Environmental                       Studies

 

 

Home

Radioökologie

Eigenschaften von Radiocäsium

Radiocäsium in der Umwelt

Kurzfassung der Ergebnisse

Cs-137 in Waldböden

Cs-137 in Pflanzen

Cs-137 in Pilzen

Cs-137 in Hirschtrüffeln

Cs-137 in Wildtieren

Sr-90 in Umweltproben

Pb-210 and Ra-226

 

Radioecology

Properties of radiocesium

Radiocesium in the environm.

Abstract of research results

Cs-137 in forest soils

Cs-137 in plants

Cs-137 in mushrooms

Cs-137 in deer truffle

Cs-137 in wildlife

Sr-90 in envirm. samples

Pb-210 and Ra-226

Power plants

 

 

Wildlife projects

Teilflächenbewirtschaftung

Precision Farming

Links

Legal

Company

Downloads

Contact

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        

               Radiocäsium in Waldpflanzen

 Forschungsberichte sind als PDF-file verfügbar unter: Downloads

Ergebnisse

Bei allen Untersuchungen über das Verhalten von Cs-137 in Pflanzen und Pilzen aus Wäldern besteht das Problem der extremen Schwankungen der Cs-137 Aktivität in der zu betrachtenden Grundgesamtheit.  

Die Untersuchungen zum Verhalten von Cs-137 in Pflanzen und Pilzen wurden in den Untersuchungsgebieten ausschließlich auf 100x100m großen Dauerprobeflächen (B1, B2 und F1) durchgeführt (s. auch 2. Kurzfassung der Forschungsergebnisse von 1988-2001).

Die Ergebnisse der Untersuchungen von 1998 bis 2000 zeigen, dass sich die einzelnen Pflanzenarten, auf jeder Probefläche, in den mittleren Cs-137 Gehalten der Blätter unterschieden, wobei die Reihenfolge der Kontamination auf B1, B2 und F1 gleich oder zumindest ähnlich ist. Grundsätzlich waren Blätter von Farnen durchschnittlich am höchsten, von Himbeere und Brombeere am geringsten belastet. In der Abbildung 1 sind die Cs-137 Aktivitäten verschiedener Pflanzenarten auf der Probefläche F1 dargestellt.


Abb. 1: Cs-137 Aktivität in Blättern verschiedner Pflanzenarten auf F1 (Fuhrberg, Niedersachsen) n =je 9, von 1998 bis 2000. Mittelwerte und Minimal- bzw. Maximalwerte. Logarithmische Darstellung!


Typischerweise gehören die Farne zu den am höchsten kontaminierten autotrophen Pflanzenarten. Auf B2 lagen die Messwerte von Dornfarn (Dryopteris carthusiana) zwischen 3.950 Bq/kg und 12.690 Bq/kg, bei einem Mittelwert von 7.560 Bq/kg. Dagegen enthielten Himbeerblätter (Rubus idaeus) durchschnittlich nur 473 Bq/kg, Brombeerblätter (Rubus fruticosus) 403 Bq/kg, bei Maximalwerten von 1.290 Bq kg-1 bzw. 1.045 Bq/kg. Seegras (Carex brizoides) und Wald-Frauenfarn (Athyrium filix femina) waren mit durchschnittlich 2.240 Bq/kg und 2.340 Bq/kg ähnlich hoch kontaminiert.
In den Blättern vieler Pflanzenarten variierten die Cs-137 Gehalte während des Untersuchungszeitraumes saisonal. Die größten Aktivitätsunterschiede innerhalb der Vegetationsperioden kamen bei Adlerfarn auf F1 vor, der in jedem Jahr eine Zunahme der Cs-137 Gehalte vom Frühjahr zum Herbst hin hatte. So wurden im Juni 1999 und 2000 rund 1.000 Bq/kg, im Oktober dagegen rund 2.500 Bq/kg festgestellt. Auch in Dornfarn auf B2 und F1 und in Wald-Frauenfarn auf B2 erfolgte eine, wenn auch nur geringe Zunahme der Aktivität während der Vegetationsperiode. Im Jahresverlauf abnehmende Cs-137 Gehalte zeigten die Blätter von Brombeere auf B2 und F1, von Himbeere auf allen 3 Probeflächen sowie von Pfeifengras auf F1.


In der Abbildung 2 ist der zeitliche Verlauf von Cs-137 in Blättern, bezogen auf Trockensubstanz, in Dornfarn, Waldhainsimse und Brombeere auf B1, B2 und F1, von 1989–2000 dargestellt. Bei jedem Symbolpunkt handelt es sich um den Messwert einer Mischprobe aus 20 bis 40 Einzelpflanzen einer Art. Von den Flächen B1 und B2 liegen von 1989 bis 2000, mit Ausnahme von 1996, aus jedem Jahr Messwerte vor, während sich die Daten von der Fläche F1 auf die Jahre 1989-1993 und 1998 bis 2000 beschränken.
 

Abb. 2: Zeitverlauf von Cs-137 in Blättern von Dornfarn, Waldhainsimse und Brombeere auf den Dauerprobeflächen B1, B2 und F1, 1989 – 2000

Bei allen untersuchten Pflanzenarten nahm die Cs-137 Aktivität von 1987 bis 2000 deutlich ab (nur bei Adlerfarn war der Rückgang weniger ausgeprägt). So betrug 1989 die mittlere Cs-137 Kontamination von Dornfarnblättern auf B1 56.600 Bq/kg, im Jahr 2000 dagegen nur 10.210 Bq/kg, auf F1 nahm die Aktivität durchschnittlich von 4.500 Bq/kg auf 860 Bq/kg ab.
Besonders gravierend war auf allen Probeflächen der Rückgang der Aktivität in Himbeerblättern, von 1989 bis 2000 nahmen die mittleren Cs-137 Gehalte auf B1 von 4.500 Bq/kg bis 1.010 Bq/kg, auf B2 von 3.200 Bq/kg bis 610 Bq/kg und auf F1 von 940 Bq/kg bis 150 Bq/kg ab.
 

Aus radioökologischer Sicht ist es von besonderem Interesse zu wissen, in welcher Zeit die Cs-137 Kontamination von Produkten aus einem definierten Waldökosystem um die Hälfte abnimmt. Dieser Zeitraum wird als effektive Halbwertzeit (Teff) bezeichnet. Die effektive Halbwertzeit berücksichtigt alle Faktoren, wie radioaktiven Zerfall, Veränderung der Kontamination durch Massenvermehrung bei Pflanzen, Veränderung in der biologischen Verfügbarkeit des Nuklids im Boden usw., die eine Abnahme der Kontamination bedingen.
Nach dem Zerfallsgesetz gilt für die Abnahme der spezifischen Aktivität:

                                                 C/C0 = exp (-λ eff * t)
 
wobei sich die Ausscheidungskonstante λ eff aus der physikalischen Zerfallskonstanten, der biologischen Ausscheidungskonstanten und der Ausscheidungskonstanten für Massenvermehrung zusammensetzt.
In vorliegender Arbeit wurde die effektive Halbwertzeit berechnet, indem durch die aktuellen, logarithmierten Cs-137 Messdaten eine lineare Regression gelegt und der Steigungskoeffizient (λ eff) der Regressionsgeraden berechnet wurde. In der Tabelle 1 sind die effektiven Halbwertzeiten von Cs-137 für verschiedene Pflanzenarten auf den 3 Probeflächen angegeben.
 

Tab. 1: Effektive Halbwertzeiten (Teff) von Waldbodenpflanzen auf den Probeflächen B1, B2 und F1, von 1989 bis 2000

Spezies

 

Teff [Jahre]

 

 

Teff [Jahre]

 

B1

B2

F1

 

Mittelwert

Adlerfarn

 

 

23,8

 

23,8

Dornfarn

4.7

6.2

5.2

 

5.4

Brombeere

 

4.8

4.6

 

4.7

Heidelbeere

7.9

7.2

6.0

 

7.0

Himbeere

3.1

2.9

4.7

 

3.6

Pfeifengras

 

 

4.8

 

4.8

Seegras

 

5.3

 

 

5.3

 Wald-Frauenfarn

8.4

7.3

5.9

 

7.2

 Waldhainsimse

 

4.0

 

 

4.0

 

Die längste effektive Halbwertzeit von Cs-137 hat Adlerfarn mit 23,8 Jahren. Für die anderen Pflanzenarten liegen die Werte zwischen 2,9 und 8,4 Jahren.
Die Halbwertzeiten bei den einzelnen Pflanzenarten stimmen auf den 3 Probeflächen relativ gut überein. Himbeere hat immer die kürzeste effektive Halbwertzeit, mit einem Mittelwert von 3,6 Jahren. Blätter von Wald-Frauenfarn und Heidelbeere haben immer längere Halbwertzeiten, von durchschnittlich 7,2 bzw. 7,0 Jahren.
 
Die effektiven Halbwertzeiten wurden für den Zeitraum 1989 bis 2000 berechnet. Die Cs-137 Aktivitäten nahmen allerdings in den Pflanzen nicht gleichförmig ab. Vielmehr erfolgte bei allen untersuchten Arten (Ausnahme: Adlerfarn), von 1989 bis etwa 1994, ein relativ schneller Rückgang der Aktivität. In der nachfolgenden Phase, von 1995 bis 2000, zeigten einige Arten eine deutliche langsamere Abnahme (z.B. Brombeere und Himbeere auf F1, Dornfarn auf B1 und B2), keine Veränderung (z.B. Heidelbeere auf B1 und B2, Waldhainsimse auf B2) oder eine Zunahme der Cs-137 Aktivität (z.B. Adlerfarn auf F1, Himbeere auf B1). Diese Trendverläufe sind, aufgrund der kurzen Zeitspanne und der geringen Veränderungen der Cs-137 Aktivität, statistisch nicht signifikant.
 

Die Arbeiten wurden mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit finanziert. Der Text gibt die Auffassung und Meinung des Auftragnehmers wieder und muss nicht mit der des Bundesumweltministeriums übereinstimmen.