Umweltradioaktivität
in Brandenburg 2001-2002
1 Einleitung ... 4
1.1 Radioaktivität: Herkunft und Wirkung ... 4
1.2 Gliederung des Berichts ... 8
2 Allgemeine Umweltüberwachung nach Strahlenschutzvorsorgegesetz ... 9
2.1 Gesetzliche Grundlagen ... 9
2.2 Bundesweite Organisation ... 10
2.3 Aufgaben des Landes ... 11
2.3.1 Strahlenmessstellen ... 11
2.3.2 Landesdatenzentrale ... 13
3 Anlagenbezogene Überwachung des KKW Rheinsberg ... 13
3.1 Gesetzliche Grundlagen ... 13
3.2 Eigenüberwachung der Betreiberin des KKR ... 14
3.3 Behördliche Überwachung ... 14
4 Überwachungsergebnisse 2001-2002 ... 15
4.1 Landesweite Überwachung ... 15
4.1.1 Boden ... 15
4.1.1.1 Weide- und Ackerböden ... 18
4.1.1.2 in-situ-Gammaspektrometrie ... 21
4.1.2 Weide- und Wiesenbewuchs, Futter, Indikatorpflanzen ... 21
4.1.3 Gewässer ... 22
4.1.3.1 Wasser ... 22
4.1.3.2 Schwebstoff ... 24
4.1.3.3 Sediment ... 24
4.1.3.4 Fisch ... 26
4.1.4 Pflanzliche Nahrungsmittel ... 27
4.1.4.1 Obst, Gemüse, Feldfrüchte ... 27
4.1.4.2 Wildpilze ... 28
4.1.5 Tierische Nahrungsmittel ... 31
4.1.5.1 Fleisch von Zuchtvieh ... 31
4.1.5.2 Wildfleisch ... 31
4.1.5.3 Milch ... 32
4.1.6 Gesamtnahrung, Kindernahrung ... 32
4.1.7 Trinkwasser ... 35
4.1.8 Grundwasser ... 36
4.1.9 Kläranlagen ... 37
4.1.10 Reststoffe und Abfälle ... 40
4.1.10.1 Hausmülldeponien ... 40
4.1.10.2 Müllverbrennungsanlagen ... 40
4.1.10.3 Kompostierungsanlagen ... 41
4.1.11 Tabak ... 41
4.1.12 Importe ... 41
Inhalt
4.2 Ausgewählte Überwachungsergebnisse des Bundes in Brandenburg ... 42
4.2.1 Ortsdosisleistung (ODL) ... 42
4.2.2 Radioaktivität in der Luft ... 42
4.3 Ergebnisse der Überwachung des KKW Rheinsberg ... 42
4.3.1 Emissionsüberwachung ... 42
4.3.1.1 Ableitungen mit Luft ... 44
4.3.1.2 Ableitungen mit Wasser ... 44
4.3.2 Immissionsüberwachung ... 44
4.3.2.1 Umweltbereich Luft ... 45
4.3.2.2 Boden, Bewuchs ... 46
4.3.2.3 Pflanzliche Nahrungsmittel ... 46
4.3.2.4 Kuhmilch ... 46
4.3.2.5 Gewässer ... 46
4.3.2.6 Fische ... 47
4.3.2.7 Trinkwasser und Grundwasser ... 47
5 Zusammenfassung der Ergebnisse ... 48
6 Anhang ... 49
6.1 Begriffserläuterungen, Größen und Einheiten ... 49
6.2 Wichtige radioaktive Stoffe (Eigenschaften, Verwendung) ... 50
6.3 Literatur ... 52
6.3.1 Im Bericht zitierte Literatur ... 52
6.3.2 Weiterführende und ergänzende Literatur (Auswahl) ... 53
6.3.3 Internetadressen (Auswahl) ... 53
6.4 Adressen ... 53
7 Abbildungen, Tabellen ... 54
7.1 Abbildungen ... 54
7.2 Tabellen ... 55
1.1. Radioaktivität: Herkunft und Wirkung
Alle uns umgebende Materie besteht aus Atomen.
Als Radioaktivität bezeichnet man die Eigenschaft bestimmter Arten von Atomen, ihre Atomkerne unter Aussendung von Strahlung umzuwandeln (zu zer- fallen). Man nennt diese Atome instabil. Das Ender- gebnis der Kernzerfälle ist schließlich ein stabiles, d.h. nichtradioaktives Atom. Dieser Prozess kann auch über verschiedene Zwischenstufen ablaufen.
So zerfällt z.B. das Uran-238 (U-238) über 13 jeweils wieder radioaktive Zwischenprodukte schließlich zum stabilen Blei-206 (Pb-206). Man nennt dies eine ra- dioaktive Zerfallsreihe (Abb. 1).
Auch das Element Thorium, genauer das Nuklid Th- 232 bildet eine solche Zerfallsreihe. Die Zahl hinter der Bezeichnung des chemischen Elementes ist die sogenannte Massenzahl. Sie gibt an, aus wie vielen Bestandteilen (Protonen und Neutronen) der jeweili- ge Atomkern sich zusammen setzt. Diese Angabe ist zur genauen Beschreibung wichtig, weil die meis- ten chemischen Elemente als Gemisch von Atom- arten (Nukliden) mit unterschiedlich viel Teilchen im Kern vorliegen. Ob und auf welche Weise ein Nuklid
1 Einleitung
Uranzerfallsreihe (vereinfacht) mit Halbwertzeiten U 238
4,5.109 a
Th 234 24,1 d
Pa 234 1,2 m
U 234 2,5.105 a
Th 230 8.104 a
Ra 226 1600 a
Rn 222 3,8 d
Po 218 3,05 m
Pb 214 26,8 m
Bi 214 19,8 m
Po 214 162 µs
Pb 210 22 a
Bi 210 5,0 d
Po 210 138,4 d
Pb 206 stabil
Abb. 1: Uranzerfallsreihe (vereinfacht) mit Halbwertzeiten
radioaktiv ist, hängt ganz entscheidend von seiner Massenzahl ab. Radioaktive Nuklide nennt man auch Radionuklide. So sind z.B. Bleiatome mit der Mas- senzahl 210 (das Radionuklid Pb-210) radioaktiv, das Nuklid Pb-206 dagegen sendet keine Strahlung aus.
Eine charakteristische Größe für jedes Radionuklid ist dessen Halbwertzeit (HWZ): die Zeit, in der jeweils die Hälfte der vorliegenden Atome zerfallen sind.
Nach 2 Halbwertzeiten liegt demnach z.B. noch 1/4 der Ausgangsmenge unzerfallen vor. Falsch ist also die bisweilen anzutreffende Meinung, nach zwei Halbwertzeiten sei die Radioaktivität völlig abgeklun- gen. Eine Verringerung der Aktivität auf unter 1% des Anfangswerts ist nach ca. 7 Halbwertzeiten gege- ben (Abb. 2).
Die Maßeinheit für die Radioaktivität ist die Anzahl der Kernzerfälle pro Sekunde. Zu Ehren des Entde- ckers der Radioaktivität, Henri Becquerel, gab man ihr die Einheit Becquerel (Bq). Somit bedeutet 1 Bq nichts anderes als 1 Kernzerfall pro Sekunde.
Alle uns umgebenden Stoffe enthalten zumindest in Spuren Radioaktivität, ohne dass uns das jederzeit bewusst ist.
Viele radioaktive Stoffe sind erdgeschichtlich entstan- den und aufgrund Ihrer langen Halbwertzeit bis heu- te noch nicht vollständig zerfallen, z.B. U-238, Th- 232 und Kalium-40 (K-40); man nennt sie primordiale Radionuklide. Bestimmte Radionuklide aus Zerfalls- reihen haben selbst eine kurze Halbwertzeit, sind aber trotzdem dauerhaft nachweisbar. Dies liegt daran, dass die in der Zerfallsreihe davor liegenden sog. Mutternuklide selbst langlebig sind und diese kurzlebigen Radionuklide ständig nachbilden. Man nennt diesen Zustand radioaktives Gleichgewicht.
Andere radioaktive Stoffe mit ebenfalls kurzer Halb- wertzeit werden durch Einwirkung kosmischer Strah- lung auf vorher stabile Atome in der Atmosphäre stän- dig nachgebildet, z.B. Beryllium-7 (Be-7), man nennt sie kosmogene Radionuklide.
Sowohl die primordialen als auch die kosmogenen Radionuklide werden als natürlich radioaktiv bezeich- net, sie existieren vom Menschen unabhängig in der Umwelt.
Es lassen sich darüber hinaus aber noch weitere radioaktive Stoffe erzeugen, etwa durch bewusst herbeigeführte Kernspaltung in Reaktoren oder Kern- waffen. Man nennt sie künstlich radioaktive Stoffe.
Werden diese Stoffe in die Umwelt freigesetzt, kön- nen sie wie die natürliche Radioaktivität zur Strahlen- belastung beitragen (zivilisatorische Strahlen- belastung). Ein bekannter Vertreter dieser Gruppe ist das Cäsium-137, das durch Spaltung von Uran- Atomen entsteht und eine Halbwertzeit von 30 Jah- ren besitzt.
Das Vorkommen etlicher radioaktiver Stoffe in der Umwelt ist gleichzeitig natürlichen und zivilisatori- schen Quellen zuzuschreiben. So kommt z.B. der
überschwere Wasserstoff (Tritium) bereits natürlich als kosmogenes Nuklid vor, durch oberirdische Kernwaffenversuche wurde aber der Pegel zeitweise deutlich erhöht.
Wichtig zur Beschreibung radioaktiver Stoffe ist die Art der bei Kernumwandlungen freigesetzten Strah- lung. Die Entstehung der wichtigsten Strahlungsarten ist in den folgenden Abbildungen vereinfacht modell- haft dargestellt. Neben den Atomkernen ist jeweils die Nuklidbezeichnung angegeben. Sie umfasst den Namen des chemischen Elements (z.B. Cs = Cäsi- um), die Massenzahl (Gesamtzahl der Protonen und Neutronen im Kern; hochgestellt schwarz) und die Kernladungszahl (Anzahl der Protonen im Kern; tief- gestellt rot).
Alphastrahlung entsteht beim Zerfall schwerer Atom- kerne (Abb. 3). Es handelt sich um Teilchen, die aus 2 Protonen und 2 Neutronen bestehen (Heliumkerne, sog. Alphateilchen). Die Reichweite dieser Teilchen- strahlung ist nur sehr gering: in Luft wenige Zenti- meter, in flüssigen und festen Stoffen nur Bruchteile von Millimetern.
Betastrahlung sind negativ oder positiv geladene Teilchen (Elektronen bzw. Positronen). Sie entste- hen quasi als "Abfallprodukt", wenn sich innerhalb des Kerns ein Neutron in ein Proton bzw. umgekehrt umwandelt (Abb. 4). Die Reichweite ist deutlich grö- ßer als die von Alphastrahlung: in Luft häufig mehr als 1 Meter, in dichteren Materialien einige Milli- meter.
Auch Neutronenstrahlung ist eine Teilchenstrahlung.
Sie tritt etwa in Kernreaktoren bei der Spaltung schwerer Atomkerne, wie z.B. Uran-235 (U-235) auf (Abb. 5). Auch durch Mischung bestimmter radioak- tiver Stoffe lassen sich Neutronenquellen herstellen.
Neutronen sind Bestandteil der kosmischen Strah-
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Aktivität (%)
Jahre
Cäsium-137 (Halbwertzeit 30 Jahre)
Cäsium-134 (Halbwertzeit 2 Jahre)
Abb. 2: Radioaktives Zerfallsgesetz
Abb. 3: Entstehung von Alphastrahlung (schematisch)
lung. Die Abschirmung von Neutronenstrahlung ist wegen ihrer komplexen Wechselwirkung mit Mate- rie aufwändig. Für die Umweltüberwachung ist die Neutronenstrahlung von untergeordneter Bedeutung, da Stoffe, die von selbst Neutronen aussenden, in der Umwelt praktisch nicht vorkommen.
Im Gegensatz zur Teilchenstrahlung handelt es sich bei Gammastrahlen um elektromagnetische Wellen (Abb. 6). Gammastrahlen sind deshalb z.B. dem Licht oder den Radiowellen physikalisch verwandt.
Gammastrahlung besitzt jedoch eine viel höhere Energie. Zur Schwächung dieser Strahlung sind schwere Abschirmmaterialien wie z.B. Blei geeignet.
Gammastrahlung ist die in der Umweltüberwachung bedeutendste Strahlungsart. Ihre Messung erfordert den geringsten Aufwand, und sie tritt häufig als Begleiteffekt von Alpha- oder Beta-Kernzerfällen auf, d.h. die meisten radioaktiven Stoffe lassen sich bereits über Gammastrahlung analysieren.
Bei aller Unterschiedlichkeit besitzen die genannten Strahlungsarten die gemeinsame Eigenschaft, we- gen ihrer hohen Energie in der durchstrahlten Mate- rie Strukturveränderungen hervorzurufen. Man spricht deshalb auch von ionisierender Strahlung.
Wirkt ionisierende Strahlung auf lebende Organis- men ein, kann sie diese schädigen. Hierbei spielt neben dem Energiegehalt der Strahlung auch deren Reichweite im Gewebe, d.h. die räumliche Vertei- lung der abgegebenen Energie eine Rolle. Schließ- lich ist noch die unterschiedliche Strahlenempfind- lichkeit der einzelnen Organe zu berücksichtigen. Als Maß für die Strahlenbelastung gibt man häufig die effektive Dosis, meist in der Einheit Millisievert (mSv) an. Diese Angabe bezieht sich auf den Orga- nismus als Ganzes und berücksichtigt den unter- schiedlichen Charakter der Strahlungsarten - sie ist somit ein einheitliches und vergleichbares Maß. Eine effektive Dosis von z.B. 50 mSv kann demnach stets gleich bewertet werden, unabhängig davon ob sie Folge einer Bestrahlung von außen oder einer Auf- nahme radioaktiver Stoffe in den Körper ist und un- abhängig von der Art des strahlenden Stoffes.
Die Dosis ist häufig nicht unmittelbar messbar. Beim Lebensmittelverzehr berechnet man sie über deren Abb. 4: Entstehung von Betastrahlung
(schematisch)
Abb. 5: Entstehung von Neutronenstrahlung durch Kernspaltung (schematisch)
Abb. 6: Entstehung von Gammastrahlung (schematisch)
Gehalt an radioaktiven Stoffen, angegeben in Bec- querel pro Kilogramm. Nimmt man zum Beispiel über die Nahrung 7000 Bq Cäsium-137 (Cs-137) auf, hat das eine effektive Dosis von ca. 0,1 mSv zur Folge.
Die gleiche Strahlendosis erhielte man durch Auf- nahme von "nur" 2000 Bq U-238. Man sagt auch: U- 238 ist radiotoxischer als Cs-137.
Es ist im Übrigen auch nicht sinnvoll, natürliche Strahlenbelastung anders zu bewerten als zivilisato- rische ("gute" und "schlechte" Radioaktivität). Für die Umweltüberwachung besonders relevant ist selbst- verständlich der vom Menschen verursachte und somit zu beeinflussende Teil. Der Pegel der natürli- chen Radioaktivität ist zwar regional unterschiedlich, er kann jedoch als langfristig konstant angesehen werden. Die jährliche effektive Strahlendosis, der die deutsche Bevölkerung im Mittel ausgesetzt ist, ist auf die verschiedenen Ursachen aufgeschlüsselt in Abb. 7 angegeben [BMU01]. Insbesondere der bun- desweite Mittelwert von 2,1 mSv pro Jahr für natür- liche Strahlenbelastung wird bei der Diskussion der Messwerte des Öfteren als Vergleichsmaßstab her- angezogen werden.
Die verschiedenen direkten und indirekten Wege, auf denen eine Strahlenbelastung aus der Umwelt für den Menschen zustande kommen kann, bezeichnet man auch als Belastungspfade. Abb. 8 gibt einen schematischen Überblick über wesentliche Belas- tungspfade.
Die Strahlendosen, die aus der Umweltradioaktivität herrühren, sind so gering, dass für evtl. deswegen
Abb. 7: Mittlere jährliche Strahlenbelastung in Deutschland (mSv/a)
Daten: Bundesumweltministerium 2003
0,2
0,9 0,3
0,7
2
< 0,01
< 0,01
< 0,015
< 0,01
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Radon im Freien Radon in Gebäuden Nahrung kosmische/ terestrische Strahlung Medizin Kerntechnische Anlagen Tschernobyl Kernwaffenfallout Forschung, Technik
auftretende Schäden, wie Tumoren oder Erbgut- veränderungen, nur statistische Risiken, d.h. Ein- trittswahrscheinlichkeiten angegeben werden kön- nen. Dabei geht man allgemein davon aus [ICR90, UN2000] , dass die Schadenswahrscheinlichkeit li- near proportional zur Dosis ist, und dass es keine Schwelle gibt, unterhalb derer prinzipiell keine Wir- kungen auftreten ("Linear-No-Threshold-Modell";
LNT).
Im Vergleich zur Gesamtzahl an Tumoren und Erb- schäden (sog. Spontanrate) in der Bevölkerung sind die aus dem LNT-Modell rechnerisch ableitbaren Schadenszahlen durch natürliche Strahlenbelastung um ein Vielfaches niedriger und verschwinden in der statistischen Schwankung der Spontanrate.
Das gilt erst recht für die künstlich radioaktiven Stof- fe in der Umwelt. Diese verursachen derzeit nur Strahlendosen, die um Größenordnungen unter dem natürlichen Pegel liegen, wie anhand der hier vorzu- stellenden Messergebnisse deutlich werden wird.
.
Eine damit verglichen wesentlich bedeutendere Quel- le zivilisatorischer Strahlenbelastungen sind die An- wendungen radioaktiver Stoffe und von Röntgen- strahlung in der Medizin. Hierbei werden Strah- lendosen appliziert, die z.T. in der Größenordnung der jährlichen natürlichen Strahlenbelastung, in eini- gen Fällen noch deutlich darüber liegen können. Die effektive Dosis durch medizinische Strahlen- belastung wird im deutschlandweiten Mittel mit 2,0 mSv pro Person und Jahr angegeben [BMU01].
Dabei ist die Verteilung auf die Bevölkerung freilich
sehr ungleichmäßig, der Schwerpunkt liegt bei älte- ren Menschen. Generell ist der Mittelwert in den letz- ten Jahren tendenziell angestiegen: Die durch mo- derne Röntgenverfahren immer mehr verringerte Dosis pro Untersuchung wird in der Summe aufge- zehrt durch die gestiegene Häufigkeit von Röntgen- untersuchungen.
Aus verständlichen Gründen können für die Umwelt- radioaktivität aus natürlichen Quellen keine Grenz- werte festgelegt werden; dies hieße, die natürlichen Zustände zu reglementieren.
Gleiches gilt für medizinische Strahlenbelastungen der Patienten. Hier ist jedoch stets gegen den thera- peutischen oder diagnostischen Nutzen abzuwägen, und die Exposition ist unter Beachtung des Stands von Technik und Wissenschaft so gering wie mög- lich zu halten.
Für alle übrigen Bereiche des Umgangs mit radio- aktiven Stoffen sind dagegen Grenzwerte festgelegt.
Näheres dazu in Kapitel 3.1.
1.2 Gliederung des Berichts
Der vorliegende Bericht stellt in geschlossener Form sämtliche Ergebnisse der Überwachung der Umwelt- radioaktivität in Brandenburg durch das Landesamt für Verbraucherschutz und Landwirtschaft (LVL) dar.
Er ergänzt die im Internet verfügbaren monatlich aktualisierten Informationen.
Berichtszeitraum sind die Jahre 2001 und 2002; im Einzelfall wurde zusätzlich auch auf Daten aus davor liegenden Jahren zurückgegriffen.
Abb. 8: Belastungspfade für radioaktive Stoffe in der Umwelt
Entsprechend den verschiedenen Rechtsgrundlagen gliedert sich der Bericht in die 2 Hauptteile
- Allgemeine Umweltüberwachung nach Strahlen- schutzvorsorgegesetz
- Überwachung kerntechnischer Anlagen nach Atomgesetz/Strahlenschutzverordnung
Die Untergliederung der Ergebnisse nach Umwelt- medien bzw. Teilmessprogrammen entspricht der Systematik der gesetzlichen Überwachungsaufträge, die jeweils zu Beginn der Kapitel 2 und 3 kurz darge- stellt werden.
Nicht Gegenstand dieses Berichts ist die Thematik radioaktiver Altlasten auf ehemaligen WGT-Militär- Liegenschaften. Unter den neuen Bundesländern
nahm Brandenburg hinsichtlich der Zahl stationier- ter WGT-Einheiten den Spitzenplatz ein. Wenngleich der Freizug der Liegenschaften grundsätzlich unter Mitnahme sämtlicher Ausrüstung erfolgte, wurde je- doch recht bald deutlich, dass neben konventionel- len Altlasten auch radioaktive Hinterlassenschaften auf bestimmten Liegenschaften vorzufinden sind.
Hierbei handelt es sich häufig um Prüf- und Kalibrierquellen der mit entsprechender Messtech- nik ausgestatteten Truppenteile. Funde derartiger Quellen sind als "Besondere Vorkommnisse im Umgang mit radioaktiven Stoffen" jährlich aufgeführt im Bericht des Bundesumweltministeriums [BMU01].
Eine Beschreibung der Situation speziell auf ehe- maligen WGT-Flächen wird in [WGT96] gegeben.
2 Allgemeine Umweltüberwachung nach Strahlenschutzvor- sorgegesetz
2.1 Gesetzliche Grundlagen
Die Überwachung der Umweltradioaktivität geschieht bundesweit einheitlich auf der Grundlage des 1986 - ein halbes Jahr nach dem Tschernobylunfall- erlas- senen Strahlenschutzvorsorgegesetzes [StrVG].
Das Gesetz schreibt den Betrieb eines bundeswei- ten integrierten Mess- und Informationssystems (IMIS) vor. Das IMIS dient sowohl als Frühwarnsys- tem für den Ereignisfall als auch der laufenden Er- fassung und Dokumentation des Ist-Stands der Ra- dioaktivität in der Umwelt.
Das StrVG sieht eine Aufgabenteilung bei der Er- mittlung der Umweltradioaktivität zwischen Bund und Ländern vor. Die Länder vollziehen die ihnen zuge- wiesenen Aufgaben dabei in Bundesauftrags- verwaltung.
Das Spektrum der zu untersuchenden Medien ist grundsätzlich in § 3 Abs. 1 StrVG beschrieben:
"Die Länder ermitteln die Radioaktivität insbesondere 1. In Lebensmitteln, Tabakerzeugnissen und Bedarfs- gegenständen sowie in Arzneimitteln und deren Ausgangsstoffen,
2. in Futtermitteln,
3. im Trinkwasser, Grundwasser und in oberirdischen Gewässern außer Bundeswasserstraßen, 4. in Abwässern, im Klärschlamm, in Reststoffen und
Abfällen,
5. im Boden und in Pflanzen, 6. in Düngemitteln"
Einzelheiten der Ermittlung der Umweltradioaktivität und der Datenverarbeitung sind in einer Verwaltungs- vorschrift [AVV95] zum StrVG beschrieben. Darin enthalten sind u.a. je ein bundesweites Mess- programm für den Routinebetrieb und den Ereignis- fall (Intensivbetrieb), in denen Umfang und Qualitäts- kriterien für Beprobungen und Messungen beschrieben sind.
Das StrVG ist auch Rechtsgrundlage für Maßnah- men, die der Einschränkung der Strahlenbelastung der Bevölkerung bei einem nuklearen Ereignis die- nen sollen. Zu diesen Maßnahmen zählen etwa Verhaltensempfehlungen an die Bevölkerung, die Festlegung von Radioaktivitätshöchstwerten sowie Verbote und Beschränkungen beim Verkehr mit Le- bens- und Futtermitteln, Bedarfsgegenständen und Abfällen. Für Lebens- und Futtermittel sind Radioaktivitätshöchstwerte für den Ereignisfall mittlerweile EU-weit durch Verordnungen [EG87 u.a.]
festgelegt.
2.2 Bundesweite Organisation
Das System IMIS fasst eine Vielzahl von Institutio- nen zusammen, die auf unterschiedliche Weise die Radioaktivität in der Umwelt ermitteln. Gleichzeitig stellt es allen Beteiligten die erfassten Daten zeit- nah zur Verfügung, und es beinhaltet Systeme zur Lagebeurteilung und Prognose für den Fall eines nu- klearen Ereignisses.
Der Betrieb flächendeckender automatischer Mess- netze für die Überwachung des Gammastrahlen- pegels, der Luft, der Flüsse und des Meeres ist Auf- gabe verschiedener Institutionen des Bundes. Von den Ländern werden die unter 2.1 aufgeführten Mediengruppen überwacht.
Für diesen von den Ländern zu bearbeitenden Be- reich gibt es sogenannte Leitstellen, zumeist sind das Forschungseinrichtungen des Bundes. Ihre Aufga- be ist die Fortschreibung des Standes von Wissen- schaft und Technik bei Probenahme und Analyse-
verfahren sowie die Plausibilitätsprüfung der Daten aus den Ländern im bundesweiten Vergleich.
Sämtliche erhobenen Messwerte werden zusam- mengefasst in einer Datenbank bei der "Zentralstelle des Bundes" (ZdB), die sich in der Dienststelle Mün- chen des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) befindet. Die Landesdatenzentralen in den einzel- nen Bundesländern haben Direktzugriff auf die Da- ten des jeweiligen Landes sowie auf vom Bund frei- gegebene Daten anderer Stellen.
Für den Ereignisfall ist bei der ZdB ein DV-gestütz- tes Prognosesystem "PARK" (Programm zur Ab- schätzung radiologischer Konsequenzen) installiert.
Aus vorliegenden Daten zur Radioaktivität und zur meteorologischen Situation können mit "PARK" Pro- gnosen zur Entwicklung der Situation über Tage und Wochen berechnet werden.
Abb. 9 gibt einen schematischen Überblick über den Aufbau des IMIS.
Bundes- Umwelt- ministerium
Strahlenschutzkommission (SSK)
Zentrale Datenbank Programmsystem „PARK“und
Radioökolgische Prognosemodelle Bundesamt für Strahlenschutz
(ZdB München)
Landes- mess-
stelle
Landes- mess-
stelle
Landes- mess-
stelle
Landes- mess- stelle Landes-
Datenzentrale 1
Landes- Datenzentrale
16
Leitstellen für die Überwachung der
Umweltradioaktivtät Umweltministerien
der Länder
1...8 pro Land
. . .
. . .
Kopfstationen der Bundesmessnetze
Deutscher Wetter-
dienst
Bundesamt für Strahlen-
schutz
Bundesamt für Gewässer-
kunde
Umwelt- bundesamt
Bundesamt für Seeschifffahrt
und Hydrographie
> 2000 automatische Messstationen
. . . . . .
je Land
Daten
Informationen, Bewertungen
Abb. 9: Datenverbund im System IMIS
Abb. 10: Probenahmeorte zur Umweltradioaktivitätsüberwachung nach § 3 StrVG
vorgenommen. Hierzu wurden Vereinbarungen mit Erzeugern bzw. Anlagenbetreibern geschlossen. Ei- nen Überblick über die Beprobungsorte für die wich- tigsten Medien gibt Abb. 10.
Die Orte des Probenahmeplans bilden auch die Grundlage für Probenahmen im Fall eines nuklea- ren Ereignisses, die dann allerdings von Fremd- probenehmern vorgenommen werden. Hierzu finden etwa jährlich Übungen des IMIS-Intensivbetriebs statt.
Standardverfahren in der Analytik ist die hochauf- lösende Gammaspektrometrie mit Halbleiterdetektor, mit der ein Großteil der radioaktiven Stoffe zumeist ohne aufwändige Probenvorbereitung nachgewiesen
2.3 Aufgaben des Landes
2.3.1 Strahlenmessstellen
Das Landesamt für Verbraucherschutz und Landwirt- schaft betreibt zwei Strahlenmessstellen an den Standorten Neuendorf am See und Oranienburg. Im Rahmen der gegenwärtigen Verwaltungsoptimierung des Landes Brandenburg ist die Einbindung der Strahlenmessstellen in das zukünftige Landeslabor geplant. Die Strahlenmessstelle Neuendorf am See wird in diesem Zusammenhang an den Standort Frankfurt/Oder verlegt. Aufgabe der Strahlenmess- stellen im Rahmen des IMIS ist die Radioaktivitäts- analytik sowie die Weitergabe der auf Plausibilität geprüften Messwerte über den Datenverbund.
Die Probenahmen werden im Routinebetrieb nach einem Probenahmeplan durch Personal des LVL
werden kann. Jede Probe wird deswegen zumindest mit diesem Verfahren untersucht. Weitere Analysen werden nur an ausgewählten Proben bestimmter Umweltbereiche vorgenommen; sie erfordern auf- wändige chemische Probenvorbereitungen:
- Alphaspektrometrie zur Bestimmung von Plutoni- um- und Uranisotopen.
- Strontium-90(Sr-90)-Bestimmung mit Low-Level- Counter
- Tritium H-3-Bestimmung mit Flüssig-Szintillator Ein spezielles Messverfahren zusätzlich zur Labor- analytik ist die in-situ-Gammaspektrometrie zur Be- stimmung der auf dem Boden abgelagerten Radio- aktivität. Beide Messstellen sind hierzu mit mobiler Messtechnik auf einem entsprechenden Fahrzeug (Abb. 11) ausgestattet.
Entsprechend dem Bevölkerungs- und Flächenan- teil sowie dem Aufkommen einzelner Produkte schreibt das Routinemessprogramm den Messstellen des Landes Brandenburg folgende jähr- liche Probenahmen vor:
Tab. 1: Probenahmen und Messungen im Routineprogramm nach § 3 StrVG
Medium Proben/Jahr Gamma Alpha Sr-90 Tritium
Freilandgemüse 81 x x
Getreide 34 x x
Obst 30 x x
Kartoffeln 12 x x
Rindfleisch 32 x
Schweinefleisch 30 x
Kalbfleisch 3 x
Geflügel 6 x
Gesamtnahrung 52 x x
Kindernahrung 12 x
Milch 36 x x
Indikatorpflanzen (Gras, Blätter, Nadeln)
20 x
Weidebewuchs 16 x x
Mais 16 x
Futtergetreide 12
Futterkartoffeln/-rüben 4
Boden 18 x x
Gewässer 32 x x x x
Gewässersediment 32 x
Gewässerschwebstoff 16
Trinkwasser 16 x x x
Grundwasser 8 x x x
Süßwasserfisch 18 x x
Kläranlagen:
Abwasser, Schlamm
40 x x
Deponiesickerwasser 8 x x
Müllverbrennung 6 x
Kompost 4
Tabak 2 x x
Importe
(pflanzl. Nahrung, Käse, Fleisch, Fisch, Futter-mittel)
31 x
Abb. 11: Messfahrzeug der Strahlenmessstellen zur in-situ-Gammaspektrometrie
Zusätzlich werden mit einem speziellen Mess- fahrzeug auf Dauergrünlandflächen jährlich 46 in- situ-gammaspektrometrische Messungen durchge- führt. Mit diesem Messverfahren kann die Ablagerung radioaktiver Stoffe auf dem Boden ermittelt werden.
Die gesamten von den Messstellen abzuarbeiten- den Arbeitsgänge sind weitgehend DV-unterstützt.
Hierfür kommt ein spezielles Labordaten- und Informationssystem (LDIS) zum Einsatz. Es umfasst die Bereiche
- Organisation der Probenahmen - Probenerfassung
- automatische Datenübernahme vom Messrechner - Plausibilitätsprüfung
- Transfer ins bundesweite IMIS-Datennetz - Erstellen von Messberichten, Rechnungen, Sta-
tistiken
und hat sich seit fast 10 Jahren in der Praxis be- währt.
Die Strahlenmessstellen beteiligen sich im Rahmen der externen Qualitätssicherung regelmäßig mit Er- folg an Ringversuchen, die zumeist von den Leitstel- len des Bundes veranstaltet werden.
2.3.2 Landesdatenzentrale
Die Landesdatenzentrale (LDZ) ist am Standort Frankfurt(O.) des Landesamtes für Verbraucher- schutz und Landwirtschaft angesiedelt.
Sie ist ausgestattet mit DV-Technik, die vom Bund bundesweit einheitlich für das System IMIS beschafft wurde. Ihre Aufgabe ist die Aufbereitung der Mess- ergebnisse, die von beiden Strahlenmessstellen durch Datenverbund übermittelt werden.
Auf den Rechnern der LDZ können für die Fach- referate im Landesamt für Verbraucherschutz und Landwirtschaft und das Ministerium für Landwirt- schaft, Umweltschutz und Raumordnung (MLUR) aus den Daten Übersichten und Statistiken erzeugt werden.
Das Personal der LDZ ist auch verantwortlich für die Anwenderbetreuung beim Betrieb der IMIS-Rechner in den Strahlenmessstellen und der technischen Frei- schaltung von eigenen Landesdaten für andere Län- der.
Das MLUR in Potsdam ist als Nutzer beim ZdB-Ser- ver in München angeschlossen und hat zeitnahen Zugriff auf alle relevanten Daten. Die Anwender- betreuung erfolgt durch die LDZ.
3 Anlagenbezogene Überwachung des KKW Rheinsberg
3.1 Gesetzliche Grundlagen
Das Kernkraftwerk Rheinsberg (KKR) ist die einzige kerntechnische Anlage des Landes Brandenburg (Anlage nach § 7 Atomgesetz - [ATG]). Es wird ge- mäß § 48 Strahlenschutzverordnung [StrlSchV] über- wacht.
Das KKR ist seit dem 1. Juni 1990 abgeschaltet und mit Genehmigung zur Stilllegung und zum Teilabbau vom 28. April 1995 stillgelegt. Entsprechend der Stilllegungskonzeption ist beabsichtigt, den Rückbau des KKR bis zur "Grünen Wiese" im Rahmen weite- rer atomrechtlicher Genehmigungen nach § 7 AtG bis voraussichtlich 2010 zu realisieren. Seit der Er- teilung der Stilllegungsgenehmigung wurden bereits verschiedene Anlagenbereiche und Komponenten auf der Basis von erteilten Genehmigungen zurück-
gebaut. Das Gefahrenpotenzial der Anlage sank durch die endgültige Abschaltung schon erheblich.
Eine weitere drastische Reduzierung konnte mit dem am 9.Mai 2001 erfolgten Abtransport der Brennele- mente, die vorher in Castor-Behältern bereitgestellt waren, in das Zwischenlager Nord am Standort des KKW Greifswald (Mecklenburg-Vorpommern) er- reicht werden. Am Standort befinden sich somit keine bestrahlten bzw. unbestrahlten Brennelemen- te mehr - die radiologische Überwachung wird je- doch bis zur Entlassung der Kraftwerksanlage aus dem Geltungsbereich des AtG fortgeführt.
Das KKR wird nach der bundeseinheitlichen "Richt- linie zur Emissions- und Immissionsüberwachung kerntechnischer Anlagen (REI)" [REI93] überwacht.
Die Emissions- und Immissionsüberwachung soll eine Beurteilung der aus Ableitungen radioaktiver
Stoffe mit Luft und Wasser resultierenden Strahlen- belastung des Menschen ermöglichen und eine Kon- trolle der Einhaltung von maximal zulässigen Aktivitätsabgaben sowie von Dosisgrenzwerten nach
§ 47 StrlSchV gewährleisten. Danach ist der Betrieb (auch die Stilllegung) einer Anlage so zu planen, dass die durch Ableitungen radioaktiver Stoffe mit Luft oder Wasser bedingte Strahlenbelastung des Menschen 0,3 mSv (Effektive Dosis) im Kalenderjahr nicht über- schreitet. Außerdem ist gemäß § 46 StrlSchV zu beachten, dass für keine Person außerhalb des Betriebsgeländes der Grenzwert der effektiven Dosis von 1 mSv im Kalenderjahr überschritten wird, wobei die Direktstrahlung aus der Anlage und die Dosiswerte durch Ableitungen zu berücksichtigen sind.
Mit der Einhaltung der Genehmigungswerte für die radioaktiven Ableitungen und deren Minimierung ist die Einhaltung und Unterschreitung der Dosis- grenzwerte gewährleistet.
3.2 Eigenüberwachung der Betreiberin des KKR
Durch das KKR werden alle Ableitungen (Emissio- nen) radioaktiver Stoffe mit der Abluft und dem Ab- wasser nach Art und Höhe überwacht und bilanziert.
Tabelle 2 zeigt in Spalte 1 die überwachten Medien, die Art der Messungen und das Mengengerüst für den Berichtszeitraum (2001/2002).
Die genehmigten Ableitungen radioaktiver Stoffe mit der Fortluft erfolgen über Abluftkamine, in denen Messsysteme installiert sind, die eine ständige Über- wachung und Kontrolle der Einhaltung der Geneh- migungswerte sowie die Bilanzierung der radioakti- ven Stoffe nach Art und Größe gewährleisten. Die genehmigte Abgabe von schwach kontaminierten Abwässern (Duschwässer, Wäschereiabwässer und technische Überschusswässer aus dem Kontroll- bereich) erfolgt nach Freimessungen der Behälter- inhalte und Bilanzierung der radioaktiven Stoffe nach Art und Größe über eine Rohrleitung in die Havel- wasserstraße. Während der Ableitung erfolgt zusätz- lich eine automatische radiologische Überwachung (Gesamtgammamessung), mit der bei einer vorge- gebenen Schwellwertüberschreitung ein automati- scher Ableitungsstopp gewährleistet ist.
Darüber hinaus führt das KKR als Ergänzung zur Emissionsüberwachung Messungen in der Umge-
bung (Immissionsüberwachung) durch (siehe Tab.
2, Spalte 3), die eine zusätzliche Kontrolle von Aktivitätsabgaben sowie die Einhaltung von Dosis- grenzwerten in der Umgebung ermöglichen. Die Überwachungsergebnisse (Eigenüberwachung des Betreibers) werden in Quartals- und Jahresberich- ten dem LVL übergeben.
3.3 Behördliche Überwachung
Unabhängig von den durch das KKR durchgeführ- ten Überwachungsmaßnahmen erfolgen ebenfalls entsprechend REI Kontrollmessungen der unabhän- gigen Messstelle. Als unabhängige Messstelle ist die Strahlenmessstelle Oranienburg des LVL sowohl für die Kontrolle der radioaktiven Emissionen des KKR entsprechend Richtlinie "Kontrolle der Eigen- überwachung radioaktiver Emissionen aus Kernkraft- werken" (ergänzende Richtlinie zur REI) als auch unabhängig von der durch das KKR selbst durchge- führten Immissionsüberwachung für die Umgebungs- überwachung mit eigenen Messungen zuständig.
Mit der Kontrolle der Eigenüberwachung radioakti- ver Emissionen durch die unabhängige Messstelle werden mittels Kontrollmessungen (siehe Tab. 2, Spalte 2) die Emissionsmessungen des KKR über- prüft. Die im Rahmen der Kontrollrichtlinien für die Qualitätssicherung der Messungen erforderlichen Qualitätskontrollen und die Teilnahme an Ring- versuchen des BfS sind sowohl für das KKR als auch für die unabhängige Messstelle obligatorisch.
Im Rahmen der Immissionsüberwachung werden durch die unabhängige Messstelle neben den auch vom KKR überwachten Medien zusätzliche Medien, wie pflanzliche Nahrungsmittel, Kuhmilch, Sediment, Fisch und Trinkwasser überwacht (siehe Tab. 2, Spalte 4).
Die Ergebnisse der unabhängigen Messstelle wer- den in Form von Quartals- und Jahresberichten zu- sammengefasst.
Die fachliche Bewertung der Berichte des KKR und der Strahlenmessstelle Oranienburg erfolgt durch das Fachreferat 25 des LVL. Diese bildet die Grund- lage der Berichterstattung an das MLUR, an das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) und an das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) mit den entsprechenden Leitstellen.
4.1 Landesweite Überwachung
4.1.1 Boden
Der Boden ist das zentrale Medium aller landwirt- schaftlichen Produktion. Im Boden enthaltene Stof- fe können, z.T. über Zwischenstufen, auch in unse- re Nahrung gelangen. Die in Böden nachweisbare Radioaktivität stammt überwiegend aus natürlichen Quellen: K-40 sowie die Zerfallsreihen des Thorium und des Uran.
Künstliche Radioaktivität wurde in die Böden im Wesentlichen aus zwei Quellen eingetragen:
- Fallout der oberirdischen Kernwaffenversuche:
über mehrere Jahre andauernd; Höhepunkt An- fang der 60-er Jahre
- Tschernobylunfall Mai 1986: innerhalb weniger Tage Die Aktivität des Kernwaffenfallout ist heute noch in Form der langlebigen Nuklide Sr-90 und Cs-137 (je etwa 30 Jahre Halbwertzeit) nachweisbar. Ihre flä- chenhafte Verteilung hängt vor allem von der mittle- ren Niederschlagsmenge ab und kann für das Brandenburger Gebiet deshalb als relativ gleichmä- ßig angenommen werden.
Anders beim Eintrag aus Tschernobyl: Die Aktivitäts- verteilung über die Fläche ist hier durchaus inhomo- gen. Das hat seinen Grund in der lokal unterschied- lichen Wettersituation während des Durchzugs der radioaktiven Wolken; Regen führte zu erhöhten Ab- lagerungen. Ferner war der Radioaktivitätsgehalt in der Luft auch regional verschieden. Der Eintrag von Emissions-
überwachung durch das KKR
Kontrolle der Eigenüberwachung
der Emissionen durch die Strahlenmessstelle
Oranienburg
Immissions- überwachung (Umgebungs- überwachung) durch das KKR
Immissions- überwachung (Umgebungs- überwachung)
durch die Strahlenmessstelle
Oranienburg Kaminüberwachung
der Fortluft
Überwachung des Abwassers:
• Behälterwässer
• Maschinenhaus- wasser
• Hauptkühlwasser
Kontrolle der Kaminüberwachung Fortluft
Kontrolle der Überwachung des Abwassers:
• Behälterwässer
• Maschinenhaus- wasser
• Hauptkühlwasser
• Luft
• Fallout
• Boden
• Bewuchs
• Oberflächenwasser
• Grundwasser
• Luft
• Fallout
• Boden
• Bewuchs
• pflanzliche Nahrung
• Kuhmilch
• Oberflächenwasser
• Sediment
• Fisch
• Trinkwasser
Art Anzahl Art Anzahl Art Anzahl Art Anzahl
der Messungen der Messungen der Messungen der Messungen
(-Spektrometrie 1245 (-Spektrometrie 113 ( - Spektrometrie 298 (- Spektrometrie 185 Sr-90-Bestimmung 32 Sr-90-Bestimmung 21 H-3-Bestimmung 46 Sr-90-Bestimmung 30
H-3-Bestimmung 25 H-3-Bestimmung 6 OD-Messungen 100 H-3-Bestimmung 48
Į-Bestimmung 759 Į-Bestimmung 21 ODL-Messungen
(4 Orte) stetig OD-Messungen 60
I-131-Bestimmung 208 I-131-Bestimmung 12 Fe-55-Bestimmung 5 Fe-55-Bestimmung 5 Ni-63-Bestimmung 5 Ni-63-Bestimmung 5 ȕ-Messung
Edelgase, Aerosole stetig
Summe Messungen 2279 Summe Messungen 183 Summe Messungen 444 Summe Messungen 323
Tab. 2: Probenahmen und Messungen zur Überwachung des KKW Rheinberg 2001/2002
4 Überwachungsergebnisse 2001-2002
Sr-90 aus Tschernobyl ist gegenüber der Fallout- Vorbelastung vernachlässigbar gering. Die verblie- bene längerlebige Aktivität besteht hier aus Cäsium- 134 (Cs-134) mit 2 Jahren Halbwertzeit, welches inzwischen nur noch in Ausnahmefällen nachgewie- sen wird - und wiederum aus Cs-137.
Somit besteht der dominierende Anteil künstlicher Radioaktivität in Böden aus Cs-137. Man kann aber eine Aussage über dessen anteilige Herkunft aus den beiden o.g. Quellen machen. Dies wird möglich durch die Tatsache, dass Cs-134 im Kernwaffenfallout nicht vorhanden war (es entsteht in Kernreaktoren, nicht aber bei Kernwaffenexplosionen). Da das Verhält-
nis von Cs-137 zu Cs-134 in der Tschernobylwolke bekannt ist, lässt sich über die unterschiedlichen Halbwertzeiten auch für einen späteren Zeitpunkt ein
"Soll"-Verhältnis berechnen. Tatsächlich findet man stets einen Überschuss von Cs-137 über dieses
"Soll"-Verhältnis hinaus - das ist der Anteil aus dem Kernwaffenfallout.
Das geschilderte Rechenverfahren ist für Proben aus der Zeit ab ca. dem Jahr 2000 wegen des inzwischen durch Zerfall verschwundenen und deshalb nicht mehr nachweisbaren Cs-134 nicht mehr möglich. Auf Basis von Proben aus den ersten Jahren nach dem Tschernobylunfall ließ sich jedoch auf diese Weise
Abb. 12: Bodenkontamination mit Cs-137 im Jahre 1986 (BRD)
der Cäsium-Eintrag aus Tschernobyl zurückrechnen.
Das Ergebnis (Quelle: Bundesamt für Strahlen- schutz) zeigen die Abbildungen 12 und 13. Deutlich werden zwei lokal begrenzte Gebiete mit erhöhten Cäsiumablagerungen im westlichen Havelland und in der Westprignitz.
In ungestörten, d.h. nicht umgebrochenen Böden fin- det eine Verlagerung des eingetragenen radioakti- ven Cäsiums in die Tiefe nur sehr langsam - meist weniger als 1 cm/Jahr- statt [ISA98].
Beispielhaft wird das in Abb. 14 für eine Laubwaldfläche aus dem Spreewald gezeigt. Der weit überwiegende Anteil der Aktivität befindet sich in den oberen 10 cm.
Abb. 13: Bodenkontamination mit Cs-137 im Jahre 1986 (Brandenburg)
4.1.1.1 Weide- und Ackerböden
Die Beprobung von Weideböden erfolgt in der obe- ren Bodenschicht von 0-15 cm, in der sich der über- wiegende Teil der künstlichen Radioaktivität befin- det. Bei Ackerböden spielt die Beprobungstiefe wegen der Vermischung durch Umpflügen keine we- sentliche Rolle. Die Beprobung findet je Standort einmal jährlich statt. Die Messergebnisse für Acker- böden sind in Abb. 15 dargestellt. Abb. 16 zeigt Messergebnisse ausgewählter Beprobungspunkte für Grünlandböden.
Die Tabellen 3 und 4 zeigen die statistischen Anga- ben über die Messwerte aller Proben aus den Jah- ren 2001-2002.
Die Angaben sind wie bei Bodenproben üblich auf Trockenmasse bezogen.
Deutlich wird der überwiegende Anteil natürlicher Radioaktivität in den Böden, vor allem durch das natürlich radioaktive Nuklid K-40. Ferner ist zu be- rücksichtigen, dass die Nuklide Pb-212 und Pb-214 nur jeweils Vertreter einer natürlich radioaktiven Zer- fallsreihe darstellen. Aus den betreffenden Zerfalls- reihen sind - mehr oder weniger im radioaktiven Zerfallsgleichgewicht - noch eine ganze Reihe wei- terer Radionuklide im Boden anwesend (siehe Kap.
1.1). An künstlicher Radioaktivität dagegen befinden sich außer Cs-137 und Sr-90 praktisch keine ande- ren Nuklide in Böden.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 2,5 7,5 12,5 17,5 22,5 27,5
Bq/kg (TM)
IÖDB-Fläche Oberspreewald 2003
Cs-137 in Tiefenstufen von 5 cm, (0 cm = Streuauflage) Mittel und Standardabweichung über 4 Teilquadranten
cm
Abb. 14: Tiefenverteilung von Cs-137 in einem Laubwaldboden
Tab. 3: Künstliche Radioaktivität in Böden (Bq/kg TM)
Cs-137 Sr-90
Anzahl Minimum Median Maximum Anzahl Minimum Median Maximum
Acker 24 5,1 7,3 37 6 0,4 0,7 1,0
Grünland 92 2,7 11 110 36 0,2 1,8 5,4
Tab. 4: Natürliche Radioaktivität in Böden (Bq/kg TM)
Pb-212 Pb-214
Anzahl Minimum Median Maximum Anzahl Minimum Median Maximum
Acker 24 5,0 13 25 24 5,0 11 19
Grünland 87 4,6 12 42 87 4,4 11 40
Altfriedland
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Berkholz-Meyenburg
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Manschnow
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Bad Saarow
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Dürrenhofe
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Frankena
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Klein Schulzendorf
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Schlalach
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Steckelsdorf
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Karstädt
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Rehfeld-Berlitt
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Werben
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Abb. 15: Radioaktivität in Ackerböden (Bq/kg TM) SR-90 CS-137 K-40 Pb-212 Pb-214
Meyenburg
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Putlitz
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Karstädt
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Demerthin
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Hohennauen
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Golzow (PM)
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Mittenwalde
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Domsdorf
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Steinförde
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Klosterfelde
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Gartz (Oder)
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Altfriedland
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Golzow (MOL)
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Diedersdorf
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Neuendorf am See
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Drewitz (Drjejce)
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Werben (Wjerbno)
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Kasel-Golzig
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Sr-90 Cs-137 K-40 Pb-212 Pb-214
Frankena
0,1 1 10 100 1000
2001 2002
Abb. 16: Radioaktivität in Grünlandböden (Bq/kg TM)
Deutlich zeichnen sich die stärker mit Cäsium be- aufschlagten Gebiete ab (vgl. Abb. 13)
Die Pflanzenverfügbarkeit, vor allem des radioakti- ven Cäsium, ist auf landwirtschaftlichen Böden nur sehr gering, da Cäsium stark an Bodenmineralien fixiert wird. Dies gilt umso mehr, je größer der Feinkorn(Ton-)anteil in der Bodenmatrix ist [SCH90].
Dies wird an den entsprechenden Messergebnissen von Nahrungs- und Futterpflanzen (Kap. 4.1.2 und 4.1.4) deutlich werden.
4.1.1.2 in-situ-Gammaspektrometrie
Neben der Aufnahme über Pflanzenwurzeln spielen die im Boden vorhandenen radioaktiven Stoffe eine Rolle als Ursache der vom Erdreich ausgehenden sog. terrestrischen Gammastrahlung. Diese lässt sich mit entsprechender Messtechnik (s. Abb. 11) an Ort und Stelle (in situ) bestimmen und hinsicht- lich der Anteile der einzelnen Radionuklide differen- zieren. Die in-situ-Gammaspektrometrie ist auch eine sehr wichtige Schnellmessmethode zur Ermittlung von Art und Menge der am Erdboden und dem Be- wuchs abgelagerten Radioaktivität im Fall eines nu- klearen Ereignisses. Die Daten können deshalb di- rekt vom Messort über Funktelefon an die Leitstelle (Bundesamt für Strahlenschutz, Fachgebiet Atmos- phärische Radioaktivität und Spurenanalyse) abge- setzt werden.
Jährlich einmal erfolgen "Nullpegelmessungen" auf solchen Standorten, von denen auch Weideboden- proben für das Labor entnommen werden, insgesamt an 46 Orten. Entsprechend dem Einsatzzweck sind die Messsysteme auf die Erfassung von unfallbedingt an der Bodenoberfläche frisch abgelagerter Radio- aktivität ausgerichtet. Die Darstellung der derzeit erhobenen "Hintergrundwerte" ist ohne aufwändige Umrechnung nicht sinnvoll, weswegen an dieser Stel- le darauf verzichtet wird.
4.1.2 Weide- und Wiesenbewuchs, Futter, Indikatorpflanzen
Zu einer vollständigen Überwachung der menschli- chen Nahrungskette ist auch die Einbeziehung von Futterpflanzen erforderlich. Eine besonders wichti- ge Rolle spielt hier das Weidegras. Es ist fast das ganze Jahr flächendeckend verfügbar, und man kann mit seiner Untersuchung die Menge der auf dem Bewuchs abgelagerten Radioaktivität im Fall eines nuklearen Ereignisses abschätzen. Beprobt wird auf
den gleichen Flächen, auf denen auch in-situ- gammaspektrometrische Messungen erfolgen.
Weitere untersuchte Futterarten sind Mais, speziel- le Futtergetreide, wie z.B. Triticale, sowie je nach Aufkommen diverse Grünfutter, Futterkartoffeln und -rüben.
Im Unterschied zu Lebensmitteln werden die Mess- ergebnisse für Futterpflanzen nicht auf Frischmasse (FM) sondern auf Trockenmasse (TM) bezogen und liegen deshalb aufgrund des Wasserverlustes bei Trocknung relativ höher. Die ermittelten Radioakti- vitätsgehalte (Abb. 17) sind hinsichtlich einer mögli- chen Strahlenbelastung jedoch zu vernachlässigen.
Der Streubereich der Cäsiumgehalte ist im Weide- gras am höchsten; eine Korrelation mit den lokal unterschiedlich hohen Cäsiumablagerungen aus Tschernobyl (Kap. 4.1.1) ist jedoch nicht zu erken- nen. Möglicherweise spielen stattdessen Unterschie- de im Gehalt der Böden an Tonmineralien und orga- nischer Substanz eine Rolle [SCH90; RIG02]. Etwa 1/4 der Messwerte liegen unter der geforderten Nach- weisgrenze von 0,5 Bq/kg (TM). Beim ähnlich häu- fig beprobten Grünmais war sogar in nur ca. 1/3 der Proben Cs-137 nachweisbar.
Neben der Cäsiumbestimmung wurden ausgewähl- te Proben auf Sr-90 untersucht:
Tab. 5: Sr-90 in Futterpflanzen
Sr-90 Bq/kg (TM) Medium Proben Minimum Median Maximum
Weidegras 18 0,66 1,45 5,7
Grünmais/- getreide
4 0,79 1,09 1,9
Lupine 1 5,1
Luzerne 1 6,4
Futtererbsen 2 2,2 3,5
Als weitere Indikatormedien werden Gras ohne Futter- nutzung, Blätter bzw. Nadeln von Bäumen beprobt:
Medium Proben Cs-137 Bq/kg (TM) Minimum Median Maximum
Gras 16 < 0,407 2,06 5,7
Blätter 16 1,7 6,9 23
Nadeln 8 3 17,5 29
Tab. 6: Cs-137 in Indikatorpflanzen (Blätter, Nadeln, Gras)
4.1.3 Gewässer
Radioaktive Stoffe in Gewässern können potenziell auf verschiedenen Wegen zur Strahlenbelastung des Menschen beitragen. Neben dem Verzehr von Fi- schen zählen dazu die Nutzung des Wassers zur Trinkwassergewinnung oder zur Bewässerung land- wirtschaftlicher Flächen, die Nutzung bzw. Ver- bringung von Gewässersediment sowie der Aufent- halt am und im Wasser.
Dementsprechend sieht das Routinemessprogramm die Untersuchung verschiedener Medien aus aqua- tischen Ökosystemen vor. Brandenburg ist ein gewässerreiches Land. Neben reinen Fließgewäs- sern und Gewässern ohne oberflächige Zu- und Abflüsse finden sich eine Vielzahl von Seen, die einerseits Bestandteil von Fließgewässern (z.B.
Spree, Havel) sind, andererseits aber wegen ihrer großen Ausdehnung auch Merkmale stehender Ge- wässer aufweisen. Beprobt werden durch die Strahlenmessstellen insgesamt 18 verschiedene Gewässer.
Cs-137-Aktivität in Futtermitteln 2001 - 2002
0 1 2 3 4 5 6 7
Gerste (4) Triticalekörner (4) Futtererbsen (2) Futterkartoffeln (8) Luzerne/ Lupine (7) Grünmais/ -getreide (52) Roggen (2) Futterrüben (3) Gras (71)
Bq/kg Minimum
Median Maximum
24 160
Nachweisgrenze
Abb. 17: Cs-137 in Gras und anderem Futter
4.1.3.1 Wasser
Wasserproben werden als unfiltrierte Schöpfproben von der Oberfläche entnommen. Das Beprobungs- intervall ist zumeist 1/4-jährlich; in Teichwirtschaften 1 x jährlich im Herbst. Alle Proben werden auf Gammastrahler und Tritium untersucht. Von einigen Gewässern werden auch die Gehalte an Sr-90 so- wie Uran und Plutonium untersucht.
Die Cäsiumkonzentrationen in den Wasserproben (Abb. 18) sind derart gering, dass sie nur noch nach einem erheblichen Aufwand bei der Probenauf- bereitung nachgewiesen werden können. Die Nach- weisgrenze des Verfahrens liegt im Bereich von 5 Millibecquerel pro Liter (mBq/l). In durchflossenen Gewässern (Gr. Zernsee: Havel; Neuendorfer See:
Spree) liegen die Cäsiumgehalte zumeist unter der Nachweisgrenze. Für eine Strahlenbelastung sind die gemessenen Konzentrationen nicht von Relevanz.
Interessant sind jedoch die trotzdem signifikanten Unterschiede zwischen einzelnen Gewässern. Ne- ben der regional verschiedenen Höhe des Cäsiumeintrags durch den Tschernobylunfall (vgl.
Abb. 13) dürften auch physikalische Faktoren wie
Großer Maasdorfer Teich
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
2001 - Quartal - 2002 2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
2001 - Quartal - 2002
Bückwitzsee
100 20 30 4050 60 70 8090
1 2 3 4 1 2 3 4
Gnevsdorfer Vorfluter - Abbendorf
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Wolzensee
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Großer Zernsee
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Neuendorfer See
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Spree bei Schlepzig
0 1020 30 4050 6070 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Stechlinsee
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Havel bei Steinförde
0 10 2030 4050 60 7080 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Teschendorfer See
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
2001 - Quartal - 2002 2001 - Quartal - 2002
Unterückersee
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Grimnitzsee
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Werbellinsee
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Kietzer See
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Brieskower See
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Peitzer Teiche
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Schwielochsee
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Scharmützelsee
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 2 3 4 1 2 3 4
Abb. 18: Cs-137 in Gewässern (mBq/I) Nachweisgrenze
