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Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie

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Radioaktivität, Strahlung und Strahlenwirkungen

Natürliche Radioaktivität

Natürliche Radionuklide sind schon immer in der Umwelt vorhanden gewesen und haben über Jahrmillionen die Entwicklung der Menschheit begleitet. Sie werden beispielsweise in der Erdatmosphäre durch kosmische Strahlung erzeugt (kosmogene Radionuklide, z. B. Kohlenstoff-14).  Andererseits liefert auch die kosmische Strahlung einen direkten Beitrag zur Strahlenexposition.

Den Hauptanteil in unserer Umwelt liefern jedoch die so genannten primordialen, das heißt von der Erde stammenden (terrestrischen) Radionuklide wie beispielsweise Kalium-40 und vor allem die bei den Nukliden Uran-235, Uran-238 und Thorium-232 beginnenden natürlichen radioaktiven Zerfallsreihen. Aus diesen entstehen solche Radionuklide wie Radium-226, Radon-222, Blei-210 oder Polonium-210. Allein das radioaktive Edelgas Radon liefert etwas mehr als 50 Prozent der natürlichen Strahlenexposition und verdient deshalb aus radiologischer Sicht besondere Beachtung.

In der Bundesrepublik Deutschland ist die natürliche Strahlenexposition regional unterschiedlich und schwankt zwischen 1 mSv/a und 10 mSv/a. Im Mittel beträgt sie 2,1 mSv/a. Dieser Betrag setzt sich zusammen  aus Radioaktivität in der Umwelt  und kosmischer Strahlung :

0,3 mSv/a aus kosmischer Strahlung am Boden in Seehöhe,
0,3 mSv/a aus Nahrungsmitteln,
0,4 mSv/a aus natürlichen radioaktiven Stoffen im Boden,
1,1 mSv/a aus Radon und dessen Folgeprodukten.

Bei diesen Werten ergibt sich kein erhöhtes Gesundheitsrisiko. In anderen Gegenden der Welt liegt die natürliche Strahlenexposition deutlich oberhalb dieser Werte. In Teilen Indiens werden zum Beispiel 12 - 15 mSv/a gemessen.

Das natürliche radioaktive Edelgas Radon gelangt aus dem Untergrund auch in Wohnräume und erzeugt dort eine Strahlenexposition. In Mecklenburg-Vorpommern beträgt die mittlere Radonkonzentration in Wohnräumen ca. 50 Bq/m³ und entspricht damit dem bundesweiten Mittel. Oberhalb empfohlener Richtwerte (BfS: 100 Bq/m³; EU: 250 Bq/m³), kann speziell bei Rauchern ein zusätzlich erhöhtes Risiko für Lungenkrebs auftreten. Werte oberhalb von 100 Bq/m³ wurden in Mecklenburg-Vorpommern jedoch bisher nicht gemessen.



Zivilisatorische Strahlenexposition

Die zivilisatorisch bedingte Strahlenbelastung beträgt in Deutschland im Mittel 1,9 mSv/a. Diese setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen:

<

0,01

mSv

 aus den oberirdischen Kernwaffenexperimenten,

<

0,02

mSv

 aus dem Reaktorunfall von Tschernobyl,

<

0,01

mSv

 aus Forschung, Technik und Haushalt,

<

0,01

mSv

 aus kerntechnischen Anlagen,

 

1,9 

mSv

 aus der Anwendung von radioaktiven Stoffen und von Röntgenstrahlen in der
 Medizin.

Die zivilisatorische Strahlenexposition  wird somit praktisch nur von medizinischen Anwendungen bestimmt. Bei beruflich strahlenexponierten Personen, das sind in Deutschland ca. 340.000 Personen, die in Medizin, Forschung und Kerntechnik arbeiten, kommt dazu eine mittlere Dosis von etwa 0,27 mSv/a.

Somit ergibt sich die im folgenden dargestellte Zusammensetzung der mittleren Strahlenexposition aus künstlichen und natürlichen Quellen in der Bundesrepublik:


 
Mittlere effektive Dosis durch ionisierende Strahlung

Aktuelle Daten zum Thema finden Sie auch unter:  www.bfs.de/ion



Expositionspfade

Radioaktive Stoffe können mit der Atemluft (Inhalation), mit der Nahrung (Ingestion) oder durch offene Wunden in den Körper gelangen (Inkorporation) und dort ihre Wirkung entfalten. Eine Strahlenwirkung kann aber auch durch Bestrahlung von außen (Direktstrahlung) eintreten. Natürliche radioaktive Stoffe wirken ständig auf den Menschen und die Umwelt ein. Das geschieht z.B. über die Nahrungsaufnahme (Kalium-40, Blei-210, Polonium-210, u.a.) besonders aber über die Atemluft (Zerfallsprodukte des Radon). Bei regelmäßigen Flügen in hohen Schichten der Atmosphäre kommt auch ein nicht zu vernachlässigender Anteil kosmischer Strahlung hinzu. Gelangen z.B. aufgrund eines kerntechnischen Unfalls nicht unerhebliche Mengen radioaktiver Stoffe in die Umwelt, muss bei Schutzmaßnahmen für die Bevölkerung besonders berücksichtigt werden, dass die Aufnahme radioaktiver Stoffe über die Nahrungskette (z.B. Gras-Kuh-Milch) vermieden bzw. minimiert wird.



Strahlenwirkungen

Durch Ionisierende Strahlung erfolgt eine Energieübertragung auf die bestrahlte Materie. In der Folge wiederum werden Reaktionen physikalischer,  chemischer und biologischer Natur ausgelöst. Auf Lebewesen und Pflanzen kann ionisierende Strahlung in hohen Dosen schädliche Wirkungen haben. Dennoch wird sie in der Medizin für Therapie (z.B. Bestrahlung von Tumoren) und Diagnostik (Röntgen, Computertomographie u.a.) erfolgreich eingesetzt, wenn dies aus medizinischer Sicht gerechtfertigt ist.

Im wissenschaftlichen Strahlenschutz werden deterministische und stochastische Strahlenwirkungen unterschieden.

Deterministische Strahlenwirkungen treten erst bei der Überschreitung von hohen Dosisschwellwerten auf. Der Schweregrad der Schädigung nimmt mit der applizierten Dosis zu. Ein Beispiel dafür ist das akute Strahlensyndrom.  Dies beginnt z.B. mit Hautrötung, Übelkeit, Erbrechen und anderen Symptomen und kann bei sehr hohen Dosen auch  zum Tod führen. Die Dosisschwellwerte für das Auftreten deterministischer Schäden sind um mehrere hundertmal größer als die natürliche Strahlendosis.

Bei stochastischen Strahlenschäden geht man  aus Vorsorgegründen derzeit davon aus, dass diese keine Dosisschwelle haben.  Mit zunehmender Strahlendosis steigt hier die Wahrscheinlichkeit für das spätere Auftreten einer gesundheitlichen Schädigung, z.B. Krebs. Der Verlauf eines einmal eingetretenen gesundheitlichen Schadens ist dann aber unabhängig von der applizierten Dosis. Bei Strahlendosen, die im Bereich oder deutlich unterhalb der natürlichen Strahlendosis liegen, kann man davon ausgehen, dass das Risiko für das Auftreten stochastischer Schäden vernachlässigbar klein ist.

Wichtigster Grundsatz des Strahlenschutzes ist demzufolge, deterministische Strahlenschäden sicher zu vermeiden und die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten stochastischer Strahlenwirkungen so gering wie, mit vernünftigen Mitteln, erreichbar (ALARA) zu halten. Diesem Ziel dient auch  die Einhaltung der im folgenden Abschnitt beschriebenen Grenzwerte.  Darüber hinaus  muss jede Strahlenexposition gerechtfertigt sein.



Ausgewählte Grenzwerte

Für den Schutz der Menschen und der Umwelt wurden in der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) Werte für die maximale Strahlenbelastung festgelegt. Arbeiter in kerntechnischen Anlagen dürfen pro Jahr eine Strahlendosis von maximal 20 mSv erhalten. Die Dosis im gesamten Arbeitsleben darf 400 mSv nicht überschreiten. Ausnahmen sind für Maßnahmen zur Rettung von Personen zugelassen. In diesen Fällen ist einmal im Jahr eine Dosis von 100 mSv oder einmalig im Leben eine Dosis von 250 mSv zulässig. Alle diese Strahlenexpositionen werden messtechnisch erfasst, personenbezogen gespeichert und medizinisch und behördlich überwacht. Im Gegensatz dazu gelten für die Bevölkerung ganz andere Werte. Nach der StrlSchV dürfen einzelne Personen aus der Bevölkerung maximal eine Dosis von 1 mSv/a erhalten. Dies entspricht ungefähr 50% der mittleren Jahresbelastung aus natürlichen Strahlenquellen in Deutschland. Bei  radioaktiven Ableitungen aus kerntechnischen Anlagen sind an der Kraftwerksumzäunung sogar nur maximal 0,3 mSv pro Jahr zulässig. Bei einem einstündigen Aufenthalt in unmittelbarer Nähe (2 m Abstand) eines beladenen CASTOR- Behälters darf gemäß den international gültigen Gefahrgutvorschriften nur eine Strahlendosis von maximal 0,1 mSv auftreten. An bisher beladenen und transportierten Behältern hat die Strahlendosis jedoch nur ca. 0,03 mSv/h in 2 m Abstand betragen. Ungleich höhere Strahlenexpositionen treten bei medizinischen Anwendungen auf. Eine Röntgenaufnahme des Brustkorbs bedeutet beispielsweise eine Strahlendosis von 0,23 mSv, also mehr als das Doppelte der Dosis, die bei einem einstündigen Aufenthalt an einem CASTOR- Behälter auftreten darf oder ein Zehntel der mittleren Strahlenbelastung in Deutschland. Bei einer Computertomografie können dagegen Strahlendosen zwischen 2 und 30 mSv auftreten. Um aber dennoch die Strahlenexposition von Patienten auch bei radiologischen und nuklearmedizinischen Untersuchungen so gering wie möglich zu halten, hat das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) Diagnostische Referenzwerte (DRW) vorgegeben, deren Einhaltung behördlich kontrolliert wird.


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