Nanopartikel verschleppen Schwermetalle in Fließgewässern

TU-Forscher an internationalem Projekt beteiligt /

Veröffentlichung in „Science“

Abwässer aus Bergwerken enthalten sehr hohe Konzentrationen von gelösten Schwermetallen und Aluminium. Ein internationales Forschungsteam mit TU- Beteiligung hat die weißen Flocken analysiert, die sich beim Zusammentreffen von Bergbauausflüssen und Fließgewässern bilden. Diese Flocken aus einem Aluminium-Komplex können Schwermetalle über weite Strecken transportieren. Die Resultate werden in der Ausgabe vom 27. September des Wissenschaftsmagazins „Science“ präsentiert.

Stillgelegte Bergwerke können drastische Auswirkungen auf die angrenzenden Ökosysteme haben. Fließgewässer etwa müssen die äußerst sauren Ausflüsse der Bergbauminen aufnehmen. Diese enthalten extrem hohe Konzentrationen von gelösten Schwermetallen und Aluminium. In der Zone, in der sich die sauren Bergbauabwässer mit neutralen Fließgewässern mischen, bilden sich weißliche, watteartige Flocken. Diese können sich auf dem Flussbett ansammeln oder mit dem fließenden Wasser mitgerissen werden und haben eine Lebensdauer von mehreren Wochen

Einem Forscherteam mit Wissenschaftlern aus Deutschland, der Schweiz und den USA ist es nun gelungen, die elementare Zusammensetzung, chemische Struktur und Entstehung dieser Flocken aufzuklären. Dr. Kai-Uwe Ulrich von der Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften der TU Dresden stellte dafür die Proben aus dem Thüringer Schieferbergbau und aus Sachsen zur Verfügung. Auch erste Untersuchungen liefen in Labors der Dresdner Universität.

Die Entstehung der watteartigen Substanz verläuft über die Bildung großer strukturierter Komplexe mit 13 Aluminium-, 40 Sauerstoff- und 48 Wasserstoff-Atomen und deren anschließender Aggregation. Der Komplex hat ein Molekulargewicht von über 1000 und einen Durchmesser von rund einem Nanometer. Dieses „Nanopartikel“ bildet sich in der Mischzone von Bergbauausflüssen und Fließgewässern innerhalb von Minuten. Die großen Mengen von giftigen Schwermetallen, die auch in den Abwässern der Bergwerke vorhanden sind, werden an die Nanopartikel chemisch gebunden und können so flussabwärts transportiert werden. Auch in Gebieten wie im Erzgebirge, in denen saurer Regen und schwach puffernde Böden aufeinandertreffen, wurden die gleichen weißen Aluminiumflocken gefunden. Mit diesen Untersuchungen wurde außerdem gezeigt, dass Nanopartikel auch in Ökosystemen eine bedeutende Rolle spielen können.

Informationen für Journalisten:
Dr. Kai-Uwe Ulrich, TU Dresden, Ökologische Station Neunzehnhain
Telefon 03741 5507619 oder 03741 405971