Gamma-Ortsdosisleistung in Hamminkeln

Die Strahlendosis, die ein Mensch erhalten kann, wenn er radioaktivem Material ausgesetzt ist, wird als “Energie pro Kilogramm Körpermasse“ (Energiedosis) gemessen. Die Einheit hierfür ist das Gray (Gy; Joule/kg). Allerdings hat Alpha-Strahlung eine deutlich höhere biologische Wirkung als locker ionisierende Strahlung (Beta-, Gamma-Strahlung). Aus diesem Grund kommt noch ein spezieller Faktor zum Tragen, der die Auswirkungen auf den Organismus entsprechend gewichtet. Dieser sogenannte Wichtungsfaktor sieht für die Alpha-Strahlung eine um den Faktor 20 höhere biologische Wirksamkeit vor. Man spricht von der sogenannten Äquivalenzdosis, die in der Einheit Sievert (Sv) gemessen wird. Für locker ionisierende Strahlung entspricht 1 Gray = 1 Sievert.

Die Gamma-Ortsdosisleistung ist ein Maß für die an einem Ort ionisierende Strahlung und wird in der Einheit µSv/h (Mikrosievert pro Stunde) angegeben. Die natürliche Strahlenexposition schwankt in Deutschland zwischen 2 und 5 mSv/a. Der Mittelwert liegt etwa bei 2,4 mSv/a. Davon beträgt die Strahlenexposition von außen ca. 0,7 mSv, die durch Nahrungsaufnahme etwa 0,3 mSv und durch Einatmung des radioaktiven Edelgases Radon etwa 1,4 mSv pro Jahr. Die Unterschiede der Strahlenexposition sind abhängig von der Konzentration des radioaktiven Edelgases Radon, dass vor allem in den Gebirgsregionen wie Erzgebirge oder Schwarzwald stärker vorkommt. Auch nimmt die kosmische Strahlung mit zunehmender Höhe des Ortes zu.

Die angegebenen Werte sind Tagesmittelwerte in Hamminkeln am Niederrhein. Die blauen Daten wurden vom Bundesamt für Strahlenschutz übernommen. Die roten Daten wurden mit einem GAMMA-SCOUT® Strahlenmessgerät aufgezeichnet und als Tagesmittelwerte abgespeichert. Dabei werden die Impulse in Dosisleistung konvertiert. Die Messwerte des GAMMA-SCOUT® sind etwas träger und erfassen die Spitzenwerte bei einem Regenguss nicht, da innerhalb eines Wintergartens bei gekipptem Fenster gemessen wird.

Übersicht der Strahlenexposition

Den größten Anteil zur Strahlenexposition stammt aus medizinischen Anwendungen, die aus der Summe aller Strahlendosen, die bei Röntgenuntersuchungen und Strahlentherapien auftreten, geteilt durch die Gesamtbevölkerung ermittelt wird. Dieser Wert variiert, da er von den durchgeführten Untersuchungen abhängt und liegt bei ca. 1,6 mSv/Jahr.
Der nächste Anteil von ca. 1,3 mSv/Jahr rührt von der Radonexposition. Die terrestrische Strahlung liegt bei ca. 0,8 mSv/Jahr. Der Anteil der kosmischen Strahlung auf Meeresspielhöhe und der Strahlenexposition über die Nahrungsaufnahme betragen je 0,3 mSv/Jahr.
Die weiteren 3 Anteile sind modernen Ursprungs und setzen sich aus dem technischen Umgang mit Radionukliden im Berufsleben, z.B. mit radiometrischen Messeinrichtungen zusammen. Hinzu kommt die Strahlenexposition der Bevölkerung aus diesen technischen Anwendungen und zum Schluss der Anteil aus der Katastrophe von Tschernobyl. Bei Flügen in großer Höhe nimmt die kosmische Strahlung stark zu. Sie verdoppelt sich bei jeweils 1500 m Höhenzunahme und führt z.B. zu einer Dosis von 10 µSv bei 3 Stunden Flug auf der Nordhalbkugel in 10.000m Höhe. Dies kann für Piloten zu einer erheblichen Dosis von bis zu 4 mSv/a führen.

Die Daten stammen teilweise aus: "Schutz von Mensch und Umwelt vor natürlichen Strahlenquellen bei Arbeiten" von Dr. rer. nat. Dipl.-Phys. Carl Ulrich Wieters.

Strahlenexposition durch medizinische Untersuchungen

In den hoch industrialisierten europäischen Ländern ist die medizinische Untersuchung mit Röntgenstrahlen sehr verbreitet. Da der Arzt den Informationsgehalt der Aufnahmen hoch einschätzt, werden viele Untersuchungen getätigt, ohne direkt über die gesundheitlichen Folgen der Untersuchungsmethode nachzudenken. Ebenfalls hinzugekommen sind neuere Untersuchungsmethoden, wie der Computertomographie, die einen Schnitt durch den Körper erstellt. Bei dieser Methode ist die im Körper auftretende Streustrahlung sehr ausgeprägt und führt zu höheren effektiven Strahlendosen als nach der herkömmlichen Methode mit einer festen Röhre.
Die Entwicklung der Untersuchungen und der mittleren effektiven Dosis durch Röntgen und CT-Untersuchungen variieren stark mit der Einstellungen, die vom Patientendurchmesser und der Problematik der Untersuchung abhängen. Da die Einstellungsdaten beim untersuchenden Arzt dokumentiert werden, können im Bedarfsfall die Dosiswerte berechnet werden. Der Patient sollte sich deshalb jede Untersuchung im "Röntgenpass" eintragen lassen.
Durch die Anwendung von Radionukliden in der Medizin, Forschung, Technik und Industrie kommen verschiedene Strahlenexpositionen auf den Menschen hinzu. Es gibt daher Untersuchungsmethoden, die die Strahlung aus den Menschen messen. Dies geschieht mit dem Ganzkörperzähler. Diese befinden sich in Räumen mit geringer Untergrundstrahlung (Keller mit zusätzlicher Abschirmung). Es sind hochempfindliche NaJ-Detektoren mit hoch Energie auflösenden gekühlten Halbleiterdetektoren. Der erste Typ dient zum empfindlichen Nachweis und der zweite zur genauen Identifikation.

Entwicklung der Cäsiumbelastung in der Luft

Bis 1986 dominierte die radioaktive Strahlung von atmosphärischen Kernexplosionen. Nach der vorübergehenden Einstellung der Tests im Jahr 1958 und bis zum Sommer 1963, als ein Teilteststopp in Kraft trat, gibt es deutliche Rückgänge der Aktivität. Frankreich und China unterzeichneten den Vertrag zum Verbot von atmosphärischen Atomtests zunächst nicht. Frankreich beendete die atmosphärischen Tests in der nördlichen Hemisphäre im Jahr 1966 und China im Jahr 1980. 1986 wurde Europa durch Emissionen von Tschernobyl belastet. Die Konzentration in der Luft war dann für eine kurze Zeit sehr viel höher als in den Zeiten der Atomtests. Ungefähr fünf Prozent des bei der Explosion des Reaktorblocks 4 in Tschernobyl freigesetzten Cäsiums regnete diagonal über Mittelschweden ab. Nach dem Unfall in Fukushima stieg die radioaktive Belastung in der Luft für einige Zeit an, aber ging schnell wieder zurück auf das gleiche Niveau wie vor dem Unfall. Es ist zu beachten, dass die Radioaktivität in der unteren Grafik logaritmisch dargestellt ist.

Cäsium-137 Tiefenverteilung im Boden

2002 und 2018 wurden in Bayerischen Wald Bodenproben auf Cs-137 Inventar untersucht. Bei der Untersuchung hat man festgestellt, dass sich die Radiocäsium-Aktivität weiter in tiefere Bodenschichten verlagert hat. Insgesamt ist die Radiocäsiumbelastung mit Cs-137-Gesamtinventaren in nordrheinwestfälischen Waldböden im Vergleich zu süddeutschen Gebieten deutlich niedriger.

Strahlenbelastung bei Wildpilzen

Nach dem Katastrophe von Tschernobyl waren von den Wildpilzen die Maronenröhrlinge am höchsten radioaktiv belastet. Während der Mittelwert der Gesamtcäsiumaktivität in Maronenröhrlingen weiterhin abnimmt, liegen diese Werte für Steinpilze in einer statistisch bedingten Schwankungsbreite. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass die mit radioaktivem Cäsium belastete Bodenschicht im unbearbeiteten Waldboden das Myzel der Maronenpilze verlässt. Als Nahrungsmittel für Mensch und Tier dekontaminiert die Marone den Waldboden.
Auf Grund von Niederschlägen und den dadurch bedingten Auswaschungen wurde das verbliebene radioaktive Cäsium in tiefere Bodenschichten verlagert und befindet sich nun im Bereich des Myzels der Steinpilze, welches im Vergleich zur Marone tiefer im Waldboden liegt. Während der Tiefenverlagerung findet eine Verbreiterung der aktivitätsführenden Bodenschicht statt, was einer Verdünnung im Boden gleichkommt. Dadurch ist die spezifische Aktivität des Bodens im Bereich des Steinpilzmyzels niedriger als die ursprüngliche spezifische Aktivität des Bodens im Bereich des Myzels der Maronenröhrlinge.
Es ist zu erwarten, dass die Cäsiumgehalte der Steinpilze über einen längeren Zeitraum konstant bleiben, da sich die spezifische Aktivität der Bodenschicht des Steinpilzmyzels solange nicht ändert, wie radioaktives Cäsium aus höheren Bodenschichten zugeführt und gleichzeitig durch Auswaschung verlässt. Dadurch besteht ein proportionaler Zusammenhang zwischen der Aufnahme über das Myzel der Steinpilze und weiterer Zufuhr von Cäsium-137 aus höheren Bodenschichten. Vermutlich wird die spezifische Aktivität der Steinpilze erst dann deutlich abnehmen, wenn die Cäsium-137-Gehalte in Maronen die gleiche Größenordnung wie in Steinpilzen aufweisen oder sogar niedriger liegen.
In Pilzkonserven wurden keine Cäsiumaktivitäten gemessen. Bei Pilzkonserven aus eingesalzener Rohware werden die frischen Pilze in Kochsalzlake gelagert. Der dabei stattfindende Ionenaustausch verdrängt das natürliche Radionuklid K-40 aus den Pilzen. Derartige Proben weisen keine messbaren Gamma-Aktivitäten auf. Durch eine spezielle Düngung der landwirtschaftlichen Anbauflächen ist das Cäsium dort fast verschwunden.

Radioaktives Wildschwein erschossen

In Deutschland liegt der Grenzwert für Wildfleisch bei 600 Becquerel pro Kilogramm. Bis heute sind noch viele Wildschweine belastet, da sie im verstrahlten Boden wühlen. 31 Jahre nach der Tschernobyl-Katastrophe wurde in der Süddeutschland bei einem erlegten Eber eine Strahlbelastung von 13.000 Becquerel radioaktives Cäsium pro Kilogramm Fleisch gemessen und bei einem weiteren Eber, der im Gefrierschrank aufbewahrt wurde, wurde eine Strahlenbelastung von 16.000 Bg/kg festgestellt, also deutlich mehr als die vom Lebensmittelamt zugelassenen Menge.