Stand Rolf Michel Institut für Radioökologie und Strahlenschutz Leibniz Universität Hannover

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1 Darstellung der Kontaminationen japanischer Nahrungsmittel mit Cs-134 und Cs-137 und Anmerkungen zu der durch den Verzehr verursachten internen Strahlenexposition 1. Vorbemerkung Stand Rolf Michel Institut für Radioökologie und Strahlenschutz Leibniz Universität Hannover Das japanische Ministry for Health, Labour and Welfare hat die Ergebnisse der Nahrungsmittelüberwachung für den Zeitraum von März 2011 bis Ende August 2011 in Form von EXCEL Tabellen im Internet publiziert unter Zu diesen Daten werden hier Anmerkungen gemacht, um das Verständnis für die interne Strahlenexposition durch Verzehr kontaminierter Nahrungsmittel zu erleichtern und die unterschiedlichen Situationen in den verschiedenen Präfekturen Nordjapans zu verdeutlichen. 2. Interne Strahlenexposition durch mit Cs-134 und Cs-137 kontaminierten Nahrungsmitteln. Bei den Reaktorunfällen von Fukushima Dai-ichi sind drei Radionuklide für die menschliche Strahlenexposition von besonderer Bedeutung: Iod-131 (I-131, Halbwertszeit 8 Tage) Caesium-134 (Cs-134, Halbwertszeit 2,1 Jahre) Caesium-137 (Cs-137, Halbwertszeit 30 Jahre). Mit der Aufnahme von Radionukliden erhält die Person eine Strahlendosis. Um diese abzuschätzen, muss man die Höhe der Aktivitätskonzentration im Lebensmittel (Bq/kg) sowie die verzehrte Menge (kg) kennen. Für jedes Radionuklid gibt es einen sogenannten Dosiskoeffizienten, der die Wirkung auf den gesamten Körper der Person als effektive Dosis berücksichtigt. Er wird in Sv/Bq angegeben. Diese Koeffizienten (für Erwachsene) betragen: Cs-137 1, Sv/Bq = 0,013 µsv/bq Cs-134 1, Sv/Bq = 0,019 µsv/bq I-131 2, Sv/Bq = 0,022 µsv/bq. Um 1 msv zu erhalten, muss man zum Beispiel 77 kbq Cs-137 verzehren. 1

2 Iod-131 ist inzwischen zerfallen und nicht mehr relevant. Eine Zusammenstellung der Daten für I-131 findet sich in: Rolf Michel, Strahlenexposition beim Aufenthalt in Japan, Tokyo, 29. Juli Sr-89/90 und Pu-Isotope sind in Bezug auf die Strahlenexposition vernachlässigbar, da sie nur in sehr geringem Maße freigesetzt wurden. Die vorläufigen Grenzwerte für die Aktivitätskonzentrationen der hier betrachteten und derzeit ausschließlich relevanten Radionuklide Cs-137 und Cs-134 liegen bei 500 Bq/kg für die Summe der beiden Nuklide, die im Verhältnis 1:1 freigesetzt wurden. Soweit hier Aussagen über Dosen gemacht werden, werden die nachstehenden japanischen Verzehrsmengen angesetzt. Tab. 1: Japanische Verzehrsmengen, Quelle: Getreide inkl. Reis Reis Fleisch Eier Milch und Milchprodukte Fisch Gemüse Obst Wasser Summe 102 kg/a 67,8 kg/a 31,3 kg/a 17,6 kg/a 91,2 kg/a 38,2 kg/a 105,5 kg/a 40,7 kg/a 1000 kg/a 1426,5 kg/a 2

3 3. Berechnung der Dosen durch Verzehr besonders hoch mit Cs- 134 und Cs-137 kontaminierten Lebensmitteln 3.1 Beispiel: Gemüse Es wird unterstellt, dass eine Mahlzeit (0,5 kg) von solchem Gemüse gegessen wird, dessen Aktivitätskonzentrationen den vorläufigen Grenzwert von 500 Bq/kg ausschöpfen. Für Caesium-Isotope bezieht sich der Grenzwert auf die Summe von Cs-134 und Cs Derzeit kommen die beiden Caesium-Radionuklide 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: effektive Dosis = 0,5 kg x 250 Bq/kg x 0,013 µsv/bq = 1,6 µsv Cs-134: effektive Dosis = 0,5 kg x 250 Bq/kg x 0,019 µsv/bq = 2,4 µsv Die gesamte effektive Dosis als Summe der Caesium-Radionuklide beträgt 4,0 µsv. Für den japanischen Jahresverzehr (105,5 kg/a) ergibt sich aus dem oben genannten Rechenbeispiel für den erwachsenen Menschen eine effektive Jahresdosis von 840 µsv oder 0,84 msv. 3.2 Beispiel Fisch Es wird unterstellt, dass eine Mahlzeit (0,2 kg) von solchem Fisch gegessen wird, dessen Aktivitätskonzentrationen den vorläufigen Grenzwert von 500 Bq/kg ausschöpfen. Für Caesium-Isotope bezieht sich der Grenzwert auf die Summe von Cs-134 und Cs Derzeit kommen die beiden Caesium-IRadionuklide 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: effektive Dosis = 0,2 kg x 250 Bq/kg x 0,013 µsv/bq = 0,7 µsv Cs-134: effektive Dosis = 0,2 kg x 250 Bq/kg x 0,019 µsv/bq = 1,0 µsv Die gesamte effektive Dosis als Summe der Caesium-Radionuklide beträgt 1,7 µsv. Für den japanischen Jahresverzehr (38,2 kg/a) ergibt sich aus dem oben genannten Rechenbeispiel für den erwachsenen Menschen eine effektive Jahresdosis von 306 µsv oder 0,31 msv. 3

4 3.3 Beispiel Tee Es wird unterstellt, dass 1 kg Teeblätter zur Teezubereitung genutzt wird, deren Aktivitätskonzentrationen den vorläufigen Grenzwert von 500 Bq/kg ausschöpfen. Es wird angenommen, dass die Caesium-Radionuklide vollständig in den Tee übergehen. Für Caesium-Isotope bezieht sich der Grenzwert auf die Summe von Cs-134 und Cs Derzeit kommen die beiden Caesium-Radionuklide 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: effektive Dosis = 1 kg x 250 Bq/kg x 0,013 µsv/bq = 3,3 µsv Cs-134: effektive Dosis = 1 kg x 250 Bq/kg x 0,019 µsv/bq = 4,8 µsv Die gesamte effektive Dosis als Summe der Caesium-Radionuklide beträgt 8,1 µsv. Aus einem individuellen Teeverbrauch pro Jahr kann man leicht mittels Dreisatz die erwartete effektive Jahresdosis berechnen; z.b. ein Verbrauch von 6 kg/a bewirkt eine effektive Jahresdosis von 49 µsv oder 0,049 msv. 3.4 Beispiel Rindfleisch Es wird unterstellt, dass eine Mahlzeit (0,2 kg) von solchem Fleisch gegessen wird, dessen Aktivitätskonzentrationen den vorläufigen Grenzwert von 500 Bq/kg ausschöpfen. Für Caesium-Isotope bezieht sich der Grenzwert auf die Summe von Cs-134 und Cs Derzeit kommen die beiden Caesium-Radionuklide 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: effektive Dosis = 0,2 kg x 250 Bq/kg x 0,013 µsv/bq = 0,7 µsv Cs-134: effektive Dosis = 0,2 kg x 250 Bq/kg x 0,019 µsv/bq = 1,0 µsv Die gesamte effektive Dosis als Summe der Caesium-Radionuklide beträgt 1,7 µsv. Für den japanischen Jahresverzehr aller Fleischarten (31,3 kg/a) ergibt sich aus dem oben genannten Rechenbeispiel für den erwachsenen Menschen eine effektive Jahresdosis von 250 µsv oder 0,250 msv. 4

5 3.5 Abschätzung der der mittleren Ingestionsdosis durch Cs-134 und Cs-137 in den Präfekturen Fukushima und Ibaraki im ersten Jahr nach dem Unfall auf der Grundlage der Daten bis August 2011 Tab. 2: Grobe Abschätzung der mittleren Ingestionsdosis durch Cs-134 und Cs-137 ohne Verzehrsbeschränkungen in der Präfektur Fukushima im ersten Jahr nach dem Unfall auf der Grundlage der Daten bis August 2011 Mittlere Cs-134 Aktivitätskonzentration Mittlere Verzehrsrate; Mori et al. (2000) Erwachsener Effektive Jahresdosis Kind, 1 2 Jahre alt Mittlere Verzehrsrate nach StrlSchV Effektive Jahresdosis Bq/kg kg/a Sv kg/a Sv Getreide Reis ,3 20 1,1 Fleisch Eier , Milch 2,5 91 7, Fisch Gemüse Früchte Wasser ,8 total Tab. 3: Grobe Abschätzung der mittleren Ingestionsdosis durch Cs-134 und Cs-137 ohne Verzehrsbeschränkungen in der Präfektur Ibaraki im ersten Jahr nach dem Unfall auf der Grundlage der Daten bis August 2011 Mittlere Cs-134 Aktivitätskonzentration Mittlere Verzehrsrate; Mori et al. (2000) Erwachsener Effektive Jahresdosis Kind, 1 2 Jahre alt Mittlere Verzehrsrate nach StrlSchV Effektive Jahresdosis Bq/kg kg/a Sv kg/a Sv Getreide Reis ,2 20 0,56 Fleisch ,6 Eier , Milch Fisch ,2 Gemüse Früchte Wasser ,8 total

6 4. Generelle Übersicht Es ist üblich und sinnvoll die Nahrungsmittel in folgende Nahrungsmittelgruppen einzuteilen Milch und Milchprodukte Fleisch und Eier Fischereiprodukte Gemüse und Obst Getreide inkl. Reis In speziellen Fällen kann es sinnvoll sein, die Nahrungsmittel feiner aufzuteilen. Das ist z. B. bei den Kategorien Fleisch und Eier und Gemüse und Obst im Folgenden teilweise gemacht. Tabelle 4: Messungen von Nahrungsmitteln vom bis in Präfekturen mit Überschreitungen von Grenzwerten: Quelle Ministry for Health, Labour and Welfare Anzahl der Proben Grenzwert- Überschreitungen Anmerkungen zu Überschreitungen Fukushima Ibaraki Tochigi Gunma alle Tee Saitama alle Tee Chiba davon 15 Tee Tokyo davon 3 Tee Kanagawa alle Tee Iwate alle Rindfleisch Miyagi alle Rindfleisch Akita 50 2 alle Rindfleisch Yamagata alle Rindfleisch Shizuoka alle Tee 6

7 Zur Verdeutlichung der Lage der Präfekturen ist die nachstehende Grafik der maximale Ortsdosisleistungen in Sv/h aus der Japan Times bestimmt. Quelle: 7

8 5. Grafische Darstellungen der Cs-134 Aktivitätskonzentrationen in Bq/kg in den verschiedenen Nahrungsmittelgruppen und Präfekturen Datenquelle: Test results of radionuclide in foods since 19 March 2011 to 27 August 2011 (by date) (PDF:988KB) (Excel:827KB) Sep 12, 2011 Ausgehend von den Originaltabellen, wurden Tabellen für die einzelnen Präfekturen erstellt, die nach Nahrungsmittelgruppen und Datum geordnet sind. Es wurde eine Datei für Rindfleisch alle Präfekturen erstellt, sowie eine Datei, in der alle Daten geordnet nach Spezies und innerhalb der Spezies nach Präfekturen enthalten sind. Letztere Datei erlaubt einen schnellen Überblick, welche Nahrungsmittel radiologisch interessant sind und welche nicht. ND = Nicht nachgewiesen wurde in 1,001 Bq/kg umgewandelt, um es zeichnerisch darstellen zu können. Als Datum wurde das Publikationsdatum gewählt, da die Umformatierung des Probennahmedatums wegen in den Tabellen enthaltener, Pathword-geschützter Zellen nicht möglich war. Grafiken enthalten daher leider als Datum das Publikationsdatum. Die Anzahl der dadurch falsch platzierten Datensätze ist jedoch gering. Nicht nachgewiesen ist als 1,001 Bq/kg gezeichnet. Alle Proben, in denen Cs- 134 nachgewiesen wurde, enthalten auch Cs-137 in der gleichen Aktivitätskonzentration. 8

9 5.1 Grafiken für Rindfleisch: 9

10 10

11 11

12 12

13 5.2 Nahrungsmittel nach Präfekturen Fukushima 13

14 14

15 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20 Ibaraki 20

21 21

22 22

23 23

24 Chiba 24

25 25

26 26

27 27

28 Miyagi 28

29 29

30 30

31 Tochigi 31

32 32

33 33

34 Gunma 34

35 35

36 36

37 Tokyo 37

38 38

39 Messwerte für Fleisch und Eier liegen aus Tokyo nicht vor. 39

40 Yamagata 40

41 Daten für Tee und für Milch aus Yamagata liegen nicht vor. 41

42 Niigata 42

43 43

44 Für Getreide aus Niigata liegen nur 2 Werte mit ND = not detected vor. 44

45 Iwate Für anderes Fleisch liegen nur 2 Werte ND = not detected vor. 45

46 46

47 47

48 Saitama Für anderes Fleisch liegen nur 2 Werte ND = not detected vor. 48

49 49

50 50

51 Shizuoka 51

52 52

53 53

54 Kanagawa 54

55 Für Getreide liegen nur 2 Werte ND = not detected vor. 55

56 Akita Für Milch liegen nur 2 Werte ND = not detected vor. Für Gemüse und Obst liegen nur 6 Werte ND = not detected vor. Für Fischereiprodukte liegt nur 1 Werte < 1 Bq/kg vor. 56

57 5.3 Grafiken für Nahrungsmittel ohne Differenzierung der Herkunft 57

58 58

59 59

60 5.4 Übersicht über die Gesamtheit der Messungen: Quelle: Ministry for Health, Labour and Welfare Zusammenfassung der Ergebnisse vom bis Anzahl Grenzwert- Anmerkungen zu der Proben Überschreitungen Überschreitungen Fukushima Ibaraki Tochigi Gunma alle Tee Saitama alle Tee Chiba davon 15 Tee Tokyo davon 3 Tee Kanagawa alle Tee Niigata Nagano Aomori 77 0 Iwate alle Rindfleisch Miyagi alle Rindfleisch Akita 50 2 alle Rindfleisch Yamagata alle Rindfleisch Shizuoka alle Tee Yamanashi Hokkaido Toyama Ishikawa 87 0 Fukui Gifu Aichi 17 0 Shiga 8 0 Mie 43 0 Kyoto 87 0 Hyogo 54 0 Wakayama 3 0 Tottori 1 0 Shimane 72 0 Okayama 6 0 Hiroshima 5 0 Tokushima 1 0 Ehime 3 0 Kochi 13 0 Yamaguchi 2 0 Nagasaki 1 0 Kumamoto 2 0 Oita 3 0 Miyazaki 2 0 Andere 42 0 Total

61 Nachstehend das der Tabelle zugrunde liegende Originaldokument: 61

62 62

63 63