A Study of the Content of Radionuclides in Coastal Seawater and Saline Groundwater in Jeju, Korea

Der Ozean ist kein statisches Wasserbecken; er ist ein sich bewegendes, atmendes System, das sich ständig mit dem Land unter ihm austauscht. An Orten, an denen das Meer auf die Küste trifft, kann Salzwasser ins Landesinnere drücken und in das poröse Gestein und den Boden sickern, um eine verborgene Schicht aus salzigem Grundwasser zu bilden. Diese Mischungszone ist ein kritischer Teil des Wasserkreislaufs der Erde und fungiert als Brücke zwischen dem riesigen Ozean und dem Süßwasser, das wir trinken. Der Ozean trägt jedoch auch eine schwache, unsichtbare Geschichte menschlicher Aktivitäten in sich. Vor Jahrzehnten setzten Kernwaffentests und jüngere Industrieunfälle winzige Mengen radioaktiver Atome in die Atmosphäre und das Meer frei. Diese Atome, bekannt als Radionuklide, verschwinden nicht schnell. Einige von ihnen, wie etwa das Element Cäsium-137, können Jahrzehnte lang im Wasser verbleiben, den Strömungen folgen und sich in der Umwelt absetzen. Da diese Substanzen so langlebig sind, können Wissenschaftler sie als Marker nutzen, um zu verfolgen, wie Wasser sich bewegt, wie lange es an einem Ort verweilt und ob es sich mit anderen Wasserquellen vermischt. Zu verstehen, wo diese Marker landen, ist entscheidend für die Kenntnis über die Gesundheit unserer Küstenökosysteme und für die Etablierung eines klaren Bildes dessen, was normal ist, damit zukünftige Veränderungen sofort erkannt werden können.

Im Jahr 2024 unternahm ein Team von Forschern der Jeju National University den Versuch, diese unsichtbare Geschichte in den Gewässern rund um die Insel Jeju, einer Vulkaninsel vor der Südküste Südkoreas, zu kartieren. Sie interessierten sich für zwei spezifische Umgebungen: das offene Küstenseewasser, das gegen die Küsten der Insel schlägt, und das salzhaltige Grundwasser, das sich unmittelbar unter der Oberfläche im vulkanischen Gestein der Insel befindet. Die Wissenschaftler sammelten Wasserproben an zehn verschiedenen Stellen entlang der Küste sowie an zwei Standorten, an denen salzhaltiges Grundwasser für industrielle Zwecke entnommen wird. Ihr Ziel war es, das Vorhandensein von drei spezifischen künstlichen radioaktiven Elementen zu messen: Cäsium-137, Strontium-90 und Tritium. Diese Elemente sind von besonderem Interesse, da sie sich in Wasser unterschiedlich verhalten. Cäsium neigt dazu, gelöst zu bleiben und mit dem Wasserfluss zu wandern, Strontium verhält sich chemisch ähnlich wie Kalzium und kann von Lebewesen aufgenommen werden, und Tritium ist eine Form von Wasserstoff, die Teil des Wassermoleküls selbst wird, was es zu einem perfekten Tracer macht, um die Bewegung von Wasser zu verfolgen.

Die Forscher fanden heraus, dass das Küstenseewasser um die Insel Jeju immer noch messbare Spuren von Cäsium-137 enthält. In den zehn von ihnen getesteten Proben lag die Konzentration dieses Elements zwischen 1,04 und 2,04 Millibecquerel pro Kilogramm, mit einem Durchschnitt von 1,37 Millibecquerel pro Kilogramm. Dieser Wert ist konsistent mit dem, was in anderen Teilen der koreanischen Küste und des weiteren Nordpazifiks beobachtet wurde, was darauf hindeutet, dass das Wasser um Jeju Teil desselben breiten, niedrig dosierten Hintergrunds von Strahlung ist, der global existiert. Das Team suchte auch nach Kobalt-60 und Iod-131, zwei anderen radioaktiven Elementen, fand diese jedoch nicht im Meerwasser. Dieses Fehlen ist folgerichtig, da Iod-131 sehr schnell zerfällt, nämlich innerhalb weniger Tage; sein Vorhandensein würde daher nur auf eine sehr rezente, starke Freisetzung von Strahlung hindeuten, was während des Untersuchungszeitraums nicht der Fall war. Die Präsenz von Cäsium hingegen ist ein Zeichen für die langfristige Akkumulation von Strahlung aus vergangenen Ereignissen, wie etwa den atmosphärischen Kernwaffentests der Mitte des 20. Jahrhunderts und dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi im Jahr 2011, und stellt keine neue, unmittelbare Gefahr dar.

Die Geschichte ändert sich, wenn die Forscher ihre Aufmerksamkeit auf das salzhaltige Grundwasser richten. Obwohl dieses Grundwasser durch die Vermischung von Meerwasser mit den vulkanischen Aquiferen der Insel entstanden ist, waren die Ergebnisse bemerkenswert unterschiedlich. In jeder der von ihnen getesteten Proben des salzhaltigen Grundwassers waren die Werte von Cäsium-137, Strontium-90 und Tritium so niedrig, dass sie unter der Mindestmenge lagen, die ihre Instrumente detektieren konnten. Dies bedeutet nicht, dass diese Elemente völlig abwesend sind, sondern vielmehr, dass ihre Konzentration zu gering ist, um mit den verwendeten Methoden gemessen zu werden. Die Wissenschaftler berechneten, dass, falls Cäsium-137 vorhanden wäre, seine Menge weniger als 0,78 Millibecquerel pro Kilogramm betragen würde, und für Strontium-90 läge sie bei weniger als 0,39 Millibecquerel pro Kilogramm. Für Tritium lag die Grenze sogar noch niedriger, bei unter 2,27 Becquerel pro Liter. Dieser Befund ist signifikant, da er zeigt, dass sich die radioaktive Signatur, die im offenen Ozean gefunden wird, nicht einfach in das Grundwasser überträgt. Der Prozess, bei dem Wasser durch das vulkanische Gestein fließt, sich mit älterem Süßwasser vermischt und Zeit unter der Erde verbringt, scheint diese radioaktiven Marker zu verdünnen oder herauszufiltern, oder vielleicht hat das Wasser in diesen spezifischen Aquiferen eine andere Geschichte, die nicht die gleiche Exposition gegenüber rezenter ozeanischer Strahlung beinhaltet.

Die Studie liefert eine entscheidende Basis für die Zukunft. Indem sie genau feststellen, wie viel Cäsium im Meerwasser enthalten ist, und bestätigen, dass das Grundwasser derzeit keine nachweisbaren Mengen dieser spezifischen radioaktiven Elemente aufweist, haben die Forscher einen Referenzpunkt geschaffen. Sollte ein zukünftiges Ereignis neue Strahlung in das Gebiet freisetzen, verfügen Wissenschaftler über eine klare, bereits bestehende Aufzeichnung, mit der sie dies vergleichen können. Die Arbeit verdeutlicht, dass der Ozean und das Grundwasser zwar physisch miteinander verbunden sind, aber sehr unterschiedliche chemische und radioaktive Geschichten beherbergen können. Die vulkanischen Gesteine der Insel Jeju wirken wie ein komplexer Filter und schaffen eine distinkte Umgebung, in der sich das Wasser anders verhält als im offenen Meer. Dieser detaillierte Blick auf die unsichtbaren Bestandteile des Wassers hilft uns, die verborgenen Pfade unserer planetaren Wassersysteme zu verstehen, und stellt sicher, dass wir bereit sind, etwaige Veränderungen, die in den kommenden Jahren auftreten könnten, zu erkennen.