Multivariate Pollution Risk Assessment of Natural Radionuclides and Heavy Metals in Topsoils of Nonwa, Rivers State, Nigeria

Boden ist mehr als nur Dreck unter den Füßen; er ist ein lebendiges Archiv, das die Geschichte eines Ortes bewahrt, Nährstoffe für Pflanzen speichert und gleichzeitig als Senke für alles dient, was der Mensch auf das Land abgeladen hat. In Regionen, in denen Industrie und Natur aufeinanderprallen, kann dieses Archiv zu einem Protokoll der Verschmutzung werden, das Spuren von Schwermetallen und natürlichen radioaktiven Elementen enthält, die in die Nahrungskette und die Luft, die wir atmen, sickern. Wenn Menschen auf diesem Land leben, interagieren sie ständig mit ihm, atmen Staub ein, berühren den Boden und essen darauf gewachsene Feldfrüchte. Diese Interaktion schafft einen direkten Pfad, auf dem Schadstoffe in den menschlichen Körper gelangen können, was Risiken birgt, die von Organschäden bis hin zu einer erhöhten Krebswahrscheinlichkeit im Laufe eines Lebens reichen. Wissenschaftler untersuchen diese verborgenen Gefahren, indem sie die spezifischen Mengen an radioaktiven Materialien und toxischen Metallen messen, berechnen, wie viel Strahlung ein Mensch aufnehmen könnte, und bestimmen, ob die Verschmutzung aus natürlichen Gesteinsformationen oder aus menschlichen Aktivitäten wie Ölverschmutzungen und Landwirtschaft stammt.

In der Niger-Delta-Region in Nigeria, einer Gegend, die für ihre riesigen Ölreserven und ihre komplexe industrielle Geschichte bekannt ist, richtete ein Forscherteam seine Aufmerksamkeit auf eine Gemeinde namens Nonwa. Dieses Gebiet ist nicht nur ein Zentrum für Öl- und Gasinfrastruktur, sondern auch ein Ort, an dem die Bewohner stark auf die Subsistenzlandwirtschaft angewiesen sind und der Boden über Jahrzehnte hinweg Rohölverschmutzungen, Gasfackeln und illegaler handwerklicher Raffination ausgesetzt war. Die Forscher wollten das vollständige Bild der Gesundheitsrisiken verstehen, die die Menschen dort gegenüberstehen. Sie suchten nicht nur nach einer Art von Gefahr; stattdessen untersuchten sie den Boden sowohl auf natürliche Radionuklide – natürlich vorkommende radioaktive Elemente, die in der Erde gefunden werden – als auch auf Schwermetalle, die toxische Substanzen sind, welche oft durch industrielle Prozesse freigesetzt werden. Durch die Entnahme von Bodenproben aus der obersten Erdschicht in drei verschiedenen Teilgemeinden innerhalb von Nonwa wollten sie die Konzentration dieser Substanzen messen, die potenziellen Gesundheitsrisiken für die Bewohner berechnen und statistische Werkzeuge nutzen, um genau herauszufinden, woher diese Schadstoffe kommen.

Das Team entnahm Boden aus einer Tiefe von zwanzig Zentimetern, einer Standardtiefe, die die Schicht erfasst, die am ehesten durch Landwirtschaft oder Bauarbeiten gestört wird. Sie analysierten diese Proben auf drei spezifische natürliche radioaktive Elemente: Uran-238, Thorium-232 und Kalium-40. Zudem testeten sie auf acht verschiedene Schwermetalle, darunter Blei, Arsen, Zink, Kupfer, Cadmium, Chrom, Mangan und Nickel. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mengen an Uran und Thorium im Boden niedriger waren als der globale Durchschnitt in Böden weltweit. Die Mengen an Kalium-40 waren jedoch in einem spezifischen Bereich, Nonwa-Tai, höher, was wahrscheinlich auf die natürliche Mineralzusammensetzung der lokalen Gesteine oder die Verwendung von Phosphatdüngern auf nahegelegenen Farmen zurückzuführen ist. Als die Forscher die Strahlungsrisiken berechneten, stellten sie fest, dass die meisten Sicherheitsindikatoren innerhalb der akzeptablen internationalen Grenzwerte lagen. Es gab jedoch eine besorgniserregende Ausnahme: Das Risiko, im Laufe eines Lebens an Krebs zu erkranken, war für Menschen, die sich in Innenräumen aufhalten, etwa vierzehn Prozent höher als der Sicherheitsstandard. Dies liegt daran, dass Menschen die meiste Zeit in ihren Häusern verbringen, wo Strahlung aus dem Boden und Baumaterialien akkumulieren kann. In der Gemeinschaft Nonwa-Tai lag die Strahlendosis für die Fortpflanzungsorgane zudem um zweiundzwanzig Prozent über dem Sicherheitslimit, was eine potenzielle Bedrohung für die Gesundheit des Knochenmarks und der Fortpflanzungssysteme der Bewohner darstellt.

Über die Strahlung hinaus untersuchte die Studie die Schwermetalle, um zu sehen, ob der Boden durch menschliche Aktivitäten kontaminiert war. Die Forscher fanden heraus, dass die Metallwerte zwar im Allgemeinen niedrig im Vergleich zu globalen Durchschnittswerten waren, aber signifikant höher als die natürlichen Hintergrundwerte für die Niger-Delta-Region. Insbesondere wurden Mangan, Zink, Chrom und Blei in Konzentrationen gefunden, die höher sind als das, was natürlich im Boden der Gegend erwartet wird. Dies deutete darauf hin, dass menschliche Aktivitäten die chemische Zusammensetzung des Bodens tatsächlich verändert hatten. Die Forscher nutzten fortgeschrittene statistische Methoden, um diese Metalle basierend auf ihrem Verhalten zu gruppieren, was ihnen half, die Quellen der Verschmutzung zurückzuverfolgen. Sie entdeckten, dass die Metalle nicht aus einer einzigen Quelle stammten, sondern aus einer Mischung von Aktivitäten. Einige Metalle standen im Zusammenhang mit der Verbrennung von Rohöl und den Abfällen illegaler Raffination, während andere mit dem Einsatz von Agrarchemikalien auf nahegelegenen Farmen assoziiert waren. Die Analyse ergab, dass die Schwermetalle nicht für die Erhöhung der natürlichen Radioaktivitätswerte im Boden verantwortlich waren; stattdessen wurde die Radioaktivität durch die natürliche Geologie der Gegend angetrieben, insbesondere durch die Arten von Mineralien wie Feldspat und Ton, die im Boden vorhanden sind.

Die Studie untersuchte auch, wie der Säuregehalt des Bodens, oder der pH-Wert, das Verhalten dieser Schadstoffe beeinflusst. Sie fanden heraus, dass der Boden in den verschmutzten Gebieten saurer war, was bestimmte toxische Metalle löslicher machen und deren Aufnahme durch Pflanzen erleichtern kann. Dies ist eine entscheidende Erkenntung, da es bedeutet, dass Feldfrüchte, die in diesen Böden wachsen, gefährliche Mengen an Metallen anreichern könnten, die dann an die Menschen weitergegeben werden, die sie essen. Die Forscher stellten fest, dass die Schwermetalle nicht einfach passiv im Dreck lagen; ihre Bewegung und Toxizität waren eng mit dem chemischen Milieu des Bodens verknüpft. Beispielsweise schien das Vorhandensein saurer Bedingungen durch Gasfackeln und Ölverschmutzungen die Mobilität von Blei und Chrom zu erhöhen, was sie wahrscheinlicher in das Grundwasser versickern lässt oder die Aufnahme durch Nutzpflanzen begünstigt. Die statistische Gruppierung der Metalle bestätigte, dass die Verschmutzung das Ergebnis petogener Quellen war – das heißt, sie stammte aus Öl- und Gasaktivitäten – sowie aus der Verwendung von Agrarchemikalien. Die Studie schloss die Idee explizit aus, dass die Schwermetalle die natürliche Radioaktivität erhöht hätten, und stellte klar, dass die beiden Arten von Gefahren in dieser Region unterschiedliche Ursprünge haben.

Um diese Risiken anzugehen, schlugen die Forscher praktische Schritte zum Schutz der Gemeinschaft vor. Sie empfahlen den Auftrag von Kalk auf den Boden in Gebieten, in denen Rohöl verschüttet wurde. Kalk ist ein gängiges Material, das den pH-Wert des Bodens anheben kann, wodurch dieser weniger sauer wird. Durch dies würde die Löslichkeit der toxischen Metalle verringert und die Wahrscheinlichkeit sinken, dass sie von Pflanzen aufgenommen werden oder ins Grundwasser ausgewaschen werden. Sie empfahlen auch das Einstellen der Gasfackelung und der illegalen handwerklichen Raffinationsaktivitäten, da dies die Hauptquellen der Verschmutzung sind. Die Studie kam zu dem Schluss, dass der Boden in Nonwa zwar nicht universell toxisch ist, spezifische Hotspots der Kontamination jedoch reale Gesundheitsrisiken darstellen, insbesondere hinsichtlich Krebs und Organschäden. Die Ergebnisse bieten einen klaren, datengestützten Leitfaden für lokale Behörden und Bewohner und unterstreichen die Notwendigkeit von Sanierungsstrategien, die darauf abzielen, die Säure des Bodens zu neutralisieren und die Quellen der Verschmutzung zu beseitigen, um die Gesundheit der Gemeinschaft und die Sicherheit der angebauten Lebensmittel zu gewährleisten.