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Untersuchungen zur radioaktiven Belastung von Maronenröhrlingen (Imleria badia) und Steinpilzen (Boletus edulis) mit Cäsium-137

  • Der Verzehr von radioaktiv belasteten Pilzfruchtkörpern stellt ein Gesundheitsrisiko für den Menschen dar und auch fast 35 Jahre nach der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986 sind Pilze aus Waldökosystemen zum Teil noch stark durch das ausgetretene radioaktive 137Cs belastet. Die Einschätzung der Belastung und somit des Gesundheitsrisikos ist aufgrund einer Vielzahl von Einflussfaktoren, wie z. B. der Pilzart, der Tiefe des Myzels, der Bodenkontamination und der Feuchtigkeit des Bodens, schwierig. Ziel dieser Arbeit war es die Variabilität, den Einfluss verschiedener Faktoren sowie die effektive Halbwertszeit der 137Cs-Aktivität in Pilzfruchtkörpern zu ermitteln. Des Weiteren wurde überprüft, ob die Bodenkontamination für eine Abschätzung der 137Cs-Aktivität von Pilzfruchtkörpern herangezogen werden kann. Für die Untersuchungen wurden über mehrere Jahre Proben von Maronenröhrlingen (Imleria badia) und Steinpilzen (Boletus edulis) aus vier Waldgebieten in Mittel- und Süddeutschland mit unterschiedlichem Aktivitätseintrag nach der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986 analysiert. Die Gebiete waren Eichenzell, Wülfersreuth, Oberschönenfeld und der Nationalpark Bayerischer Wald. Als Ergänzung dienten zugesendete Proben derselben Pilzarten von Mitgliedern aus Pilzvereinen aus ganz Deutschland. Zusätzlich zu den Pilzproben wurden Bodenproben gemessen, um zum einen die aktuelle Bodenkontamination zu bestimmen und zum anderen zu überprüfen, ob der Großteil des 137Cs weiterhin im Bereich des Pilzmyzels zu finden ist. Für die Untersuchung der örtlichen Variabilität der 137Cs-Aktivität wurden Maronenröhrlinge (Imleria badia) aus dem Waldgebiet Eichenzell in den Jahren 2017 bis 2019 analysiert. Innerhalb eines Sammeltages variierten die Messwerte verschiedener Proben innerhalb des Waldgebietes teilweise um den Faktor sechs. Dabei ist die Variabilität innerhalb eines Teilgebietes größer als zwischen beiden Teilgebieten des Waldgebietes Eichenzell. Für ein repräsentatives Ergebnis eines Gebietes ist es aufgrund der Variabilität erforderlich, eine ausreichende Menge an Fruchtkörpern zu analysieren. Um die effektive Halbwertszeit der 137Cs-Aktivität in Maronenröhrlingen (Imleria badia) zu ermitteln, wurden Proben aus drei Waldgebieten über fünf bis neun Jahre analysiert. Die Wahl der drei Waldgebiete erfolgte anhand des 137Cs-Aktivitätseintrags nach der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986. Die Bodenkontaminationswerte variieren von 3.000 Bq/m² in Eichenzell über 12.500 Bq/m² in Wülfersreuth bis 35.000 Bq/m² in Oberschönenfeld. Die effektiven Halbwerts-zeiten liegen in einem engen Bereich von 5,2 bis 5,8 Jahre mit einem Mittelwert von 5,4 ± 0,3 Jahren. Damit reduziert sich die radioaktive Belastung der Pilzfruchtkörper in etwa fünfmal schneller als durch die rein physikalische Halbwertszeit des 137Cs von 30,08 Jahren. Durch die Hinzunahme von bereits im Jahr 1990 veröffentlichten Daten ergab sich eine längere effektive Halbwertszeit von 7,7 ± 0,6 Jahren. Für die Untersuchung der zwei Einflussfaktoren Exposition des Sammelgebiets (Hangausrichtung nach Ost oder West) und Höhenlage wurden sowohl Maronenröhrlinge (Imleria badia) als auch Steinpilze (Boletus edulis) hinsichtlich der 137Cs-Aktivität gemessen, um die Auswirkung auf Pilzarten mit unterschiedlichem Akkumulationsvermögen zu analysieren. Als Untersuchungsgebiet diente der Nationalpark Bayerischer Wald, da dieser ein großes Gebiet umfasst und verschiedene Ausprägungen der beiden Faktoren abbildet. Zudem wurde das Gebiet in Folge der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl stark kontaminiert und der Park ist ein beliebtes Pilzsammelgebiet. Anhand der 137Cs-Aktivität von Bodenproben konnte das Gebiet in zwei Regionen (Cluster) eingeteilt werden: eine Region mit hohem und eine mit niedrigem Aktivitätseintrag. Im Vergleich wiesen Maronenröhrlinge (Imleria badia) durchschnittlich eine um den Faktor fünf höhere 137Cs-Aktivität als Steinpilze (Boletus edulis) auf. Der Faktor Höhenlage zeigte im Gegensatz zur Exposition einen Einfluss auf die Kontamination der Pilzfruchtkörper. In Bezug auf die Höhenlage war der Einfluss nur im Falle eines hohen Aktivitätseintrags signifikant, wobei die Pilzproben aus der niedrigsten Höhenlage am höchsten belastet waren. Zur Ermittlung der vertikalen Verteilung des 137Cs im Boden wurden in den Waldgebieten Eichenzell und Nationalpark Bayerischer Wald Proben bis zu einer Tiefe von 24 cm entnommen und anschließend in 2 cm Schichten analysiert. Alle Verteilungen konnten mit einem Gauß-Fit oder einem multiplen Gauß-Fit mit 2 bis 3 Maxima abgebildet werden. Das erste Maximum lag in allen Fällen in den organischen Horizonten oder im Übergangsbereich zum Ah-Horizont. Folglich befindet sich der Großteil des 137Cs fast 35 Jahre nach der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl immer noch im Bereich des Pilzmyzels und kann somit von den Pilzen aufgenommen und in den Fruchtkörpern angereichert werden. Der Vergleich der 137Cs-Aktivität der Pilz- und Bodenproben aus dem Nationalpark Bayerischer Wald ergab sowohl für Maronenröhrlinge (Imleria badia) als auch für Steinpilze (Boletus edulis) eine positive Korrelation. Nach Unterteilung der Proben anhand der Höhenlage zeigte sich eine noch stärkere Korrelation. Dies zeigt, dass neben der Bodenkontamination auch die Höhenlage einen Einfluss auf die 137Cs-Aktivität der Fruchtkörper hat. ...
  • The consumption of radioactive contaminated mushrooms poses a health risk for humans and to this day some mushrooms in forest ecosystems are still highly contaminated with the 137Cs fallout from the Chernobyl accident in 1986. Many factors such as mushroom species, depth of the fungal mycelia, soil contamination and humidity of the soil influence the radioactive contamination of mushrooms. Therefore, the assessment of this contamination and the risk to human health is difficult. The aim of this study was to determine the variability of the 137Cs-activity in mushrooms, the importance of diverse factors, and the effective half-life of the 137Cs-activity in fungal fruiting bodies. Furthermore, the study surveyed whether the soil contamination can be used to estimate the 137Cs-activity of fruiting bodies. For the study, samples of bay boletus (Imleria badia) and ceps (Boletus edulis) from four forest areas in Central and Southern Germany were analyzed over a period of several years. The forest areas were Eichenzell, Wülfersreuth, Oberschönenfeld and the Bavarian Forest National Park, which were differently affected by the fallout after the nuclear catastrophe of Chernobyl in 1986. Additionally, samples of these mushroom species sent by collectors from all over Germany were analyzed. Furthermore, soil samples were investigated to estimate the actual soil contamination and to verify whether most of the 137Cs is still in reach of fungal mycelia. Samples of bay boletus (Imleria badia) from the forest area Eichenzell were analyzed from 2017 to 2019 to study the local variability of the 137Cs-activity. The 137Cs-activities of several samples varied within one day of sampling in this forest area up to a factor of about six. The variability within one subarea was larger than between the two subareas of the forest Eichenzell. It is therefore necessary to analyze several fruiting bodies in order to obtain a representative result. Samples from three forest sites were analyzed over a period of five to nine years to estimate the effective half-life of 137Cs in bay boletus (Imleria badia). The three areas were chosen to cover a wide range of 137Cs-amount from the Chernobyl fallout. The contamination value increases from 3,000 Bq/m² in Eichenzell over 12,500 Bq/m² in Wülfersreuth to 35,000 Bq/m² in Oberschönenfeld. The effective half-lives range between 5.2 and 5.8 years with a mean value of 5.4 ± 0.3 years. The contamination of mushrooms is reduced about five times faster than through the pure physical half-life of 137Cs (30.08 years). Taking published data into account to cover a period of more than 30 years, an increased effective half-life of 7.7 ± 0.6 years was observed. To analyze the influence of orientation of slope (east or west) and elevation above sea level on the 137Cs-activity, samples of bay boletus (Imleria badia) and ceps (Boletus edulis) were investigated to test the effect on mushroom species with different accumulation rates. The Bavarian Forest National Park was used as study area because of the large size and the occurrence of different parameter values. In addition, the area was highly contaminated with the Chernobyl fallout and the National Park is often used for mushroom collection. Based on the 137Cs-activity of soil samples, the landscape could be divided into a low and a high impact area. When comparing the two mushroom species, bay boletus (Imleria badia) were about five times higher contaminated than ceps (Boletus edulis). The influence of the elevation level was significant in the high impact area, while the factor orientation of slope had no influence on the 137Cs-activity of mushrooms. The fruiting bodies from the lowest elevation range in the high impact area were the most contaminated ones. To estimate the vertical distribution of 137Cs, soil samples from the forest areas of Eichenzell and Bavarian Forest National Park were taken up to a depth of 24 cm and analyzed in layers of 2 cm. All distributions could be fitted by a Gaussian type or multiple Gaussian type curve with 2 or 3 maxima. For all depth profiles, the first maximum was in the organic horizons or at the transition to the Ah-horizon. Hence, almost 35 years after the Chernobyl accident, most of the 137Cs is still present at the same depth in the soil as the fungal mycelia and can be absorbed by the fungi. The comparison of the 137Cs-activity of fruiting bodies and soil samples from the Bavarian Forest National Park revealed a positive correlation for bay boletus (Imleria badia) and ceps (Boletus edulis). After separation based on the elevation range, the correlation was even stronger. This shows that, in addition to the soil contamination, the elevation influences the 137Cs-activity of fruiting bodies. The comparison of the 137Cs-activity of all mushroom samples with the soil contamination in Germany after the Chernobyl accident in 1986 showed a positive correlation for both mushroom species. This demonstrates that the contamination of fruiting bodies can be estimated from soil contamination. Therefore, the map of the soil contamination in Germany in 1986 can be used as a simple tool for mushroom collectors to estimate the risk of collecting highly contaminated mushrooms. ...

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Metadaten
Author:Anna-Lena Ernst
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-626424
DOI:https://doi.org/10.21248/gups.62642
Place of publication:Frankfurt
Referee:Meike Piepenbring, René ReifarthORCiD
Advisor:Meike Piepenbring
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2021/09/17
Year of first Publication:2021
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2021/08/17
Release Date:2021/10/07
Page Number:224
HeBIS-PPN:486105059
Institutes:Biowissenschaften
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 57 Biowissenschaften; Biologie / 570 Biowissenschaften; Biologie
Sammlungen:Universitätspublikationen
Sammlung Biologie / Biologische Hochschulschriften (Goethe-Universität)
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