Radioaktivität in der Umwelt
Im Rahmen der laborgestützten Umweltüberwachung bestimmen wir durch Laboruntersuchungen regelmäßig den Radioaktivitätsgehalt in der Luft, im Niederschlag und in Oberflächenwässern sowie in Klärschlamm und in Futtermitteln.
Probenanzahl im Jahr 2023
Ursprung der Radioaktivität
Der Großteil der gemessenen Radioaktivität ist natürlichen Ursprungs und überall in der Natur zu finden. Die Untersuchungen werden durchgeführt, um zu sehen, wie sich der Anteil der künstlichen Radionuklide in der Umwelt entwickelt. Künstliche Radionuklide in der Natur sind auf atmosphärische Atomwaffentests, den Reaktorunfall in Tschernobyl und Nuklearanlagen bzw. Nuklearanwendungen zurückzuführen.
Radioaktivität in der Luft
Bei Luft handelt es sich um einen der wichtigsten Wege, auf denen sich Radioaktivität in der Umwelt verteilen kann. Denn durch Luftströmungen können radioaktive Partikel über weite Strecken transportiert werden. Daher ist die Messung von Radioaktivität in der Luft eine der bedeutendsten Aufgaben, die wir im Rahmen der Umweltüberwachung durchführen. Radioaktive Partikel in der Luft werden österreichweit an elf Standorten in Retz, Alt-Prerau, Wien, Linz, Graz, Straß, Klagenfurt, Salzburg, Sonnblick, Innsbruck und Bregenz gesammelt (siehe Grafik).
Die meisten radioaktiven Stoffe in der Luft sind an Tröpfchen oder Partikel (Aerosole) gebunden. Bei der Probenahme wird Luft durch einen Filter gesaugt. Die Tröpfchen und Partikel bleiben dabei auf dem Filter hängen und werden gesammelt. An einigen Standorten werden zusätzlich spezielle Sammelgeräte betrieben (Wien, Linz und Innsbruck), um auch gasförmige Radionuklide, wie etwa radioaktives Iod, nachweisen zu können.
Die Besaugung der Luftfilter findet über einen Zeitraum von einer Woche statt. Danach werden die Luftfilter getauscht und an unsere Radioaktivitäts-Messlabore übersendet. Die Filter werden in entsprechende Messbehälter gepresst und es folgt eine Messung auf hochempfindlichen Detektoren. Unsere Expertinnen und Experten werten die Messergebisse aus und berichten bei außergewöhnlichen Messwerten sofort an die zuständigen Bundesministerien. Im Jahr 2023 wurden insgesamt 782 Proben für die Luftüberwachung gesammelt und analysiert.
Radionuklide
Nuklide sind eine Art von Atomen. Radioaktive Nuklide werden auch Radionuklide genannt. In der Luft werden vor allem natürliche Radionuklide nachgewiesen. Diese entstehen aus dem radioaktiven Edelgas Radon oder werden in der Atmosphäre durch Strahlung aus dem Weltall erzeugt (kosmogene Radionuklide).
Radionuklide – Klagenfurt: Beryllium-7
Das bedeutendste kosmogene Radionuklid ist Beryllium-7. Die folgende Abbildung zeigt beispielhaft den Verlauf des Beryllium-7-Gehalts in der Luft in Klagenfurt über die letzten Jahre. Die Schwankung zu den verschiedenen Jahreszeiten hängt vor allem mit dem Wetter zusammen.
Radionuklide – Klagenfurt: Cäsium-137
Neben den natürlichen Radionukliden wird regelmäßig auch das künstliche Radionuklid Cäsium-137 in der Luft nachgewiesen. Cäsium-137 wurde 1986 beim Reaktorunfall von Tschernobyl freigesetzt und ist heute noch nachweisbar. Die folgende Abbildung zeigt exemplarisch den Verlauf des Cäsium-137-Gehalts in der Luft für Klagenfurt. Der Verlauf zeigt neben einer stetigen Abnahme auch eine jahreszeitliche Schwankung. Die höheren Werte in den Wintermonaten entstehen wetterbedingt, aufgrund eines geringeren Austausches zwischen den Luftschichten.
Radionuklide – Klagenfurt: Beryllium-7 und Cäsium-137 im Vergleich
Im direkten Vergleich liegt die Menge von künstlicher Radioaktivität weit unter der natürlichen. So ist zum Beispiel die Aktivität von Cäsium-137 (künstlich) im Vergleich zu Beryllium-7 (natürlich) je nach Jahreszeit um das Hundert- bis Zehntausendfache niedriger (siehe Grafik unten).
Neben diesen regelmäßig in der Luft vorkommenden Radionukliden wurden im Jahr 2021 einmal in einem Luftfilter aus Klagenfurt geringe Spuren von Iod-131 festgestellt (4,5 μBq/m³, das ist nur unwesentlich über der Nachweisgrenze). Die ermittelte Aktivität ist aus gesundheitlicher Sicht ohne Belang.
Im Jahr 2022 wurden keine außergewöhnlichen Radionuklide festgestellt. Die Messwerte der nachgewiesenen Radionuklide bewegten sich im üblichen Bereich. Es wurden keine gesundheitlich relevanten Werte festgestellt.
Radioaktivität im Niederschlag
Durch Luftströmungen können radioaktive Partikel über weite Strecken transportiert werden. Niederschlag (Regen, Schnee etc.) kann diese Partikel aus der Luft auswaschen. Daher gilt der Niederschlag als aussagekräftiger Indikator für die Verbreitung von Radioaktivität in der Umwelt. Die Messung von Radioaktivität im Niederschlag ist folglich eine wichtige Aufgabe, die wir im Rahmen der Umweltüberwachung durchführen. Niederschlag wird österreichweit an neun Standorten gesammelt (siehe Grafik).
Der Niederschlag wird über einen Zeitraum von einem Monat gesammelt und danach an unsere Radioaktivitäts-Messlabore übersendet. Hier werden die Niederschlagsproben in der Regel eingedampft und die dabei entstandenen Rückstände in entsprechende Messbehälter gepresst. Die Messung erfolgt mit hochempfindlichen Detektoren. Unsere Expertinnen und Experten werten die Messergebisse aus und berichten bei außergewöhnlichen Messwerten sofort an die zuständigen Bundesministerien.
Im Jahr 2023 wurden insgesamt 109 Proben für die Niederschlagsüberwachung gesammelt und analysiert.
Radionuklide
Im Niederschlag werden typischerweise die Radionuklide Tritium, Beryllium-7 und Cäsium-137 nachgewiesen. Die Grafik zeigt den Verlauf der Tritium-Aktivitätskonzentration im Niederschlag.
Das heute in der Umwelt vorhandene Tritium ist teilweise kosmogenen, teilweise künstlichen Ursprungs. „Kosmogen“ bedeutet, dass das Tritium durch Teilchenstrahlung aus dem Weltall in der Erdatmosphäre erzeugt wird. Die atmosphärischen Kernwaffenversuche der 1950er und 1960er Jahre sind die Hauptquelle für den künstlichen Tritium-Anteil.
Das regelmäßig im Niederschlag nachgewiesene Cäsium-137 stammt größtenteils aus dem Reaktorunfall von Tschernobyl. Im Jahr 2023 lagen 12 Messwerte über der Nachweisgrenze. Der höchste Messwert betrug 0,15 Bq/m² (Salzburg, Juli 2023), der Median lag bei 0,03 Bq/m². Die gemessenen Werte bewegten sich damit im Bereich der letzten Jahre.
Es wurden keine gesundheitlich relevanten Werte festgestellt.
Radioaktivität im Oberflächenwasser
Zu den Oberflächenwässern zählen Flüsse und Seen. Bei Reaktorunfällen können radioaktive Substanzen über den Kühlkreislauf in Oberflächenwässer gelangen. In so einem Fall würden diese radioaktiven Partikel durch Flüsse über weite Strecken und auch grenzüberschreitend transportiert. Daher erfolgt in Österreich eine Beprobung von Flusswasser vor allem beim Grenzübergang in das Bundesgebiet. An großen Flüssen findet ebenso eine Probenahme beim Abfluss aus Österreich statt, um sicherzustellen, dass in Österreich keine Ableitung von Radionukliden in das Wasser erfolgt ist.
Die Proben werden im Allgemeinen monatlich als Stichproben entnommen. Zusätzlich erfolgen bei einigen Flüssen Probenahmen mit automatischen Sammelgeräten. Mit diesen werden einen Monat lang in regelmäßigen Zeitabständen Proben entnommen, die zu einer Gesamtprobe vereint werden. Dies kommt einer kontinuierlichen Probenahme sehr nahe. Oberflächenwasser wird österreichweit an 19 Standorten in allen Bundesländern beprobt (siehe Grafik). 2023 wurden insgesamt 286 Oberflächenwasserproben gesammelt und analysiert.
Im Oberflächenwasser werden typischerweise die Radionuklide Tritium, Beryllium-7, Kalium-40 und Cäsium-137 nachgewiesen. Das natürliche Radionuklid Beryllium-7 und der natürliche Anteil des Tritiums entstehen laufend in der Atmosphäre (kosmogen). Kalium-40 ist ein natürliches Radionuklid mit einer sehr langen Halbwertszeit, das bereits bei der Entstehung des Sonnensystems existierte (primordiales Radionuklid).
Die Grafik zeigt den Verlauf der Tritium-Aktivitätskonzentration an zwei Probenahmestellen an der Thaya. Dabei wurde ein Jahresdurchschnittswert aus den monatlichen Messwerten berechnet.
Seit etwa Mitte 1985 werden an der Probenahmestelle an der Thaya in Bernhardsthal erhöhte Tritiumkonzentrationen festgestellt. An der flussaufwärts gelegenen Probenahmestelle in Alt-Prerau werden keine erhöhten Tritiumwerte registriert. Nach Alt-Prerau verlässt die Thaya Österreich und fließt bis Bernhardsthal auf tschechischem Gebiet. Sie wird dort unter anderem vom Fluss Jihlava gespeist, an dessen Oberlauf das Kernkraftwerk Dukovany liegt. Deshalb wird der Ursprung des Tritiums in der Tschechischen Republik vermutet.
Erhöhte Tritiumwerte weist seit 1985 ebenso die March auf, in die die Thaya mündet. Durch die zunehmende Verdünnung mit Wasser aus Zuflüssen nehmen die Tritiumkonzentrationen jeweils flussabwärts ab.
Die Aktivitäten der regelmäßig in Oberflächenwässern vorkommenden Radionuklide entsprachen dem langjährigen Durchschnitt. Es wurden keine gesundheitlich relevanten Werte festgestellt.
Kläranlagen
Das Abwasser und der Klärschlamm aus den Kläranlagen Gössendorf (Graz), Feuerbach (Klagenfurt), Asten (Linz) und Simmering (Wien) wird regelmäßig auf radioaktive Stoffe untersucht.
In diesen Proben werden – neben natürlichen Radionukliden und Radionukliden aus dem Tschernobylunfall – auch Radionuklide nachgewiesen, die in der Nuklearmedizin zu diagnostischen und therapeutischen Zwecken eingesetzt werden. Diese Radionuklide gelangen hauptsächlich über Ausscheidungen der Patientinnen und Patienten in die Kläranlagen. Regelmäßig nachgewiesen werden Gallium-67, Iod-123, Iod-131, Indium-111, Lutetium-177, Technetium-99m, Samarium-153, Thallium-201 und Thallium-202.
Lutetium-177 wird zum Beispiel für ein Therapieverfahren bei Prostatakrebs eingesetzt. Andere Radionuklide kommen in der Szintigrafie zum Einsatz. Szintigrafie ist eine Bildgebungstechnik, bei der sich die Radionuklide in bestimmten Gewebearten anreichern und so in Bildern sichtbar gemacht werden können. Zum Beispiel kann so ein Knochentumor gefunden werden.
Die in der Medizin eingesetzten Radionuklide haben in der Regel eine sehr kurze Halbwertszeit und zerfallen daher sehr schnell in nicht radioaktive Elemente. Daher kommt es zu keiner Anreicherung diese Radionuklide in der Umwelt.
Die Proben aus den Kläranlagen werden im Allgemeinen monatlich als Stichproben entnommen. Zusätzlich erfolgt beim Zu- und Ablauf der Kläranlage Linz-Asten eine Probenahme mit automatischen Sammelgeräten. Dies kommt einer kontinuierlichen Probenahme sehr nahe.
Im Jahr 2023 wurden insgesamt 134 Proben zur Überwachung von Kläranlagen in Österreich gesammelt und analysiert.
Die nachfolgende Grafik zeigt den Jahresmedian der Messwerte über der Nachweisgrenze in Klär- und Faulschlamm für die Radionuklide aus der Nuklearmedizin mit den höchsten Aktivitätskonzentrationen (Technetium-99m, Lutetium-177 und Iod-131). Klärschlamm ist ein Abfallprodukt aus der Abwasserbehandlung in Kläranlagen. Unter Faulschlamm versteht man Klärschlamm, der durch Ausfaulen stabilisiert wurde.
Die Messwerte beziehen sich auf die Trockenmasse der Proben. Der Jahresmedian der Messwerte für Technetium-99m und Iod-131 bewegt sich über die Jahre im annähernd selben Bereich. Bei Lutetium-177 ist ein leichter Anstieg festzustellen, was auf einen vermehrten Einsatz in der Krebstherapie hindeutet.
Die Aktivitätskonzentrationen der weiteren in der Nuklearmedizin eingesetzten Radionuklide liegen im Jahresdurchschnitt üblicherweise in der Größenordnung von 10 Bq/kg. Gallium-67 und Samarium-153 konnte im Jahr 2023 in keiner Probe gemessen werden.
Die Aktivitätskonzentrationen im Abwasser der Kläranlagen erreichen im Jahresdurchschnitt Werte, die um das hundert bis tausendfache kleiner sind als jene im Klär- und Faulschlamm.
Die in den Proben aus Kläranlagen festgestellten Aktivitäten haben keine gesundheitliche Relevanz.
Futtermittel
Futtermittel sind ein wichtiger Bestandteil der Nahrungskette und können einen Einfluss auf den Radionuklidgehalt in Lebensmitteln haben. Daher werden sie im Rahmen der laborgestützten Umweltüberwachung regelmäßig von der AGES untersucht.
Die Probenahme erfolgt stichprobenartig und jährlich werden ungefähr 50 Proben von Futtermitteln aus unterschiedlichen Futtermittelklassen analysiert. Darunter befinden sich beispielsweise auch Vitamine und Mineralstoffe.
Überwachung und Zusammenarbeit
Durch die Überwachung von Luft, Niederschlag, Oberflächenwasser, Kläranlagen und Futtermitteln können wir auch geringfügige Erhöhungen der Radioaktivität in der Umwelt feststellen und diese sofort dem zuständigen Bundesministerium melden. Treten auffällige Messwerte auf, so werden diese im europäischen und internationalen Rahmen über die EU und die IAEA (International Atomic Energy Agency, Internationale Atomenergie-Organisation) ausgetauscht und die Bevölkerung wird informiert. Zusätzlich stehen die Radioaktivitätslabore weltweit in direktem Kontakt zueinander und tauschen sich aus.
Nähere Details zur Umwelt- und Lebensmittelüberwachung in Österreich sind in unserem gemeinsamen Bericht mit den Ministerien für Klimaschutz und Gesundheit zu finden. Die Berichte finden Sie unter Downloads.
Radioaktivität in Holzbrennstoffen und deren Aschen
In Holzaschen können sich gesundheitsschädigende Stoffe wie Schwermetalle und radioaktive Stoffe anreichern, wobei sich die Menge stark unterscheiden kann. Für radioaktive Stoffe ist die Anreichung in Holzpellet-Asche am höchsten. Unter anderem aus diesem Grund sollte Holzpellet-Asche nicht zum Düngen im Garten verwendet werden.
Holz ist ein relativ schnell nachwachsender Rohstoff und gilt als umweltfreundlicher, CO2‑neutraler Brennstoff. Durch den Verbrennungsvorgang fällt nur Asche als Abfallprodukt an. Für den jeweiligen Holzbrennstoff (Holzpellets, Hackschnitzel, Holzscheite und Holzbriketts) gibt es eigens konzipierte Verbrennungsanlagen, die optimal an das verwendete Produkt angepasst sind.
Das Heizen mit Holzpellets wird vom Bund, den Bundesländern und den Gemeinden gefördert. In den letzten Jahren heizen immer mehr Haushalte mit Pelletkesseln. Bundesweit gibt es mehr Pelletkessel als andere Biomassekessel. In Österreich werden nur Nebenprodukte der Sägeindustrie und keine Rinde für die Pelletproduktion verwendet. Beim Heizen wird der organische Bestandteil des Holzes verbrannt, während der mineralische, nicht brennbare Anteil als Asche zurückbleibt. Pflanzenaschen aus Biomassefeuerungen können wertvolle Sekundärrohstoffe darstellen. Ihr möglicher Einsatz auf land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen ist in der „Richtlinie für den sachgerechten Einsatz von Pflanzenaschen“ näher beschrieben. Diese finden Sie am Ende dieser Seite unter Downloads.
Cäsium und Strontium in Holzaschen
Unter anderem durch den Tschernobyl-Reaktorunfall (1986) wurden radioaktives Cäsium und Strontium über mehrere europäische Länder, darunter auch Österreich, verteilt. Diese radioaktiven Stoffe werden von der Vegetation aufgenommen. Bedingt durch ihre Halbwertszeit von circa 30 Jahren können in den betroffenen Gebieten, noch immer radioaktives Cäsium und Strontium in Pflanzen (z.B. Bäume) sowie Wildtieren nachgewiesen werden. Wenn Holz aus diesen Regionen zum Heizen verwendet wird, kann es in den Aschen zur Anreicherung von radioaktivem Cäsium und Strontium kommen.
Die Radioaktivität im Holz selbst ist aus strahlenschutztechnischer Sicht unbedenklich und stellt daher kein gesundheitliches Risiko für die Bevölkerung dar. Die Anreicherung von radioaktiven Stoffen in den erzeugten Holzaschen variiert jedoch stark und kann aus Sicht des Strahlenschutzes relevant sein.
AGES-Monitoringprojekt zur Radioaktivitätsüberwachung in Holzbrennstoffen
Schon 1998 berichtete das österreichische Umweltbundesamt gemeinsam mit der Bundesanstalt für Lebensmitteluntersuchung (heute AGES) über den Cäsium-Gehalt in österreichischen Holzaschen. (Bericht) Da für Österreich wenig aktuelle Daten vorlagen, führten wir in den Jahren 2020/21 ein Monitoring-Projekt zur Radioaktivitätsüberwachung von Holzbrennstoffen (gemäß § 125 Strahlenschutzgesetz 2020) durch. Das Hauptaugenmerk lag auf Holzpellet-Proben, weil deren Aschegehalt verglichen mit dem Aschegehalt anderer Holzbrennstoffe am geringsten ist. Dadurch ist die Anreicherung radioaktiver Stoffe in der Holzpellet-Asche höher.
Auf Basis unserer Projektergebnisse wurde eine Abschätzung der Strahlenbelastung (= Dosis) bei der Verwendung von Holzpellet-Asche zur Gemüsedüngung im Garten durchgeführt. Dabei wurde davon ausgegangen, dass pro Jahr mit einer ein Zentimeter dicken Ascheschicht gedüngt wird und die Hälfte des jährlich konsumierten Gemüses aus dem eigenen Garten kommt. Für die Berechnung wurden die höchsten gemessenen Radioaktivitätsgehalte verwendet. In diesem Fall ergibt sich eine jährliche Dosis von 0,2 Millisievert (Abkürzung: mSv). Wie die folgende Grafik zeigt, ist dies im Vergleich zu anderen Strahlenbelastungen ein sehr geringer Wert.
Ein Panorama Zahnröntgen entspricht einer Dosis von 0,03 Millisievert. Ein Transatlantikflug oder eine Lungenröntgenaufnahme entspricht einer Dosis von ca. 0,05 – 0,09 Millisievert, Düngen mit einem Zentimeter Asche pro Jahr entspricht 0,2 Millisievert, eine Mammografieuntersuchung ca. 0,2 bis 0,3 Millisievert. Die natürliche Strahlenexposition in Österreich beträgt ca. 4,3 Millisievert pro Jahr. Eine Computertomographie des Brustkorbs entspricht 6,7 Millisievert und 31 Tage auf der Raumstation ISS 24,8 Millisievert.
Es ist aus unserer Sicht dennoch nicht zu empfehlen, die Holzpellet-Asche in den Garten oder sogar auf ein Gemüsebeet zu streuen. Denn in den Aschen sind neben radioaktiven Stoffen auch nicht brennbare und möglicherweise gesundheitsschädigende Mineralstoffe, Salze, Schwermetalle sowie organische Schadstoffe aufkonzentriert.
Die Entsorgung der Aschen im privaten Haushalt ist in jedem Bundesland und oft auch in jeder Gemeinde unterschiedlich geregelt. Im Großteil von Österreich wird vorgeschrieben, die ausgekühlte Asche im Restmüll zu entsorgen.
Detaillierte Fachinformationen zum Projekt finden Sie im Endbericht, den Sie unter Downloads abrufen können.
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Mag. Dr. Claudia Landstetter
- strahlenschutz.wien@ages.at
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Aktualisiert: 24.10.2024