Uran ist ein lithophiles Element, das vorwiegend in silikatreichen Gesteinen wie Granit vorkommt. Aufgrund der Redox-Sensitivität des Urans mit den Oxidationszahlen +IV unter aeroben Bedingungen und +IV unter anaeroben Bedingungen unterläuft Uran diverse Umlagerungsprozesse in Uranerzlagerstätten. Dabei ist das +IV-wertige Uran schwer wasserlöslich und bildet verschiedene Minerale wie Uraninit und Coffinit und das unter aeroben Bedingungen vorherrschende +VI-wertiges Uran ist gut wasserlöslich und an Transportprozessen beteiligt. Insbesondere das +VI-wertige Uran weist durch die Bildung von Uranyl-Kation-Monomeren (UO₂²⁺) ein vielseitiges Verhalten in der Natur auf, da es durch Bildung unterschiedlichster Komplexverbindungen je nach vorherrschendem Milieu mobil (Carbonato-, Sulfato-, Aqua-, Hydroxo-Komplexe) oder fixiert vorliegen kann (Autunit-Gruppen- und Carnotit-Gruppen-Minerale, Sorption an Fe-OH- und Ti-OH-Gruppen).

Die Uranerzgrube Königstein liegt im Elbsandsteingebirge. Die Lagerstätte liegt im kreidezeitlichen Cenoman. Bei der Uranerzgrube Königstein wurde Uran, speziell ab 1981 unter Einsatz von Schwefelsäure zur in-situ Laugung, zwischen 1967 und 1990 abgebaut. Die Veränderung der Hydrochemie durch die Schwefelsäure und Pyrit-Oxydation infolge des abgesenkten Wasserspiegels stellen eine besondere Herausforderung bei der Sanierung der Grube dar. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem natürlichen, vorbergbaulichen Zustand im Umfeld der Uranerzgrube.

50 Sandsteinproben wurden aus 14 verschiedenen Bohrkernen entnommen und mit Backenbrecher zerkleinert. Batch-Schüttelversuche mit zur Grube zufließendem Grundwasser und 25 g Trockensubstanz wurden durchgeführt, um Urankonzentrationen sowie pH, Standard-Wasserstoff-Redoxpotenzial gelöster Sauerstoff und den Konzentrationen der Haupt-Kat- und Haupt-Anionen sowie weiterer Metalle und Halbmetalle im chemischen Gleichgewicht nach unterschiedlichen Schüttelzeiten (1 Tag, 3 Tage, 9 Tage, 27 Tage und 81 Tage) zu bestimmen. Die Batchversuche wurden unter 13°C und unter 22,1°C im Labor durchgeführt. Weiterhin wurde eine sequentielle Extraktion durchgeführt, um die Bindungsformen des Urans in unterschiedlichen Gesteinen unterscheiden zu können und die Uranmobilisierung unter verschiedenen Szenarien bewerten zu können.
Bei den Batchversuchen unter aeroben Bedingungen zeigte sich die Limitierung des Urans im Grundwasser durch die Ausfällung von (meta-)Autunit-Gruppen-Minerale, insbesondere von (meta-)Autunit (Ca(UO2)₂(PO₄)₂*6H₂O). So lagen die Urankonzentrationen im Eluat meist unterhalb von 20 µg/l. Das chemische Gleichgewicht wurde im Zeitraum zwischen 27 Tage und 81 Tage Schütteldauer erreicht.

Bei der sequentiellen Extraktion zeigte sich ein unterschiedliches Lösungsverhalten von Proben aus dem aeroben Bereich der Rollfront-Lagerstätte und den Proben aus dem anaeroben Bereich der Lagerstätte. Besonders relevant für Uran war der säurelösliche und der oxidierbare Teil des Gesteins. Dies unterstreicht die Bedeutung der Oxidationsreaktionen im Gestein sowie die pH-Wert-Abhängigkeit des +VI-wertigen Urans im natürlichen Grundwasserleiter der Uranerzgrube Königstein.