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Radioaktivität im Boden (Cäsium-134 und Cäsium-137) 1991

Kartenbeschreibung

Die vorliegenden Karten beschreiben die Belastung des Oberbodens im Bereich 0-12 cm mit den radioaktiven Isotopen Cäsium-134 und Cäsium-137, dargestellt für verschiedene Bezugszeitpunkte.

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Abb. 9: Mittelwerte der flächenbezogenen Aktivität von Cäsium-134 und Cäsium-137 im Boden in Berlin und seine zeitliche Änderung durch radioaktiven Zerfall
Bild: Umweltatlas Berlin

Abbildung 9 gibt Aufschluß über Vorbelastungsniveau, Eintragshöhe und durch radioaktiven Zerfall bedingtes Absinken der Aktivitäten im Boden. Die räumliche Verteilung wird in den Einzelkarten verdeutlicht. Der durch den globalen Fallout der oberirdischen Kernwaffentests in den 50er und 60er Jahre verursachte Langzeiteintrag bezieht sich nur auf Cäsium-137, während das damals freigesetzte Cäsium-134 aufgrund seiner kurzen Halbwertszeit von 2,1 Jahren heute keine Relevanz mehr hat. Diese ”Vor-Tschernobyl-Belastung” des Bodens erreicht in Berlin nach Abb.9 eine mittlere flächenbezogene Aktivität von etwa 1600 Bq/m2 Cäsium-137. Durch die Reaktorkatastrophe in Tschernobyl wird die Aktivität von Cäsium-137 im Mittel verdreifacht, während der Neueintrag an Cäsium-134 etwa 1600 Bq/m2 entspricht. Die durchschnittliche Gesamt-Cäsium-Aktivität unmittelbar nach dem Reaktorunglück liegt daher bei ca. 6 100 Bq/m2. Vor allem der Zerfall des Cäsium-134, weniger die Verlagerungsprozesse, bestimmen seither das Absinken der Bodenbelastung.

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Abb. 10: Wertverteilung und -höhen der Deposition von Cäsium-137 in Böden in Berlin und Bayern vor dem Unfall in Tschernobyl
Bild: nach Kannenberg 1991 und Bay. Staatsministerium f. Landesentwicklung und Umweltfragen 1987

Karte 01.09.1 Cäsium-137 vor dem Reaktorunfall in Tschernobyl

Die berechnete räumliche Verteilung des Cäsium-137 im Oberboden vor dem Reaktorunfall in Tschernobyl ist aus Karte 01.09.1 zu erkennen. Der Mittelwert aller berechneten Einzelwerte liegt bei etwa 1 300 Bq/m2, ihre Wertverteilung und -höhen sind dem Histogramm in Abbildung 10 zu entnehmen. Dabei zeigt ein Vergleich mit der Situation in Bayern außerdem, daß auch beim kernwaffenbedingten Fallout die Lage des Untersuchungsgebietes eine mitentscheidende Rolle spielt.

Während die Vorbelastung im Berliner Raum besonders durch Werte im Bereich von 300 bis 2 500 Bq/m2 Cäsium-137 bestimmt wird, liegt das Niveau in bayerischen Böden höher. Die bayerischen Werte konzentrieren sich besonders auf den Bereich von 1 200 bis 5 000 Bq/m2, einzelne Werte liegen auch um den Faktor 10 höher. Selbst unter Berücksichtigung der dortigen Beprobung bis in 30 cm Tiefe, durch die in gestörten Böden (z.B. Äcker) auch die Aktivitäten in größerer Tiefe miterfaßt werden, sind die Ursachen dieser Ungleichheit der Belastungsverteilung und -höhen vorrangig zurückzuführen auf kleinräumig wirksame Faktoren sowie auf die meteorologischen Bedingungen wie langjährige Niederschlagshäufigkeit, -menge und Windrichtungsverteilung.

Eine Interpretation der räumlichen Belastungsverteilung in Berlin zeigt, daß die im langjährigen Mittel für Berlin vorherrschenden West-/Südwest-Winde im Verbund von trockener und feuchter Deposition zu Konzentrationsspitzen im westlichen Stadtbereich führen. Besonders hervorzuheben sind darüberhinaus die Forststandorte, da hier in der meist nur wenige Zentimeter mächtigen Humusschicht die höchsten Aktivitätskonzentrationen auftreten. In dieser Humusschicht findet eine besonders starke Bindung des Isotops Cäsium-137 an die Bodenbestandteile statt. Im Stadtgebiet muß dagegen häufig mit kleinräumig differierenden Einflußfaktoren gerechnet werden, die sich auf den äußeren Einflußpfad (Immission) ebenso beziehen wie auf das Bodensubstrat selbst. Hier könnten nur aufwendige Untersuchungen zur kleinräumigen Varianz der Radionuklide weiteren Aufschluß bringen.

Karte 01.09.2 Deposition von Cäsium-134 und Cäsium-137 infolge des Reaktorunfalls in Tschernobyl

Die Eintragssituation durch die während des Reaktorunfalls emittierten Stoffe war dagegen im wesentlichen durch die meteorologischen Bedingungen der Zeit vom 26. April bis 13. Mai 1986 bestimmt. Die während der ersten 10–12 Tage herrschende regenfreie Hochdruckwet terlage führte zunächst zu einer Depositionsverteilung, welche hauptsächlich von der Filterwirkung der Oberflächenstrukturen sowie dem Feuchtegehalt der Atmosphäre abhängig waren. Neben Waldstandorten waren damit besonders solche Flächennutzungen betroffen, über denen ganztägig hohe Luftfeuchtigkeit herrschte, bzw. wo durch nächtliche Abkühlung der Wasserdampf der Atmosphäre kondensierte. Diese Taubildung führt ähnlich einer nassen Deposition durch Niederschlag zu erhöhtem Bodeneintrag.

Der erste Niederschlag fand in der Zeit vom 7. bis 8. Mai statt. Je nach Niederschlagsmenge kam es dabei zu sehr unterschiedlichen Depositionsraten. So reicht die zusätzliche Deposition des relevanteren Cäsium-137 an den einzelnen Untersuchungspunkten von 860 bis etwa 5 600 Bq/m2; der Neueintrag des Cäsium-134 schwankt zwischen 430 und 2 600 Bq/m2.

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Abb. 11: Wertverteilung und -höhen der Deposition von Cäsium-137 in Böden in Berlin und Bayern infolge des Unfalls in Tschernobyl
Bild: nach Kannenberg 1991 und Bay. Staatsministerium f. Landesentwicklung und Umweltfragen 1987

Dabei zeigt ein Vergleich mit der Situation in Bayern wie schon in Abbildung 10, daß auch beim Neueintrag die Lage des Untersuchungsgebietes eine entscheidende Rolle spielt (vgl. Abb. 11).

Karte 01.09.3 Cäsium-134 und Cäsium-137 zum 1. Mai 1987

Die Gesamtbelastung (Altbestand und Neueintrag), berechnet für den 1. Mai 1987, zeigt für Cäsium-134 aufgrund seiner Zerfallsrate nur noch eine Aktivität von 75 % der Ausgangsbelastung. Die auftretenden Belastungsbereiche werden sowohl durch den Tschernobyl-Neueintrag als auch durch den Altbestand vorgegeben.

Karte 01.09.4 Cäsium-134 und Cäsium-137 zum 1. Mai 1991

Die Fortschreitung des radioaktiven Zerfalls der betrachteten Isotope gibt die Berechnung auf den Zeitpunkt 1. Mai 1991 wieder. Für Cäsium-134 beträgt die Flächenaktivität nur noch knapp 20 % der Ausgangsbelastung, während die Cäsium-137-Konzentration im Vergleich zum Neueintrag nur um etwa 7,5 % abgenommen hat.

Beurteilung des Gefährdungspotentials durch die Bodenbelastung

Die radioaktiven Substanzen, die am Boden abgelagert werden, können

  • über den Boden-Pflanzen-Transfer
  • durch Auswaschung in das Grundwasser
  • durch Bodenaufwirbelung oder
  • durch die Direktstrahlung zum Menschen gelangen.

Eine unmittelbare Beurteilung der sich aus der Bodenbelastung ergebenden Gefährdung des Menschen ist schwierig. Gründe dafür sind, daß der Transfer von Schadstoffen, z. B. von Cäsium-137, aus der oberen Bodenschicht in Nutzpflanzen durch viele Faktoren, vor allem durch die Art des Bodens, die Art und das Alter der Pflanze, die Konzentration des Schadstoffs im Boden und im Bodenwasser und weitere Parameter bestimmt wird. Somit sind auch die zur Einschätzung der Gefährdung durch die Bodenbelastung und als Maß für den Boden-Pflanzen-Transfer entwickelten Transferfaktoren umstritten (Litz/Tietz 1987). Unter einem Transferfaktor versteht man die Konzentration des Schadstoffs in der Pflanze, dividiert durch die Konzentration des Schadstoffs im Boden. Die Übertragung der einzelnen, immer unter ausgewählten Bedingungen bestimmten Transferfaktoren auf die jeweilige Einzelsituation ist jedoch an die Beachtung dieser Randbedingungen gebunden. Darüberhinaus haben neuere Untersuchungen gezeigt, daß die Konzentration eines Schadstoffs in der Pflanze eine direkte Beziehung zur Konzentration des Schadstoffs im Bodenwasser, nicht jedoch zur Konzentration im Boden hat (Schüttelkopf/Schmidt 1990).

Trotz dieser einschränkenden Aussagen lassen sich bei der vorliegenden Berliner Bodenbelastung einige Aussagen über mögliche Gesundheitsgefährdungen machen.

Die Dosis durch direkte Bodenstrahlung – herrührend vom Cäsium-137 – ist vernachlässigbar klein. Sie läßt sich meßtechnisch nicht nachweisen und verschwindet in der natürlichen Hintergrundstrahlung.

Die Inhalation von radioaktivem Cäsium über Staub ist über die Messung der Aktivitätskonzentration in der Luft zu bewerten. Sie beträgt im Mittel weniger als 0.00001 Bq/m3 und ist, auch im Vergleich zum mittleren natürlichen Beitrag (zum Beispiel durch Radon-226 und dessen Folgeprodukte), ebenfalls zu vernachlässigen.

Von Bedeutung sind deshalb nur die Lebensmittel, die daher sowohl auf der Erzeuger- als auch auf der Handelsstufe weiterhin untersucht werden. Die Strahlenmeßstelle der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umweltschutz stellt wöchentlich die Meßergebnisse zusammen (”Wochenberichte” ) und bringt sie verschiedenen Informationsmedien, Verbraucherverbänden etc. zur Kenntnis. Nach wie vor gehören bestimmte Produkte zu den höher belasteten Nahrungsmitteln. Es sind dies hauptsächlich Waldfrüchte, -pilze und -tiere, die auf ungestörten, humusreichen Waldböden leben.