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Bericht

Radonbelastung in der Bodenluft Stadecken-Elsheim, BBPl. „Kleinfeld III – Teil 2“

GeoConsult Rein

Gartenstrasse 26-28 55276 Oppenheim www.geoanalysis.eu

Gutachter: Privatdozent Dr. rer. nat. habil. Bert Rein

Auftraggeber : Ortsgemeinde Stadecken-Elsheim

29. November 2013

Radonaktivitätskonzentration Stadecken-Elsheim, „Im Kleinfeld III – Teil 2“ Seite 1 von 21 GeoConsult Rein • Gartenstrasse 26-28 • 55276 Oppenheim • Germany www.geoanalysis.eu

GLIEDERUNG 2

1. Auftrag 4

2. Verwendete ortsbezogene Materialien 4

3 Grundlagen zum Thema Radon 4 3.1. Was ist und woher kommt Radon? 4 3.2. Geologische und bauliche Einflüsse auf die Radonkonzentration in Gebäuden 5 3.3. Radonkonzentration – Richtwerte 6

4. Einbringen und Bergen der Dosimeter/Exposimeter und Bodenprobennahme 7

5. Ergebnisse der Feldarbeiten 8 5.1 Geologie und Böden der untersuchten Flächen 8 5.2. Gammastrahlungsaktivität 8

6. Laborergebnisse 12 6.1 Bodenfeuchte 12 6.2 Gaspermeabilität 13 6.3 Radon-222-Aktivitätskonzentrationen 14 6.4 Witterung während des Messzeitraumes 17

7. Bewertung der Ergebnisse und Empfehlung 19

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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Lage der Untersuchungsfläche. 9

Abbildung 2 Bodenprofile der Radonmesspunkte (0-100 cm). 10

Abbildung 3 Gesamt-Gamma-Strahlungsaktivität in 1 Meter Höhe über dem Boden 11

Abbildung 4 Radon-222-Aktivitätskonzentration und Bodenfeuchte in den Messbohrungen 15

Abbildung 5 Stundenmittel bzw. Stundensummen der Wetterdaten an der Station des DLR RLP. 16

Abbildung 6 Schwankungen der Radonaktivitätskonzentration an der Permanentstation Oppenheim 17

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 Bohrkoordinaten, Radonaktivitätskonzentration, Radonverfügbarkeitsindex und Bodenwassergehalt 13

Tabelle 2 Radonvorsorgegebietsklassifizierung des Bundesamtes für Strahlenschutz 19

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1. Auftrag

Auf der Grundlage des Angebotes vom 23.09.2013 beauftragte die Ortsgemeinde Stadecken-Elsheim am 10.10.2013 eine orientierende Untersuchung der Radonkonzentration in der Bodenluft im Bebauungsplan „Kleinfeld III – Teil 2“ in Stadecken-Elsheim. Die Radonkonzentration im Boden sollte untersucht werden, um festzustellen, ob Massnahmen zum Schutz vor Radon bei der Bebauung des Geländes Anwendung finden sollten.

Als Planungsgrundlage für die auszuführenden Arbeiten wurde der Bebauungsplan zur Verfügung gestellt.

2. Verwendete ortsbezogene Materialien

■ Bebauungsplan Stadecken-Elsheim „Kleinfeld III – Teil 2“

■ Geologische Karte GK25 6014 (Stand 1931)

■ Geologische Übersichtskarte RLP 1:300.000 (GUEK300 – Stand 2003)

■ ASTER-Höhenmodell

■ Google Earth Professional Luftbilddaten

■ Wetterdaten des DLR der Station Appenheim

■ Geotechnischer Bericht (Ing.-Büro Stapf + Sturny, 2011)

3. Grundlagen zum Thema Radon

3.1 Was ist und woher kommt Radon?

Radon-222 ist ein radioaktives Edelgas, das aus dem natürlich vorkommenden, radioaktiven Schwermetall Uran über das Zwischenprodukt Radium entsteht. Uran und Radium sind, wenn auch nur in geringer Konzentration, überall in der Erdkruste vorhanden, weshalb auch Radon als dessen Folgeprodukt dort überall entsteht. Anders als das gasförmige Radon, das mit der Bodenluft über Klüfte im Gestein und durch den Porenraum der Gesteine und Böden in Gebäude wandern kann, sind die radioaktiven Zerfallsprodukte von Radon allesamt Feststoffe, wie Polonium, Blei und

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Wismut. Diese lagern sich in der Raumluft an feinste Teilchen (Aerosole) an und können lange Zeit in der Luft schweben.

Radioaktive Stoffe wie Radon senden ionisierende Strahlen aus, die die Zellen eines lebenden Organismus schädigen können. Beim Atmen werden die Luft getragenen Aerosole mit den anhaftenden Radon-Folgeprodukten hauptsächlich in den Bronchien der Lunge abgelagert. Die radioaktiven Radon-Folgeprodukte zerfallen dort in der direkten Nähe der Zellen und schädigen dadurch das empfindliche Lungengewebe. Radon und seine Folgeprodukte verursachen in niedrigen Konzentrationen bereits etwa 40 % der natürlichen Strahlenbelastung.

Sind Menschen langfristig erhöhten Radonkonzentrationen ausgesetzt, können daraus erhöhte Risiken einer Erkrankung an Lungenkrebs resultieren.

Das Risiko einer Erkrankung an Lungenkrebs steigt mit der Radonkonzentration und der Dauer des Aufenthaltes in erhöhten Radonkonzentrationen.

3.2. Geologische und bauliche Einflüsse auf die Radonkonzentration in Gebäuden

Die Radon(aktivitäts)konzentration in Gebäuden und in der Bodenluft können sehr starken täglichen und witterungsbedingten Schwankungen unterliegen.

In Gebäuden sind diese Schwankungen durch das Nutzungsverhalten der Räume, sowie im Haus entstehende Sogwirkungen (Kamineffekte) verursacht. Durch thermisch (z.B. Heizen) oder dynamisch und meteorologisch erzeugte Luftdruckunterschiede im Gebäude, kann verstärkt Radon mit der Bodenluft durch erdberührende Wände und durch die Bodenplatte ansaugt werden. Über Schächte, Mauerdurchführungen und Treppenhaus kann das Radon auch in höhere Stockwerke migrieren.

Außerhalb von Gebäuden wird das aus dem Boden austretende Radon sofort durch die Atmosphärenluft auf sehr niedrige Konzentrationen verdünnt. Innerhalb von Gebäuden können aber aufgrund des Bauuntergrundes und der Bauweise erhebliche Radonkonzentrationen auftreten. Die Radonkonzentration in Gebäuden hängt von den folgenden Faktoren ab:

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Technische Einflüsse des Bauwerks (vereinfachte Darstellung):

• Dichtigkeit des Gebäudes gegen Radoneintritt durch die Bodenplatte und erdberührende Wände (v.a. Mikro- und Makrorisse, Wanddurchführungen von Rohren, Porosität des Baumaterials).

• Luftdichtigkeit der Fenster und Türen sowie das Lüftungsverhalten der Benutzer.

• Vertikale Wegsamkeiten innerhalb des Gebäudes über Treppenhäuser und Schächte und Versorgungsleitungen.

Geologische Eigenschaften des Baugrunds (vereinfachte Darstellung):

• Radiumgehalt der Gesteine und Böden im näheren und tieferen Baugrund. ÆRadonmenge, die im Boden entsteht.

• Korngrößen- und Kornform, Spaltbarkeit und Trennflächen in den Mineralen, sowie Lage des Entstehungsortes von Radon zur Kornoberfläche und Trennflächen, Bodenfeuchte. Æ Radonmenge, die in die Bodenluft freigesetzt wird.

• Schichtlagerung und Schichtenfolge, Wegsamkeiten für Radon im Boden/Gestein wie beispielsweise über tektonische Störungen, Klüfte sowie die Porosität und Feuchte des Gesteins/Bodens im Untergrund. Æ Wie gut kann Radon im Untergrund wandern und zum Gebäude gelangen.

3.3 Radonkonzentration - Richtwerte

Eine gesetzliche Regelung mit verbindlichen Grenzwerten für die Radonkonzentration in der Raumluft von nicht gewerblich genutzten Gebäuden, die in der Regel um etwa einen Faktor 100-1000 unter der, der entsprechenden Bodenluft liegt, gibt es in Deutschland bisher nicht. Stattdessen empfehlen verschiedene Institutionen Richtwerte für Radonkonzentrationen, die nach Möglichkeit nicht überschritten werden sollten. Die Weltgesundheitsorganisation und das Bundesumweltministerium empfehlen für Neubauten einen Richtwert von 100 Becquerel/m³.

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4. Einbringen und Bergen der Dosimeter/Exposimeter und Bodenprobennahme

Als Planungsgrundlage für die auszuführenden Arbeiten wurde der vom Auftraggeber zur Verfügung gestellte Bebauungsplan genutzt. Der Plan wurde mithilfe von Passpunkten und Luftbildern referenziert und in eine Kartenprojektion projeziert (ETRS89 UTM32N). Die Lagegenauigkeit des geokodierten Planes dürfte nach Vergleich mit den Luftbildern einen Fehler von max. ± 1 Meter haben.

Die Einmessung der Bohrpunkte und aller weiterer Messpunkte erfolgte mit GPS (Garmin Colorado 300). Die Positionsgenauigkeit der Koordinaten beträgt gemäß GPS –Statistik ± 3 Meter.

Vor Einbringen der Exposimeter/Dosimeter (in der Folge nur Dosimeter genannt) wurde die Fläche am 24.Oktober 2013 in 1 Meter Höhe über dem Boden mit einer Heger-Gamma-Sonde auf Anomalien der Gamma-Strahlung untersucht, um möglicherweise Hinweise auf oberflächennahe Störungen oder Gesteinswechsel zu erhalten. Die Integrationszeit je Messpunkt betrug 50 Sekunden.

Die Messungen der Radonaktivitätskonzentration erfolgte mit zertifizierten Dosimetern und entsprechend dem Verfahren, das von GeoConsult Rein (GCR) für das Land Rheinland-Pfalz (Ministerium für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz) entwickelt wurde. Dieses Verfahren wird auch für die Erarbeitung der „Radonprognosekarte Rheinland-Pfalz“ eingesetzt, die von GCR bearbeitet wird.

Die Bohrungen für die Radonmessungen wurden als 60 mm durchmessende Handbohrungen bis in 100 cm Tiefe ausgeführt. Der Einbau der Dosimeter in die Bohrungen in 1 Meter Tiefe erfolgte am 24.Oktober 2013 mit speziell zur Radonmessung von GeoConsult Rein entwickelten Sonden.

Das Bohrgut aus der Lagerungstiefe der Dosimeter wurde als Probe für Korngrößenanalysen und zur Bestimmung des Wassergehaltes entnommen, des Weiteren Oberflächenproben (5-15 cm Teufe) zur Bestimmung des Wassergehaltes.

Nach Einbringen der Sonden wurden die Bohrungen mit dem Bohrgut unter Beachtung der Entnahmereihenfolge rückverfüllt und auf die ursprüngliche Lagerungsdichte verdichtet. Massendefizite aufgrund z.B. der Probennahme wurden durch in der Nähe entnommenes Oberflächenmaterial ausgeglichen.

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Die Bergung der Dosimeter und eine erneute Bodenprobenentnahme aus 1 m Teufe, sowie des Oberbodens erfolgten am 13.November 2013. Die Auslagedauer der Dosimeter betrug somit 20 Tage (480 Stunden).

5. Ergebnisse der Feldarbeiten

5.1 Geologie und Böden der untersuchten Flächen

Der nördliche, bebaubare Teil des Bebauungsplanes (Abb. 1) erstreckt sich über rund 180 m in Nord-Süd- und rund 80 m in Ost-West-Richtung. In der Längserstreckung fällt das Areal mit dem Hang ein. Die Höhendifferenz über den am Mittel- und Unterhang liegenden bebaubaren Teil beträgt in N-S-Richtung 9-10 m (rund 114-124 m ü NN). Die Hangneigung des SSE-exponierten Hanges ist im bebaubaren Teil nahezu gleichförmig und sie verflacht im unteren nicht bebaubaren Teil bis zu dem Wirtschaftsweg. Der südlich des Wirtschaftsweges liegende Vorfluter (Saubach) verläuft in einem Graben bei etwa 112,5 m ü NN. Das Areal des Bebauungsplanes schließt sich westlich und südlich an die Ortsbebauung an. Nach Süden und Osten liegt unbebautes, landwirtschaftlich genutztes Areal. Das Areal des Bebauungsplanes ist eine aufgegebene landwirtschaftliche Fläche mit z.T. noch schütterem Grasbewuchs. Gemäß der Geologischen Karte stehen an der Oberfläche pleistozäne Lösse an, in deren Liegendem die sandigen Mergel und Tone der Schleichsande (om2, heute: Stadecken-Formation) folgen. Gemäß geotechnischem Bericht des Büro Stapf & Sturny beträgt die Mächtigkeit der Lösse mindestens 4 Meter. Die unter einem 30-40 cm mächtigen verlehmtem humoserem Oberboden bis in 1 Meter Tiefe angetroffenen Lösse (Abb. 2) vermitteln ein homogenes Bild der oberflächennahen Untergrundverhältnisse.

5.2. Gammastrahlungsaktivität

Um eventuell Hinweise auf mögliche tektonische Störungen oder Inhomogenitäten im obersten Meter unter der Bodenoberfläche zu erhalten, wurden Gammastrahlungsmessungen ausgeführt.

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437180 437200 437220 437240 437260 437280 437300 437320 437340 437360

5528780 Lage der Untersuchungsfläche 5528780

Bebauuungsplan Bebaubar 5528760 Stadecken-Elsheim 5528760

STE10 "/ 5528740 5528740

STE11 "/ Unter- 5528720 suchungs- 5528720 STE08 fläche "/ 5528700 5528700 STE09 "/ ü NN 260 m STE06

5528680 "/ 5528680

100 m

5528660 STE07 5528660 "/ STE05 "/ 5528640 5528640

Unter- suchungs- STE04 fläche "/ STE03 5528620 "/ 5528620 5528600 5528600 STE01 STE02 "/ "/ 5528580 5528580 5528560 5528560 5528540 5528540 5528520 5528520

Luftbild: GeoConsult Rein ETRS 1989 UTM 32N Gartenstraße 26-28 05 1020304050 Google Earth Prof. 55276 Oppenheim Topografie:

5528500 www.geoanalysis.eu Germany ± ASTER 5528500 Meter

437180 437200 437220 437240 437260 437280 437300 437320 437340 437360

Abbildung 1 Lage der Untersuchungsfläche. Luftbildquelle: Google Earth Prof.; Baugrenze: Auftraggeber, Georeferenzierung des koordinatenfreien Planes auf das Luftbild; Höhenmodell: TERRA-ASTER DEM.

Radonaktivitätskonzentration Stadecken-Elsheim, „Im Kleinfeld III – Teil 2“ Seite 9 von 21 GeoConsult Rein • Gartenstrasse 26-28 • 55276 Oppenheim • Germany www.geoanalysis.eu ); 3 STE11 15/(22) (1000 Bq/m 3 15/(21) STE10 19/(28) 14/(20) STE07 STE08 STE06 14/(20) mit Radon-222-Aktivitätskonzentrationen in KiloBecquerel/m STE05 16/(23) 17/(24) STE04 13/(19) 19/(27) STE03 15/(21) STE02 STE09 Bodenprofile der Radonmesspunkte cm) (0-100 1kBq Becquerel Bq = 1000 = 1000 = 1000 Radonatomezerfallende pro Sekunde STE01 15/(21)

Abbildung 2 Bodenprofile der Radonmesspunkte (0-100 cm). Radon-222-Aktivitätskonzentration in Klammer = Approximierter Jahresmittelwert. Lage der Bohrpunkte s. Abb. 1.

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437160 437180 437200 437220 437240 437260 437280 437300 437320 437340

Gamma-Strahlungsaktivität Impulse / Sekunde in 1 Meter Höhe über dem Boden 81 - 85 5528780 5528780 Bebauuungsplan 86 - 90 Bebaubar 91 - 95 5528760 5528760 5528740 5528740 5528720 5528720 5528700 5528700 5528680 5528680 5528660 5528660 5528640 5528640 5528620 5528620 5528600 5528600 5528580 5528580 5528560 5528560 5528540 5528540

GeoConsult Rein ETRS 1989 UTM 32N 5528520 Gartenstraße 26-28 010203040505 Luftbild: 5528520 55276 Oppenheim Google Earth Prof. www.geoanalysis.eu Germany ± Meter

437160 437180 437200 437220 437240 437260 437280 437300 437320 437340

Abbildung 3 Gesamt-Gamma-Strahlungsaktivität in1 Meter Höhe über dem Boden.

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Die im Bereich des Bebauungsplanes gemessenen Gamma-Strahlungsaktivitäten liegen mit Werten von 81 und 92 Impulsen / Sekunde (Ips) innerhalb eines sehr engen und gleichzeitig für die Region sehr niedrigen Aktivitätsbereiches.

Hinweise auf ausgeprägte natürliche Strahlungsanomalien mit hohen Gammastrahlungsintensitäten wurden innerhalb der Bebauungsplangrenzen nicht gefunden. Wo Werte über 90 Ips gemessen wurden, war anthropogen eingetragenes Fremdmaterial (Steine von Rhyolithschotter) als Lesesteine auf der Bodenoberfläche zu finden. Die immer noch sehr niedrigen, aber höheren Gamma- Strahlungsintensitäten sind mit einiger Wahrscheinlichkeit auf diese eingeschleppten Komponenten zurückzuführen.

6. Laborergebnisse

6.1 Bodenfeuchte Der Bodenwassergehalt beeinflußt (neben Kornform, Korngröße, Verteilung der Mutternuklide im Mineralkorn) die Radonemanationsrate (Freisetzung von Radon aus dem Mineralkorn in die Bodenluft) und die Migrationsmöglichkeiten für Radon/Bodengase im Porenraum des Bodens. Aufgrund des Radonverteilungs- ungleichgewichtes zwischen Wasser und Luft (in der Bodenluft) tritt Radon in der Bodenluft in höherer Konzentration auf als im mit der Bodenluft im Gleichgewicht stehenden Bodenwasser. Andererseits kann Radon mit dem Grundwasser herangeführt werden und freigesetzt werden, wenn die Temperatur- und/oder Druckbedingungen sich von denen an seinem Herkunftsort unterscheiden. Wassergesättigter Boden kann wiederum als Diffusionssperre für den Aufstieg – und die Migration von Radon wirken. Die Bodenfeuchte ist deshalb vor allem in feinkörnigen Gesteinen/Bodenarten eine wichtige Größe für die Beurteilung der Emanationsrate (Übertritt von Radon aus dem Mineralkorn in den Porenraum) und Migrationsmöglichkeit und damit der gemessenen Radonkonzentrationen.

Die Werte für den Wassergehalt der Böden sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Böden waren in 100 cm Tiefe zu Beginn und zum Ende der Dosimeterauslage trotz zwischenzeitlich ergiebiger Regenfälle (vgl. Kap. 6.4 u. Abb. 5) nur mäßig feucht. Auch in 15 cm Tiefe war der Boden nur mäßig feucht, während die oberen nicht beprobten 5

Radonaktivitätskonzentration Stadecken-Elsheim, „Im Kleinfeld III – Teil 2“ Seite 12 von 21 GeoConsult Rein • Gartenstrasse 26-28 • 55276 Oppenheim • Germany www.geoanalysis.eu cm des Oberbodens beim Einbringen der Dosimeter zum Teil nass schlammig waren. Offensichtlich war der Anteil der Interzeption gering. Aufgrund der nicht trockenen und nur mäßig feuchten Böden müssen keine Extremwerte der Emanationsrate befürchtet werden.

Tabelle 1 Bohrkoordinaten, Radon-222-Aktivitätskonzentration, Radonverfügbarkeitsindex nach Slunga (Rna) und Bodenwassergehalt. Die Rn-222_AK in Klammer entspricht der approximierten langfristigen witterungskorrigierten Radonkonzentration, der Rna-Wert in Klammern ist der dazugehörige Radonverfügbarkeitswert.

X Y Rn- Bodenfeuchte (Wassergehalt Rna Bohrung UTM32N UTM32N Dosim.# 222_AK %)

kBq/m3 90-100 cm 15 cm Tiefe Tiefe 24.10.13.11. 24.10. 13.11. STE01 437267 5528588 T01835 14,6 1,3 (20,8) (1,4) 15 14 18 16 STE02 437218 5528585 T01997 14,7 1,3 (21) (1,4) 12 16 17 16 STE03 437261 5528613 T02010 19,1 1,4 (27,3) (1,5) 14 15 18 15 STE04 437214 5528617 T02160 13,4 1,2 (19,2) (1,4) 10 12 19 18 STE05 437256 5528643 T02161 16,1 1,3 (23) (1,5) 13 12 19 17 STE06 437249 5528675 T02587 14,1 1,3 (20,1) (1,4) 13 13 17 16 STE07 437206 5528652 T02588 16,9 1,3 (24,2) (1,5) 11 12 17 15 STE08 437244 5528705 T02589 13,7 1,2 (19,5) (1,4) 11 11 18 16 STE09 437216 5528687 T02590 19,3 1,4 (27,6) (1,5) 11 12 17 17 STE10 437247 5528738 T02629 14,5 1,3 (20,7) (1,4) 13 12 15 16 STE11 437196 5528716 T02630 15,3 1,3 (21,9) (1,4) 11 12 18 16

6.2 Gaspermeabilität Die Gaspermeabilität ist eine wichtige Größe zur Abschätzung der Radonverfügbarkeit im Untergrund. Die Radonkonzentration ist ein Maß für die im Untergrund pro Raumeinheit anstehende Radonmenge. Die Gaspermeabilität gibt dagegen Auskunft darüber wie groß das potentielle Einzugsgebiet ist, aus dem Radon in Richtung des

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Gebäudes strömen und dieses erreichen kann. Niedrige Radonkonzentrationen, aber hohe Gasdurchlässigkeit (Kiese/Steine/Sande) im Untergrund können zu höheren Ra- donkonzentrationen im Gebäude führen als in solchen Gebäuden, die auf gasdichtem Untergrund (sehr feinkörnige Böden, Tone) mit hoher Radonkonzentration errichtet sind. Diskontinuitäten wie Hohlräume und Ähnliches können die Gaspermeabilität des Untergrundes aber um mehrere Größenordnungen erhöhen. Die Gaspermeabilitäten (Gasdurchlässigkeit des Bodens) wurden in einem ersten Ansatz anhand der Korngrößenanalyse und der Korngrößenansprache in der aus 1 m Tiefe (90-100cm) gewonnenen Bodenprobe abgeschätzt. In den Löss-Böden ist die primäre Gaspermeabilität danach mäßig (k = 2*10-13 m2). Aufgrund der Mächtigkeit der Lösse ist auch nicht damit zu rechnen, dass Verkarstungen in den tiefliegenden Mergeln und Kalken sich bei normaler Wohnbebauung lokal auf die Radonverfügbarkeit im Baugrund auswirken.

6.3 Radon-222-Aktivitätskonzentrationen

Die gemessenen Radonaktivitätskonzentrationen sind in der Abbildung 4 den Bohrpunkten zugeordnet. Die Aktivitätskonzentrationsangabe erfolgt in der Abbildung auf Kilobequerel (1000 Radon-Zerfälle/Sekunde) gerundet. Die über einen Zeitraum von 20 Tagen gemessenen mittleren Radon-222-Aktivitätskonzentrationen liegen in einem sehr niedrigen Wertebereich von 13 kBq/m3 ±25% bis 19 kBq/m3 ±25% (2sigma) (Tab. 1, Abb. 4). Aufgrund der sehr ungewöhnlichen Witterungsbedingungen während des Messzeitraumes (s. Kap. 6.4) sind diese Werte sicher nicht repräsentativ für die derzeitige langfristige durchschnittliche Radon-222-Aktivitätkonzentration die Bemessungsgrundlage für Bauempfehlungen sein soll. Die Radon-222- Aktivitätskonzentrationen in Klammern entsprechen den approximierten langfristigen Radonkonzentration die sich aus Kapitel 6.4 ergeben.

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437160 437180 437200 437220 437240 437260 437280 437300 437320 437340

Radon-222-Aktivitätskonzentration und Bodenfeuchte in 1 m Tiefe Radon-222- 15 Aktivitätskonzentration (21) 5528780 Bebauuungsplan (Kilobecquerel/cbm) 5528780 in 100 cm Tiefe Bebaubar 15 Wassergehalt (%) am am 5528760 (21) 24.10.13 13.11.13 5528760 Wassergehalt in 10-15 cm Tiefe 15 16 STE10 15 "/ /" 5528740 13 12 5528740 (22) Wassergehalt in 100 cm Tiefe 14 18 16 (20) "/ Messpunkt- 5528720 STE01 5528720 STE11 11 12 bezeichnung 18 16 19 "/ STE08 (28) 11 11 5528700 5528700 17 17 14 STE09 "/ (20) 11 12 17 16 STE06

5528680 "/ 5528680 17 13 13 (24) 16 17 15 (23) 5528660 "/ 5528660 STE07 11 12 19 17 "/ STE05 13 13 12 5528640 (19) 19 5528640 (27) 19 18 "/ 18 15 5528620 STE04 "/ 5528620 10 12 STE03 14 15 15 (21)

5528600 15 5528600 18 16 17 16 "/ (21) "/ 15 14 12 16 5528580 5528580

STE01 STE02 5528560 5528560 5528540 5528540

GeoConsult Rein ETRS 1989 UTM 32N 5528520 Gartenstraße 26-28 010203040505 Luftbild: 5528520 55276 Oppenheim Google Earth Prof. www.geoanalysis.eu Germany ± Meter

437160 437180 437200 437220 437240 437260 437280 437300 437320 437340

Abbildung 4 Radon-222-Aktivitätskonzentration und Bodenfeuchte in den Messbohrungen. Radon-222-Aktivitätskonzentration in Klammer = Approximierter Jahresmittelwert.

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1000 2 ) -2 (Whm Globalstrahlung 0 100 keit (%)

Rel. Luftfeuchtig- 0

20 Windgeschwindigkeit in 200 cm Höhe mittlere stündliche Wingeschwindigkeit (m/s) maximale Windgeschwindigkeit über 5 Minuten (m/s) 15

10

5 Windgeschwindigkeit (m/s)

0

Bodentemperatur in 5 cm Tiefe (°C) Lufttemperatur in 200 cm Höhe (°C) Bodentemperatur in 20 cm Tiefe (°C) Lufttemperatur in 20 cm Höhe (°C) 20 Stundensumme Niederschlag (mm) 20 ∑=70,1 Liter/m2 (mm) Niederschlag 15

10 10

14,6 / 16,1 l/m2 20,4 0

Temperaturen (°C) 19,7 5

10,7 11,4 2,7 4 0,1 0,4 0,2 1,5 3,7 0,7 1,5 0,3 -10 0 20131001 20131002 20131003 20131004 20131005 20131006 20131007 20131008 20131009 20131010 20131011 20131012 20131013 20131014 20131015 20131016 20131017 20131018 20131019 20131020 20131021 20131022 20131023 20131024 20131025 20131026 20131027 20131028 20131029 20131030 20131031 20131101 20131102 20131103 20131104 20131105 20131106 20131107 20131108 20131109 20131110 20131111 20131112 20131113 20131114 20131115 20131116 20131117 20131118 20131119 20131120 20131121 20131122 20131123 20131124 20131125 20131126 20131127 20131128

Abbildung 5 Ausgewählte Wetterdaten für die Station Appenheim des DLR RLP.

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Stündliche Radon-222-Aktivitätskonzentration in Oppenheim (RTM1688-2, „fast mode“, Po-218)

Mittelwert in Oppenheim über Zeitraum Mittelwert in Oppenheim der Dosimeterauslage seit dem 1.April 2012 in Stadecken-Elsheim = 100% = 71% 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20

% des Mittelwertes seit% des 1.4.2012 Mittelwertes 10 0 01.10.2013 03.10.2013 05.10.2013 07.10.2013 09.10.2013 11.10.2013 13.10.2013 15.10.2013 17.10.2013 19.10.2013 21.10.2013 23.10.2013 25.10.2013 27.10.2013 29.10.2013 31.10.2013 02.11.2013 04.11.2013 06.11.2013 08.11.2013 10.11.2013 12.11.2013 14.11.2013 16.11.2013 18.11.2013 20.11.2013

Abbildung 6 Schwankung der Radonkonzentration an der GCR-Permanentstation Oppenheim über den Messzeitraum (weisser Hintergrund) in Stadecken-Elsheim.

6.4 Witterung während des Messzeitraumes Die Wetterstation Appenheim liegt 7600 Meter westnordwestlich der Untersuchungsfläche bei 200 m ü NN. Hinsichtlich Exposition(srichtung), Hangneigung und windoffener Lage, ist die Situation an dieser Wetterstation vergleichbar mit der der Untersuchungsfläche. Abbildung 5 gibt einen Überblick über die Witterungsbedingungen an der Wetterstation Appenheim, während des Zeitraums der Dosimeterauslage zur Radonmessung in Stadecken-Elsheim. Die in einer Höhe von 2 m über dem Boden gemessenen stündlich gemittelten Lufttemperaturen und die in 5 cm und 20 cm Tiefe im Boden gemessenen Temperaturen sind zusammen mit den Stundensummen (Kurve) des Regenfalls dargestellt. Die blauen Zahlen über der Niederschlagskurve geben die Tagessummen des Niederschlages an. Im mittleren Diagramm ist die stündliche durchschnittliche und

Radonaktivitätskonzentration Stadecken-Elsheim, „Im Kleinfeld III – Teil 2“ Seite 17 von 21 GeoConsult Rein • Gartenstrasse 26-28 • 55276 Oppenheim • Germany www.geoanalysis.eu die durchschnittliche maximale Windgeschwindigkeit (über 5 Minuten) dargestellt. Die beiden oberen Diagramme zeigen die stündliche Veränderung der relativen Luftfeuchte und der Globalstrahlung. Der Zeitraum vor und nach der Dosimeterauslage ist grau hinterlegt. Während des Zeitraumes der Dosimeterauslage ist ein Trend zu kühleren Tagesmaximaltemperaturen und geringeren Temperaturamplituden zu beobachten. Am 31. Oktober und am 12. November sanken die Lufttemperaturen unter die Frostgrenze, die Bodentemperaturen blieben aber deutlich über der Frostgrenze. Eine Versiegelung des Oberbodens durch Frost und Radonstau in den tieferen Bodenhorizonten ist deshalb auszuschließen. An 16 Tagen der 20-tägigen Dosimeterauslage fielen in Appenheim insgesamt 70,1 Liter Regen pro Quadratmeter (Oppenheim: 80 l/m2). Die Regenfälle waren trotz der beträchlichen Menge nicht ausreichend, um eine dauerhafte Durchnässung des Bodens bis in einen Meter Tiefe zu verursachen, wie die Bodenfeuchtewerte (Tab. 1) belegen. An der von GeoConsult Rein betriebenen Permanentstation werden in Oppenheim stündlich die Radonwerte in 1 m Tiefe gemessen. Die Gasdurchlässigkeit des Bodens an dieser Station ist vergleichbar der auf der Untersuchungsfläche in Stadecken- Elsheim. Vergleicht man den Mittelwert der Radonkonzentration an der Permanentstation in Oppenheim über den Zeitraum der Radonmessung in Stadecken- Elsheim (24.10-13.11.2013) mit dem langfristigen Mittelwert (seit 01.04.2012), so entspricht die mittlere Radonkonzentration zwischen dem 24.10-13.11.2013 nur 70 % des Mittelwert der langfristig seit dem 1. April 2012 gemessenen Radonkonzentrationen in Oppenheim (Abb. 6). Seit Beginn der Aufzeichnungen in Oppenheim ist dieser Abfall der Radonkonzentration im Boden nicht aufgrund seiner Intensität, sondern aufgrund seiner zeitlichen Länge das ungewöhnlichste Ereignis seit dem 1. April 2012. Ursache dafür ist in dieser Konstellation die anhaltende ungewöhnlich starke böige Windtätigkeit (Abb. 5).

An einzelnen Tagen innerhalb der Messperiode in Stadecken-Elsheim sind aber auch gegenteilige Effekte möglich.

Mit den Starkregenfällen in der Nacht vom 26./27. Oktober (16,5 l/m2), die den Oberboden in Oppenheim bei nur kurzfristig versiegeln, steigt die Radonkonzentration

Radonaktivitätskonzentration Stadecken-Elsheim, „Im Kleinfeld III – Teil 2“ Seite 18 von 21 GeoConsult Rein • Gartenstrasse 26-28 • 55276 Oppenheim • Germany www.geoanalysis.eu in Oppenheim (Abb. 6) sehr schnell und sehr stark an, um aber innerhalb weniger Stunden aufgrund der starken Windtätigkeit und nachlassender Versiegelungswirkung (durch das Regenwasser) auf ein sehr niedriges Niveau abzufallen. Ähnliche Auswirkungen hatten, bei ähnlicher Bodenstruktur, sicher die wahrscheinlich stärkeren Regenfälle in Stadecken Elsheim (30,7 l/m2 in Appenheim, 19,6 l/m2 in , 18,7 l/m2 in Drais-Finthen, 19,7 l/m2 in ).

In der Summe der Faktoren ist davon auszugehen, dass die über die Beobachtungsperiode in Stadecken-Elsheim gemessene mittlere Radonaktivitätskonzentration nur etwa 70% der derzeitigen mittleren jährlichen und längerfristigen Radonaktivitätskonzentration an diesem Standort entspricht. In der Folge werden deshalb sowohl die gemessenen als auch die witterungskorrigierten Radonkonzentrationen zur Bemessungsgrundlage für die empfohlenen Radonschutzmassnahmen gemacht.

7. Bewertung der Ergebnisse und Empfehlung Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) sowie das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) empfehlen die in Tabelle 2 wiedergegebenen Klassen für eine Einstufung des geogenen Radonpotenzials.

Tabelle 2 Radonvorsorgegebietsklassifizierung des Bundesamtes für Strahlenschutz. Klassifizierung Radonaktivitätskonzentration (Kilo-Becquerel/m3)

Radonvorsorgegebiet I >20 – 40 KBq/m3

Radonvorsorgegebiet II >40 – 100 KBq/m3

Radonvorsorgegebiet III >100 KBq/m3

Durch die Empfehlung des Bundesamtes für Strahlenschutz ist nur die Radonkonzentration (Radonpotenzial) berücksichtigt, der Einfluss der Witterung, der Gaspermeabilität des Baugrundes u.a. Faktoren bleiben formell unberücksichtigt, obwohl auf deren Bedeutung explizit hingewiesen wird.

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Die Einordnung in eine Radonvorsorgegebietsklasse durch dieses Gutachten erfolgt nicht alleine auf Grundlage der gemessenen Radonkonzentration, sondern berücksichtigt auch gleichzeitig gemessene bodenphysikalische Faktoren, den Bodenaufbau und die Witterungseinflüsse, die die innerhalb eines Zeitraums gemessene Radonaktivitätskonzentration beeinflussen und vor allem Einfluß auf die Radonverfügbarkeit im Boden haben. Die Radonkonzentration im Boden wird sich unter der kleinflächigen Überbauung durch Einfamilienhauser in den mäßig gasdurchlässigen Böden nur gering erhöhen.

Aufgrund des Radonverfügbarkeitsindex nach Slunga (Rna in Tab. 1) für mäßig gasdurchlässige Böden erfolgt eine Einstufung des Baugrundes als Radonvorsorgegebietsklasse I (RVK I). Diese Einordnung ergibt sich im vorliegenden Fall sowohl bei Verwendung der gemessenen Radonkonzentrationen als auch bei Verwendung der witterungskorrigierten Radonkonzentrationen. Selbst bei einer Verdoppelung der Radonkonzentration unter dem Gebäude ergäbe der Index bei gleichbleibender Gaswegsamkeit eine Einordnung als RVK I.

Für die Wohnbebauung auf der untersuchten Fläche werden deshalb Radonvorsorge- maßnahmen empfohlen, die den Empfehlungen des Bundesamtes für Strahlenschutz für das Bauen in Radonvorsorgegebietsklasse I folgen.

Nach den Empfehlungen des Bundesamtes für Strahlenschutz umfassen die zu treffenden Radonschutzmaßnahmen in einem Gebiet der Radonvorsorgeklasse I folgende Maßnahmen: 1. Konstruktiv bewehrte, durchgehende Bodenplatte aus Beton (Dicke: ≥ 15 cm). 2. Abdichtung von Böden und Wänden im erdberührten Bereich gegen von außen angreifende Bodenfeuchte in Anlehnung an DIN 18195 mit Materialien, die auch zur Radonabwehr geeignet sind. 3. Abdichtung von Zu- und Ableitungen im erdberührten Bereich mit radondichten Materialien, bzw. Verwendung gasdichter Komponenten für Durchführungen. 4. Zuführung der Verbrennungsluft für Heizkessel u.ä. von außen. Eine weitergehende in das Bauvorhaben einfach zu integrierende Massnahme wäre die Hinterfüllung vor erdberührten Außenwänden mit nicht-bindigen Materialien und dafür zu sorgen, dass die Hinterfüllung einen Anschluß an die kapillarbrechende

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Schicht unter der Bodenplatte besitzt, um eine Entlüftung der letzteren zu gewährleisten. An den erdberührten Wänden kann diese Funktion auch eine vliesbeschichtete Noppenfolie übernehmen.

Sorgfalt bei der Radonabwehr sollte gerade auch für Gebäude ohne Unterkellerung gelten, weil in diesen im statistischen Mittel die Radonkonzentrationen im Erdgeschoss höher als in unterkellerten Gebäuden sind.

Sollten durch bauvorbereitende Aushubarbeiten andere als hier beschriebenen Bodenverhältnisse angetroffen werden, wird empfohlen den Radongutachter hinzuzuziehen, um die Eignung der hier vorgeschlagenen Schutzmaßnahmen in diesem Bereich zu überprüfen.

Privat-Doz. Dr. rer. nat. habil. Bert Rein Oppenheim, 29.11.2013

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