Transport kontaminierter Partikel in Flüssen der Region Fukushima: Erste Ergebnisse des TOFU-Programms
Forscher des Labors für Klima- und Umweltwissenschaften (LSCE), in Zusammenarbeit mit einem japanischen Team der Universität Tsukuba, haben die Ergebnisse ihrer ersten vier in der Region Fukushima im Rahmen des TOFU-Programms durchgeführten Messkampagnen veröffentlicht [1].
Das Programm wurde sechs Monate nach dem Unfall im März 2011 gestartet und soll die Übertragung von Partikeln untersuchen, die durch die radioaktive Verschmutzung der Wasserströme kontaminiert wurden, die sich im direkten Umfeld der größten Atomwolke (wenige Tage nach der Katastrophe) befinden. Diese Ergebnisse ermöglichen ein besseres Verständnis der beteiligten Transportmechanismen und insbesondere der Rolle der Taifune, Dämme und der Vegetation. Die Studie umfasst ein Gebiet von etwa 3000 km2 und ist die erste, die (räumlich und zeitlich) umfassend die Verbreitung radioaktiver Schadstoffe untersucht.
Bei der Fukushima-Katastrophe wurden Gamma-Strahlung aussendende Radionuklide aus den Kernbrennstoffen freigesetzt und in die Atmosphäre abgegeben. Von diesen Radioisotopen lassen sich heute fast nur noch Cäsium-134 und Cäsium-137 nachweisen, die jedoch die Besonderheit aufweisen, sich stark und fast irreversibel an Bodenpartikel und Sedimente zu binden. Aufgrund der Bodenerosion können die Bodenpartikel (und die daran haftenden Radionuklide) in Flüsse gelangen und so schrittweise bis zum Pazifik transportiert werden. Dabei gelangen sie auch in Küstenregionen, die von den ersten Auswirkungen der Atomwolke relativ unbeeinflusst geblieben waren. Aus diesem Grund wurden Flusssedimente entlang der größten Flüsse (wie Ota, Mano und Nitta) entnommen und ihre radioaktive Strahlendosis gemessen, da diese durch die am stärksten durch die Atomwolke kontaminierten Gebiete fließen.
Die Ergebnisse der ersten vier Messkampagnen haben die Hypothese bestätigt, dass Taifune stark zur Verbreitung der Kontamination in der Umgebung beitragen, da sie die Bodenerosion beschleunigen und so zur Ablagerung erodierter Partikel in den Flüssen führen. So waren die Bergketten im Landesinneren, die die größten radioaktiven Niederschläge erfuhren, nach einer Reihe von starken Taifunen im Sommer 2011 am stärksten von Erosionen betroffen. Innerhalb von zwanzig Monaten wurde ein Rückgang der Radioaktivität in höheren Lagen und eine schrittweise Umverteilung der Kontamination in flussabwärts gelegene Gebiete beobachtet. Nach den Taifunen von 2011 wurde 2012 ein allgemeiner Rückgang der Kontamination festgestellt. Die Messkampagne von Mai 2013 konnte diesen Kontaminationsrückgang in Flüssen bestätigen, der schneller als erwartet stattfand. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass die Taifune 2012 milder ausfielen als 2011.
Dieser Rückgang war in den Bergregionen jedoch messbarer und linearer als im Flachland. Die veränderte Flächennutzung in den hoch gelegenen Anbaugebieten konnte dazu beitragen, die Bodenerosion des am stärksten kontaminierten, stromaufwärts gelegenen Gebiets zu begrenzen. Durch das Anbauverbot in diesen Gebieten wurde das Wachstum einer dichteren Vegetation begünstigt, die den Boden vor Erosion schützt. Der erneute Reisanbau in höheren Lagen könnte hingegen zu einer Beschleunigung der Bodenerosion führen. In diesem Fall wäre eine engere Überwachung des Kontaminationsniveaus flussabwärts erforderlich.
Im Flachland ist der Kontaminationsrückgang weniger regelmäßig und hängt vom Wassereinzugsgebiet ab: das Vorhandensein (oder nicht) von Dämmen spielt dabei eine wichtige Rolle, da sie temporäre Speicherzonen der Kontamination bilden. Stellenweise sammeln sich kontaminierte, von den Flüssen mitgeführte Sedimente in den Stauseen der Region. Zeitweise überschritt der Dosisgrenzwert, der von den japanischen Behörden zur Definition der Sperrzone festgelegt wurde, die 20 mSv pro Jahr Grenze [2]. Diese Ergebnisse legen nahe, dass künftig die Auswirkungen einer Öffnung der Dämme konsequenter überwacht werden sollten, bei denen die Gefahr besteht, dass die Kontamination in die stromabwärts gelegenen Gebiete gelangt, und dass das Fischereiwesen und die Freizeitaktivitäten strenger geregelt werden müssen.
Die fünfte Messkampagne endete am 3. November 2013. Sie wird Aufschluss darüber geben, ob die Kontamination weiterhin rückläufig ist oder ob die vielen Taifune in diesem Jahr (stärker als 2012) wieder vermehrt zu Erosionen geführt und/oder neue kontaminierte Sedimente in die Flüsse gespült haben, was eine erneute Erhöhung der Strahlendosis der durch Flüsse abgelagerten Sedimente zur Folge hätte.
Die Messkampagne, die über das Programm für Zukunftsinvestitionen gefördert wird, wird noch bis zum Jahr 2019 im Rahmen des AMORAD-Projekts für Strahlenschutz und nukleare Sicherheit fortgeführt.
[1] Die Ergebnisse der drei ersten Messkampagnen (von November 2011 bis Oktober 2012) wurden am 8. August 2013 in der Fachzeitschrift Anthropocene veröffentlicht, die der vierten Kampagne (Mai 2013) in Scientific Reports am 29. Oktober 2013. TOFU-Programm steht für:“Tracing the environmental consequences of the TOhoku earthquake-triggered tsunami and the FUkushima accident“.
[2] In Frankreich entspricht die Dosis dem für Beschäftigte in der Kernenergiebranche erlaubten Jahresgrenzwert (Der Grenzwert der effektiven Dosis der natürlichen Strahlung wurde für die Bevölkerung, auf 1 Millisievert – mSv – festgelegt).
Quellen: – Pressemitteilung der Behörde für Atomenergie und alternative Energien (CEA) – 28.11.2013 – http://www.cea.fr/le-cea/actualites/programme-tofu-124897
– Pressemitteilung des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) – 27.11.2013 – http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3341.htm
Redakteurin: Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr