U-238, U-235, Th-232 und Ra-226 in einigen ausgewählten Rohphosphaten, Phosphatdüngern, Boden- sowie Pflanzenproben aus einem P-Düngungsversuch

Abstract

Das Ziel war, die Belastung von acht verschiedenen Rohphosphaten (RP) aus drei Kontinenten, sieben älteren bzw. gegenwärtig genutzten Phosphatdüngern sowie fünf neuartigen P-Düngern aus dem P-Recycling (Abwasser, Klärschlamm) mit den radioaktiven Uran (U)-Isotopen U-238, U-235, sowie Th-232 und Ra-226 zu messen. Darüber hinaus wurden 16 Parzellen eines längerfristigen P-Düngungsversuches (P-0 = ohne P; P-3 = 900 kg P als Rohphosphat (RP) ha^–1; P-9 = 2700 kg P als Triple­superphosphat (TSP) ha^–1 in 23 Jahren) beprobt und Böden und Pflanzenmaterial auf ihre U-238-Belastung getestet. Die Radioaktivität wurde mit physikalischen Messmethoden in den Proben direkt bestimmt.

Alle RP, ausgenommen Kola-Apatit, hatten eine spezifische U-238 Aktivität von 96–1164 Bq kg^–1 Material. Diese Werte waren 10- bis 100-mal höher als die der Thomasphosphate, des Diammoniumphosphates (DAP) sowie der P-Recyclingprodukte. Die spezifische Aktivität des U-235 war 9– bis 17–mal niedriger als die aus U-238. Kola-Apatit enthielt nur 5 mg U kg^–1 Substanz. Das war signifikant niedriger als der Wert der RP aus Burkina Faso, Gafsa, North Carolina und Israel. Für die Handelsdünger Superphosphat, TSP, „Novaphos“, „Hyperphosphat“ und „Dolophos“ wurden 400–700 mg U kg^–1 P ermittelt. Das DAP sowie die P-Recyclingprodukte waren nahezu frei von Uran-Isotopen. Der Th-232-Gehalt der RP und der meisten P-Dünger lag zwischen der Nachweisgrenze und 9 mg Th kg^–1 Substanz. Kola-Apatit enthielt 19 mg Th kg^–1. DAP und die Recyclingprodukte waren nahezu frei von Th. Die Ra-226-Gehalte je kg Substanz variierten auf sehr niedrigem Niveau: 3–31 ng Ra für RP und Superphosphate; 1,9 ng Ra für Kola-Apatit, 0,4 ng Ra für die Thomasphosphate und 0,1 ng für die P-Recyclingprodukte.

Die Feldversuchsparzellen ergaben im Mittel der acht Nullparzellen eine mittlere U-238 Aktivität von 34,1 ± 3,4 Bq kg^–1 Boden, die mit 900 kg P (RP) gedüngten Parzellen 33,5 ± 1,9 Bq kg^–1 und die mit 2700 kg P (TSP) gedüngten Parzellen 33,9 ± 0,5 Bq kg^–1. In den Raps­samen wurden unabhängig von der P-Düngung 1,3–2,4 Bq kg^–1 gemessen. In Stichproben des Rapsstrohs lagen die Messwerte im Bereich des Messfehlers. D.h. weder im Boden noch in den Pflanzen konnte selbst eine P-Düngung in Höhe von 2700 kg P ha^–1 (= 100 Jahre × 27 kg P a^–1) eine eindeutige Anhebung der U-238-Gehalte bewirken.

Schlussfolgerungen: Die gegenwärtige niedrige Nuklidbelastung der Böden sollte erhalten bleiben durch die Anwendung nuklidarmer P-Dünger wie z.B. uranarmes DAP, P-Recyclingprodukte und Wirtschaftsdünger (z.B. Stallmist, Gülle), die nahezu frei von Nukliden sind. Neue kostengünstige Technologien zur Herstellung nuklidarmer P-Mineraldünger sind zu entwickeln. Weitere in Deutschland noch vorhandene langfristige P-Düngungsversuche sind zu nutzen, um mögliche Gefahrenpoten­tiale toxischer Nuklide sicherer bewerten zu können. Dabei sind sowohl die Ober- als auch die Unterböden zu untersuchen. Die Pflanzenzüchtung sollte Genotypen selektieren, die eine möglichst geringe genetische Veranlagung zur Aufnahme und Verlagerung von Uran haben.