Proben der Radiochemielabore 2023

Carolin Löw, Carolin Bischoff (CVUA Stuttgart), Christin Fuchs, Matthias Brüderle (CVUA Freiburg)

 

Tschernobyl 1986 und Fukushima 2011 ‒ die zwei bekanntesten Reaktorunglücke und auch die oberirdischen Kernwaffentests der 1950er und 1960er Jahre haben ihre radioaktiven Spuren in der Umwelt hinterlassen. Von den damals freigesetzten und über Deutschland abgelagerten radioaktiven Stoffen ist nur noch wenig bis heute präsent. In einigen Regionen sind jedoch über bestimmte Eintragswege noch immer relevante Mengen an Radioaktivität in Lebensmitteln wie Wildschweinfleisch und Wildpilzen nachweisbar (siehe Internetbeitrag „Strahlenbelastung des Menschen durch natürliche und künstliche radioaktive Quellen - Teil 2“). Aus dieser Historie heraus – und um für mögliche zukünftige radiologische Ereignisfälle vorbereitet zu sein ‒ werden deutschlandweit routinemäßig radiochemische Untersuchungen von Lebensmitteln, Futtermitteln, Trinkwasser und bestimmten Umweltproben durchgeführt. Diese Aufgabe übernehmen in Baden-Württemberg die CVUAs Stuttgart und Freiburg.

 

Foto: verschiedene Laborproben auf einem Tisch in einem Radiochemielabor.

 

Im Jahr 2023 wurden in den Radiochemielaboren der CVUAs Stuttgart und Freiburg insgesamt 1126 Proben untersucht. Dabei setzt sich die Probenanzahl der Radioaktivitätsuntersuchungen aus verschiedenen Untersuchungsprogrammen zusammen (s. auch Grafik 1):

  • „Integriertes Mess- und Informationssystem zur Überwachung der Umweltradioaktivität“ (IMIS), siehe Infokasten
  • Wildüberwachungsprogramm Baden-Württemberg, siehe Infokasten
  • Trinkwasserproben zur Untersuchung der natürlichen Radioaktivität
  • Weitere besondere Untersuchungsprojekte (u. a. Wildpilze, Wildheidelbeeren)

 

Die zu analysierenden Parameter in den verschiedenen Probenarten richten sich nach den Vorgaben der jeweiligen Untersuchungsprogramme. Vorrangig wird auf Cäsium-137 (Cs-137) untersucht, das mittels Gammaspektrometrie gemessen wird. Hinzu kommt ‒ in kleineren Anteilen ‒ die Bestimmung weiterer Radionuklide wie Strontium-90 (Sr-90), alphastrahlender Nuklide und Tritium. Diese Nuklide erfordern eine aufwändige nasschemische Probenaufarbeitung, bevor die Messungen mittels Alphaspektrometrie, Proportionalzählrohr und Flüssigszintillation (LSC) durchgeführt werden. Bei ausgewählten Trinkwasserproben wird zudem der Gehalt an natürlichen Radionukliden bestimmt.

 

Infokasten

IMIS ‒ Radioaktivitätsmessungen bundesweit vernetzt

Als Folge der gesammelten Erfahrungen nach dem Reaktorunfall von Tschernobyl 1986 wurde in Deutschland das Strahlenschutzvorsorgegesetz verabschiedet. Als zentraler Bestandteil wurde darin das „Integrierte Mess- und Informationssystem zur Überwachung der Umweltradioaktivität“, kurz IMIS, als wichtiges Instrument zur Erhebung und Zusammenführung von Messdaten über Radioaktivität in verschiedenen Umweltmedien festgelegt.

 

In dem umfangreichen und systematisch aufgebauten Überwachungskonzept sind mehr als 50 Labore von Bund und Ländern beteiligt. Diese untersuchen nach einer deutschlandweit abgestimmten Messstrategie Proben u. a. aus den Bereichen Lebensmittel, Futtermittel, Trinkwasser, Boden, (Gras-)Bewuchs, Oberflächenwasser, Sedimente, Abwasser und Klärschlamm. In der vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) betriebenen IMIS-Datenbank werden die Ergebnisse gesammelt und als Grundlage für Lagebilder und Prognosen verwendet. Diese Daten können bei Bedarf für Entscheidungen zum Schutz der Gesundheit der Bevölkerung und der Umwelt herangezogen werden.

 

In Baden-Württemberg sind mit dem CVUA Stuttgart, dem CVUA Freiburg sowie der LUBW Karlsruhe drei Labore als Landesmessstellen an IMIS beteiligt. Im Bereitschaftsmodus, dem sogenannten Routine-Messbetrieb, sind deren Hauptaufgaben die routinemäßige Untersuchung von Proben für Monitoringdaten sowie die Bereithaltung von einsatzfähigen Geräte- und Personalressourcen für einen möglichen radiologischen Notfall. Im Intensiv-Messbetrieb hingegen, der bei einem eintretenden Notfall kurzfristig aufgenommen wird, wird der Laborbetrieb auf einen Schichtbetrieb mit maximaler Probenabarbeitung umgestellt. Hier steht die zuverlässige Ermittlung von Messdaten eines vielfachen Probenvolumens mit hohem Durchsatz, wenn benötigt auch über einen längeren Zeitraum hinweg, im Fokus. Für diese herausfordernde Aufgabe werden regelmäßig länderübergreifende Übungen durchgeführt.

 

Weitere Informationen

 

Die Hauptaufgabe der beiden Radiochemielabore ist die Mitwirkung im deutschlandweiten IMIS-Netzwerk. Neben den aufwändigen Notfallvorbereitungen und Übungen (siehe Internetbeitrag „Landesmessstellen in Baden-Württemberg üben für den nuklearen Notfallschutz“) ist jährlich eine festgelegte Zahl an IMIS-Proben zu untersuchen, die den überwiegenden Teil der Routineproben darstellen (siehe Grafik 2).

 

Grafik 1: Übersicht über die Untersuchungsprogramme der Radiochemielabore am CVUA Stuttgart und am CVUA Freiburg.

Grafik 1: Übersicht über die Untersuchungsprogramme der Radiochemielabore am CVUA Stuttgart und am CVUA Freiburg

 

Infokasten

Wichtige radioaktive Nuklide in der Umwelt

Ionisierende Strahlung, die beim Zerfall von instabilen (radioaktiven) Nukliden entsteht, wird in Alpha-, Beta-, Gamma- und Neutronenstrahlung unterteilt. Die Aktivität einer radioaktiven Substanz wird in der Maßeinheit Bequerel (Bq) angegeben, die die Anzahl der Zerfälle pro Sekunde beschreibt.

 

Die elektromagnetische Gammastrahlung entsteht u. a. als Begleiterscheinung anderer radioaktiver Zerfälle und kann nach einfacher Zerkleinerung der Proben direkt über die Gammaspektrometrie nachgewiesen werden. Häufig vorkommende gammastrahlende Nuklide sind Kalium-40, welches in allen Lebensmitteln und auch im Menschen natürlicherweise enthalten ist, sowie Cäsium-137 (Cs-137), das als künstliches Spaltprodukt gebildet wird und u. a. beim Reaktorunfall in Tschernobyl in großen Mengen freigesetzt wurde. Cs-137 weist eine Halbwertszeit von ca. 30 Jahren auf – dies bedeutet, nach 30 Jahren ist die Hälfte des ursprünglich vorhandenen Cs-137 immer noch in der Umwelt zu finden.

 

Unter den betastrahlenden Nukliden spielen Strontium-90 (Sr-90) sowie Strontium-89 eine wichtige Rolle. Beide Nuklide können bei künstlichen Kernspaltungen entstehen. Insbesondere Sr-90 mit einer längeren Halbwertszeit von ca. 29 Jahren kann auch viele Jahre nach der Freisetzung noch in Spuren in der Umwelt vorhanden sein. Die Bestimmung von Betastrahlern erfordert eine mehrstufige chemische Abtrennung mit anschließender Messung, z. B. mit einem Low-Level-Beta-Counter.

 

Weitere relevante Radionuklide in der Umwelt sind Alphastrahlende Nuklide wie Uran-238 und weitere Uran-Isotope. Diese und ihre Zerfallsprodukte (u. a. Radon-222 und Blei-210) können als natürlicher geologischer Bestandteil der Erdkruste in das Trinkwasser gelangen. Sie werden nach aufwändiger mehrtägiger radiochemischer Aufarbeitung mittels Alphaspektrometrie in langen Messzeiten bestimmt. Radon-222 kann als gasförmiges Nuklid aus der Erde austreten und in belasteten Regionen beispielsweise die Raumluft in Kellerräumen verunreinigen.

 

Weitere Informationen:

CVUA Stuttgart: Strahlenbelastung des Menschen durch natürliche und künstliche radioaktive Quellen – Teil 1

Bundesamt für Strahlenschutz: Radioaktivität in der Umwelt

 

IMIS-Proben

Die insgesamt 838 IMIS-Proben wurden nach den Vorgaben des IMIS-Programms auf gammastrahlende Nuklide (z. B. Cs-137) untersucht. Weitere Untersuchungsparameter waren Sr-90 in ca. 10 % der Proben und Tritium sowie alphastrahlende Nuklide in einigen Wasserproben.

 

Grafik 2: IMIS-Proben 2023 nach Probenart und Aufteilung der Untersuchungen bei IMIS-Lebensmittelproben.

Grafik 2: IMIS-Proben 2023 nach Probenart und Aufteilung der Untersuchungen bei IMIS-Lebensmittelproben

 

Beim IMIS-Messprogramm handelt es sich um ein Monitoring der Umweltradioaktivität. Ein Großteil der Messwerte lag unterhalb der Nachweisgrenze. In den folgenden Tabellen sind die gemessenen Maximalwerte für Cs-137 und Sr-90 aufgeführt. Zum Vergleich sind die für die Lebensmittelüberwachung geltenden Höchstwerte aufgeführt, die hier jedoch nicht direkt anwendbar sind.

 

Tabelle 1: Gemessene Maximalwerte für Cs-137 in den verschiedenen Matrices und Höchstwerte der Lebensmittelüberwachung zum Vergleich
Probenart
max. Aktivität
Cs-137
Probe
Lebensmittel
2,39 Bq/kg
Rindfleisch
Futtermittel
0,8 Bq/kg
Wiesenbewuchs
Umweltprobe
62,5 Bq/kg
Weideboden
Roh-/Trinkwasser
< 0,01 Bq/l
Reinwasser
Höchstwerte gemäß Durchführungsverordnung (EU) 2020/1158
370 Bq/kg
Milch, Milcherzeugnisse, Kleinkindernahrung
600 Bq/kg
Alle weiteren Lebensmittel

 

Tabelle 2: Gemessene Maximalwerte für Sr-90 in den verschiedenen Matrices und Höchstwerte der Lebensmittelüberwachung zum Vergleich
Probenart
max. Aktivität
Sr-90
Probe
Lebensmittel
0,2 Bq/kg
Wintergerste
Futtermittel
0,18 Bq/kg
Wiesenbewuchs
Umweltprobe
1,9 Bq/kg
Weideboden
Roh-/Trinkwasser
< 0,01 Bq/l
Reinwasser
Höchstwerte im radiologischen Notfall gemäß Verordnung (Euratom) Nr. 2016/52
75 Bq/kg
Säuglingsnahrung
125 Bq/kg
Milcherzeugnisse und flüssige Lebensmittel
750 Bq/kg
Alle weiteren Lebensmittel

 

Wildschweinproben

An den beiden CVUAs wurden 252 Proben Wildschweinfleisch auf die Belastung mit Cs-137 untersucht. Hierbei wird zwischen Proben vor der Vermarktung (direkte Einsendung von Jägern und Jagdmessstellen) und regulären Lebensmittelproben aus Metzgereien und Gastronomie unterschieden (Entnahme durch die Lebensmittelüberwachungsbehörden). Insbesondere bei den Proben vor der Vermarktung greift das abgestufte Überwachungsprogramm mit risikoorientierten Probenmessungen, damit kein Wildschweinfleisch über dem Höchstwert von 600 Bq/kg Cs-137 in den Verkehr kommt (siehe Infokasten). Alle Proben werden mittels Gammaspektrometrie untersucht.

 

Bei 18 Proben (ca. 11 %) von insgesamt 168 Proben vor der Vermarktung wurde eine Überschreitung des Höchstwerts von 600 Bq/kg Cs-137 festgestellt. Die höchsten Werte an Cs-137 ergaben sich bei einzelnen Wildschweinen aus dem Landkreis Biberach und dem Landkreis Breisgau-Hochschwarzwald mit 7120 bzw. 2380 Bq/kg. Von den 84 untersuchten Proben aus dem Lebensmittelhandel überschritten zwei Proben den Höchstwert und wurden beanstandet, wobei der höchste gemessene Wert an Cs-137 793 Bq/kg betrug (siehe Grafik 3).

 

Grafik 3: Ergebnisse der Untersuchung von Wildschweinproben 2023 nach dem Wildüberwachungsprogramm an den CVUAs.

Grafik 3: Ergebnisse der Untersuchung von Wildschweinproben 2023 nach dem Wildüberwachungsprogramm an den CVUAs

 

Die kompletten Untersuchungsergebnisse des Wildüberwachungsprogramms einschließlich der Messdaten der Jagdmessstellen und weiterer Messstellen werden jährlich gesondert veröffentlich (siehe Internetbeitrag „Radioaktivität in Wildschweinfleisch: Ergebnisse für das Jagdjahr 2022/2023 liegen jetzt vor“).

 

Infokasten

Radioaktive Belastung in Schwarzwild ‒ Überwachungsprogramm in Baden-Württemberg

Der Süden Deutschlands war vom Tschernobyl-Fallout 1986 besonders betroffen, weshalb in einigen Regionen bis heute künstliche radioaktive Nuklide im Boden vorhanden sind. Durch bestimmte Pilze, u. a. Hirschtrüffeln, können diese angereichert werden. Die belasteten Pilze können von Wildschweinen als Nahrungsquelle genutzt werden und zu einer Anreicherung von radioaktivem Cäsium-137 (Cs-137) in deren Muskelfleisch führen. Daher ist es möglich, dass Wildschweinfleisch relevante Mengen an Cs-137 enthält.

 

In Baden-Württemberg wird durch ein landesweites Überwachungsprogramm die Sicherheit von Wildschweinfleisch für den menschlichen Verzehr gewährleistet. Eine Säule bildet dabei die Messung von erlegten Wildschweinen durch die Jägerschaft direkt vor Ort, während die CVUAs Stuttgart und Freiburg anhand von Kontrollmessungen und stichprobenartigen Untersuchungen von Wildschweinfleisch aus nachgeordneten Handelsstufen (Gaststätten und Metzgereien) für eine zusätzliche unabhängige Kontrolle sorgen.

 

Wildschweinfleisch mit Cs-137-Gehalten von > 600 Bq/kg darf nicht in den Verkehr gebracht werden und muss fachgerecht entsorgt werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen des Überwachungsprogramms werden jährlich durch das CVUA Freiburg für das jeweilige Jagdjahr (01. April bis 31. März) ausgewertet. Diese Daten sowie weitere Informationen sind auf unserer Fachseite für Radioaktivität in Wildschweinfleisch veröffentlicht.

 

Trinkwasserproben zur Untersuchung der natürlichen Radioaktivität

In bestimmten Regionen von Baden-Württemberg können geologisch bedingt auch natürliche Radionuklide der Uran- und Thorium-Zerfallsreihe im Trinkwasser vorkommen (siehe Internetbeitrag „Strahlenbelastung des Menschen durch natürliche und künstliche radioaktive Quellen - Teil 1“). Im Rahmen von spezifischen Einzelerhebungen an Ortsnetzen und Einzelquellen wurden 14 Proben auf ihre Gehalte an Alphastrahlern (Gesamt-Alpha-Aktivität) sowie an Radon-222 untersucht. Dabei ergaben sich in einigen Fällen erhöhte Gehalte an Radon-222 bis zu 617 Bq/l und einmal ein erhöhter Wert an Gesamt-Alpha von 0,09 Bq/l, welche an die zuständigen Behörden vor Ort übermittelt wurden. Die Parameter- bzw. Prüfwerte der Trinkwasserverordnung betragen 100 Bq/l für Radon-222 und 0,05 Bq/l für die Gesamt-Alpha-Aktivitätskonzentration.

 

Weitere Untersuchungsprojekte: Wildpilze

Da Wildpilze in Baden-Württemberg nur für den Eigenbedarf gesammelt werden dürfen, stehen den CVUAs heimische Wildpilze als Probenmaterial nur durch gelegentliche Einsendungen von Privatpersonen zur Verfügung. Im Jahr 2023 wurden 4 Proben heimischer und importierter Wildpilze mittels Gammaspektrometrie untersucht. Dabei lag der höchste gemessene Wert an Cs-137 bei 38 Bq/kg bei einer heimischen Wildpilzprobe.

 

Weitere Informationen

Portal der Untersuchungsämter Baden-Württemberg: Radioaktivität

Bundesamt für Strahlenschutz: Grundlagen Radioaktivität

Bundesamt für Strahlenschutz: Aktuelle Lage der KKWs in der Ukraine

 

Quellen

  • Durchführungsverordnung (EU) 2020/1158 vom 05.08.2020
  • VO (Euratom) Nr. 2016/52 des Rates vom 15.01.2016

 

 

Artikel erstmals erschienen am 03.05.2024