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

Methode

Ausgangspunkt des methodischen Vorgehens war die Erkenntnis, daß die zu betrachtenden Leitisotope Cäsium-134 und Cäsium-137 in einem festen Verhältnis von 1:2 aus dem Reaktorkern emittiert worden waren. Dadurch war es möglich, das ”Tschernobylbezogene” Cäsium-137 von dem durch globalen Fallout der früheren Atombombenversuche verursachten zu trennen. Das Cäsium-134 aus dieser Zeit war 1986 bereits nicht mehr nachweisbar. Im Rahmen eines Gutachtens (Kannenberg 1991) wurden die meßpunktbezogenen Aktivitätskonzentrationen von Cäsium-134 und Cäsium-137 räumlich interpoliert und auf folgende Zeitpunkte bezogen:

  • Cäsium-137 vor dem Reaktorunfall in Tschernobyl (Karte 01.09.1)
  • Deposition von Cäsium-134 und Cäsium-137 infolge des Reaktorunfalls in Tschernobyl (Karte 01.09.2)
  • Cäsium-134 und Cäsium-137 zum 1. Mai 1987 (Karte 01.09.3)
  • Cäsium-134 und Cäsium-137 zum 1. Mai 1991 (Karte 01.09.4).

Interpolation der Messwerte

Als methodische Instrumente zur räumlichen Interpolation der Einzelwerte dienten die in das Umweltinformationssystem Berlin eingebundenen Verfahren Semivariogramm-Analyse und Kriging. Das Variogramm beschreibt die Varianz der Meßwerte aller Punktepaare in Abhängigkeit von ihrem Abstand zueinander. Man erhält somit ein Maß für die Ähnlichkeit von Meßergebnissen zwischen Punktepaaren gleichen Abstands (vgl. Abb. 6). Für die Fälle, daß die Varianzen nicht nur vom Abstand, sondern auch von der Lage der Punktepaare zueinander abhängig waren (Anisotropie), wurden für die unterschiedlichen Richtungen entsprechende Variogramme bestimmt. Die Interpolationsmethode Kriging berücksichtigt im Unterschied zu anderen, z. B. linearen Interpolationsverfahren die ermittelte räumliche Variabilität und ergibt somit Schätzwerte mit minimalem Schätzfehler. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß mit dem Schätzfehler ein Maß für die Sicherheit der ermittelten Schätzwerte vorliegt (vgl. Abb. 7).

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Abb. 6: Gesamt-Variogramm, bezogen auf die Quadratwurzel der Flächenaktivität der Isotope Cäsium-134 und Cäsium-137 im Boden am 1. Mai 1987
Bild: Kannenberg 1991

Berücksichtigung der Niederschlagshöhen

Zur Klärung der Frage nach dem Wirkungsgefüge, das für die Struktur der Radionuklidbelastung ursächlich ist, wurde die Radioaktivität des Bodens mit der Verteilung der Niederschlagshöhen am 7./8. Mai (Schlaak 1989) verglichen. Während in den ersten 10 Tagen nach dem Reaktorunfall eine trockene Hochdruckwetterlage vorherrschte, setzte in der Nacht vom 7. auf den 8. Mai Gewitterregen ein. Die Regenmengen erreichten örtlich Höhen von mehr als 40 mm Niederschlag (vieljähriger Durchschnittswert für den Mai, bezogen auf den Meßpunkt Dahlem: 49 mm). Durch diesen Regen fand eine Auswaschung der Aktivität aus der Atmosphäre und in der Folge ein Eintrag in den Boden bzw. die Oberflächengewässer statt.

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Abb. 7: Karte der Schätzfehler (Bq/m2), bezogen auf die Flächenaktivität der Isotope Cäsium-134 und Cäsium-137 im Boden am 1. Mai 1987
Bild: Kannenberg 1991

Ein Vergleich der Isohyeten- (Niederschlagsgleichen-) Karte der Regenhöhen vom 7./8. Mai 1986 und der Karte der Radioaktivität im Boden zeigt eine recht gute Übereinstimmung, auch wenn zu beachten bleibt, daß ein Teil der Einträge durch trockene Deposition vorher in den Boden gelangt ist. Für die Abgrenzung der trockenen Radionuklid-Deposition als Aerosol (Fallout) von der nassen mit dem Niederschlag (Washout) stehen jedoch für den Berliner Raum keinerlei Meßwerte zur Verfügung. Abbildung 8 verdeutlicht den Einfluß des erwähnten Niederschlagsereignisses.

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Abb. 8: Niederschlagshöhe und Aktivität von Cäsium (Cs)-137 im Regenwasser an der Messstelle Soorstraße, Berlin 19 am 7./8. Mai 1986
Bild: Umweltatlas Berlin