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Umweltatlas Berlin

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

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Wirkungszusammenhänge

Über die Beschreibung der reinen Emissionswerte hinaus interessieren besonders die gesundheitlichen Auswirkungen durch ionisierende Bestrahlung. Diese komplexen Wirkungszusammenhänge sind bis heute nicht vollständig geklärt. In vereinfachter Form können die Zusammenhänge in folgender Weise beschrieben werden: Beim radioaktiven Zerfall wandeln sich instabile Nuklide durch Aussenden von Teilchen (z.B. Elektronen, Positronen, Neutronen) und/oder elektromagnetischer Strahlung (Photonen) in stabile Isotope um, wobei die Energie der Strahlung für die gesundheitliche Gefährdung von großer Bedeutung ist. Nach der Aussendung der Partikel entstehen häufig neue Nuklide, die weiter zerfallen können.

Die Aktivität einer radioaktiven Substanz wird durch die Einheit Becquerel (Bq) gekennzeichnet, die die Anzahl der Kernzerfälle pro Sekunde ausdrückt. 1 Bq bedeutet einen Zerfall pro Sekunde. Die Halbwertszeit ist die Zeit, nach der die Aktivität durch Zerfallsprozesse um die Hälfte abgenommen hat; sie bestimmt somit auch den Zeitraum hoher Anreicherungen des jeweiligen Elementes in der Umwelt. Die Aktivität ist nicht die einzige physikalische Größe, die man benötigt, um die Wirkung ionisierender (Ladungsenergie übertragender) Strahlung im menschlichen Körper zu beurteilen. Grundsätzlich besteht die Gefährdung durch ionisierende Strahlung darin, daß durch Veränderungen in den Zellen z. B. Krebserkrankungen oder Erbschäden verursacht werden können. Um diese Gefahren im Einzelfall zu beurteilen, müssen weitere physikalische Größen betrachtet werden. Dabei kommt der sogenannten effektiven Äquivalentdosis, angegeben in Sievert (Sv), eine besondere Bedeutung zu. Hierbei wird versucht, durch Umrechnungsfaktoren die unterschiedliche biologische Wirksamkeit verschiedener Strahlungsarten in den einzelnen menschlichen Organen - auch im Hinblick auf ihre unterschiedliche Strahlungsempfindlichkeit - quantitativ auszudrücken. In der Strahlenschutzverordnung werden auf dieser Grundlage unter Berücksichtigung mittlerer Verzehrgewohnheiten eines gesunden Erwachsenen verschiedene Grenzwerte festgeschrieben. Es wird bei der Grenzwertfestsetzung auch zwischen beruflich strahlenexponierten Personen und der allgemeinen Bevölkerung unterschieden.

Entwicklung der Belastung durch künstliche Radioaktivität

Seitdem durch Kernwaffenversuche künstliche Radionuklide in die Atmosphäre gelangten, sind Untersuchungen angestellt worden, die Kenntnisse über globale Ausbreitung und Verteilung der Radionuklide in den verschiedenen Bereichen der Biosphäre geliefert haben.

Für Berlin liegt eine langjährige Meßreihe zur mittleren künstlichen radioaktiven Belastung der Luft vor. Auch in Zeiten hoher Belastung beträgt die mittlere künstliche Radioaktivität danach nur weniger als 10 % der natürlichen, die etwa 5-7 Bq/m³ beträgt; Tagesspitzenwerte, wie sie etwa nach dem Reaktorunfall in Tschernobyl erreicht wurden, können jedoch beträchtlich über diesen Werten liegen (vgl. Abb. 4). Im Verlauf der Graphik in Abbildung 2 wird eine Abhängigkeit der Luftbelastung von den oberirdischen Kernwaffenversuchen deutlich, wobei die gemessenen Berliner Werte zeitlich versetzt um etwa ein Jahr zu den Kernwaffentests zu interpretieren sind. Hier spielen die Aufenthaltszeiten der Nuklide in höheren Atmosphärenschichten eine entscheidende Rolle. 1963 stellt ein Jahr besonders hoher Kontaminationen dar. Die Ursache liegt in den Kernwaffenversuchen 1961/62, bei denen Wasserstoffbomben hoher Sprengkraft oberirdisch gezündet wurden.

Die Werte der 70er Jahre können mit den trotz des Kernwaffen-Teststopps durchgeführten chinesischen und französischen Versuchen begründet werden. In den 80er Jahren erfolgte dann ein Absinken der Werte auf ein sehr niedriges Niveau; so war die künstliche Radioaktivität 1963 tausendmal intensiver als in der Zeit von 1982 bis 1985. Erst der Unfall in Tschernobyl 1986 ließ die Belastungswerte wieder hochschnellen. Innerhalb weniger Tage wurde durch ein Einzelereignis über einem Großteil Europas ein Belastungsniveau erreicht, das nur mit den Folgen der Kernwaffenversuchsserien von 1961/62 vergleichbar ist. Auswaschung durch Niederschlag und Sedimentation führten zu einer Reduzierung der Luftbelastung bereits 1986 auf "Vor-Tschernobyl-Niveau".

Abbildung 2
Abb. 2: Tagesmittelwerte der künstlichen Radioaktivität in der Luft am Meßpunkt Dahlem (Rest-Beta-Aktivität) (FU Berlin 1992)

Excel
[Die Datengrundlage der Abbildung liegt auch im Excel-Format vor (MS-Excel wird benötigt).]

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