Cäsium

Der Name des Elementes Cäsium (chem. Symbol Cs) ist aus dem lateinischen „caesius“ (= himmelblau) abgeleitet, der Farbe der Spektrallinien, die beim Nachweis von Caesium im Spektrometer beobachtet werden. Cäsium ist ein Leichtmetall  und gehört zu der Gruppe der Alkalimetalle wie z.B. Natrium und Kalium. In der Natur kommt es zu 100% als stabiles nicht radioaktives Isotop Cs-133 vor. Von Cäesium sind über 30 weitere künstliche Isotope bekannt, von denen die bekanntesten Cs-137, Cs-134 und Cs-135 sind.

Cäsium-Isotope entstehen bei der Kernspaltung in Kernreaktoren oder bei Atombombenexplosionen. Strahlenbiologisch gesehen ist Cs-137 das bedeutendste Cäsium-Isotop. Es zerfällt mit einer Wahrscheinlichkeit von 6,5% direkt und mit einer Wahrscheinlichkeit von 93,5% indirekt über das metastabile Barium-137m zu stabilem Ba-137. Bei beiden Zerfallswegen werden Beta-Strahlen frei, beim indirekten Zerfallsweg kommen noch Gamma-Strahlen hinzu.

Cäsium kommt normalerweise im menschlichen Körper nicht vor. Mit der Nahrung aufgenommenes Cäesium wird auf Grund der chemischen Ähnlichkeit mit Kalium im Magen-Darm-Trakt resorbiert und kann im Muskelgewebe gespeichert werden.Die biologische Halbwertszeit, also die Zeitspanne bis sich die Menge eines aufgenommenen radioaktiven Stoffes durch Ausscheidung und Zerfall auf die Hälfte reduziert hat, beträgt für Cs-137 zwischen 110-140 Tagen.

Für die Strahlenexposition des Menschen infolge des Reaktorunfalls von Tschernobyl waren insbesondere die radioaktiven Isotope Cs-137 und Cs-134 neben Jod (I-131) von Bedeutung.Nach einer Freisetzung in der Umwelt kann Cäsium durch direkte Blattablagerung und über die Wurzeln aus dem Boden in pflanzlichen Nahrungs- und Futtermitteln aufgenommen werden. Bei der langfristigen Aufnahme über die Wurzel ist zu beachten, dass Cäsium auf mineralischen Böden vieler Ackerflächen stark an bestimmte Tonminerale gebunden wird. Dadurch steht es nur in sehr geringem Maß für die Aufnahme über die Wurzeln zur Verfügung. Nach übereinstimmenden Ergebnissen vieler Untersuchungen verbleiben langfristig mindestens 80% der Cs-Aktivität in den oberen 15 cm des Bodens.
Landwirtschaftliche Kulturen, die erst nach dem Reaktorunfall von Tschernobyl ausgesät oder angepflanzt wurden, waren im Sommer 1986 nur noch mit wenigen Bq pro kg radioaktivem Cäesium kontaminiert.

Cäsium in Waldböden dagegen kann gut aufgenommen werden. Fast alle Waldbodenpflanzen und die meisten Bäume beziehen ihre Nährstoffe überwiegend aus den obersten 10 cm des Bodens. Der Cäsiumgehalt von Waldprodukten nimmt daher in der Regel nur langsam ab. Auch lokal ist eine sehr hohe Schwankungsbreite des Cs-137-Gehalts für wild wachsende Pilze und Wildtiere charakteristisch.

Als Faustregel gilt, dass die Aufnahme von etwa 80 000 Bq Cs-137 bei Erwachsenen einer Strahlenexposition von etwa 1 mSv entspricht. Eine Pilzmahlzeit mit 200 g höher kontaminierten Maronenröhrlingen aus Südbayern mit etwa 4000 Bq/kg Cs-137 hätte beispielsweise eine Exposition von 0,01 mSv zur Folge. Eine Exposition von 0,01 mSv entspricht weniger als einem Hundertstel der jährlichen natürlichen Strahlenexposition, die in Deutschland im Mittel bei 2,1 mSv und je nach örtlichen Gegebenheiten zwischen 1 und 10 mSv liegt. [BFS 09]

Heute spielt in Mitteleuropa praktisch nur noch das langlebige Cs-137 eine Rolle. Dieses Radionuklid ist auf Grund seiner Halbwertszeit von etwa 30 Jahren seit 1986 bis heute erst zu 43% zerfallen.In den ersten zehn Jahren nach dem Tschernobyl Unfall wurde die mittlere Strahlenexposition in der Ukraine zu 95% durch die radioaktiven Cs-Isotope bewirkt.

Ende Mai 1986 verordnete die EU Grenzwerte für die Einfuhr landwirtschaftlicher Erzeugnisse aus Drittländern. Diese auch heute noch gültigen Grenzwerte beziehen sich auf die Summe von Cs-137 und Cs-134 und betragen 370 Bq/kg für Milch, Milchprodukte und Kleinkindernahrung und 600 Bq/kg für alle übrigen Lebensmittel. Nach der deutschen Rechtsprechung dürfen höher kontaminierte Lebensmittel auch innerhalb Deutschlands nicht in den Verkehr gebracht werden [BFS 09].

(Literatur [BFS 09] Bundesamt für Strahlenschutz: Tschernobyl – 20 Jahre Danach, Salzgitter 2009, 2. Auflage)