EXPOSITIONSABSCHÄTZUNG GEGENÜBER IONISIERENDER STRAHLUNG DURCH WASSER-WERKSRÜCKSTÄNDE

Dr.-Ing. Pia Lipp, TZW Karlsruhe

Ergebnisse zum DVGW-Projekt W2-02-14

HINTERGRUND – 1

Vorkommen von Spuren an Thorium und Uran in Gesteinen

Obere Grenze für natürlichen Hintergrund 0,2 Bq/g

Zerfall => natürliche Radionuklide in der Umwelt

Effektive Jahresdosis

4 mSv/a (2,1 mSv/a aus

natürlicher Strahlung)

Technologische Prozesse

=> Anreicherung

Rückstände mit erhöhtem Gehalt an Radionukliden werden

NORM genannt (naturally occurring radioactive material)

HINTERGRUND – 2

Richtlinie 2013/59/EURATOM des Rates vom 05.12.2013 zur

Festlegung grundlegender Sicherheitsnormen für den Schutz

vor den Gefahren einer Exposition gegenüber ionisierender

Strahlung

Regelung von Handlungen mit natürlichen Strahlenquellen,

die erhöhte Expositionen verursachen können

Als erheblich erhöht gilt eine effektive Dosis von 1 mSv/a

Diese Dosis gilt als Bewertungskriterium für die Exposition

Artikel 23 (Ermittlung von Tätigkeiten mit natürlich

vorkommendem radioaktivem Material)

Anhang VI: Liste der Industriezweige, in denen natürlich

vorkommende radioaktive Materialien eingesetzt werden

(… Grundwasserfilteranlagen)

HINTERGRUND – 3

Umsetzung der Richtlinie 2013/59/EURATOM

in nationales Recht bis Feb. 2018

DVGW Kommission: “Radioaktive Substanzen im Wasser”

• Gruppe von Experten

• Erstellung einer technischen Regel

zum Umgang mit NORM in Wasserwerken (W 256)

Gesetz zur Neuordnung des Rechts zum Schutz vor der

schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung am 27. Juni 2017

im Bundesgesetzblatt Teil I Nr. 42, S. 1966-2067 veröffentlicht.

STAND DES WISSENS

Trinkwasser liefert nur geringen Beitrag zur gesamten

jährlichen Strahlenexposition (Untersuchungen 2003-2008)

Umfangreiche Untersuchungen in Bayern zum Vor-

kommen und Verhalten von Radionukliden bei der

Wassernutzung und –aufbereitung (Reifenhäuser 2010)

In Einzelfällen erhöhte Aktivitätskonzentrationen aber

Exposition deutlich unter 1 mSv/a

=> Rückstände keine radiologische Relevanz.

Anreicherung insbesondere bei

Enteisenung/Entmanganung

Erhöhte Werte in Filterkiesen

FORSCHUNGSPROJEKT – ÜBERSICHT

DVGW-Projekt W2-02-14 (Laufzeit: 3‘2015 – 10‘2016)

Ziel des Projektes:

Erweiterung der bestehenden Datenerhebung zum Vor-

kommen und der Verwertung von Wasserwerksrückständen

um den Aspekt der radiologischen Relevanz dieser

Rückstände

Anfrage von Wasserversorgungsunternehmen, deren Roh-

wässer für die Trinkwasserversorgung aus Regionen

stammen, deren geologische Bedingungen eine erhöhte

Aktivität in den Wasserwerksrückständen erwarten lassen.

=> Enteisenung/Entmanganung

Analyse von Rückständen auf natürliche Radionuklide

mittels Gammaspektrometrie und Bewertung der Daten

BfS

Laboranalysen

Expositionsabschätzung

TZW

Koordination

Fragebogen

Kontaktaufnahme

zu Wasserversorgern

Berichterstattung

PROJEKTBESCHREIBUNG – 1

Rückstandsmenge

Entsorgungsintervall

Entsorgungsweg

Expositionszeiten

238U 234U210Pb226Ra 210Po228Ra 228Th

Auswahl der Wasserwerke

Grundwasser

Höhere Radongehalte

Enteisenung/Entmanganung

Statistik

32 Wasserwerke

aus 7 Bundesländern

26 Roh-/Reinwasserproben

34 Schlammproben

23 Filterkiesproben

PROJEKTBESCHREIBUNG – 2

Keine repräsentative Studie

WASSERUNTERSUCHUNGEN

0,001

0,01

0,1

1

Pb-210 Po-210 Ra-226 Ra-228 U-234 U-238

Akt

ivit

ätsk

on

zen

trat

ion

/ B

q/l

Referenz-Aktivitätskonzentrationen

Rohwasser Reinwasser

=> Messwerte der untersuchten Wässer liegen deutlich unter den Referenzwerten

VERGLEICH ROH-/REINWÄSSER

Aktivitätskonzentrationen

Geringe Veränderung

im Wasserwerk

Deutliche Veränderung

im Wasserwerk

0,001

0,01

0,1

Pb

-21

0

Po

-21

0

Ra-

22

6

Ra-

22

8

U-2

34

U-2

38

Akt

ivit

ätsk

on

zent

rati

on

/ B

q/l

Rohwasser WW9 Reinwasser WW9

0,001

0,01

0,1

Pb

-21

0

Po

-21

0

Ra-

22

6

Ra-

22

8

U-2

34

U-2

38

Ak

tiv

itä

tsk

on

zen

tra

tio

n /

Bq

/l

Rohwasser WW17 Reinwasser WW17

SCHLAMM- UND FILTERKIESUNTERSUCHUNGEN

0,001

0,01

0,1

1

10

Ra-228 Th-228 U-238 Ra-226 Pb-210 Ra-228 Th-228 U-238 Ra-226 Pb-210

spe

zifi

sch

e A

ktiv

ität

/ B

q/g

Schlamm Filterkies

Überwachungsgrenze 0,5 Bq/g

Strahlenschutzverordnung Anlage XII Teil C:

Überwachungsgrenzen:

1 Bq/g für die Schlämme (Berücksichtigung von 10 % Feststoffanteil)

0,5 Bq/g für die Filterkiese

Strahlenschutzverordnung Anlage XII Teil B:

Schlämme müssen nicht berücksichtigt werden

Ermittlung der Exposition:

Relevant ist die Summe der größten spezifischen Aktivitäten

der Uran- und Thorium-Zerfallsreihen

Summe der Maxima =

MAX(Ra-228;Th-228) + MAX(U-238;Ra-226;Pb-210)

EXPOSITIONSABSCHÄTZUNG

Summe der Maxima

Schlämme (10%) 0,1 – 2,7 Bq/g TM

Filtermaterialien-belastet 0,5 – 4,5 Bq/g TM

Filtermaterialien-unbelastet 0,01 – 0,02 Bq/g TM

• Aus den Ergebnissen der Roh- und Reinwasseruntersuchungen kann keine Aussage über die Belastung der Schlämme abgeleitet werden.

• Aus den Untersuchungen der Wasser- oder Schlammproben ist eine Prognose über die Radionuklidbelastung der Filterkiese nicht möglich.

VERGLEICH

GEOGRAFISCHE SCHWERPUNKTE

< 20 mBq/l

20 - < 40 mBq/l

40 - < 80 mBq/l

80 - < 120 mBq/l

Rohwasser < 0,5 Bq/g

0,5-1,0 Bq/g

> 1 Bq/g

Schlamm < 0,5 Bq/g

0,5-1,0 Bq/g

> 1 Bq/g

FiltersandSumme der Maxima

Schlamm FiltermaterialRohwasser

Orangefarbene Bereiche für Gebiete mit erhöhten Radon-Gehalten im Wasser

Quadratische Symbole zeigen

Konzentrationsbereiche für die

Summe der Maxima

Bereiche für die Summe der Maxima:

< 0,5 Bq/g | > 0,5 - 1 Bq/g | > 1 Bq/g

Bezogen auf Trockenmasse

VORGEHENSWEISE EXPOSITIONSABSCHÄTZUNG

Vorgehensweise (BfS)

Fallspezifisch und generisch

Gesamter Weg der Entsorgung

Entnahme / Verwertung / Deponie

Berücksichtigung von unterschiedlichen Personengruppen

Wasserwerk, Entsorgungsunternehmen, Deponie,

Verwertungsunternehmen, sechs Altersgruppen

Expositionspfade Expositionsszenarien

Inhalation von Radon Ausbau der Rückstände

Inhalation von Staub Beladung der Fahrzeuge

Äußere Gammastrahlung Transport der Rückstände

Unbeabsichtigte Ingestion Verwertung/Deponierung

Jörg Dilling

Berechnungsgrundlage Bergbau (2010)

Jährliche Arbeitszeit üblicherweise 2.000 Stunden

Expositionszeiten beim Umgang mit Rückständen:

Schlamm

Entsorgung von Rückständen im Wasserwerk 20-100 h

Beschäftigte von spezialisierten Entsorgungsfirmen 500 h

Fahrer und Beschäftigte bei der Verwertung bzw. Deponierung 500 h

Filtermaterial

Fahrer und Beschäftigte bei der Verwertung 200 h

Entsorgung Filtermaterial 1.000 h

EXPOSITIONSZEITEN

0,1

1

10

100

1000

Austausch imWasserwerk

Transport Deponierung Verwertung

Ge

ne

risc

h a

bge

sch

ätzt

e E

xpo

siti

on

/ µ

Sv/a Inhalation von Radon

Äußere Gammastrahlung

EXPOSITIONSABSCHÄTZUNG – SCHLAMM

Einzelfallbetrachtung von 5 Fällen mit einer Überwachungsgrenze > 1 Bq/g:

=> Jahresdosis für Beschäftigte im Wasserwerk und von Entsorgungsfirmen

zwischen 0,1 μSv und 5 μSv pro Jahr

EXPOSITIONSSZENARIO – DEPONIERUNG

1

10

100

1000

Äußere Gammastrahlung Inhalation von Radon Ingestion (Nahrungsmittel)

Ge

ne

risc

h a

bge

sch

ätzt

e E

xpo

siti

on

/ µ

Sv/a

Einlagerung auf einer Deponie

12 a - >17 a

1 a - 12 a

0 a - 1 a

Einlagerung von Schlamm auf einer Deponie

EINZELFALLBETRACHTUNG – FILTERMATERIAL

1

10

100

1000

Inhalation von Radon Äußere Gammastrahlung unbeabsichtigte Ingestion Fahrer der Unternehmen Beschäftigte Entsorger

Jah

resd

osi

s /

µSv

/a

Beschäftigte in Wasserwerken

Fahrer

Beschäftigte Entsorgungs-unternehmen

EINZELFALLBETRACHTUNG – FILTERMATERIAL

äußere Exposition

Inhalation vonRadon

Ingestionim Mittel (6 Proben)

GENERISCHE ABSCHÄTZUNG – FILTERMATERIAL – 1

1

10

100

1000

10000

Inhalation vonRadon

ÄußereGammastrahlung

Inhalation von Staub UnbeabsichtigteIngestion

Gen

eris

ch a

bge

sch

ätzt

e Ex

po

siti

on

/ µ

Sv/a

Austausch im Wasserwerk

Transport (Fahrer)

Einlagerung auf Deponie

Straßenbau

GENERISCHE ABSCHÄTZUNG – FILTERMATERIAL – 2

1

10

100

1000

ÄußereGammastrahlung

Inhalation vonRadon

Inhalation vonStaub

Ingestion(Nahrungsmittel)

Ingestion(Trinkwasser)G

en

eri

sch

ab

gesc

hät

zte

Exp

osi

tio

n /

µSv

/a

Einlagerung auf einer Deponie

>17 a 12 a - 17 a

7 a - 12 a 2 a - 7 a

1 a - 2 a 0 a - 1 a

1

10

100

1000

ÄußereGammastrahlung

Inhalation vonRadon

Ingestion(Nahrungsmittel)

Gen

eris

ch a

bge

sch

ätzt

e Ex

po

siti

on

/ µ

Sv/a

Verwertung im Straßen-,Wege- und Landschaftsbau

>17 a 12 a - 17 a

7 a - 12 a 2 a - 7 a

1 a - 2 a 0 a - 1 a

Untersuchung von Wasserproben, Schlämmen und Filterkiese auf

natürliche Radionuklide

Mittlere Aktivitätskonzentrationen der untersuchten Proben sind

geringer als die Referenz-Aktivitätskonzentrationen

25% der Schlämme liefern Werte > 1 Bq/g (ÜG)

sind aber für die Expositionsabschätzung nicht relevant

50% der Filtermaterialien > 0,5 Bq/g (ÜG)

Ermittlung einer Expositionsabschätzung

Für die untersuchten Wasserproben ergibt sich eine

ermittelte Jahresdosis 0,025 mSv << 0,1 mSv gemäß TrinkwV

Für Schlämme keine Bewertung, da nicht relevant

Für Filtermaterialien ergibt sich keine unzulässige Dosis,

da im Einzelfall nur geringe Mengen anfallen und kurze

Expositionszeiten vorliegen

ZUSAMMENFASSUNG – 1

Entnahme von Filtersanden ist kein Regelfall

Anfall < 2.000 t in 25 Jahren

Kein Problem für Wasserwerke

Entsorgungsunternehmen gehen mit größeren Mengen um

Steigende Konzentration an natürlichen Radionukliden mit steigender

Verweilzeit der Filtermaterialien im Filter

WVU mit großen Aufbereitungsmengen (> 20 Mio. m³/a)

sollten Filtermaterial vor dem Austausch radiologisch untersuchen

lassen

WVU mit kleineren Aufbereitungsmengen (< 10 Mio. m³/a) sollten aus

dem künftigen Regelungsbereich des neuen Strahlenschutzes durch

die zuständige Behörde entlassen werden können.

ZUSAMMENFASSUNG – 2

DVGW für die finanzielle Förderung des Projekts W2-02-14

BfS für die Durchführung der Untersuchungen und der

Expositionsabschätzung

Wasserwerke 1-32 für die Lieferung der Proben

Fragen?

DANKSAGUNG

Dr. Pia LippTZW: DVGW-Technologiezentrum WasserKarlsruher Straße 8476139 Karlsruhepia.lipp@tzw.de

http://www.tzw.de