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Umweltueberwachung
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Strahlenschutz

Überwachung der Umweltradioaktivität

Die Überwachung der radioaktiven Belastung der Umwelt im Rahmen des Strahlenschutzvorsorgegesetzes verteilt sich in Nordrhein-Westfalen auf fünf Messstellen (pro Regierungsbezirk eine Messstelle). Das LIA.nrw ist für den Regierungsbezirk Düsseldorf zuständig. Dazu werden an repräsentativen Orten in regelmäßigen Intervallen Boden- und andere Umweltproben (Sedimente, Grundwasser, Lebensmittel) auf ihren Gehalt an Radionukliden untersucht.



Die Materie besteht aus Atomen, die wiederum aus einem Atomkern und einer Elektronenhülle bestehen. Nahezu die gesamte Masse des Atoms ist im Kern konzentriert. Wir können daher sagen, dass quasi die gesamte Masse aller uns umgebender Materie aus Kernmaterie besteht.

Nur bestimmte Konstruktionen sind stabil
Atomkerne sind aus den Elementarteilchen Proton (positive Ladung) und Neutron (keine Ladung) aufgebaut. Die Anzahl der Protonen und Neutronen, aus denen der Kern aufgebaut wird, bestimmen seine Masse und seine Eigenschaften. Wie mit Bauklötzen ist im Prinzip jede beliebige Kombination aus Protonen und Neutronen denkbar. Allerdings wirken die Kräfte zwischen den Elementarteilchen so, dass nur einige bestimmte Konstruktionen stabil sind, alle anderen zerfallen mehr oder minder schnell durch Abgabe der überschüssigen Teilchen. Diesen Zerfallsprozess nennt man Radioaktivität.

Die meisten Atomkerne, die im Universum erzeugt werden (durch Sternexplosionen oder Kollision von Teilchen und Materie) sind zunächst instabile, radioaktive Gebilde. Erst nach und nach (je nach Element) bilden sich daraus die stabilen Elemente, die wir auf der Erde kennen. Einige dieser Elemente, wie z.B. Uran, Thorium oder Kalium, zerfallen allerdings so langsam, dass sie auch heute noch in verschiedener Häufigkeit in der Natur gefunden werden, Milliarden Jahre nach ihrer Produktion durch eine Sonnenexplosion. Die Zerfallsprodukte dieser sehr langlebigen instabilen Kerne sind die Hauptquelle der Umweltradioaktivität.

Wichtige Bedeutung für die Archäologie
Weiterhin werden durch die kosmische Strahlung (schnelle und energiereiche Teilchen aus dem Universum, die auf die Erdatmosphäre treffen und dort mit der stabilen Materie kollidieren) ständig neue instabile Kerne erzeugt. Die meisten dieser radioaktiven Kerne zerfallen in wenigen Augenblicken, einige dieser Produkte haben hingegen eine längere Lebensdauer. So wird zum Beispiel aus dem in der Luft reichlich vorhandenem Stickstoff durch Kollision mit energiereichen Teilchen radioaktiver Kohlenstoff (C-14) erzeugt. Dieser zerfällt so langsam, dass nach über 5000 Jahren noch rund die Hälfte der erzeugten Kerne vorhanden ist (sog. Halbwertszeit). Die Menge an radioaktivem Kohlenstoff ist vernachlässigbar klein im Vergleich zu der Menge an stabilem Kohlenstoff, der sich in der Umwelt befindet - der langsame Zerfall dieser Art von Atomkernen hat allerdings eine wichtige Bedeutung für die Archäologie, denn dank ihm können Funde bis auf ca 50.000 Jahre zurückdatiert werden (Radiokarbon-Methode). Denn abgestorbene Organismen atmen keinen radioaktiven Kohlenstoff aus der Atmosphäre mehr ein, und somit kann aus dem Atmosphärengehalt, dem Gehalt im archäologischen Fund und der Halbwertszeit das Alter des Funds bestimmt werden.
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Das LIA.nrw untersucht jährlich hunderte Proben
Radioaktive Stoffe können sich in verschiedenen Umweltbestandteilen ansammeln. Zur Kontrolle der Umweltradioaktivität werden im Labor des LIA.nrw jedes Jahr hunderte von Proben auf ihren Gehalt an Radionukliden untersucht. Dies umfasst die Messung von Proben aus den Bereichen:

  • Lebensmittel
  • Futtermittel
  • Umwelt

Alle für eine mögliche Strahlenexposition der Bevölkerung relevanten Umweltbereiche sowie auch die Zwischenglieder möglicher Expositionspfade werden auf ihren Aktivitätsgehalt hin untersucht.

Die Probenentnahmeorte sind dabei so ausgewählt, dass sie möglichst gleichmäßig über NRW verteilt liegen und damit großräumige Veränderungen des Pegels der Umweltradioaktivität erfasst werden können. Damit ist ständig ein flächendeckender und repräsentativer Überblick über die Umweltradioaktivität gewährleistet. 

Messen von Strahlung

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Umweltproben werden vom LIA.nrw auf Alpha, Beta- und Gammastrahlung untersucht. 
Dazu müssen je nach Probenart zunächst verschiedene vorbereitende Schritte durchgeführt werden (Probenaufbereitung). Das obige Schema zeigt grob, welche Schritte eine Umweltprobe durchlaufen muss, bevor sie im letzten Schritt mit einem spezialisierten Strahlungsdetektor untersucht werden kann.

Die Probenaufbereitung ist ein wichtiger Bestandteil der Messung, der einen wesentlichen Beitrag zu einem qualitativ hochwertigen Ergebnis liefert. Das LIA.nrw ist dafür gut ausgestattet mit verschiedenen Geräten wie Veraschungsofen, verschiedenen Zerkleinerungsmaschinen und Trocknungsvorrichtungen - und natürlich gut ausgestattete chemische Laboratorien.

Bundesweite Überwachung der Umweltradioaktivität:

Integriertes Mess- und Informationssystem zur Überwachung der Umweltradioaktivität (IMIS)


Um über ein adäquates Frühwarn- und Messsystem zu verfügen, das es gestattet, eine sich entwickelnde Belastungslage rasch feststellen und messtechnisch verfolgen zu können, und um auf der Basis genauer und zeitgerechter Informationen ggf. Vorsorgemaßnahmen zum Schutz der Bevölkerung einzuleiten zu können, wurde 1993 IMIS in Betrieb genommen, das Daten von über 2.000 Messstationen des Bundes und der Länder auswertet. Damit soll gewährleistet werden, dass im Falle eines kerntechnischen Ereignisses Einträge radioaktiver Stoffe in das Bundesgebiet schnell und sicher erkannt werden und Empfehlungen für die Bevölkerung ausgesprochen werden können.
Die Umweltbereiche, in denen radioaktive Stoffe sich ausbreiten können, werden von den Strahlungs- bzw. Aktivitätsmessnetzen des Bundes überwacht.

  • Überwachung der Gamma-Ortsdosisleistung (ODL) und der Kontamination des Bodens durch das Messnetz des Bundesamtes für Strahlenschutz mit 2.150 Messstationen,
  • Überwachung der Luft und des Niederschlags durch das Messnetz des Deutschen Wetterdienstes mit 40 Messstationen,
  • Überwachung der Luft durch das Messnetz des Bundesamtes für Strahlenschutz mit 11 Messstationen,
  • Überwachung der Bundeswasserstraßen durch das Messnetz der Bundesanstalt für Gewässerkunde mit 40 Messstationen,
  • Überwachung der Küstengewässer in Nord- und Ostsee durch das Messnetz des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie mit 12 Messstationen.

Die Umweltbereiche, in denen sich radioaktive Stoffe anreichern und in die Nahrungskette des Menschen gelangen können, wie z. B. Lebensmittel, Trinkwasser, Futtermittel, Pflanzen oder Boden, werden nach entsprechenden Probeentnahmen durch 48 Messstellen der Ländern überwacht. Pro Jahr werden so mehrere tausend Proben auf ihre Radioaktivität hin untersucht. Um in einem Anforderungsfall die benötigten Messdaten kurzfristig bereitstellen zu können, wurde ein leistungsfähiges Datenverarbeitungssystem errichtet. Die dezentral anfallenden Messdaten werden über Datenleitungen an die zentrale Datenbank beim Bundesamt für Strahlenschutz gesandt und von dort im Ereignisfall zusammen mit Prognosen über die zu erwartenden Ausbreitungs- und Kontaminationsverhältnisse an das Bundesumweltministerium übermittelt.

KomNet Frage-Antwort-Dialoge zum Thema Strahlenschutz