangt aus Böden in Pflanzen? Transferfaktor Boden/Pflanze = U mg kg -1 Pfl. / U mg kg-1 Bod Grünmasse (Gemüse- und Futterpflanzen) 0,07 Wurzel- und Beerenfrüchte 0,009 Getreide (Samenfrüchte) 0,005

12 Die Höhe von Transferfaktoren hängt von der Bezugsgröße ab Gesamt-Gehalt (Aqua Regia) Verfügbarer Gehalt (AAAc-EDTA)

13 Welche Faktoren bestimmen den Uran-Transfer? Standort Gesamtgehalt, Bioverfügbarkeit, Textur, Humusgehalt, KAK, P- und Ca- Gehalt, ph-wert, Redoxpotential, biologische Aktivität Pflanze Genotypische Unterschiede in Aufnahme, Transport und Speicherung von Uran, Durchwurzelungsintensität und -tiefe, Wasserhaushalt der Pflanze, Rhizosphäreneffekte

14 Warum müssen Böden vor Uran-Anreicherungen geschützt werden? Sustainable Development Sustainable development is development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs. From "Our Common Future", The Brundtland Commission, 1987 BMVEL/BMU Pressemitteilung Nr. 273 vom 28. August 2002 Gesunde Lebensmittel brauchen gesunde Böden Künast und Trittin für umweltverträglichen Einsatz organischer Düngemittel in der Landwirtschaft Bundesumweltminister Jürgen Trittin und Bundesverbraucherministerin Renate Künast haben eine gemeinsame Initiative zum umweltverträglichen Einsatz von organischen Düngemitteln gestartet. Dazu wurde im Juni dieses Jahres der Öffentlichkeit ein entsprechendes Konzept unter dem Titel: "Gute Qualität und sichere Erträge" vorgestellt,...

15 Mittlere Konzentrationen der im BBodSchG geregelten Schwermetalle (ohne Co, Sb und V) und Uran in phosphorhaltigen Mineraldüngern (abgeleitet aus: Kratz 2005) sowie Grenzwerte für Kennzeichnung und Handelsverbot nach DüMV und Schwellenwerte in Böden nach BBodSchV. (Angaben in mg/kg) Hg As Cd Pb Cu Ni U Zn Cr mittlere Konzentration 0, Kennzeichnung 0, **4-300 Handelsverbot 1,00 40 * Schwellenwerte nach BBodSchV***: Vorsorgewert Ton 1,0 1, Vorsorgewert Lehm/Schluff 0,5 1, **** Vorsorgewert Sand 0,1 0, Prüfwert Ackerbau (Wachstumsbeeinträchtigungen) 0,4 (AN) 1 (AN) 1,5 (AN) 2 (AN) Prüfwert Ackerbau (Pflanzenqualität) 5 200/50 0,1 (AN) Maßnahmenwert Ackerbau 0,04/0,1 (AN) Maßnahmenwert Grünland nicht definiert * 50 mg/kg P2O5 ** Vorschlag basierend auf einer Fracht von 1 g U in 22 kg P bei einem angenommenen Gehalt des Düngemittels von 20% P2O5) *** Angaben bezogen auf Königswasser-Extrakt, Ausnahmen gekennzeichnet mit AN = Ammoniumnitrat-Extrakt (pflanzenverfügbar) **** Nicht bodenartbezogene, tolerierbare Gesamtkonzentration in Kulturböden aus Cramer et al. 1981

16 Wie gelangt Uran in Böden? Wie gelangt Uran aus Böden? Wie viel Uran gelangt aus Böden in Pflanzen? Welche Faktoren bestimmen den Uran-Transfer? Warum müssen Böden vor Uran-Anreicherungen geschützt werden? Wie schützt man Böden vor Uran-Anreicherungen? Fazit