Einsatz in der Neustädter Bucht

 Aufgabenstellung

 Etwa auf der Position 54°05,13' N 010°57,74' E in der Neustädter Bucht bei Pelzerhaken wurden durch Taucher des UW-Teams Schmiel 15 Objekte gefunden. Es handelt sich dabei offensichtlich um 180 bis 200 cm lange zylindrische metallische Objekte mit einem Durchmesser von etwa 80 bis 100 cm. An der Längsaußenwand sind Abstandshalter oder Verstrebungen angebracht, so dass vermutet werden kann, es handelt sich um Druckgefäße. Die Objekte liegen innerhalb eines in der Seekarte bezeichneten Versenkungsgebietes für Munition.

Von Herrn Schmiel wurden Stellen des Landes Schleswig-Holstein und der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung benachrichtigt. Die Objekte sind aber mit allen bisher bekannten Objekten nicht vergleichbar. Von seiten der Munitionsentsorgungsstelle Munster wurde daher die Vermutung geäußert, es könnte sich um Objekte handeln, in denen sich radioaktive Abfälle befinden. Das BSH wurde daher vom Umweltministerium Schleswig-Holstein um Amtshilfe gebeten, zusammen mit dem Munitionsräumdienst aus Schleswig-Holstein die Objekte auf diese Eigenschaft hin zu untersuchen, da dem Munitionsräumdienst S.-H. keine entsprechende Schiffslogistik zur Verfügung steht.

Folgende Untersuchungen an den Objekten wurden am 24. April 2001 zusammen mit den vier Personen des Kampfmittelräumdienstes Schleswig-Holstein auf dem VWFS DENEB durchgeführt.

1. 08:35 - 09:55 Uhr: Vermessung der Objekte mittels Sidescan-Sonar:
   Ergebnis: 11 Objekte befinden sich etwa in einem rechtwinkligen Dreieck mit 10 m x 10 m Kathete und ca. 15 m  in der Hypotenuse in etwa 21 m Tiefe.
   Die Objekte werden zugeordnet:
   * Vier Objekte liegen zentral gehäuft (Bezeichnung A),
   * zwei Objekte an der Spitze des "Dreiecks" (B),
   * die restlichen Objekte werden von Ost nach Westen von 1 bis 6 bezeichnet .
   

   

   Abb. 0: Sidescanaufnahme der Objekte. Die meisten Proben wurden in unmittelbarer Umgebung der Objekte "A" entnommen, auf der 4 Behälter liegen.

    09:55 - 10:24 Uhr: Das Schiff legt sich mit Heck- und Buganker so, dass die Mitschiffssteuerbordseite zwischen den Objekten A und 1 und 2 zu liegen kommt.

2. 10:37 - 11:18 Uhr: Untersuchung der Objekte mit Taucher und Anbringen der Radioaktivitäts-Gamma-Sonde:
   Ein Taucher wird mit einem Alarmdosimeter ausgerüstet und taucht die gefundenen Objekte ab. Er befestigt auf dem Haufen bei A die Unterwassersonde zur Messung der gamma-Strahlung. (Das Alarmdosimeter zeichnet die Dosis auf und gibt bei Überschreitung der eingestellten Dosisleistung akustischen Alarm.) 

   Ergebnis auf dem Alarmdosimeter: Die Alarmschwelle auf dem Dosimeter wurde auf 10 µSv/h eingestellt. Nach ca. 45 min. Tauchzeit wird die Dosis 0,0 µSv angezeigt.

   Vom UW-Team Schmiel waren 15 Objekte berichtet worden, wovon eines geöffnet vorgefunden wurde. Es werden aber nur 11 Objekte identifiziert. Die Zeit am 24. April reicht nicht aus, die anderen Objekte nach den Untersuchungen noch zu suchen. Das "offene" Objekt, wie von Herrn Schmiel berichtet, wird nicht gefunden.

3. Es werden mehrere Messungen der gamma-Strahlung mit jeweils 1000 s Messzeit aufgezeichnet. Die Spektren werden addiert, nachdem die Sonde weitgehend konstante Messergebnisse nach Temperaturangleichung an die vorliegende Wassertemperatur zeigt. Die addierten Spektren der Messungen 2 bis 7 sind in Abbildung 1 dargestellt.
   

   

   Abb. 1: Gamma-Spektrum der addierten Spektren 2 bis 7 mit je 1000 s Messzeit. Die Sonde befand sich direkt auf einem der Objekte.

   Ergebnis: In dem Spektrum sind deutlich die Gamma-Linien des natürlich vorkommenden K-40 bei 1460 keV und des künstlichen Radionuklids Cs-137 bei 662 keV zu erkennen. Weitere schwache Linien finden sich bei den Energien 185 keV (Ra-226, U 235), 238 - 242 keV ( Pb-212, Pb-214), 295 keV (Pb-214), 352 keV (Pb-214). Alle diese Linien sind natürlichen Ursprungs und stammen aus den Radionukliden im Sediment.

   Es ist kein Anzeichen für eine erhöhte Strahlung aus den untersuchten Objekten nachzuweisen.

4. Vergleichsmessung im Sediment:
   Nach Beendigung der gesamten Untersuchung um 15:10 Uhr verholt das Schiff auf eine Position gut frei aus dem Einflussbereich der Objekte. Hier wird eine Vergleichsmessung mit der gamma-Sonde direkt auf dem Sediment aufliegend durchgeführt. Hierdurch soll ausgeschlossen werden, dass das gefundene Cs-137-Signal eventuell aus den Objekten herrühren könnte.

    Ergebnis: Das aufgezeichnete Spektrum ist praktisch identisch mit dem Spektrum in Abb. 1. Damit kann ausgeschlossen werden, dass das gefundene Cs-137 in Abb. 1 aus den Behältern stammt. Es handelt sich immer noch im wesentlichen um die Kontamination des Sedimentes aus dem Unfall von Tschernobyl 1986 und nur zu einem geringen Teil aus dem globalen Fallout. Die Lübecker Bucht war 1986 ein Seegebiet mit etwas höherer Deposition des Tschernobyl-Fallouts.

   

   Abb. 2: Gamma-Spektrum mit 1000 s Messzeit. Die Sonde befand sich direkt auf dem Sediment.

    Der direkte Vergleich zwischen den beiden Spektren ist in Abb. 3 zu sehen. Hierbei wurde die Impulsrate des "Null-Spektrums" mit dem Faktor 6 multipliziert, um rechnerisch die gleiche Messzeit in beiden Spektren zu erhalten.

   

   Abb. 3: Vergleich der Gamma-Spektren. Die Sonde befand sich direkt auf dem Sediment (Nullspektrum) bzw. auf den Behältern (Fässer). Es ist praktisch kein Unterschied zwischen den beiden Spektren festzustellen.

5. Probenahme durch Taucher:
   Direkt an den Objekten "A" wird eine Sedimentprobe durch einen Taucher entnommen zur gamma-spektrometrischen Analyse im Labor. Die Entnahme wird durch einen zweiten Taucher auf Video festgehalten (Videofilm Kopie auf DENEB bzw. beim Kampfmittelräumdienst). Eine zweite Probe wird an einem weiteren Objekt genommen. Diese Proben sollen durch eine genaue Laboruntersuchung klären, ob gegebenenfalls Radionuklide aus den Fässern ausgedrungen ist.

    Ergebnis der Laboruntersuchungen:
   Entnommen wurden die Sedimentproben als Feuchtmasse auf einem Reinstgermaniumdetektor 79000 s gemessen.

   	1. Probe	2. Probe
   Masse (feucht)	227,54 g	228,74 g
   Messzeit (s)	79000	78000
   spez. Aktivitäten
   Cs-137 (Bq/kg)	36,1 ± 2,1 %	57,9 ± 1,9 %
   Cs-134 (Bq/kg)	< 1,4	< 1,6
   Co-60   (Bq/kg)	< 1,5	< 1,8
   Pb-214 (Bq/kg)	29,6 ± 5,6 %	24,0 ± 7,0 %
   Ac-228 (Bq/kg)	33,4 ± 7,3 %	29,4 ± 8,2 %
   K-40     (Bq/kg)	662 ± 1,8 %	679 ± 2,2 %

   Es liegen keine Anzeichen für eine Kontamination in den entnommenen Proben durch aus den Fässern entwichene Radionuklide vor. Die Werte liegen innerhalb des Erwatungsbereiches für dieses Seegebiet. 

6. Probennahme mit Hilfe des Gemini-Corers:
   Es werden drei Kerne in unmittelbarer Umgebung (< 1 m Abstand von den Behältern) mit dem Gemini-Corer entnommen und diese in horizontale Schichten zerlegt, um die Ablagerungen zeitlich zuordnen zu können. Die Proben werden entsprechend den vorhandenen Laborvorschriften getrocknet und gamma-spektrometrisch untersucht. Zwei Proben werden für die Untersuchung auf organische Schadstoffe entnommen. Die Ergebnisse sind in der Anlage aufgeführt. Die Ergebnisse lassen keine außergewöhnliche Kontamination durch gamma-emittierende Radionuklide erkennen. Als Vergleich ist in der Anlage das Ergebnis der Untersuchung aus dem Jahre 1999 an einer in der Nähe befindlichen Station aufgeführt.
   
   

   

7. Entnahme einer Wasserprobe zur Untersuchung auf Caesium-137:
   Mit einem 50 l Edelstahlschöpfer wurde in unmittelbarer Umgebung der Objekte eine Wasserprobe in 20 m Tiefe entnommen. 40 l der Wasserprobe werden mit Hilfe eines Seastar-Gerätes über den Ionenaustauscher KCFC (Kalium-hexacyano-ferrat(II)-cobaltat(II)) gepumpt, um das Cs aus dem Wasser anzureichern. Das KCFC wird anschließend im Labor gamma-spektrometrisch analysiert.

   Ergebnis: Es ergibt sich eine Aktivitätskonzentration von 43 mBq/l für Cs-137. Das Ergebnis liegt innerhalb des auf dieser Position zu erwartenden Wertes. Das Cs-137 stammt überwiegend aus dem Unfall von Tschernobyl.

8. Untersuchungen auf organische Schadstoffe
   Zwei Oberflächenproben (s. 6.) wurden auf organische Schadstoffe untersucht. Dazu wurden die feuchten Sedimente sequentiell mit Lösungsmittel steigender Lipophilie (Aceton - Hexan) unter Untraschall-Behandlung extrahiert, die Extrakte vereinigt und aufkonzentriert. Nach Umlösung in Hexan wurde eine Vortrennung über eine Kieselgel-Chromatographie durchgeführt. Auf diese Weise wurden für jede der beiden Proben 5 Teilfraktionen erhalten.
   Die so erhaltenen 10 Teilproben wurden zunächst mittels Gaschromatographie mit Flammenionisationsdetektor untersucht. Dabei ergab sich, dass die beiden Proben eine äußerst komplexe aber untereinander sehr ähnliche Zusammensetzung aufweisen. Daher wurden nur die 5 Teilproben einer der beiden Proben mittels Gaschromaroographie-Massenspektrometrie (GC-MS) weiteruntersucht.
   Die 5 Teilproben wurden mittels GC-MS im Scan Modus untersucht. In jeder Teilprobe wurden mehr 1000 Einzelsubstanzen gefunden. Die beobachteten Verbindungen wurden zunächst mittels automatischer Bibliotheks-Suche (NIST-Bibliothek mit 150 000 Spektren) untersucht; die erhaltenen Ergebnisse wurden auf Plausibilität und Richtigkeit hin geprüft. Die automatische Bibliotheks-Suche lieferte pro Teilprobe ca. 50 bis 100 Verbindungs-Vorschläge.
   Zusätzlch wurden die gesamten GC-MS-Analysen visuell auf auffällige oder besondere Spektren-Muster hin untersucht.
   Bei all diesen Untersuchungen ergab sich, dass keine Auffälligkeiten vorhanden sind; die Muster der beobachteten Stoffe entsprechen einer "normalen", mit den üblichen Umweltschadstoffen belasteten Sediment-Probe aus der Ostsee. Die relativ hohen Konzentrationen sind durch die küstennahe Lage und den hohen Schlickanteil erklärbar. Hervorzuheben ist, dass keine mengenmäßig dominierenden Substanzen zu beobachten sind, dies wäre bei einem Eintrag durch eine nahe, punktförmige, anthropogene Quelle (Fässer mit Chemikalien) zu erwarten.
   
   Die Ergebnisse im einzelnen:
   Fraktion 1 enthält die unpolarsten Verbindungen. Neben elementarem Schwefel (durch natürliche Prozesse entstanden) sind vor allem Kohlenwasserstoffe zu finden. Neben natürlichen n-Alkanen sind auch Abbaureste von Erdöl-Produkten (stark gealterte Öl-Verschmutzungen) zu beobachten. Das Auftreten von Methyl-Tributylzinn könnte auf eine hohe Belastung durch TBT hinweisen, das unter diesen Analysenbedingungen nicht erfasst wird.
   Die Fraktionen 2 bis 4 enthalten neben natürlichen Stoffen hauptsächlich polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in relativ hohen Mengen.
   Fraktion 5 enthält überwiegend natürliche Stoffe (z.B. Steroide, langkettige Ester).

Zusammenfassung der Ergebnisse

Ergebnis der Laboruntersuchungen auf radioaktive Substanzen:
Die gemessenen Ergebnisse liegen innerhalb des Erwartungsbereiches für dieses Gebiet. Die Kontamination durch Cs-137 stammt aus dem Reaktorunfall von Tschernobyl. Die geringere Kontamination an Cs-137 gegenüber den Proben, die mit dem Gemini-Corer entnommen wurden, liegt daran, dass bei der Probenahme durch den Taucher die direkte Oberflächenkontamination des Sediments durch geringer kontaminierte tiefere Schichten "verdünnt" wurde.

Ergebnis der Laboruntersuchungen auf organische Substanzen:
Es können keine besonderen Schadstoffe nachgewiesen werden. Die Ergebnisse für polyzyklische Aromaten (PAH) sind sehr hoch. Hier wird aber kein Zusammenhang mit den Behältern gesehen.

Hamburg, den 29. Mai 2001

im Auftrag

Dr. Hartmut Nies
Dir. & Prof.

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