Studienberichte zeigen, dass Muscheln hinter der Kläranlage Radium enthalten

Laut Forschern der Penn State University sind Süßwassermuscheln in Flussbetten begraben und bewegen sich im Laufe ihres Lebens kaum. Sie sind Biomonitore, das heißt, sie zeigen an, wie sauber ihre Umwelt ist. Während sich Muscheln von organischem Material ernähren und das Wasser um sie herum filtern, beginnen ihre inneren Gewebe und harten Schalen, alles in ihrer Umgebung zu reflektieren, einschließlich radioaktiver Partikel.

Zwei Forscher vom Department of Civil and Environmental Engineering (CEE) der Penn State University analysierten die Zusammensetzung von Muscheln stromabwärts einer zentralen Aufbereitungsanlage im Westen von Pennsylvania, die seit mindestens zwei Jahrzehnten hydraulisches Fracking-Abwasser aus der Erdöl- und Gasindustrie angenommen und behandelt hatte. Die mittlerweile stillgelegte Anlage nimmt seit 2019 keine aus Öl und Gas erzeugten Abwässer mehr auf.

Forscher fanden noch Jahre später heraus, dass die Gewebe und Schalen der Muscheln Radium enthielten, das auf Abwasser aus dem hydraulischen Fracking im Marcellus-Schiefer zurückgeführt werden konnte. Die Felsformation erstreckt sich unter der Erde von West Virginia bis New York und ist die größte Erdgaslagerstätte des Landes. Ihre Ergebnisse sind jetzt online verfügbar und erscheinen in der Juni-Ausgabe von Gesamtumweltwissenschaft.

Obwohl die meisten Anlagen in Pennsylvania derzeit kein Wasser aus Öl- und Gasproduktion akzeptieren, kam es zwischen 2008 und 2011 in den Flüssen und Bächen von Pennsylvania zu einer erheblichen Menge an aufbereitetem Abwasser aus der Fracking-Hydraulik in den Marcellus-Schiefern. Den Forschern zufolge entfernen Kläranlagen wichtige Schadstoffe, darunter Radium, bevor sie das Wasser in Oberflächengewässer wie Flüsse einleiten. Allerdings enthält das aufbereitete Wasser noch Spuren von Schadstoffen und ist fünf- bis zehnmal salziger als Meerwasser.

„Da der Salzgehalt viel höher ist als der der Umgebung, hat das freigesetzte Wasser einen anderen chemischen Fingerabdruck, als die Muscheln es gewohnt sind“, sagte Nathaniel Warner, CEE-Professor und korrespondierender Autor des Papiers. „Die Muscheln, die den Wassereinleitungen am nächsten waren, starben. Weiter flussabwärts fanden die Muscheln einen Weg, den Salzgehalt und das radioaktive Material zu ertragen und absorbierten sie stattdessen in ihre Muscheln und Gewebe.“

Er erklärte, dass andere Arten von Abwässern im Allgemeinen nicht viele radioaktive Partikel enthalten, Öl- und Gasabwässer, die tief in der Erde gefunden und durch hydraulisches Brechen gewonnen werden, jedoch häufig Anteile spezifischer einzigartiger Elemente enthalten – eine Art Signatur, die zurückverfolgt werden kann. Anhand der einzigartigen Verhältnisse radioaktiver Elemente konnte das Team feststellen, dass die Quelle der Schadstoffe wahrscheinlich aufbereitetes Abwasser aus dem Marcellus-Schiefer ist.

Um die Proben für die Radiumanalyse zu sammeln, kontaktierte Katharina Pankratz, eine CEE-Doktorandin und Erstautorin des Artikels, das Pennsylvania Department of Environmental Protection (DEP), um eine Genehmigung für die Probenahme von Muscheln im Allegheny River zu erhalten. DEP-Biologen, die sich bereit erklärten, bei der Sammlung zu helfen, identifizierten die vorhandenen Arten und sammelten dann nach dem Zufallsprinzip zehn östliche Muscheln – eine häufige Muschelart – an vier ausgewiesenen Orten entlang des Flusses.

Die Forscher fanden heraus, dass Muscheln einen halben Kilometer flussabwärts von einer Freisetzungsstelle etwa doppelt so viel Gesamtradium aufwiesen wie Muscheln stromaufwärts von der Freisetzungsstelle. Und Muscheln, die sich fünf Kilometer flussabwärts von einer Freisetzungsstelle befanden, enthielten weniger als Muscheln näher an der Stelle, enthielten aber immer noch eine messbare Menge Radium.

Die Strahlenexposition wird in Dosiseinheiten gemessen, die als Mikro-Seivert (μSv) bezeichnet werden. Die Forscher verglichen die Radioaktivität der beprobten Ostspitzen mit der von Paranüssen, die Strahlung aus dem Boden absorbieren, in dem sie wachsen. Eine 28-Gramm-Portion Paranüsse enthält 0,47 bis 0,80 μSv, während der von den Forschern in der Studie für eine einzelne Muschel berechnete Maximalwert bei 63,42 μSv lag. Die Internationale Atomenergiebehörde empfiehlt Einzelpersonen, ihre jährliche Exposition auf nicht mehr als 1.000 μSv zu begrenzen. Jede zusätzliche Exposition kann gesundheitliche Probleme verursachen.

„Zusätzlich zu den Nährstoffen filtern Muscheln auch Schadstoffe aus der Wassersäule, etwa Metalle, Mikroplastik, synthetische chemische Verbindungen und andere neu auftretende Schadstoffe, die Anlass zur Sorge geben“, sagte Pankratz. „Wenn der Schadstoff und seine chemische Zusammensetzung klein genug sind, um durch die Kiemen der Muscheln zu gelangen, besteht die Möglichkeit, dass er sich in deren Gewebe ansammelt oder sich in der harten Schalenstruktur niederschlägt.“

Obwohl diese Muscheln nicht für den menschlichen Verzehr geerntet werden, fressen größere Arten wie Wasservögel, Waschbären, Bisamratten und Otter regelmäßig Süßwassermuscheln, was bedeutet, dass die Kontamination in die Nahrungskette gelangen könnte, sagte Pankratz.

„Dies gibt Anlass zur Sorge hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf andere Formen des Wasserlebens, insbesondere auf bedrohte Arten, die anfälliger für Schadstoffe sind“, sagte sie. „Diese Informationen könnten dazu beitragen, künftige Vorschriften für die Abwassereinleitung in Oberflächengewässer zu gestalten, insbesondere in Gebieten, in denen Muscheln als Nahrungsmittel geerntet werden. Ich hoffe, dass diese Studie weitere Forschungen zu den ökologischen Folgen dieser Eliminierungen auf der ganzen Welt anregen wird.“