Einfluß von Sulfat auf die Uranyl(VI)-Humat-Komplexierung

Die Bewertung des Einflusses von Huminstoffen auf die Mobilität von Radionukliden in natürlichen Aquifersystemen ist von großem Interesse und ermöglicht beispielsweise eine Einschätzung zur Langzeitsicherheit stillgelegter Uranbergwerke bzw. Endlagerstätten für radioaktive Stoffe. Infolge der Komplexierung von Radionukliden durch Huminstoffe kann deren Löslichkeit erhöht und somit ihre Mobilität in der Geosphäre erhöht werden. Zur Quantifizierung der Wechselwirkung zwischen Huminstoffen und Radionukliden kann die Komplexbildungskonstante genutzt werden.
Aquatische Huminstoffe wurden aus dem Oberflächenwasser des Hochmoores 'Kleiner Kranichsee' isoliert, welches im ehemaligen Uranbergbaugebiet bei Johanngeorgenstadt (Sachsen, D) liegt. Die Huminstoffe wurden in Humin- und Fulvinsäurefraktionen getrennt und hinsichtlich ihrer Elementarzusammensetzung, funktionellen Eigenschaften einschließlich der Protonenaustauschkapazität, Ladungs-Größenverhältnisse und spektroskopischer Eigenschaften charakterisiert.
Die Komplexierung von Uranyl(VI) durch Huminsäure (HS) und Fulvinsäure (FS) wurde bei pH 4 und einer Ionenstärke von 0.1 M mittels zeitaufgelöster Laserfluoreszenzspektroskopie (TRLFS) untersucht. Mit Hilfe des Ladungsneutralisationsmodells wurden Komplexbildungskonstanten (log ß) und Beladungskapazitäten (LC) der Huminstoffe mit UO₂ ²⁺ bestimmt. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:
HS: log ß = 6.35±0.22, LC = 14%; FS: log ß = 6.21±0.20, LC = 13%.
Weiterhin wurde der Einfluß von SO₄ ^2- als anorganischer, konkurrierender Ligand auf die Uranyl-Huminstoff-Komplexierung untersucht, da Sickerwässer sächsischer Uranbergbauhalden neben anderen Ionen relativ hohe Konzentrationen an Uran (10^-5 M) und Sulfat (3x10^-2 M) enthalten. Dabei wurde festgestellt, daß das Sulfat-Ion auf die Komplexierung zwischen Uranyl und Huminstoff keinen Einfluß hat, da die Uranyl-Huminstoff-Komplexbildungskonstanten trotz steigender Sulfat-Konzentrationen (0, 10^-3, 10^-2 M) innerhalb des experimentellen Fehlers unverändert bleiben. Dagegen sinkt die Beladungskapazität der Huminstoffe gegenüber Uranyl-Ionen mit steigender Sulfat-Konzentration. D.h., das Sulfat-Ion muß einen Einfluß auf die komplexierenden Gruppen der Huminstoffe ausüben.