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Tritium: Gibt es einen alternativen Markierstoff?

Forscher:innen der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) untersuchten unter natürlichen Bedingungen, wie sich der Farbstoff Amidorhodamin G im Vergleich zum Tritium bei der Ausbreitung im Fluss verhält. Der Farbstoff soll künftig dazu dienen, die verschiedenen Prozesse im Wasser- und Stoffkreislauf eines Flusses nachzuvollziehen.

von | 06.06.23

Die BfG-Wissenschaftler/-innen Dr. Svenja Sommer und Dr. Tim Scheuffen bringen den Markierstoff Amidorhodamin G in das Schleusenbecken des Wasserkraftwerks Besigheim ein.
Bildquelle: Dr. Martin Labadz, BfG
Tritium

Forscher:innen der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) untersuchten unter natürlichen Bedingungen, wie sich der Farbstoff Amidorhodamin G im Vergleich zum Tritium bei der Ausbreitung im Fluss verhält. Der Farbstoff soll künftig dazu dienen, die verschiedenen Prozesse im Wasser- und Stoffkreislauf eines Flusses nachzuvollziehen.

Tritium kann nicht mehr als Tracer verwendet werden

Im April dieses Jahres wurden die letzten noch in Betrieb befindlichen Kernkraftwerke in Deutschland abgeschaltet. Die BfG kann daher künftig einen zuverlässigen Markierstoff („Tracer“) nicht mehr zu Forschungszwecken nutzen: Das Tritium. Anhand des Tracers können die verschiedenen Prozesse im Wasser- und Stoffkreislauf eines Flusses nachvollzogen werden. Vor der Abschaltung untersuchten die Forscher:innen unter natürlichen Bedingungen am Neckar, wie sich der ebenfalls als Tracer geeignete Farbstoff Amidorhodamin G im Vergleich zum Tritium bei der Ausbreitung im Fluss verhält.

Amidorhodamin G als Alternative?

Die Physikerin Dr. Svenja Sommer und der Limnologe Dr. Tim Scheufen forschten mit weiteren Forscher:innen am Neckar zu Amidorhodamin G. Sie wollen herausfinden, wie sich der für das Gewässer und den Menschen unschädliche und noch in sehr geringen Konzentrationen nachweisbare Farbstoff im direkten Vergleich zu Tritium im Fluss verhält. Bei Neckarwestheim leitete das gleichnamige Kernkraftwerk im Routinebetrieb Tritium mit dem Kühlwasser in den Fluss ein. Eine ideale Punktquelle also, denn die genaue Konzentration und der Zeitpunkt der Einleitung sind hier bekannt.

„Tritium ist aufgrund seiner Eigenschaften eigentlich ein idealer Markierstoff“, erklärte BfG-Umweltwissenschaftlerin Dr. Annika Linkhorst, die ebenfalls zum Forscherteam gehört. Tritium, eingebaut in ein Wassermolekül, reagiere nicht weiter in der Umwelt und werde daher als konservativer Tracer bezeichnet. „Durch das Abschalten der Kernkraftwerke in Deutschland steht uns aber dieser zuverlässige „Gratistracer“ in Zukunft nicht mehr zur Verfügung“, so Linkhorst.

Einsatz von Markierstoffen in der Hydrologie

Markierstoffe werden in der Hydrologie vielseitig eingesetzt. Sie sind oft bei speziellen hydrologischen und hydrogeologischen Fragestellungen hilfreich. Sie zeigen an, wie sich Stoffe in Flüssen ausbreiten, wie hoch die Uferfiltrationsrate ist, wie viel Grundwasser neu gebildet wird, aber auch inwieweit Oberflächen- und Grundwasser in Verbindung stehen.

Die Ergebnisse des Markierungsversuchs, und somit der direkte Vergleich zwischen einem reaktiven organischen und einem konservativen radioaktiven Tracer, fließen in verschiedene Projekte ein. Diese beschäftigen sich unter anderem mit der Kalibrierung und Validierung von mathematisch-hydrologischen sowie -hydrodynamischen Modellen. Die Modelle simulieren die zeitliche und räumliche Verteilung der Stoffkonzentration in Flüssen.

Mithilfe der neuen Daten können die Modelle zuverlässigere Ergebnisse liefern. Im Falle einer unfallbedingten Gewässerbelastung kann so der Zeitpunkt des Eintreffens, die Dauer sowie die Maximalkonzentration einer Schadstoffwelle unterhalb eines angenommenen Unfallortes bestimmt werden. Ein Prognosewerkzeug erlaubt den betroffenen Unterliegern, im Alarmfall rechtzeitig Maßnahmen zur Vermeidung bzw. Minimierung von Folgeschäden in die Wege zu leiten.

Forschungsergebnisse kommen im Sommer

Sieben Messstellen, etwa alle 25 Flusskilometer eine, haben die BfG-Wissenschaftler/-innen entlang des Neckars vom KKW bis zur Mündung in den Rhein bei Mannheim aufgebaut. An den Stationen wurden per Sonde vor Ort die Amidorhodamin G- und später im Labor die Tritiumkonzentration bestimmt. Insgesamt decken die Messstellen eine Strecke von 125 Flusskilometern ab.

Neun Tage nach Einleitung des Farbstoffes und des Tritiums sind beide Stoffe in Mannheim angekommen. Die Ergebnisse des Versuchs werden im Laufe des Sommers vorliegen. Sie sollen Aufschluss geben, ob Amidorhodamin G für die Untersuchungen in Oberflächengewässern eine gute Alternative zu Tritium darstellt.

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