HAMBURG VOLKSPARK. Radioaktive Strahlung in Pilzen - Zeigen Pilze in Hamburg eine erhöhte Radioaktivität auf?

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1 ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht HAMBURG VOLKSPARK Radioaktive Strahlung in Pilzen - Zeigen Pilze in Hamburg eine erhöhte Radioaktivität auf? Yannica Brandt Chiara Kölblin Alexander Sing Schule: Gymnasium Oberalster Jugend forscht 2015

2 GYMNASIUM OBERALSTER Radioaktive Strahlung in Pilzen Zeigen Pilze in Hamburg eine erhöhte Radioaktivität auf? Alexander Sing, Chiara Kölblin, Yannica Brandt Fachgebiet: Physik; Betreuer: Herr Dr. Herber

3 Kurzfassung Unser Projekt für Jugend forscht behandelt die Frage ob es in Hamburg Pilze gibt, die radioaktiv belastet sind und ob sich dabei Unterschiede zwischen zwei verschiedenen Pilzarten feststellen lassen. Die Durchführung zur Beantwortung dieser Frage beinhaltet die Messung der Radioaktivität, der verschiedenen Pilzarten mit Hilfe eines Geiger-Müller- Zählrohrs, und die Messung der Nullstrahlung in der Umgebung, in der auch die anderen Messungen gemacht wurden. Die Pilzarten, die wir ausgewählt haben sind ernährungstechnisch völlig verschieden. Die eine Pilzsorte (Kartoffelbovist) ist ein Saprophyt, der sich von abgestorbenem Material ernährt, während die andere Sorte (Rotfußröhrling) zu der Art der Mykorrhiza zählt, die sich in einer Symbiose mit einem Baum befinden. Wir gehen davon aus, dass die Rotfußröhrlinge einen höheren Wert aufweisen werden als die Bovisten. Inhaltsangabe 1 Kurzfassung 1 Inhaltsverzeichnis 2 Einführung 3 Material und Methoden 6 Ergebnisse und Beobachtungen 7 Diskussion 9 Zusammenfassung 10 Quellen/Literaturverzeichnis 1

4 Einführung Im letzen Jahr haben sich Schüler aus unsrem Bekanntenkreis bereits mit dem Thema Radioaktive Strahlung in Pilzen beschäftigt. Im Laufe ihrer Projektarbeit stellte sich heraus, dass einige Aspekte vernachlässigt wurden und deswegen kein eindeutiges bzw. repräsentatives Ergebnis erzielt werden konnte. Wir wollten uns nun erneut mit dem Thema auseinandersetzen und dabei etwas anders vorgehen, damit die Fehler nicht wiederholt werden. Zunächst haben wir uns den Bericht des vorhergegangenen Projektes angeguckt, um zu sehen wo deren Fehler lagen. Unser Betreuer teilte uns mit, dass die Gruppe nur recht kleine Probenmengen für die Messungen benutzt hat. Daraufhin haben wir uns vorgenommen größere Mengen zu untersuchen. Ein weiteres Problem lag in der Pilzsorte, die sie für die Messungen gewählt haben. Durch Recherche fanden wir heraus, dass der Hallimasch zwar zu den Pilzen mit einer leicht erhöhten radioaktiven Belastung zählt, es jedoch noch Pilze mit einer deutlich stärkeren Radioaktivität gibt. Als wir mit der Pilzsuche begannen, stellte sich heraus, dass der Rotfußröhling in unserem Sammelgebiet in Hamburg zahlreich vertreten war. Diese Pilzart zählt zu den Pilzen, die besonders viel Radioaktivität aufnehmen. Die geschieht folgendermaßen: Der eigentliche Pilz, das Mycelgeflecht, befindet sich über mehrere Quadratmeter erstreckt unter der Erde. An manchen Stellen brechen Fruchtkörper aus der Erde heraus, die wir umgangssprachlich als Pilze bezeichnen. Diese benötigen, um Flüssigkeit zu speichern, viele Kaliumionen, die über das Mycelgeflecht aufgenommen werden. Das Transportsystem, das für die Aufnahme und den Transport zuständig ist, kann jedoch nicht zwischen Kalium und dem schwereren Caesium unterscheiden. Dadurch wird auch das radioaktive Isotop Caesium 137 aufgenommen, das während des Reaktorunfalls in Tschernobyl in großen Mengen freigesetzt wurde. 2

5 Unter der Annahme, dass Pilze, die in einer Symbiose mit Bäumen leben, durch die Wurzeln der Bäume ein größeres Aufnahmegebiet besitzen als bodenzersetzende Pilze und somit weiträumiger die Möglichkeit haben Caesium 137 anzusammeln, erwarten wir eine höhere Belastung von Mykorrhiza Pilzen. Wenn sie gefressen werden, geben sie das radioaktive Material an den Konsumenten weiter, sodass dieser ebenfalls belastet wird. Pilze stellen für uns Menschen keine wichtige Nahrungsquelle dar, weil sie für uns annähernd keinen Nährwert haben. Trotzdem gibt es viele Pilzliebhaber, die sie aufgrund des Geschmacks verzehren. Ein weiterer Weg auf dem das Caesium zum Menschen gelangt ist über Tiere, die sich von den Pilzen ernähren. Ein Beispiel dafür ist Rentierfleisch in Norwegen, das mit Strahlenwerten von über 8000 Becquerel pro Kilogramm Fleisch eine sehr starke Belastung aufweist. Der Grenzwert in Norwegen liegt bei 3000 Bq/kg, in Deutschland ist er mit 600 Bq/kg deutlich niedriger. Durch die hohen Werte entsteht eine enorme gesundheitliche Belastung für die Konsumenten solcher Produkte. Neben den von uns gesammelten Rotfußröhrlingen fanden wir auch viele Kartoffelbovisten, die zu den bodenzersetzenden Pilzen zählen. Wir haben uns vorgenommen auch diese auf Radioaktivität zu untersuchen, um einen Vergleichswert zu haben. Laut unserer These müssten die Röhrlinge einen höheren Wert aufweisen als die Bovisten. Dies erhofften wir am Ende unserer Arbeit bestätigen zu können. Material und Methoden: Am Anfang haben wir uns, wie bereits in der Einleitung erläutert, über das Thema Radioaktivität im Zusammenhang mit Pilzen gründlich informiert. Wir begannen dann recht schnell mit der Pilzsuche, da die Saison sich dem Ende neigte. Um die gesammelten Pilze (Abb. 1 und 2) zu identifizieren schlugen wir in dem BLV Bestimmungsbuch Pilze nach. Zusätzlich konsultierten wir einen Pilzliebhaber aus dem Lehrerkollegium unserer Schule, der unsere Annahmen bestätigte. Damit die Pilze frisch blieben wurden sie im Gefrierschrank der Schule gelagert. 3

6 Da die Messungen über mehrere Tage andauerten, mussten wir die Pilze haltbar machen. Dies taten wir, indem wir sie zunächst in kleine Stücke schnitten und dann in einem Trockenschrank trockneten. Es war wichtig die Pilze vor dem Trocknen zu zerkleinern, da diese so schneller an Flüssigkeit verlieren. Außerdem war dies für die spätere Messung günstiger. Abb.1 Dickschaliger Kartoffelbovist Abb. 2 Gemeiner Rotfußröhrling Das Messgerät, mit dem die Strahlung gemessen wurde war der Gamma Scout in der Grundversion, der uns von unserer Schule zur Verfügung gestellt wurde. Mit diesem Gerät lassen sich Daten zur aktuellen Dosisrate in Mikrosievert pro Stunde, sowie die Gesamtzahl der Ionisation und die Ionisationsrate pro Sekunde feststellen. Die Dosisrate, beziehungsweise die Äquivalentdosis, gibt die biologische Wirksamkeit der gemessenen Strahlung an. Diese ist abhängig von der Zusammensetzung der Strahlung aus den verschiedenen Strahlungsarten, α-, β- und γ-strahlung, des emittierenden Isotops. Der Gamma Scout ist dabei standardmäßig auf Caesium 137 eingestellt und zeigt damit nur die Dosisrate für dieses Isotop exakt an. Da dies das Isotop ist, welches sich auch in unserer Probe befindet müsste, ist diese Umrechnung angebracht und liefert somit richtige Ergebnisse. Mithilfe der Zahl der Ionisation ist es möglich, auch kleinere Unterschiede die zu gering sind, um sich auf die Dosisrate auszuwirken, erkennbar zu machen. Das Gerät misst alle drei Werte gleichzeitig und speichert diese in einem Protokoll, das sich später an einem Computer auslesen lässt. 4

7 Für die Messungen benutzten wir zusätzlich die von der vorherigen Gruppe konstruierte Bleibox um die Hintergrundstrahlung und eventuelle andere Strahlungsquellen abzuschirmen. Um die durchschnittliche Hintergrundstrahlung zu messen, haben wir das Messgerät in die Öffnung der Box ohne Inhalt gelegt und alle 24 Stunden die Gesamtanzahl der Ionisation, die Ionisationsrate sowie die Dosisrate gemessen. Dasselbe Vorgehen nutzten wir für die Messung mit den jeweiligen Pilz-Proben. Abb. 3: GAMMA-SCOUT Messgerät (ohne Filter eingestellt) und Bleibox 5

8 Ergebnisse und Beobachtungen In der folgenden Tabelle sind die Werte der Null-Messungen dargestellt, diese beziehen sich auf einen Zeitraum von 15 Tagen, mit unterschiedlichen Zeitabständen zwischen den Messungen: Zeitraum Ionisationen Ionisationsrate Dosisrate (µsv/h) ,275 0, , ,244 0, ,310 0, ,310 0, ,306 0, ,308 0, ,308 0, ,307 0, ,308 0, ,314 0, ,314 0, ,314 0, ,312 0, ,314 0,177 Die Nullmessungen sind relativ konstant um Werte zwischen 0,30 0,32 Ionisation pro Sekunde bzw. um 0,17 Mikrosievert pro Stunde. Auffällig ist, dass die gemessenen Werte deutlich über den in Hamburg Sasel vom Bundesamt für Strahlenschutz herausgegebenen Werten liegen. Diese liegen bei etwa 0,07 Mikrosievert pro Stunde. 6

9 Die folgende Tabelle zeigt die Messergebnisse der Kartoffelbovisten Zeitraum Ionisation Ionisationsrate Dosisrate (µsv/h) ,270 0, ,254 0, ,261 0, ,268 0, ,263 0, ,270 0, ,240 0, ,261 0, ,261 0, ,267 0,149 Hier ist zu erkennen, dass die gemessenen Werte sogar noch unter denen der Nullmessung sind. Und schließlich die Messergebnisse der Rotfußröhrlinge: Zeitraum Ionisation Ionisationsrate Dosisrate (µsv/h) ,317 0, ,309 0, ,308 0, ,313 0, ,317 0,179 Diskussion 7

10 Diese Ergebnisse lassen sich folgendermaßen erklären, da es sich wie in der Einleitung bereits erwähnt, um zwei verschiedene Pilzarten handelt die jeweils unterschiedlich gut Radioaktivität anreichern können. Der Rotfußröhrling ist ein Mykorrhiza und lebt mit anderen Pflanzen in einer Lebensgemeinschaft. Dadurch vergrößert sich das Wurzelgeflecht, weil sie für Pilz und Pflanze zur Verfügung stehen. Da sich in Waldböden, insbesondere in der Humusschicht, sehr gut Caesium anlagert, nehmen sowohl Pflanzen als auch Pilze dieses auf. Mithilfe einer Natrium-Kalium Pumpe sollen eigentlich die im Namen vorhandenen Alkalimetalle aufgenommen werden. Doch Caesium Isotope, darunter auch das radioaktive Caesium 137, haben eine höhere Affinität und gelangen so in den Pilz obwohl dieser sie eigentlich nicht benötigt. Kartoffelbovisten im Gegensatz dazu sind Saprophyten, sie ernähren sich von abgestorbenem, organischem Material. Dieses nimmt somit keine Stoffe mehr auf, sodass nur das vorher bereits aufgenommene radioaktive Material strahlt. Wenn das Material also vorher kaum Caesium aufgenommen hatte, gibt es keine weitere Quelle, sodass die Belastung der Pilze gering ist. Diese sinkt bedingt auch durch den radioaktiven Zerfall. Zunächst hat uns jedoch gewundert, dass sie mehr Nullstrahlung abschirmen als eigene Strahlung abgeben. Eine weitere Erklärung könnte sein, dass wir unterschiedlich gelüftet haben. Wenn eine längere Zeit nicht gelüftet wurde, sammelt sich in dem Raum Radon an, welches wiederrum die Messwerte beeinflusst. Dieser Unterschied war auch bei den einzelnen Nullmessungen sehr auffällig, die Messwerte variierten recht stark. Besonders aufgefallen sind uns drei Tage ( ) an denen die Werte besonders niedrig waren. Wir wissen, dass an diesen Tagen deutlich mehr gelüftet wurde als an den anderen. Es wäre interessant dieses Phänomen in einem weiteren Projekt genauer zu untersuchen, insbesondere, weil die Werte deutlich höher als vom Bundesamt für Strahlenschutz für die Region angegeben war. Außerdem hätten wir mehr Proben nutzen sollen um vergleichbare Werte zu erhalten. Leider konnten wir nicht noch mehr Pilze derselben Art finden und somit auch keine weiteren Werte ermitteln. Ebenfalls müssen Messfehler in Betracht gezogen werden, da unser Messgerät aufgrund von limitierten finanziellen Mitteln, nicht mit professionellen Geräten mithalten kann. 8

11 Trotzdem sind minimale Unterschiede zwischen den Rotfußröhrlingen und den Bovisten erkennbar und wir halten diese zumindest in kleinem Maße für repräsentativ. Ein weiteres Problem liegt wahrscheinlich darin, dass wir unsere Pilze ausschließlich in Hamburg gesammelt haben. Hamburg zählt nicht zu den Gebieten mit erhöhten Werten, die durch Tschernobyl in vielen Teilen Europas entstanden sind. Wenn unsere Pilze aus Süddeutschland stammen würden, dann hätten wir eventuell höhere Werte messen können. Zusammenfassung Wie die Ideengeber unserer Forschungsfrage konnten auch wir kein eindeutiges Ergebnis feststellen, mit dem sich belegen ließe, dass Pilze in Hamburg eine erhöhte radioaktive Belastung aufweisen. Daraus lässt sich schließen, dass man Pilze aus der Region höchstwahrscheinlich unbedenklich genießen kann. Des weiteren sind leichte Tendenzen erkennbar, dass die Rotfußröhrlinge etwas höher belastet ist als die Kartoffelbovisten. Dies würde unsere Erwartungen bestätigen. 9

12 Quellen : 1. genutzt am um 15:00 Uhr 2. genutzt am um 14:30 Uhr 3. genutzt am um 14:00 Uhr 4. genutzt am um 13:30 Uhr 5. genutzt am um 10:50 Uhr 6. genutzt am um 11:15 Uhr _Xerocomellus_chrysenteron_crop.jpg genutzt am um 11:30 Uhr 8. genutzt am um 12:15 Uhr 9. Bildquellen: 03_Scleroderma_citrinum_Pers_55647_crop.jpg genutzt am wer/file:xerocomus_chrysenteron1.jpg genutzt am o.jpg genutzt am

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