Radioaktivität
Ortsdosisleistung der terrestrischen Gammastrahlung in ausgewählten Regionen Deutschlands
(Quelle: BfS Infoblatt 07/2003 vom 27. Juni 2003)

Informationen über Niveaus, Schwankungsbereiche und regionale Verteilungen der Umweltradioaktivität und der durch sie verursachten Expositionen haben infolge der Einbeziehung von Strahlenbelastungen durch natürliche Strahlungsquellen in die Strahlenschutzgesetzgebung und durch die Reduzierung von Strahlenschutzgrenzwerten bis in den Bereich natürlicher Strahlungspegel eine zunehmende Bedeutung gewonnen. Bei der Ermittlung solcher Verteilungen über große Regionen kommt der Ortsdosisleistung (ODL) durch die externe terrestrische Gammastrahlung eine besondere Bedeutung zu, weil sie einerseits einfach zu messen ist, andererseits aber auch Informationen über signifikante Niveaus interner Expositionen als Folge der natürlichen Radioaktivität im Boden und folglich auch in Atemluft oder Nahrungsgütern liefern kann. Weltweit wurden deshalb in vielen Ländern derartige Messvorhaben in großem Umfange verwirklicht.

Kartendarstellungen und statistische Angaben zur Verteilung der ODL der natürlichen terrestrischen Gammastrahlung für das Gesamtgebiet der westdeutschen Bundesländer basieren auf einem in den Jahren 1972 bis 1974 bundesweit durchgeführten Messprojekt. Bei der Verifikation dieser Daten zur Abklärung von Auffälligkeiten wurden im Jahr 1997 für vier von acht überprüften Landkreisen Abweichungen von im Mittel 50 % zu den früheren Ergebnissen festgestellt. Diese Kreise befanden sich in den ostbayerischen Mittelgebirgen (Oberpfälzer und Bayerischer Wald). Daraufhin wurde in den Jahren 1998 bis 2004 für die Regierungsbezirke Unterfranken, Mittelfranken, Oberfranken, Oberpfalz und Niederbayern die Verteilung der ODL in etwa gleichem Rasterabstand von 5 km wie bei dem während der Jahre 1994 bis 1996 durchgeführten BfS-Projekt für die ostdeutschen Bundesländer flächendeckend neu ermittelt. Die großflächig auffällig hohen ODL-Werte der früheren Messungen wurden nicht bestätigt. Ab 1999 wurden an allen Messorten auch Bodenproben entnommen; diese werden bis Mitte 2005 gammaspektrometrisch analysiert sein, so dass dann für die genannte Region auch die großflächige Verteilung der natürlichen Radioaktivität (Zerfallsreihen von U-238 und Th-232 sowie K-40) und von Cs-137 aus dem Reaktorunfall von Tschernobyl bekannt sein wird.

Durch den Reaktorunfall war in den ostdeutschen Bundesländern im wesentlichen nur die nordwestliche Region betroffen, die vom Nordwesten Brandenburgs bis in den Westen Mecklenburgs reicht. Da nicht auszuschließen war, dass die dort bei dem BfS-Projekt im Jahr 1995 gemessene ODL aus der Kontamination mit Cs-137 herrührende Beiträge enthielt, wurden im Rahmen anderer methodischer Untersuchungen die früheren Ergebnisse für diese Region durch die gammaspektrometrische Analyse von Bodenproben überprüft und korrigiert. Auch für diese Region liegt jetzt neben der Verteilung der ODL die Aktivitätsverteilung der natürlichen Radionuklide und von Cs-137 vor.

Zur dosimetrischen Bewertung der Kontamination der Böden mit Cs-137 erfolgten in Bayern und in Brandenburg darüber hinaus methodische Untersuchungen zur Tiefenverteilung des Cs-137. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse und aktueller Literaturquellen wurden Konversionskoeffizienten für die folgenden wichtigen Anwendungsfälle abgeleitet bzw. zusammengestellt:

natürliche Radionuklide (homogene Tiefenverteilung)
Cs-137-Kontamination in unbearbeitetem Boden (Aktivitätsprofile)
Cs-137-Kontamination in Ackerboden (homogene Schicht).

In den Jahren 2001 bis 2003 wurden ODL-Messungen und Probenahmen auch in Niedersachsen vorgenommen. In drei der vier niedersächsischen Regierungsbezirke (Lüneburg, Braunschweig und Hannover) sind die Untersuchungen abgeschlossen.

Die in Bayern ermittelten ODL lagen im Mittel um 30 % niedriger als die Werte aus dem Projekt der 70er Jahre; in Niedersachsen betrug der Unterschied etwa 50 %. Die Kartendarstellungen und statistischen Angaben werden deshalb je nach Bearbeitungsstand ständig aktualisiert.

Die Zuverlässigkeit der BfS-Messungen beruht einerseits auf der unmittelbaren Rückführbarkeit der Kalibrierung der eingesetzten ODL-Messtechnik auf die Normalmesseinrichtungen der PTB und anderseits auf der guten Übereinstimmung der Resultate der Direktmessungen mit den über die Ermittlung der Bodenaktivität erhaltenen Ergebnissen.

Bis Mitte 2004 wurde - bei Einschluss der früheren BfS-Ergebnisse für die ostdeutschen Bundesländer - die Verteilung der ODL der natürlichen terrestrischen Gammastrahlung für über 50 % der Fläche Deutschlands in dem oben genannten Raster ermittelt. In gleicher Auflösung wird nach Abschluss der gammaspektrometrischen Auswertung der Bodenproben im Jahr 2005 für mehr als 20 % der Fläche Deutschlands die regionale Verteilung der natürlichen Radioaktivität im Boden bekannt sein. Da die Proben drei Regierungsbezirken niedriger natürlicher Radioaktivität in Norddeutschland und vier Regierungsbezirken hoher natürlicher Radioaktivität in Süddeutschland genommen wurden, verbessert sich die Datenbasis zur Verteilung der natürlichen Radioaktivität in Deutschland deutlich.

Die Ergebnisse (dokumentiert in der vollständigen Fassung dieses Berichtes mit Stand 2001 und des 2005 verfügbaren Berichtes) liegen in Form von Dateien und von Kartendarstellungen vor. In der Enddatei für jedes Projekt sind die Messortkennzeichnung (Messortnummer, geografische Koordinaten, Höhe über NN, Ortslage, Kreiskennung) sowie die ODL-Werte enthalten. Mit Hilfe des Programms ArcIso wurden die relevanten Daten kartografisch dargestellt. (ArcIso ist ein auf dem geografischen Informationssystem ArcView der Fa. ESRI und dessen Erweiterung Spatial Analyst basierendes Isolinienprogramm, das Interpolation und grafische Auswertung von zweidimensional verteilten Punktdaten ermöglicht. Aus den mehr oder weniger unregelmäßig verteilten Punktdaten kann ein Regionalisierungsmodell berechnet werden. Als Interpolationsverfahren wurde das Kriging-Verfahren gewählt. Den errechneten ODL-Isoflächen können geografische oder administrative Karten hinterlegt werden.)

Das wesentliche Resultat der Messprogramme sind jedoch die Dateien als Grundlage für weitergehende Auswertung und Nutzung; die Karten dienen nur der Darstellung typischer ODL-Niveaus. Jeder ODL-Messwert wird durch die Aktivitätskonzentrationen der lokalen Umweltmedien in einem Umkreis von weniger als 100 m Durchmesser bestimmt. Die durch Interpolationsverfahren errechneten Isoflächen dürfen deshalb nicht als Bereiche gleicher ODL verstanden werden; darin können sehr wohl von dem ODL-Intervall abweichende Werte auftreten.

Für beispielsweise den bayerischen Regierungsbezirk Oberfranken ergab sich nach unseren Messungen die folgende Verteilung der Ortsdosisleistung [nSv/h] des natürlichen Grundpegels:

Region Kreis-Nr. Minimum Maximum St.abw. Median Mittelwert
Oberfranken   15 134 22 63 64
   Bayreuth 276, 272 26 118 19 51 55
   Bamberg 275, 271 28 104 16 67 67
   Coburg 277, 273 45 87 10 65 65
   Forchheim 278 27 76 12 59 57
   Hof 279, 274 15 84 17 48 48
   Kronach 280 49 114 15 63 67
   Kulmbach 281 28 111 21 70 70
   Lichtenfels 282 30 106 17 65 63
   Wunsiedel i. F. 283 43 134 24 79 86

Für das gleiche Areal wurde aus Bodenproben die Verteilung der spezifischen Aktivität von U-238 [Bq/kg] - das zum natürlichen Grundpegel beiträgt - ermittelt:

Region Kreis-Nr. Minimum Maximum St.abw. Median Mittelwert
Oberfranken   11 97 15 37 39
   Bayreuth 276, 272 21 88 14 37 38
   Bamberg 275, 271 15 61 12 32 33
   Coburg 277, 273 18 55 10 38 37
   Forchheim 278 19 52 10 35 34
   Hof 279, 274 11 43 9 26 27
   Kronach 280 17 54 8 40 40
   Kulmbach 281 16 56 8 38 38
   Lichtenfels 282 18 66 12 38 38
   Wunsiedel i. F. 283 34 97 20 57 62

 

Karte 1

 

Karte 2

Während Karte 5 die Dosisleistung der natürlichen terrestrischen Gammastrahlung in Ost-Bayern summarisch darstellt, zeigt Karte 6 den aus den spezifischen Aktivitäten errechneten Anteil des U-238.(Die Nummerierung der Karten folgt dem Bericht BfS-SW-01/03, "Ortsdosisleistung der terrestrischen Gammastrahlung in ausgewählten Regionen Deutschlands", welcher beim BfS bestellt werden kann.)

 

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