Mögliche Auswirkungen des Reaktorunfalls in Fukushima auf das Meeres-Ökosystem und den dort gefangenen Fisch

1) Besteht eine Gefahr für den Menschen durch Verzehr mariner Produkte pazifischen Ursprungs?

Im Meer vor Fukushima und den angrenzenden Präfekturen, im Nordosten Japans, lassen sich auch ein Jahr nach dem Reaktorunfall noch die Radionuklide Cäsium-134 und Cäsium-137 (Cs-134 und Cs-137) nachweisen, allerdings mit seit April 2011 stetig fallenden Messwerten der Aktivitätskonzentration (siehe Frage 5). Die Radionuklide Iod-131 und Cs-136 sind mittlerweile vollständig zerfallen.

Die japanische Fischereibehörde hat zahlreiche Messungen von Fischen und anderen Organismen, auch aus dem Süßwasserbereich, veröffentlicht. Die Konzentration radioaktiver Stoffe in den Fischen, speziell radioaktives Gesamt-Cs, hat zunächst erwartungsgemäß zugenommen, da diese Stoffe vor allem über die Nahrungskette aufgenommen und angereichert werden, was eine gewisse Zeitspanne benötigt (siehe Frage 8).

Das Fischen in dem Meeresgebiet vor Fukushima wurde von den japanischen Behörden in einer 20-km-Zone untersagt. Es ist daher nicht davon auszugehen, dass Fisch aus den am höchsten belasteten Bereichen in Verkehr gebracht wird.

Die wichtige Frage, ob für den Menschen eine Gefahr beim Verzehr von Fisch oder Meeresfrüchten aus den großen pazifischen Fanggebieten besteht, kann nach bisher vorliegender Datenlage mit Nein beantwortet werden. Zwar wurden bei einigen Fischarten in den Küstengewässern vor der Provinz Fukushima Überschreitungen des Grenzwertes von 500 Bq/kg festgestellt, doch herrscht hier seit dem Reaktorunfall ein striktes Fangverbot. Küstenfern lebende Fische und Wanderfischarten wie Bonitos, Thunfische oder auch Lachse werden seit Mai 2011 in Entfernungen von 300 km bis über 2000 km östlich von Fukushima gefangen und untersucht (siehe Frage 6). Dabei wurden jedoch nur maximale Gesamt-Cs-Werte zwischen 4 Bq/kg und 28 Bq/kg gefunden, lediglich eine Probe aus dem Mai 2011 wies einen Wert von 77 Bq/kg auf; alle Werte liegen weit unterhalb des EU-Grenzwerts (siehe Frage 2). Die dazugehörigen mittleren Werte lagen zwischen 3 Bq/kg und 16 Bq/kg. Trotzdem ist der Verzehr dieser Fische als unbedenklich einzustufen, weil die damit verbundene Strahlenexposition des Menschen weit weniger als ein halbes Prozent seiner mittleren natürlichen Strahlenexposition ausmachen würde (siehe Frage 9, Beispiele 1 und 2).

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2) Welche Kontrollen gibt es bei der Einfuhr von Lebensmitteln aus Japan? Welche Grenzwerte gelten bei uns?

Seit 21. Dezember 2011 regelt die EU-Verordnung (1371/2011) die Einfuhr von Lebensmitteln einschließlich Fisch aus Japan und dem japanischen Hoheitsgebiet für die gesamte EU (sie ersetzt die am 26. März 2011 erlassene Verordnung 297/2011 und gilt vorerst bis zum 31. März 2012). Danach muss für jedes Importgut aus Japan ein Zertifikat der japanischen Behörden vorliegen, aus dem hervorgeht, dass das Lebensmittel entweder vor dem 11. März 2011 geerntet bzw. verarbeitet oder - falls das Lebensmittel aus den Präfekturen im Umkreis von Fukushima stammt - die Einhaltung der geltenden EU-Grenzwerte durch Messung überprüft wurde.

Die zuständigen Behörden an den EU-Außenkontrollstellen (wie etwa in Frankfurt) müssen mindestens zwei Tage vor Ankunft jeder Sendung über deren Eintreffen informiert werden. Die Behörden prüfen die Begleitdokumente und führen Stichprobenkontrollen einschließlich Laboranalysen zum Nachweis von Cäsium-134 und Cäsium-137 durch. Die Mitgliedstaaten unterrichten die EU-Kommission über ihr Schnellwarnsystem regelmäßig über die Ergebnisse der Kontrollen. Die nach dieser Verordnung europaweit erhobenen Messdaten von Produkten aus dem pazifischen Raum werden auf einer EU-Internetseite veröffentlicht. In Fisch, Fischereierzeugnissen und Algen wurden bisher keine auffälligen Werte für Cs-Isotope und I-131 gefunden.

Zur EU-Internetseite (in englisch)

Auch bei Kontrollmessungen der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) und der Canadian Food Inspection Agency sind bis März 2012 keine Auffälligkeiten gefunden worden.

Grenzwerte: Nach EU-Verordnung (351/2011), die seit dem 13. April in Kraft ist, gelten in der EU für Cäsium-Isotope ein Grenzwert von 500 Bq/kg, für Plutonium 10 Bq/kg und für Iod 2000 Bq/kg. Diese Werte gelten generell für Lebensmittel aus Japan (einschließlich Fisch); für bestimmte Produkte wie Kindernahrung, Milchprodukte und Getränke gelten noch strengere Werte.

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3) Woran kann ich erkennen, in welchem Meeresgebiet der Fisch gefangen wurde?

Die Welternährungsorganisation FAO teilt die Weltmeere in 19 Fanggebiete auf, die jeweils eine Nummer und einen spezifischen Namen haben. Auf den Verpackungen der Fisch- und Fischerzeugnisse sind die Fanggebiete meist angegeben. Für verarbeitete Fischerzeugnisse (z. B. panierte Fischstäbchen, Schlemmerfilets) ist dies nicht zwingend vorgeschrieben, die Angaben sind dort aber dennoch häufig zu finden.  

zur Weltkarte mit den FAO-Fanggebieten 

Japan liegt im FAO-Fanggebiet 61 (Nordwestpazifik).  

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4) Welche Radionuklide sind von besonderer Bedeutung für das Meeres-Ökosystem?

Von den im Jahr 2011 freigesetzten Radionukliden sind ein Jahr nach dem Reaktorunfall die Folgenden wegen einer Halbwertszeit von >100 Tagen (langlebige Radionukleide) von Bedeutung für die weitere Ausbreitung im Meer:

Strontium-90    Sr-90      Halbwertszeit 28,8 Jahre
Cäsium-134     Cs-134    Halbwertszeit 2 Jahre
Cäsium-137     Cs-137    Halbwertszeit 30 Jahre

Diese Radionuklide können über Fallout aus der Luft auf die Meeresoberfläche oder mit stark kontaminiertem Wasser direkt ins Meerwasser gelangen. Sie sind leicht im Seewasser löslich und können mit der Meeresströmung sehr weit transportiert werden. Dadurch kommt es zu einer starken Verdünnung (Dispersion). Da sie nur geringe Neigung haben, sich an absinkende Schwebstoffteilchen anzulagern, sinken sie auch nur zu einem kleinen Teil ins Sediment ab.

Kurzlebige freigesetzte Radionuklide wie I-131 und Cs-136 (Halbwertszeiten <50 Tage) sind dagegen bereits vollständig zerfallen.

Plutonium-Isotope (Pu-238, Pu-239, Pu-240; Halbwertszeiten 88, 24100 und 6561Jahre) wurden zwar mit sehr kleinen Werten in Bodenproben auf dem Reaktorgelände nachgewiesen, im Meerwasser, im Bereich vor den Reaktoren, wurden sie jedoch bisher bei Messungen durch TEPCO nicht nachgewiesen. In Sedimentproben spiegeln die bisher veröffentlichten Plutonium-Messwerte Kernwaffenfallout-Werte wider.

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5) Welche japanischen Messdaten von Aktivitätskonzentrationen in Meerwasser gibt es?

Die infolge des Reaktorunfalls von Fukushima im Meer nachgewiesenen langlebigen Radionuklide sind derzeit hauptsächlich Cs-137, Cs-134 und in geringerem Maße auch Sr-90. In den Küstengewässern überwiegt das aus den Reaktoren stammende Cäsium bei weitem das noch vom globalen Kernwaffenfallout im Pazifik vorhandene Cäsium. Dies ist anhand von Messdaten der Aktivitätskonzentrationen im Meerwasser belegt, die an vier Stationen vor der Japanischen Küste von TEPCO täglich bestimmt werden.

TEPCO: http://www.tepco.co.jp/en/nu/fukushima-np/f1/index9-e.html

Demzufolge gingen die Cs-137-Aktivitätskonzentrationen bis zum Sommer 2011 auf unter 5 Bq/L zurück. Erst mit einer Absenkung der Nachweisgrenze auf ca. 1 Bq/L werden seit Ende Oktober wieder Cs-Isotope mit Werten von etwas über 1 Bq/l nachgewiesen. Seit dem Sommer 2011 gehen diese Cäsium-Konzentrationen deutlich langsamer zurück als in der Phase davor. Dieses zeitliche Verhalten deutet auf einen möglichen Eintrag durch Auswaschung vom Land ins Meer hin; auch weitere direkte oder indirekte Einleitungen aus dem Kernkraftwerk bzw. den dort installierten Anlagen sind aber nicht auszuschließen.

Es wurden bisher leider nur relativ wenige Messwerte zu Aktivitätskonzentrationen von Strontium-Isotopen im Meerwasser bereitgestellt. Aus dem von uns daraus ermittelten Sr-90/Cs-137-Verhältnis lässt sich abschätzen, dass die langlebige Sr-90-Aktivität in Meeresfischen nur einen kleinen Bruchteil von weniger als 0,4 % der Cs-137-Aktivitätswerte erreichen kann. Weitere Messungen zur Absicherung des Sr-90/Cs-137- Verhältnisses sind unerlässlich. Plutoniumisotope gelangten den bisher veröffentlichten Messdaten zufolge nicht ins Meer. 

Im Mai 2011 wurde von den japanischen Behörden ein erweitertes Monitoring-Programm im Meer beschlossen, das über die bis dato beprobten Küstenbereiche hinaus bis zu 320 km ins Meer hinein reicht. Die hierbei erzielten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Ab Mai lagen für die küstenfernen Stationen (30 bis 300 km Entfernung) praktisch alle Cs-Messwerte unterhalb der Nachweisgrenze von etwa 10 Bq/l. Die bisher von August bis Dezember 2011 mit erheblich kleineren Nachweisgrenzen erfolgten Messungen, die nicht von TEPCO durchgeführt wurden, ergaben zunächst Cs-137-Aktivitätskonzentrationen zwischen etwa 0,1 Bq/l und weniger als 0,01 Bq/l, also zehn- bis mehr als hundertfach weniger als vor Fukushima. Bis Dezember war hier eine weitere Halbierung zu verzeichnen.

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6) Welche japanischen Messdaten von Aktivitätskonzentrationen in Fisch und anderen Meeresorganismen gibt es?

Die japanische Fisheries Agency (FA) hat eine Internetseite eingerichtet, auf der Messwerte für Lebensmittel aus dem Meer (vor allem Fischerei-Erzeugnisse) tabellarisch aufgeführt werden. Darin findet man aber auch Messwerte für Süßwasserfische.

Fisheries Agency:
http://www.jfa.maff.go.jp/e/inspection/index.html
http://www.jfa.maff.go.jp/j/kakou/kensa/index.html

Bisher wurden im japanischen Messprogramm über 6400 Proben von über 200 verschiedenen Arten von Meerespflanzen und -tieren untersucht, seit Mitte 2011 kommen jede Woche rund 150 Proben hinzu. Den Hauptanteil daran machten Fische aus. Cäsium-Messwerte der vor der Küste der Präfektur Fukushima genommenen Proben wirbelloser Tiere (z.B. Muscheln, Schnecken, Garnelen) gingen von Mai 2011 an von knapp 400 Bq/kg auf etwa 10 Bq/kg im Februar 2012 zurück. Südlich von Fukushima, vor der Küste der Präfektur Ibaraki, waren entsprechende Werte etwa 3fach niedriger.

Vor der Küste der Präfektur Fukushima nahm die Gesamt-Cäsium-Konzentration der Fische bis zum Sommer im Mittel bis auf etwa 200 Bq/kg zu. Dabei wiesen bodennah lebende (benthische und demersale) Fische, z.B. Plattfische, Rochen und Drachenkopfartige, um gut dreifach höhere Cs-Aktivitätswerte auf als im Freiwasser lebende. Dies ist vermutlich auf das jeweilige Beutespektrum und die Aufnahme von mit Cäsium belasteten Benthos-Organismen bei bodennah lebenden Fischen zurückzuführen. Seitdem zeigt der zeitliche Verlauf der Aktivitätswerte im Fisch vor Fukushima mit Monatsmittelwerten von etwas unter 200 Bq/kg und monatlichen Maximalwerten zwischen 2000 und 4000 Bq/kg Gesamt-Cs noch keinen klaren Trend. Der monatliche Anteil der Überschreitungen des Grenzwerts von 500 Bq/kg Gesamt-Cs an der Anzahl der insgesamt beprobten Fische schwankt zwischen 5 und 10%. Gleichzeitig nahmen die Gesamt-Cs-Konzentrationen in Meeresfischen mit zunehmender Entfernung von Fukushima in Richtung Süden ab (Ibaraki ≤50 Bq/kg bzw. Chiba ≤15 Bq/kg). Die kommerzielle Fischerei vor der Provinz Fukushima ist immer noch ausgesetzt.

Zusätzlich wurden auch Fische aus küstenfernen Gebieten von mehreren Hundert km bis über 2000 km östlich von Fukushima untersucht. Die folgende Tabelle fasst die Gesamt-Cs-Werte (Bq/kg) von diesen Fischen aus dem Pazifik zusammen.

zur Tabelle

Auch Untersuchungen in den Küstengewässern Südkoreas (FAO-Gebiet 61, westlich von Japan) von Ende März bis Juni 2011 ergaben keine erhöhten Aktivitätskonzentrationen von Cs-137 und Cs-134 in Meerwasser, Meerespflanzen und Meerestieren. 

Süßwasserfische
Bei den in Fukushima und umliegenden Präfekturen gemessenen Fischen aus Binnengewässern (bisher gut 700 Proben) wiesen solche aus Fischzuchten niedrige Gesamt-Cs-Werte von unter 15 Bq/kg auf. Dagegen wurden in wild lebenden Fischen deutlich höhere Werte von im Mittel 50 bis 200 Bq/kg nachgewiesen. Seit dem Sommer 2011 nahmen die Cs-Konzentrationen in Fischen aus Fließgewässern auf jetzt etwa 50 Bq/kg ab, während in Fischen der Binnenseen seit dem Spätherbst schwankende Monatsmittelwerte um 300 Bq/kg ermittelt wurden. Dieser Unterschied ist bereits aus heimischen Gewässern aus der Zeit nach dem Reaktorunfall in Tschernobyl als Folge des geringeren Wasseraustauschs der Binnenseen bekannt.

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7) Wie breiten sich die Radionuklide durch die Meeresströmungen im Pazifik aus?

Wie sich die Radionuklide aus Fukushima im Meerwasser ausbreiten, hängt von ihrer Löslichkeit ab. Cäsium und Strontium sind relativ gut löslich, daher ist ihr Transport mit Strömungen effektiver. Sie lagern sich nur wenig an absinkende Schwebstoffe an, sodass auf diesem Wege nur ein kleiner Teil der Aktivität aus den oberen Wasserschichten entfernt wird. Plutonium und Americium hingegen würden sich im Fall ihrer Freisetzung stark an Schwebstoffe anlagern und damit sehr viel schneller ins Sediment absinken. Das bedeutet, dass Plutonium- und Americium-Isotope, falls sie denn in Fukushima ins Meerwasser gelangen sollten (einen belastbaren Hinweis darauf gibt es bisher nicht), bereits im Nahbereich vor Fukushima in Richtung Meeresgrund absinken und nur geringe Anteile weiter transportiert würden.

Eine Karte auf Wikipedia gibt einen Überblick über die großräumigen Strömungsverhältnisse in den Weltmeeren. Eine weitere Karte informiert über die vor Fukushima herrschenden Meeresströmungen:

Karte globale Strömungsverhältnisse (Quelle: Wikipedia)

Karte Strömungsverhältnisse vor Japan (Quelle: Wikipedia)

Ozeanographen der Universität Kiel haben in Zusammenarbeit mit dem Kieler IFM-GEOMAR  und der amerikanischen Columbia University das Strömungsverhalten des radioaktiven Meerwassers modelliert und als Computersimulation filmisch dargestellt.

zur Computersimulation (Film zum Strömungsverhalten)

Am 27. Juni veröffentlichte das japanische Wissenschaftsministerium (MEXT) ähnliche Simulationsrechnungen. Diese wurden zum ersten Mal mit einem realen Quellterm für den gesamten Cs-137-Eintrag ins Meer durchgeführt, der sowohl über die Luft als auch durch direkte Einleitungen erfolgte. Die unter folgendem Link zu findende Mitteilung enthält Karten mit Cs-137-Ausbreitungsprognosen für die Jahre 2012 bis 2018.

zu den Cs-137-Ausbreitungsprognosen

Nach aktuellen Kenntnissen (siehe Frage 5) schätzen wir das Risiko als sehr gering ein, dass nach Ausbreitung und Verdünnung der Radionuklide im Pazifik in weit von Japan entfernten Seegebieten nennenswerte Aktivitäten im Fisch angereichert werden. Regelmäßige Kontrollen der in diesen Gebieten gefangenen Fische gewährleisten ein zusätzliches Maß an Sicherheit.

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8) Wie können Meerestiere kontaminiert werden?

Fische nehmen Radionuklide hauptsächlich mit der Nahrung auf, weniger direkt aus dem Wasser. Die für die Menschen relevanten Speisefische stehen zumeist am Ende einer mehrstufigen Nahrungskette, deren einzelne Glieder jeweils zu einer Verzögerung der Aufnahme führen. Die radioaktiven Stoffe werden im Zuge des normalen Stoffwechsels in die Zellen aufgenommen, aber auch wieder ausgeschieden. Allerdings erfolgt auch dies nicht sofort, sondern mit einer zeitlichen Verzögerung. Die sogenannte „biologische Halbwertszeit“ von z. B. Cäsium im Fisch ist die Zeitspanne, nach der die Hälfte des aufgenommenen Cäsiums wieder ausgeschieden ist. Sie liegt in der Größenordnung von 100 Tagen. 

Für die kurzlebigen Fukushima-Radionuklide I-131 und Cs-136 ergibt sich daraus, dass sie zerfallen sind, lange bevor ein Maximum im Fisch erreicht würde. Die Cäsium-Isotope werden im Fisch (Wert in Bq/kg) um etwa das Hundertfache gegenüber der Aktivitätskonzentration im Meerwasser (Wert in Bq/L) angereichert, unter Annahme einer mehr oder weniger gleichbleibenden Aktivitätskonzentration im Wasser.  

In einer japanischen Veröffentlichung aus dem Jahr 2002 (T. Iibuchi et al., 2002: Some biological factors related to the 137-Cs concentration of marine organisms. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 252, 281-285) wurden für verschiedene Gruppen von Meerestieren aus den japanischen Küstengewässern Cs 137-Konzentrationsfaktoren ermittelt. Sie spiegeln wieder, wie sich die Konzentrationen entlang der Nahrungskette anreichern. Für Zooplankton wurde dort ein Faktor von 18 angegeben, das heißt die Konzentration im Zooplankton (in Bq/kg) war 18 Mal so hoch wie im umgebenden Wasser (in Bq/L). Für Decapoden (Krebse/Krustentiere) betrug der Faktor 25, für Zooplankton fressende Fische 30, für kleine Fische fressende Fische 55 und für Fische am Ende der Nahrungskette 85 (bei diesen Werten handelt es sich jeweils um  Mittelwerte).

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9) Wie wirkt sich der Verzehr kontaminierter Meerestiere auf den Menschen aus? (mit Beispielrechnungen)

Mit dem Verzehr mariner Produkte, die radioaktiv kontaminiert sind, nimmt der Mensch die betreffenden Radionuklide auf. Diese werden mit dem Stoffwechsel im Körper verteilt. Cäsium-Isotope können im gesamten Körper verteilt werden, bevorzugt aber im Muskelgewebe. Iod-Isotope sammeln sich in der Schilddrüse. Die Isotope werden nach einer bestimmten Zeit wieder ausgeschieden.

Mit der Aufnahme von Radionukliden erhält die Person eine Strahlendosis. Um diese abzuschätzen, muss man die Höhe der Aktivitätskonzentration im verzehrten Fleisch des Meerestiers (Bq/kg) sowie die verzehrte Menge (kg) kennen. Für jedes Radionuklid gibt es einen sogenannten Dosiskoeffizienten („effektive Dosis“), der die Wirkung auf den gesamten Körper der Person berücksichtigt. Er wird in  Sv/Bq angegeben. Diese Koeffizienten (für Erwachsene) betragen:

Cs-137    1,3•10^-8 Sv/Bq  = 0,013 µSv/Bq    
Cs-134    1,9•10^-8 Sv/Bq  = 0,019 µSv/Bq
Cs-136    3,0•10^-9 Sv/Bq  = 0,003 µSv/Bq
I-131       2,2•10^-8 Sv/Bq  = 0,022 µSv/Bq

Um zu zeigen, wie man mithilfe dieser Dosiswerte zu Abschätzungen der Strahlendosis kommt, sind im Folgenden ein paar Rechenbeispiele zusammengestellt. Die beiden kürzerlebigen Radionuklide Cs-136 (13 Tage Halbwertszeit) und I-131 (8 Tage Halbwertszeit) sind dabei, weil sie keine Rolle mehr spielen, nicht berücksichtigt.

1. Es werden 0,2 kg Fisch verzehrt (das ist in etwa eine Mahlzeit), wobei die Radionuklide Cs 137 und Cs 134 mit jeweils 10 Bq/kg im Fleisch des Fisches vorliegen mögen. Es ergibt sich für die Radionuklide:
   Cs-137:    D = 0,2 kg x 10 Bq/kg x 0,013 µSv/Bq = 0,026 µSv
   Cs-134:    D = 0,2 kg x 10 Bq/kg x 0,019 µSv/Bq = 0,038 µSv
   Die gesamte Dosis für diese Mahlzeit beträgt aufsummiert 0,064 µSv.
   
   
2. Wird eine solche Portion jeweils einmal pro Woche ein Jahr lang verzehrt (0,2 kg x 52 = 10,4 kg), ergibt sich daraus folgende Jahres-Dosisleistung:
   Cs-137:    D = 10,4 kg/a x 10 Bq/kg x 0,013 µSv/Bq = 1,35 µSv/a
   Cs-134:    D = 10,4 kg/a x 10 Bq/kg x 0,019 µSv/Bq = 1,98 µSv/a
   Die gesamte Dosisrate beträgt aufsummiert 3,33 µSv/a (Mikrosievert pro Jahr).
   
   
3. Es wird nun unterstellt, dass eine Mahlzeit (0,2 kg) von solchem Fisch gegessen wird, dessen spezifische Aktivitäten den EU-weit geltenden Höchstwert von 500 Bq/kg ausschöpfen. Für Cäsium-Isotope bezieht sich der Grenzwert auf die Summe von Cs-134 und Cs-137. Derzeit kommen die beiden Cäsium-Isotope in Fukushima nahezu in gleichen Mengen vor. Daher gehen wir in diesem Beispiel von 250 Bq/kg Cs-134 und 250 Bq/kg Cs-137 aus. Es ergibt sich für die Radionuklide:
   Cs-137:    D = 0,2 kg x 250 Bq/kg x 0,013 µSv/Bq = 0,65 µSv
   Cs-134:    D = 0,2 kg x 250 Bq/kg x 0,019 µSv/Bq = 0,95 µSv
   Die gesamte Dosis als Summe der Cs-Radionuklide beträgt 1,6 µSv.
   Für den Jahresverzehr (10,4 kg/a) ergibt sich aus dem oben genannten Rechenbeispiel für den Menschen eine Dosis von 83 µSv oder 0,083 mSv. Das entspricht etwa 8 % vom Grenzwert von 1 mSv/a für den Menschen, der auf die Richtlinie 96/29/EURATOM über die Grundnormen für den Strahlenschutz zurückgeht und EU-weit gilt. Im Vergleich dazu beträgt die natürliche Strahlenexposition des Menschen ca. 2,1 mSv/a, bei einer Schwankungsbreite (je nach Region) von etwa 1 bis 6 mSv/a .

Zur generellen Einschätzung der Bedeutung verschiedener Dosiswerte wird auf eine umfangreiche Internetseite des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) verwiesen.

zu Fragen über Strahlenwirkungen beim Menschen (BfS)

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10) Aktivität und Dosis, Becquerel und Sievert – was sind die Unterschiede?

Als Radioaktivität bezeichnet man die Eigenschaft bestimmter Stoffe (radioaktive Stoffe oder Radionuklide) spontan Teilchen- oder Gammastrahlung auszusenden. Der Vorgang selbst wird als radioaktiver Zerfall (Kernumwandlung) und die Strahlung als ionisierende Strahlung bezeichnet. Die Teilchenstrahlung besteht hauptsächlich aus Alpha- und Betateilchen, die beim radioaktiven Zerfall von den Atomkernen ausgesandt werden. Die ebenfalls von zerfallenden Atomkernen ausgesandte Gammastrahlung ist eine energiereiche elektromagnetische Strahlung, zu der auch die Röntgenstrahlung gehört.

Die „Stärke“ eines radioaktiven Stoffes wird als Aktivität bezeichnet. Darunter versteht man die Anzahl der Kernumwandlungen (Zerfälle) pro Zeiteinheit. Die Maßeinheit für die Aktivität ist Becquerel (Bq). Ein radioaktiver Stoff hat die Aktivität von 1 Bq, wenn in ihm im Mittel pro Sekunde eine Kernumwandlung stattfindet. Die Aktivität in einem bestimmten Volumen, zum Beispiel von Luft oder Wasser, wird als Aktivitätskonzentration bezeichnet und in den Einheiten Becquerel pro Kubikmeter (Bq/m³) oder in Becquerel pro Liter (Bq/L) angegeben. Entsprechend ist eine spezifische Aktivität die Aktivität in einer bestimmten Masse eines Stoffes, angegeben in Becquerel pro Kilogramm (Bq/kg).

Im Strahlenschutz versteht man unter Dosis (Strahlenexposition) eine physikalische Größe, die angibt, wie stark die Wirkung auf einen Organismus, zum Beispiel einen Menschen, ist. Die  Strahlungsenergie, die auf den durchstrahlten Organismus übertragen wird (Energiedosis), wird in Gray (Gy; 1 Gy = 1 Joule/kg) angegeben. Da die verschiedenen Strahlenarten biologisch unterschiedlich wirken, müssen ihre Anteile mit Faktoren gewichtet werden. Auf diese Weise erhält man die  Äquivalentdosis mit der Einheit Sievert (Sv; 1 Sv = 1 Joule/kg). Gebräuchliche Untereinheiten sind das Millisievert (mSv) und das Mikrosievert (µSv). Die effektive Dosis ist – vereinfacht ausgedrückt – eine über die wichtigsten Organe des menschlichen Körpers gemittelte Dosis, bei der die unterschiedlichen Strahlenempfindlichkeiten dieser Organe berücksichtigt worden sind. 

Link zu Messgrößen der Radioaktivität:
http://www.weltderphysik.de/thema/radioaktivitaet/

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