Von Böden und Plutonium

von Alessandra Musso, PhD Student in Geochronologie

Stellt euch vor, wir hätten die Aufgabe auf einer gegebenen Fläche die Bodenerosion zu messen – wie könnten wir das tun? Wir bräuchten eine Art Marker, der es uns erlaubt, die Bodenpartikel zu verfolgen. Etwas, was im Boden ist, jedoch klar davon unterscheidbar, damit wir es messen können.

Im Prinzip könnten wir unsere Fläche leuchtend orange ansprühen, nach ein paar Jahren zurückkehren und nachsehen, wie viele orangene Bodenpartikel weggewaschen wurden. Vielleicht aber finden wir etwas Geeigneteres? Schliesslich können wir nicht die halbe Landschaft orange ansprühen…

Ein grosser Teil des Periodensystems wurde künstlich durch den Menschen erschaffen. Eines dieser Elemente ist das Plutonium. Gemeinsam mit vielen anderen neuen, radioaktiven Elementen (und Isotopen) wurde es erst vor kurzer Zeit in die Natur eingebracht. Vor rund 60 Jahren, als eine grosse Zahl Atomwaffen getestet wurde, wurde viel radioaktiver Niederschlag geschaffen. Er verteilte sich in der Atmosphäre und kam so weltweit in die Böden.

Die Mengen des Plutoniums in den Böden sind winzig, aber messbar. Es bietet sich als guter Marker an: Es haftet sich an die Bodenpartikel an, ist aber trotzdem davon unterscheidbar, da wir wissen, dass der Boden eigentlich kein Plutonium enthält (so wie die orange Farbe). Indem wir in unserer Fläche messen, wie viel Plutonium seit den Atomwaffentests vor 60 Jahre verloren gegangen (oder hinzugekommen) ist, können wir berechnen wie viel Boden während dieser Zeitperiode erodiert (oder akkumuliert) wurde.

Der Trick besteht darin, dass wir unsere Fläche mit einem Referenzstandort vergleichen. Der Referenzstandort ist eine nahegelegene, flache Stelle, wo weder Boden erodiert, noch akkumuliert wurde. Die Menge Plutonium, die wir dort finden, wird darum unser „Null“. Wenn wir auf unserem Feld weniger Plutonium vorfinden als auf dem Referenzstandort, ist Boden verloren gegangen, und umgekehrt.

Im Labor extrahieren wir das Plutonium mit Hilfe von Säure aus dem Boden (da es sich um ein Metall handelt), und messen es mit einem Massenspektrometer. Dies gibt uns die Menge Plutonium im Boden (das sogenannte Inventar und wir messen es als den radioaktiven Zerfall pro Kilogramm Boden). Als letzten Schritt nehmen wir dieses Inventar und kombinieren es mit den Bodeneigenschaften zu einem Bodenerosionsmodell. Dieses sagt aus wie viel Boden durchschnittlich pro Hektare und Jahr verloren bzw. hinzugekommen ist.

Alles ganz ohne orange Farbe!

Diese Forschung ist Teil des Projektes HILLSCAPE. Besucht uns auf www.hillscape.ch!