Radioaktive Stoffe in marinen Organismen nachweisen und die Ergebnisse bewerten

Hintergrund und Zielsetzung

Mit Ratifizierung des EURATOM-Vertrages im Jahr 1957 verpflichtete sich Deutschland, ein Überwachungsnetz zur Erfassung und Bewertung radioaktiver Stoffe in der Umwelt einzurichten. Mit dem Aufbau eines Isotopenlabors und Etablierung von Messmethoden wurde diese Aufgabe im Jahr 1959 für marine Organismen durch einen Vorläufer des heutigen Thünen-Instituts für Fischereiökologie übernommen. Im Jahr 1986 wurde die Erfassung ausgewählter Alpha-, Beta- und Gammastrahler in ausgewählten Matrices neu strukturiert und im Strahlenschutzvorsorgegesetz sowie den nachfolgenden Gesetzen und Verordnungen erstmals rechtlich verankert. Seitdem wurde sowohl sein Vorläufer als auch das Johann Heinrich von Thünen-Institut als Leitstelle des Bundes zur Überwachung der Umweltradioaktivität in Fischen, Fischereiprodukten, Krustentieren, Schalentieren und Meereswasserpflanzen benannt.

Unsere Forschungsfragen

• In welchem Ausmaß und mit welchen radioaktiven Stoffen sind Meeresorganismen aus Nord- und Ostsee kontaminiert?
• Gibt es regionale Unterschiede in Kontaminationshöhe und Verteilung der Radionuklide?
• Bestehen zeitliche Trends bezüglich der Kontaminationshöhe?
• Kann die Kontamination einer Quelle zugeordnet werden?
• Ergeben sich aus der Kontamination Gefahren für Meeresorganismen oder den Menschen?

Vorläufige Ergebnisse

Meerestiere enthalten immer eine Mischung natürlicher und künstlich erzeugter radioaktiver Stoffe. So sind in Fischen durchschnittlich etwa 100 Bq/kg Frischmasse (FM) des natürlich vorkommenden Radionuklids Kalium-40 enthalten. Kalium ist ein für Stoffwechselvorgänge essentielles Spurenelement. Das langlebige Isotop Cäsium-137 (Cs-137) ist dagegen ein Marker für künstlich erzeugte radioaktive Stoffe. Es ist nicht nur vergleichsweise schnell und mit einfachen Mitteln erfassbar, sondern eignet sich aufgrund seiner Halbwertszeit von 30 Jahren auch als langfristiger Indikator zur Überwachung und Einschätzung einer Kontamination mit radioaktiven Stoffen.

Die Verteilung des Cs-137 in Fischen aus Nord- und Ostsee unterscheidet sich signifikant. Während in der Nordsee aktuell im Mittel 0,1 Bq/kg FM im Fisch nachgewiesen werden, sind es in der westlichen Ostsee (Kieler Bucht bis Rügen) 1,5 Bq/kg FM; in Richtung östlicher Ostsee steigen diese Werte an.

Seit Beginn unserer Datenreihen im Jahr 1985 hat die Cs-137 Aktivität im Fisch der Nordsee zuerst von 2 Bq/kg FM auf etwa 3 Bq/kg FM zu- und anschließend stetig abgenommen. Ein ähnlicher Effekt wurde auch für die westliche Ostsee beobachtet, allerdings auf höherem Niveau: Im Jahr 1985 betrug die Aktivität etwa 4 Bq/kg FM, stieg bis ins Jahr 1994 auf durchschnittlich 12 Bq/kg FM an, um anschließend auf etwa 1,5 Bq/kg FM abzusinken.

Die Quellen des Cs-137 sind dabei weitestgehend bekannt. Ein Teil der Cs-137-Kontmination beider Meere geht auf die oberirdischen Nuklearwaffentests der 1950er und 1960er Jahre zurück. Zusätzlich wurde die Nordsee durch den Ferntransport der Einleitungen aus den europäischen Wiederaufbereitungsanlagen für Kernbrennstoffe in Sellafield, UK, und La Hague, Frankreich, kontaminiert. Zwar sind die Einleitungen beider Anlagen seit Beginn der 1980er Jahre deutlich zurückgegangen, allerdings wird nun Cäsium freigesetzt, das vorher in Zeiten hoher Freisetzungen an das Sediment gebunden war.

Die zwischenzeitlich deutlich erhöhten Cs-137 Aktivitäten in beiden Meeren gehen auf den Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl im Jahr 1986 zurück. Während etwa 5% der damaligen Freisetzungen als Fallout im Bereich der östlichen Ostsee niedergingen, war die Nordsee in weit geringerem Ausmaß betroffen. Durch den geringeren Wasseraustausch der Ostsee im Vergleich zur Nordsee werden bzw. wurden die radioaktiven Stoffe zudem weniger stark verdünnt, wodurch ihre Konzentrationen in Wasser und Fisch langsamer abnehmen.

Um eine mögliche Gefährdung von Mensch und Meeresorganismen durch radioaktive Stoffe einschätzen zu können, werden Strahlendosen aus den Messwerten der spezifischen Aktivität von Radionukliden berechnet und diese mit Richt- und Höchstwerten verglichen. Diese Betrachtung ergibt, dass die Strahlendosen durch künstlich erzeugte Radionuklide in der westlichen Ostsee immer unterhalb der vorgegebenen Höchstwerten lagen und mittlerweile unterhalb der Unbedenklichkeitsschwelle von jährlich 10 µSv (Mensch) bzw. 10 µGy (andere Organismen) liegen; zum Vergleich: die durchschnittliche Strahlendosis aus natürlichen und zivilisatorischen Quellen auf einen Menschen in Deutschland beträgt jeweils 2000 µSv pro Jahr. Daher bestand bzw. besteht trotz der Menge an ermittelten radioaktiven Stoffen in Fisch im Bereich der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone nach dem derzeitigen Stand der Wissenschaft keine Gefahr für Mensch und/oder Meeresorganismen.

Alle oben genannten Ergebnisse werden zusammen mit denen aller anderen Messstellen der Bundesländer und Leitstellen des Bundes in den Jahresberichten „Umweltradioaktivität und Strahlenbelastung“  des BMUV veröffentlicht. Außerdem erscheinen in dreijährigem Zyklus Bewertungen im Rahmen des „Berichtes der Leitstellen zur Überwachung der Umweltradioaktivität“, in dem darüber hinaus auch aktuelle Themen behandelt werden. Weiterhin sind die erhobenen Daten auch für die Bewertung des Zustandes der Meeresumwelt wichtig; so ist Cäsium-137 ein Indikator der EU-Meeresstrategie Rahmenrichtlinie und daher Teil der Berichte an die Europäische Kommission. Auch international werden unsere Messdaten nicht nur an die Meeresschutzkonventionen HELCOM und OSPAR gemeldet, sondern üblicherweise sind wir auch in die regelmäßige großräumige Bewertung (aktuell HELCOM BSEP 151) eingebunden.

Links und Downloads

Überwachung der Umweltradioaktivität beim BMUV

Leitstellen zur Überwachung der Umweltradioaktivität beim BMUV

Messanleitungen beim BMUV

HELCOM-Expertengruppe zur Überwachung radioaktiver Stoffe in der Ostsee

OSPAR Arbeitsgruppe zur Überwachung radioaktiver Stoffe im Nordostatlantik