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Im März 2011 kam es im Zusammenhang mit dem großen Tohoku-Erdbeben und dem daraus resultierenden Tsunami zu einem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi an der Ostküste Japans. Bei diesem Unfall wurden die Radionuklide Cäsium 134Cs und 137Cs in den Ozean in der Nähe des Kraftwerks freigesetzt, wodurch Meereslebewesen radioaktivem Material ausgesetzt wurden.

Für die Wissenschaftler dienten 134Cs und 137Cs als Marker, die die Wanderungswege anzeigen. Wenn zum Beispiel ein pazifischer Roter Thun eine nachweisbare Konzentration von 134Cs (das relativ schnell zerfällt) aufwies, war dies ein Hinweis darauf, dass er vor kurzem aus Japan eingewandert war. Dies lieferte wichtige Erkenntnisse über die Dynamik der Thunfischwanderung im Pazifik.

Was ist Strahlung?

Der Definition nach ist Strahlung Energie in Form von Wellen oder energiereichen Teilchen. Es gibt zwei Arten:

• Ionisierende Strahlung: Sie hat so viel Energie, dass sie Elektronen aus Atomen herausschlagen und ein Ion oder ein unausgewogenes Atom erzeugen kann. Dieser Prozess kann lebende Zellen verändern und Mutationen in der DNS und Schäden im Gewebe verursachen, was für den Menschen ein Gesundheitsrisiko darstellt. Beispiele sind Röntgengeräte, kosmische Strahlung und radioaktive Kernelemente.

• Nicht-ionisierende Strahlung: hat nicht genug Energie, um eine Ionisierung zu verursachen, kann aber Atome verschieben. Beispiele sind Radiowellen, Mikrowellen und sichtbares Licht.

Woher kommt die Strahlenbelastung?

Strahlung war schon immer ein natürlicher Bestandteil unserer Umwelt, mit Quellen in Boden, Wasser und Luft. Zu den vom Menschen geschaffenen Quellen gehören Bergbau, Stromerzeugung, Nuklearmedizin, militärische Anwendungen und Konsumgüter. Nach Angaben des National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP) ist die durchschnittliche Person in den USA einer durchschnittlichen jährlichen Strahlendosis von 620 Millirem (6,2 Millisievert) ausgesetzt, die nicht als schädlich angesehen wird.2

Der Begriff Hintergrundstrahlung bezieht sich auf die Strahlung, die immer in der Umwelt vorhanden ist, hauptsächlich aus natürlichen Quellen und zu einem kleinen Teil aus vom Menschen verursachten Quellen. Mit diesem Rechner für die persönliche jährliche Strahlendosis der U.S. Nuclear Regulatory Commission können Sie feststellen, wie hoch Ihre persönliche Strahlenbelastung ist.

Was ist ein radioaktiver Zerfall und eine Halbwertszeit?

Radioaktiver Zerfall ist definiert als der Prozess, bei dem ein Radionuklid im Laufe der Zeit Energie (in Form von Alpha-, Beta- oder Gammastrahlen) freisetzt und sich in einen anderen Zustand verwandelt, bis das Element wieder stabil ist. Beim Zerfall können sich Radionuklide vollständig in andere Elemente umwandeln. Die Halbwertszeit ist die Geschwindigkeit, mit der ein Radionuklid in die Hälfte seiner ursprünglichen Atome zerfällt, und wird als Zeit gemessen, die von Sekunden über Minuten bis zu Millionen von Jahren reichen kann.3

Wie wirken sich radioaktive Stoffe auf den Menschen aus?

Die Schwere der Auswirkungen von Strahlung hängt von der Exposition ab, entweder chronisch (kontinuierliche Exposition über einen langen Zeitraum) oder akut (kurzfristige Exposition). Radioaktive Stoffe, die Energie in Form von ionisierender Strahlung freisetzen, können lebende Zellen schädigen, indem sie den Zustand der Atome im genetischen Material verändern, was wiederum zu Mutationen der DNA führt. Wichtig sind jedoch die Art der Exposition (intern vs. extern), die Dosis, die Halbwertszeit des Radionuklids, der Ort, an dem es sich im Körper anreichert, und die Art und Weise, wie der Körper es verstoffwechselt.

Über die genaue Definition und den Grad der „niedrigen Dosis“ sind sich die Experten uneinig, aber die Schutznormen für die USA gehen konservativ davon aus, dass jede Strahlenbelastung ein gewisses Risiko birgt und das Risiko mit der Dosis steigt.3

Was sind Cäsium-Isotope?

137Cs und 134Cs sind Radionuklide, die durch Kernspaltung erzeugt und in medizinischen Geräten und Messgeräten verwendet werden, und sind auch eines der Nebenprodukte von Kernspaltungsprozessen in Kernreaktoren und Kernwaffentests.

137Cs und 134Cs waren bereits vor der Nuklearkatastrophe von Fukushima in der Umwelt vorhanden, und zwar aufgrund von Kernwaffentests in den 1950er und 1960er Jahren, der Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen in den 1980er Jahren und dem Unfall in Tschernobyl 1986. Der Unfall im Jahr 2011 ergänzt jedoch diese bekannten Quellen, und die lange Halbwertszeit von 137Cs (30,04 Jahre) bedeutet, dass es im Vergleich zu 134Cs (2,07 Jahre) noch eine ganze Weile in der Umwelt verbleiben wird.

Wie wirkt sich Radiocäsium auf Fische aus?

Die Besorgnis über 137Cs in der Meeresumwelt ist auf seine Aufnahme und Diffusion in den Fettgehalt des biologischen Gewebes von Fischen und das Potenzial für eine Bioakkumulation über das Nahrungsnetz zurückzuführen. Es ist erwiesen, dass Meeresfische Cs sowohl aus der wässrigen Phase als auch aus der Nahrung aufnehmen.5

Von fünfzig Blauflossenthunfischen, die 2012 vor der Westküste der USA beprobt wurden, wiesen die kleineren Blauflossenthunfische (die erst kürzlich aus Japan eingewandert waren) 134Cs (0,7 ± 0,2 Bq/kg) und erhöhte 137Cs (2,0 ± 0,5 Bq/kg) in ihrem weißen Muskelgewebe auf, während die meisten größeren, älteren Fische kein 134Cs und nur Hintergrundwerte von 137Cs hatten. Für die Wissenschaftler dienen die Radionuklide als Marker, die die Wanderungswege anzeigen. Wenn zum Beispiel ein pazifischer Roter Thunfisch nachweisbare Werte von 134Cs (das relativ schnell zerfällt) aufweist, deutet dies darauf hin, dass er kürzlich aus Japan eingewandert ist.

Weitere Informationen

Strahlung

• Glossar radioaktiver Begriffe
• Herkunft, Eigenschaften und gesundheitliche Auswirkungen von radioaktivem Cäsium
• NOAA’s Fukushima radioactive aerosol dispersion map
• Nationwide Environmental Radiation Monitoring (RadNet)
• U.S. Food and Drug Administration update on Fukushima radiation

Relevant Literature

• Smith, JN, et al. 2015. Ankunft der Fukushima-Radioaktivitätsfahne in nordamerikanischen Kontinentalgewässern. PNAS, 112: 1310-1315.
• Buesseler, KO. 2014. Fukushima and ocean radioactivity. Oceanography 27(1):92-105.
• Neville, DR, et al. 2014. Trace Levels of Fukushima Disaster Radionuclides in East Pacific Albacore. Environ. Sci. Technol., 48 (9), pp 4739-4743.
• Fisher, N., et al. 2013. Evaluation of radiation doses and associated risk from the Fukushima nuclear accident to marine biota and human consumers of seafood. PNAS, 110 (26) 10670-10675.
• Fisher, N., et al. 2013. Fukushima radioactivity in tuna: Implikationen für die öffentliche Gesundheit und die Rückverfolgung von Migrationen. Rapp. Comm. int. Mer Médit., 40.
• Madigan DJ, et al. 2013. Radiocäsium in pazifischem Rotem Thun Thunnus orientalis im Jahr 2012 validiert neue Tracer-Technik. Environ Sci Technol 47(5): 2287-2294.
• Behrens, E., et al. 2012. Modellsimulationen zur langfristigen Ausbreitung von 137Cs, das vor Fukushima in den Pazifischen Ozean freigesetzt wurde. Environmental Research Letters, 7.
• Buesseler, KO., et al. 2012. Fukushima-derived radionuclides in the ocean and biota off Japan. Proc. Natl. Acad. Sci.,109: 5984-5988.

Informationen über Meeresfrüchte

• NOAA FishWatch – Pazifischer Weißer Thun
• NOAA FishWatch – Pazifischer Roter Thun
• NOAA FishWatch- Latest Seafood Research
• U.S. Food and Drug Administration – Meeresfrüchte

1. Madigan, Daniel J., et al. „Radiocäsium in pazifischem Blauflossenthun Thunnus orientalis im Jahr 2012 validiert neue Tracer-Technik“. Environmental science & technology 47.5 (2013): 2287-2294.
2. World Nuclear Association
3. Environmental Protection Agency
4. International Bureau of Weights and Measures (BIPM)
5. Mathews, T., Fisher, N. S. „Dominance of dietary intake of metals in marine elasmobranch and teleost fish.“ Sci. Total Environ. 2009, 407 (18), 5156-5161.