Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Uran – Umwelt - Unbehagen Ewald Schnug & Silvia Haneklaus Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Bundesallee 50, D-38116 Braunschweig

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

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)

3

MAK-Wert (mg/m ) Vergleichssubstanzen

Cd 0,015

Cr 0,05

As, Co, Hg, Pb 0,1 Christoballit 0,15

* In the workplace, NIOSH/OSHA (National Institute for Occupational Safety and Health) has set a Recommended Exposure Limit (REL) and a Permissible Exposure Limit (PEL) of 0.05 mg/m³ for uranium dust, while the NRC (Nuclear Regulatory Commission) has an occupational limit of 0.2 mg/m³ http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/phs150.html. (Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR)

U 0,25*

Ni, Sb, V 0,5

Cu, Zn 1,0

Warfarin Brom 0,7

CaNCN, Cl 1,5, Cyanide 5

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Mineralwasserkonsum und Nierenersatztherapie Quelle: Schnug, E. and Lindemann, I. Strahlentelex Nr. 472-473 / 2006

The brain is a new target organ for uranium toxicity. Envirhom, 2005

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Busby 2007: Uranium builds up in humans and living systems due to its high affinity for tissue components, DNA and nervous system components. The graph below is from the Royal Society Report. It shows that a continuous daily ingestion of 1mg will result in kidney concentration of 12mg/l. At this concentration DNA will be saturated with UO2++.

Sela et al., 2006: y (µg/g U in hair) = 0.038 * x (µg/g U in drinking water) + 0.2

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

U-induced genotoxicity (Comet assay) in the gills of bivalve Corbicula fluminea (source: Henner et al. 2007) 50

% tail intensity

40

Control U

* *

*

30 20 10 0 0d 10d Chronic exposure, 10 µg.l-1

40d

Genotoxicity in gills after 10 days exposure, persistent in time, Late genotoxicity in hemolymph, No link between effect and bioaccumulation

90d

(Simon et al., SETAC 2007)

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Tab.: Absorption of gamma and X-radiation is proportional to the fourth power of the atomic number Z Material

Z

Z4

H2O = 1

3.33

123

1.0

DNAP

5.5

915

7.4

Ca

20

0.15E6

1220

Sr

38

2.1E6

17,073

Ba

56

9.8E6

79,675

Au

79

38E6

308,943

U

92

72E6

585,365

H2O

Busby 2007: … this means that uranium bound to the DNA has more than 55,000 times more absorption of natural background gamma radiation than the DNA, and 500,000 than water.

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

(source: Busby and Schnug 2007)

Essentielle Elemente für höhere Pflanzen als Funktion von z4

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

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, Reimann et al., 2003) mg/kg

Hg 0,3

Cd 0,8

Sb 1,1

U 1,2

As 13

Co 33

Cu 34

Ni 52

Pb 71

Cr 73

V 81

Zn 122

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Wie gelangt Uran in 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

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Wie gelangt Uran in Böden? Anthropogene Quellen der Uranbelastung von Böden

Bergbau und Uranverarbeitung Düngung

Militärische Aktionen Unfälle

Strike site of an attack with DU ammunition in Iraque

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Wie gelangt Uran in Böden? Anthropogene Quellen der Uranbelastung von Böden

A. Paul Weber „Düngung“

Bergbau und Uranverarbeitung

Düngung Militärische Aktionen

Unfälle

IMC Agrico Phosphate Processing Plant, Florida - Photograph by Michael Connett, 2001-

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

total P deposits without U P deposits with U (in 27 countries) Guano-related P deposits (ohne U)

% of total 1307 80,2 92 5,6 231 14,2

P deposits total

1630

100,0

Countries possessing P/U deposits: Afghanistan, Angola, Australia, Belgium, Brazil, Canada, Central-Africa, Equador, Finland, Greenland, Hungary, India, Israel, Jordan, Mauretania, Morocco, Mozambique, New Zealand, Saudi Arabia, Senegal, South Africa, Spain, Sweden, Syria, Togo, Turkey, United States

Compiled from: Orris, G.J., and Chernoff, C.B. (2002) Data set of world phosphate mines, deposits, and occurrences- Part B. Location and mineral Economic data: U.S. Geological Survey Open-File Report 02-156A, 328 p. http://geopubs.wr.usgs.gov/open-file/of02-156/OF02-156B.PDF

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

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

Quelle: Kratz, 2005

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

High-resolution commercial satellite imagery shows an apparently operational facility at the site of Iraq's al Qaim phosphate plant and uranium extraction facility (Unit340), located in northwest Iraq near the Syrian border. http://www.isis-online.org/publications/iraq/alqaim.html

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

CHEMICAL PROCESSES. 5.A. URANIUM EXTRACTION. THE SEPARATELY-CONTRACTED URANIUMEXTRACTION FACILITY AT THE CHEMICAL COMPLEX SEGREGATED "YELLOWCAKE" FROM PHOSPHATE ROCK, THE FIRST STEP IN URANIUM EXTRACTION.RUMOR HAD IT THAT THE YELLOW CAKE WOULD BE FURTHER PROCESSED FORPURIFICATION BY PAKISTAN 5.B. FERTILIZER PRODUCTION. THE CHEMICAL COMPLEX RECOVERED PHOSPHATE FROM MINERAL LIME WHICH WAS FOUND IN A LIMESTONE LAYER AT AQASHAT//CNA//, IRAQ, SOUTH OF AL-QA'IM. SOVIET GEOLOGISTS HAD DISCOVERED THE LIMESTONE LAYER AT THIS AQASHAT SITE. THIS LIMESTONE LAYER HAD A 20 PERCENT PHOSPHATE CONTENT, WHICH IS CONSIDERED GOOD BY CHEMISTS. THE COMPLEX WORKED ON IMPROVING THIS PERCENTAGE UP TO 30 PERCENT VIA ITS PHOSPHATE BENEFICIATION UNIT. THE FOLLOWING IS A LIST OF THE CHEMICAL PROCESSES:THE FIRST STEP IN THE PROCESS WAS THE BURNING OFF OF IMPURITIES INTHE LIME VIA THE ROTARY KILNS; - SECOND, A BATTERY OF HYDROCYCLONES SPLIT PARTICLES INTO GROUPS TOISOLATE P205; - THIRD, SULPHURIC ACID, H2S04, WAS MIXED WITH THE P205 TO PRODUCE H3P04;- FOURTH, POTASH AND AMMONIA WERE ADDED TO MAKE STANDARD NITROGEN/POTASIUM FERTILIZERS, KNOWN AS NPK AND NK. SURMISED THAT THE SEPARATE FACILITY 0-50 MILES SOUTHEAST OF THE COMPLEX PRODUCED CHEMICAL WEAPONS. THE COMPLEX PRODUCED SOME OF THE INGREDIENTS OF MUSTARD GAS SUCH AS PHOSGENE, A POISONOUS, COLORLESS, VOLATILE CHEMICAL WARFARE COMPOUND WHICH COULD HAVE BEEN SENT TO THE SEPARATE FACILITY FOR CHEMICAL WEAPONS PRODUCTION. http://www.gulflink.osd.mil/declassdocs/dia/19950825/950825_53270053_91r.html

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Tatort Düngerfabrik

5

U/P2O5 x 10 -4

4 3 2 1 0 New

Old P

New

Old PK

New

Old NPK

Type of fertiliser

Fig. 19: U/P2O5 in old (1975-1985) and new collections (after 1995) of Pcontaining fertilizer samples.

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Tatort Düngerfabrik R(235U/238U) as a tool to detect contamination with anthropogenic U 7.30E-03

Average of R(235U/238U) = 0.720%, ranging from 0.718 to 0.725%.

R (235U/238U)

7.20E-03

7.10E-03

R(235U/238U) outside the natural range

7.00E-03

6.90E-03

6.80E-03

5.0E-05

5.2E-05

5.4E-05

5.6E-05

5.8E-05

6.0E-05

R (234U/238U) Rock phosphate

P Containing fetilizers

Fig. 23: R(235U/238U) and R(234U/238U) in different RP, P- fertilizers

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Worldmarket prices for Uranium 1955-2008)

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Unterstellt man eine der „Guten fachlichen Praxis“ entsprechende Phosphordüngung in Höhe von 22 kg/ha P, so würden mit mineralischen Phosphordüngern (angenommen 15% P2O5 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 100-300 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).

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

30,0 25,0 20,0

„Gute fachliche Praxis“

15,0 10,0 5,0

Aufwand an Mineral-P in Deutschland

0,0 19 49 /5 19 0 54 /5 5 19 59 /6 19 0 64 /6 5 19 69 /7 0 19 74 /7 19 5 79 /8 0 19 84 /8 5 19 89 /9 19 0 94 /9 5 19 99 /0 0

Aufwand an P [kg ha

-1

]

35,0

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Changes in the soil uranium content derived from superphosphate fertilization applied since 1985 Grass Experiment Schuby (1985-2005) treatment

K Mg

cumulative mineral P fertilization [kg ha-1]

U content 0-10 cm soil depth [mg kg-1]

0

0.32

P K Mg

0.5 uptake

412

0.49

P K Mg

uptake

825

0.61

P K Mg

1.5 uptake

1237

0.75

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Relationship between analyzed and calculated U concentration calculated U concentration [mg kg-1]

1,6 East 1,4

Uconc= 0.19 + 4.6E-05 Pfert 0.92 + 6.4E-02 clay 141 - 8.4E-02 Corg

y=y`

Beta 0.16

r² =

1.04

n

=

-0.13

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

West

0,0 0

0,2

0,4

Beta 0.10 0.75 -0.32

Uconc= 0.8 + 6.8E-05 Pfert + 2.3E-02 clay - 0.26E-02 Corg

0,6

0,8

1

1,2

1,4

analyzed U concentration [mg kg-1]

r² = 0.92 n = 113

1,6

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

German soils (Utermann 2007)

soils under arable land

soils under pasture n=116

n=276 n=73

n=133

soils under forest

n=214

n=153

Median: 0,11 mg/kg

Median: 0,09 mg/kg 6 5

Horticulture Pasture

4

U (mg kg-1 )

Forestry/Reserve

Median: -0,04 mg/kg

3 2

1 0

New Zealand soils (Taylor 2007) Mean horticultur = 2.63 mg kg-1 Mean pasture

= 1.70 mg kg-1

Mean forestry/reserve = 0.74 mg kg-1 Estimated average accumulation rate = 19 μg kg-1 a-1

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Uran aus Düngern reichert sich im Oberboden an

Uranium in the top soil (Ap - TOP) and B/C horizon (BOT) of agricultural land (source: Reimann et al. 2003)

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

U balances in agroecosystems: Comparison of various calculation models

U loads (g/ha*a) mean range Model 1: GAP (22 kg P/ha*a)

Mineral fertilization

Model 2: German model regions

Mineral fertilization

Organic fertilization Manure-based fertilization

Combined mineral and Model 3: based on official P field balances organic fertilization for Germany (1996 - 2005)

15 2.8

7 - 23 2.3 - 3.2

10

7 - 15

7

2.8 - 16

6

7.6 - 4.4

U uptake by plants (g/ha*a) 0.05 - 20 - Mineralwässer >0.05 - 30 (1925)

Fazit: Uran ist natürlicher Bestandteil der täglichen Nahrung. (Geflügel < Rindfleisch) (Muskel, Leber, Niere = 14, 26, 70)

(Aufguss mit 5g L-1)

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Beitrag von Nahrungsmitteln zur täglichen Uran-Aufnahme - ein vereinfachter Ernährungsplan: U Konz. µg kg-1 100 g Brot 200 g Fleisch 300 g Gemüse 1 ltr Kaffee & Tee 300 g Früchte Total (aus fester Nahrung): - plus (aus 2 L flüssig)

3.5 10 4 0.02 1

U Aufnahme µg d-1 0.35 2.0 1.2 0.02 (aus “0” U Wasser) 0.3 --------3.87 µg d-1 U (PAIS, 1999: 1-2 µg d U ) 0 – 40 µg d-1 U !

Die Uran-Aufnahme aus festen Nahrungsmitteln ist weitgehend konstant. ABER: Der Uran-Gehalt der aufgenommen Flüssigkeit bestimmt zwischen 0-90% der täglichen Uran-Aufnahme insgesamt!

-1

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Finally .....

.... more than 45,000 pieces of plastic debris float on every square mile of ocean..... *

... everything ends up in our water * (Botham, N. (2005) The world´s greatest book of useless information. John Blake Publ. London, UK

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Uranium in tap water (circles) source: Schnug et al. 2007 over uranium in stream water (background)

source: Birke et al. 2007

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Table 1. Mean and median concentrations of U (µg/L) and percentiles (%) for U concentrations in German mineral and tap waters (period of investigation: 2000-2006) (Schnug et al. 2008).

German German World mineral waters tap waters mineral waters1 N 307 476 1068 Mean 3.08 0.43 2.59 Median 0.131 0.135 0.30 Standard deviation 27.2 0.893 16.7 Variance 734 0.797 278 Minimum < LLD < LLD < LLD Maximum 474 8.54 474 Percentile 10 < LLD < LLD < LLD 20 0.010 < LLD 0.037 30 0.049 < LLD 0.120 40 0.100 < LLD 0.250 50 0.131 0.133 0.300 60 0.316 0.258 0.578 70 0.780 0.540 1.00 80 1.66 0.687 1.61 90 5.74 0.893 5.01 1 notes: Lower Limit of Detection - LLD (0.015 µg/L U); mineral water brands from 48 countries, U concentrations assembled in the FAL-PB database available from Strahlentelex (2008)

German stream waters 944 0.90 0.33

< LLD 43.7

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

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, ...........

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

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) mittlere Konzentration Kennzeichnung Handelsverbot

Hg 0,05 0,50 1,00

Schwellenwerte nach BBodSchV***: Vorsorgewert Ton 1,0 Vorsorgewert Lehm/Schluff 0,5 Vorsorgewert Sand 0,1 Prüfwert Ackerbau (Wachstumsbeeinträchtigungen) Prüfwert Ackerbau 5 (Pflanzenqualität) Maßnahmenwert Ackerbau Maßnahmenwert Grünland

2

As 4 20 40

0,4 (AN) 200/50

50

Cd 5 1 *50

Pb 5 125 150

1,5 1,0 0,4

100 70 40

Cu 15 70

Ni 15 40 80

60 70 40 50 20 15 1 1,5 (AN) (AN)

U 50 **4 -

****

5

Zn 100 1000

Cr 200 300 -

200 150 60 2 (AN)

100 60 30

0,1 (AN) 0,04/0,1 (AN) 20 1200 1300 1900

- 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

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

HorriDO!

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

HorriDU!

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

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

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

…the number of children and grandchildren with cancer in their bones, with leukemia in their blood, or with poison in their lungs [due to radioactive pollution] might seem statistically small to some, in comparison with natural health hazards. But this is not a natural health hazard -- and it is not a statistical issue. The loss of even one human life, or the malformation of even one baby -- who may be born long after we are gone -- should be of concern to us all. Our children and grandchildren are not merely statistics toward which we can be indifferent..... http://www.ieer.org/comments/tritium060320.html

a quote from President John F. Kennedy's speech to the people of the United States on July 26, 1963:

Uran-Umwelt-Unbehagen - vuk/ifb – Göttingen, 19. Juni 2008

Thank you! .......... and..........

Mora Rivas, born August 12, 2004

a safe journey home!