Umweltradioaktivität

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 Strahlenbiologie

Die Wirkung der Radioaktivität auf biologische Systeme besteht in der Zerstörung chemischer Strukturen und biochemischer Reaktionsmechanismen im lebenden Organismus durch die sehr energiereiche Alpha-, Beta-, Gamma- und Neutronenstrahlung. Es kommt z.B. zur Entstehung von Radikalen und Ionen in Organen und Zellen, Spaltung von Bindungen, Bruch von empfindlichen Wasserstoff-Brücken, Hydratisierung, Hydrolysen, etc...

Die bei radioaktiver Bestrahlung biologischer Systeme zu beobachtenden Effekte sind die Schädigung bzw. Abtötung von Organismen und Zellen, das Auftreten von Mutationen und Krebs. Für krebsauslösende Wirkungen sind in erster Linie die Schädigung der DNA und Chromosomenbrüche in der Zelle verantwortlich, die bei erhöhtem Auftreten durch das zelleigene Reparatursystem nicht mehr ausreichend behoben werden können. Innerhalb des bestrahlten menschlichen Gewebes entsteht eine erhöhte Anzahl von mutierten lebens- und vermehrungfähigen Krebszellen.

Radioaktive Strahlung bewirkt somit unkontrollierbare Veränderungen an den Chromosomen (DNA, Erbinformation) und den Zellmembranen (Zellstoffwechsel). Bei der Zellteilung und -vermehrung werden strahlungsbedingte Veränderungen des Erbgutes (DNA) an Folgegenerationen - zunächst unerkannt - weitergegeben und verbreitet. Besonders strahlenempfindlich reagieren die Stammzellen der Erneuerungsgewebe wie Knochenmark, Haut und die Keimzellen. Das strahlenbedingte Krebsrisiko ist wesentlich vom Alter bei der Bestrahlung abhängig. Das relative Risiko bei Kindern unter 16 Jahren ist ca. fünfmal höher als das bei Erwachsenen über 40.

 Neue Erkenntnisse

Die Meinungen über die Wirkung kleiner Strahlendosen gehen in der Wissenschaft, Industrie und Politik weit auseinander. Erkenntnisse neuerer Untersuchungen an Modellsystemen, aber auch an exponierten Populationen zeigen immer deutlicher, daß das Strahlenrisiko im Bereich kleiner Strahlendosen noch immer erheblich unterschätzt wird. Biologische Risiken durch Radioaktivität entstehen auch schon bei kleinen Strahlendosen durch Summation über einen langen Zeitraum. Kurzzeitige, aber hohe Strahlenintensitäten werden vom menschlichen Organismus schneller kompensiert als langfristige, aber schwache Strahlendosen. Nachdem sich durch den Unfall in Tschernobyl die wissenschaftliche Aufmerksamkeit schwerpunktmäßig auf den stark gestiegenen Schilddrüsenkrebs (Einlagerung radioaktiven Iods) gelenkt hat, zeigt sich jetzt in neueren Veröffentlichungen aus der Ukraine und aus Weißrußland ein deutlicher Anstieg von Leukämien bei Kindern und Erwachsenen. Desweiteren sind auch Krankheiten aufgetreten, die bislang nicht in Verbindung mit Strahlung gebracht wurden. Nach einer Studie von 1997 konnte in der unmittelbaren Umgebung von bundesdeutschen Kernkraftwerken eine signifikante Erhöhung der Krebsrate bei Kindern beobachtet werden. Die frühkindliche Leukämierate liegt im Nahbereich der Leistungsreaktoren um etwa den Faktor 3 höher als in durchschnittlich belasteten Gebieten. Auch bei der medizinisch-diagnostischen Anwendung ionisierender Strahlung (z.B. Röntgen, Szintigramme) handelt es sich im allgemeinen um kleine Dosen. Im internationalen Vergleich ist die medizinische Strahlenexposition in Deutschland deutlich höher als in anderen Industrienationen. Die medizinische Strahlenbelastung wird von einigen Wissenschaftlern auch für den starken Anstieg der Brustkrebshäufigkeit verantwortlich gemacht.

 Nicht tumoröse Krankheitsbilder

Eine statistische Untersuchung in den USA konnte aufzeigen, daß durch die zusätzliche Radioaktivität der weltweit durchgeführten Atombombentests die Säuglingssterblichkeit enorm (ca. 30%) zugenommen hat. Für den Zeitraum von 1945 bis 1995 konnte aufgezeigt werden, daß überwiegend durch den Beitrag des globalen radioaktiven Fallouts die erhöhte Säuglingssterblichkeit in USA zu insgesamt ca. 900.000 frühkindlichen Todesfällen geführt hat. Die genomische Instabilität, eine bisher unerwartete Strahlenwirkung, führt in den Nachkommen der bestrahlten Zellen erst ca. 10 bis 15 Zellteilungen später zu chromosomalen Schäden und Veränderungen. Der Petkau-Effekt beschreibt Zellmembranschäden durch strahleninduzierte freie Sauerstoffradikale. Durch diese Art „oxidativen Stress“ steigt die relative Schädigung sogar mit abnehmender Dosisrate. Durch diesen Effekt konnte erstmals erklärt werden, daß niedrige chronische radioaktive Strahlendosen vielfach gefährlicher sind, als aufgrund der linearen Extrapolation von hoch (Opfer Hiroshimabombe) nach tief (globaler Fallout) zunächst angenommen wurde. Besonders die zuletzt genannten Effekte beziehen sich auf Wirkmechanismen, die ebenfalls bei chemischen Noxen (Wohngifte, chemische Schadstoffe) in z.T. identischer Weise als „oxidativer Stress“ beschrieben wurden. Synergistische und gegenseitig verstärkende Wirkungen zwischen ionisierender Strahlung und Umweltgiften sind im Niedrigdosis- bzw. Niedrigkonzentrationsbereich daher besonders zu beachten.

Das Gas Radon ist besonders gefährlich, da es als unsichtbares, geruch- und geschmackloses Gas direkt in die Lunge gelangt. Beim Einatmen radonhaltiger Luft werden ca. 25 % des radioaktiven Gases vom Körper aufgenommen. Das kurzlebige Radon zerfällt in der Lunge direkt, zerstrahlt in Körperflüssigkeiten und hinterlässt dort eine Kette von weitere Strahlungsprozessen durch seine ebenfalls radioaktiven Zerfallsprodukte im ganzen Organismus. Radon und die Produkte seiner radioaktiven Zerfallskette wirken so direkt innerhalb des Körpers. Radioaktive Kleinionen als Folgeprodukte in der Luft lagern sich zusätzlich an lungengängigen Feinstaub an und finden ebenso den Weg in den Körper.

Durch die einwirkende Alphastrahlung ist das Gesundheitsrisiko, insbesondere für Lungenkrebs, sehr hoch. Nach statistischen Schätzungen kommt es in den alten Bundesländern jährlich zu 2000 - 6000 zusätzlichen Lungenkrebstoten (das sind ca. 4 -12 %) bereits durch die mittlere Radongaskonzentration von ca. 50 Bq/m3 in der Raumluft. Damit ist das Radon nach dem Rauchen die zweithäufigste Ursache von Lungenkrebs. Durch die Summe von Radonbelastung und Rauchen wird das Krebsrisiko noch um ein Vielfaches erhöht.

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