Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem großen Interesse am Krebsrisiko niedriger Strahlendosen.
Jährlich sterben 7 Millionen Menschen an Krebs. Das sind 15 %, in entwickelten Ländern sogar 26 %. Unter verschiedenen Krebsformen fallen etwa sieben Promille auf die gefürchteten Leukämien. Während Krebserkrankungen Körperorgane betreffen, wirken sich Leukämien nach Erkrankungen des blutbildenden Organs auf den gesamten Organismus aus. Die als Spontan-rate bezeichnete Mortalität variiert je nach dem Tabakkonsum, falscher Ernährung, Übergewicht, Infektionen, Alkohol, UV-Strahlen und Bewegungsmangel - um nur einige zu nennen.
Deren Schwankungen erschweren die Beurteilung eines möglichen Anteils niedriger Dosen ionisierender Strahlen an der Zu- oder Abnahme der Spontanrate. Verschiedentlich behauptete positive Strahlenwirkungen - eine Strahlenhormesis – 1 sehen tonangebende Kommisionen wie die Internationale Strahlenschutzkommission (ICRP) oder das Komitee der Verein-ten Nationen über Strahlenwirkungen (UNSCEAR) nicht.
Sie bestehen vielmehr konservativ auf einem linearen Risikoanstieg mit ansteigender Strahlendosis und lehnen daher eine Schwellendosis unter der kein Risiko bestünde ab. Dem widersprechen andere, die Hormesis im Bereich niedriger Dosen sehr wohl sehen. So Thomas Donell Luckey mit Hinweisen betreffend 200 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten, ebenso vielen Menschen in Indien, 10.000 Einwohnern in Taipei (die in Co-60 kontaminierten Wohnungen lebten) und 300.000 Radonmessungen in US-Wohnungen. In diesen Untersuchungen wurden reduzierte Krebs- und Leukämiefälle durch ionisierende Strahlen niedriger Dosen gesehen.
Mit „Dosis“ wird die von Strahlen in exponierten Stoffen pro Masseneinheit (kg) hinterlassene Energie (in Joule) bezeichnet. Diese Hinterlassenschaft mag für strahlenexponierte Personen schädlich sein, etwa durch verzögerte Krebserkrankung. Die Bezeichnung der Einheit „Gray“ (1Gy) wurde nach dem britischen Radiologen Louis Harold Gray benannt.
Je niedriger das Alter der exponierten Person desto höher das Risiko. Auch sind bestrahlte Organe unterschiedlich krebsanfällig. Weil medizinische Bestrahlungen meist einzelne Organe betreffen, wird das Risiko einer Teilkörperdosis übersichthalber mit Ganzkörperäquivalenten verglichen. Dafür hat der Strahlenschutz Gray-Dosen entsprechend wichtend, eine „Effektiv-dosis" eingeführt und deren Einheit „Sievert“ (Sv) nach dem schwedischen Strahlenschützer Ralph Sievert benannt.
Inhalt
Einleitung
Radonfolgeprodukte und Lungenkrebs
Medizinisch vorteilhaft genutzte Strahlenquellen
Lebenszeitstudie (LSS),
Kyshtym, Tschernobyl und Fukushima – Menetekel der Kernkraftnutzung
Fazit
Quellen
Einleitung
Jährlich sterben 7 Millionen Menschen an Krebs. Das sind 15 %, in entwickelten Ländern sogar 26 %. Unter verschiedenen Krebsformen fallen etwa sieben Promille auf die gefürchteten Leu-kämien. Während Krebserkrankungen Körperorgane betreffen, wirken sich Leukämien nach Erkrankungen des blutbildenden Organs auf den gesamten Organismus aus. Die als Spontan-rate bezeichnete Mortalität variiert je nach dem Tabakkonsum, falscher Ernährung, Überge-wicht, Infektionen, Alkohol, UV-Strahlen und Bewegungsmangel - um nur einige zu nennen. Deren Schwankungen erschweren die Beurteilung eines möglichen Anteils niedriger Dosen ionisierender Strahlen an der Zu- oder Abnahme der Spontanrate. Verschiedentlich behaup-tete positive Strahlenwirkungen - eine Strahlenhormesis – [1] sehen tonangebende Kommisi-onen wie die Internationale Strahlenschutzkommission (ICRP) oder das Komitee der Verein-ten Nationen über Strahlenwirkungen (UNSCEAR) nicht. Sie bestehen vielmehr konservativ auf einem linearen Risikoanstieg mit ansteigender Strahlendosis und lehnen daher eine Schwel-lendosis unter der kein Risiko bestünde ab. Dem widersprechen andere, die Hormesis im Bereich niedriger Dosen sehr wohl sehen. So Thomas Donell Luckey mit Hinweisen betreffend 200 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten, ebenso vielen Menschen in Indien, 10.000 Einwohnern in Taipei (die in Co-60 kontaminierten Wohnungen lebten) und 300.000 Radonmessungen in US-Wohnungen. In diesen Untersuchungen wurden reduzierte Krebs- und Leukämiefälle durch ionisierende Strahlen niedriger Dosen gesehen. [2]
Mit „Dosis“ wird die von Strahlen in exponierten Stoffen pro Masseneinheit (kg) hinterlassene Energie (in Joule) bezeichnet. Diese Hinterlassenschaft mag für strahlenexponierte Personen schädlich sein, etwa durch verzögerte Krebserkrankung. Die Bezeichnung der Einheit „Gray“ (1Gy) wurde nach dem britischen Radiologen Louis Harold Gray benannt.
Diese Einheit wurde mit "1 Joule/kg" festgelegt. Wegen der Zerstörung zu vieler Körperzellen durch hohe Ganzkörperdosen von 4 oder 6 Gy können jeweils 50 oder 90 Prozent Bestrahlter nach einer kurzen Latenzzeit von Tagen oder Wochen sterben. Das hängt auch von der aktu-ellen Strahlenart ab. Neutronen und die dichtionisierenden Alphastrahlen verursachen bei gleicher Dosis ein höheres Krebsrisiko als die locker ionisierenden Beta-, Gamma- und Rönt-genstrahlen.
Je niedriger das Alter der exponierten Person desto höher das Risiko. Auch sind bestrahlte Organe unterschiedlich krebsanfällig. Weil medizinische Bestrahlungen meist einzelne Organe betreffen, wird das Risiko einer Teilkörperdosis übersichthalber mit Ganzkörperäquivalenten verglichen. Dafür hat der Strahlenschutz Gray-Dosen entsprechend wichtend, eine „Effektiv-dosis" eingeführt und deren Einheit „Sievert“ (Sv) nach dem schwedischen Strahlenschützer Ralph Sievert benannt. Dabei wird ein Gray einer locker ionisierenden Strahlung hinsichtlich des biologischen Effekts mit einem Sievert, die Effektivität von Neutronenstrahlen je nach deren Energie zwischen 2,5 und 20 Sv gewichtet. Ist diese ungewiss wie nach den Kern-waffeneinsätzen in Hiroshima und Nagasaki, wird mit 10 Sv pro Gy gerechnet. Alphastrahlung wird mit hoher Effektivität, nämlich 20 Sv/Gy beurteilt.
Expositionen in Dosen über 1 Gy kommen außer in der Strahlentherapie und im Zentrum größerer Strahlenereignisse selten vor, daher findet man häufig Angaben in Millisievert (Pro-mille der Einheit, kurz mSv).
Die Bestrahlungsdauer wird mit der Dosisleistung (Dosisrate) beschrieben. Die unterschiedlich verteilte Hintergrundstrahlung liegt in bewohnten Gebieten zwischen 1 und 260, häufig zwischen 2 und 4 mSv pro Jahr. Der globale Mittelwert lag zu Beginn des Auftretens irdischer Lebensformen vor dreieinhalb Milliarden Jahren bei geschätzten 7 mSv/a. Durch den radio-aktiven Zerfall der ursprünglichen Radioelemente liegt der Mittelwert gegenwärtig global noch bei 2,4 mSv/a, in Japan bei 1,5, in Deutschland bei 2,1, in Österreich bei 2,8, in den USA bei 3,1, in der Schweiz bei 5,5 und in Finnland bei 7 mSv/a. Dosen des Strahlenbackgrounds über 1 mSv/a verursachen die gebietsweise erheblich schwankende Radon- oder Thoron-konzentrationen.
Beide zerfallen in Ketten die von Uran oder Thorium ausgehen. Letztere verursachen etwa 70 mSv/a in Indiens Kerala oder im iranischen Ramsar mit dem höchsten gemessenen Wert in bewohnten Gebieten von 260 mSv/a. Ein erhöhtes Krebsrisiko blieb für die dort siedelnden Bewohner überraschend aus. Scheint also doch eine Dosisschwelle, erst nach deren Über-windung es zu Schäden kommt vorzuliegen? [3]
Radonfolgeprodukte und Lungenkrebs
Alphastrahlenpartikel (schnelle Helium-Atomkerne) verlieren ihre relativ hohe kinetische Energie durch Kollisionen mit den Molekülen der bestrahlten Umgebung relativ rasch. Sie hinterlassen daher eine kurze aber dichte Ionisationsspur (in Luft 4 cm, in Organgeweben aber nur 0,02 mm). Deshalb durchdringen sie kaum die äußeren meist verhornten Haut-schichten und schützen so das darunter liegende Gewebe. Sie können aber zu einem Pro-blem werden, wenn ihnen nach Inhalation von Alphastrahlern das ungeschützte Lungenge-webe ausgesetzt wird. Entscheidend ist also, ob ein Alphastrahler an der Peripherie oder innerhalb des Körpers zerfällt. Deshalb bevorzugen Radonberichte an Stelle der Angabe der Dosis die Aktivitätskonzentration „Becquerel pro Kubikmeter“ (Bq/m[3] nennt die durchschnitt-liche Anzahl der in einer Sekunde pro m[3] unter Strahlenemission zerfallenden Atomkerne).
In beheizten Häusern wird wegen des Kamineffekts das im Untergrund angereicherte Radongas ins Innere des Hauses verstärkt in Bewegung gesetzt und von unten nach oben verdünnend verteilt. Dennoch staut sich dieses Gas in Häusern und ist dann gegenüber der Außenluft dichter.
Nach dem 2006-Report der WHO liegt der Mittelwert der Radonkonzentration unter Dach global bei 40 Bq/m[3], in Deutschland bei 49, in Österreich bei 97, in Finnland bei 120 und in Tschechien bei 140, in der Europäischen Union bei 59 Bq/m[3].
Radon zerfällt mit einer Halbwertzeit von 3,8 Tagen in das Poloniumisotop 218, ein Alphastrahler wie dem Zerfall folgende Poloniumisotope 214 und 210 bis die Zerfallskette mit dem stabilen Blei-206 zur Ruhe kommt. Eingeatmetes Radon oder Thoron wird wieder ausgeatmet, kann aber an Aerosolen in der Luft haften und verbleibt eingeatmet mit diesen länger in den feuchten Atemwegen der Lunge. Dadurch wird dessen Gewebe anhaltend noch dazu mit hoher Effektivität strahlenexponiert. Es lag daher nahe, mit unterschiedlichen Anteilen an Radon in der Atemluft lebende Bevölkerungen hinsichtlich der Lungenkrebsraten zu vergleichen.
Eine Korrelation zwischen Radon und Lungenkrebs zeigten 1994 nach einer UNSCEAR-Bilanz von insgesamt 19 Studien nur neun, vier zeigten keinen Zusammenhang und in sechs Untersuchungen war die spontane Lungen-krebsrate mit steigender Radonkonzentration in Grenzen sogar reduziert.
Dafür sprechen auch Untersuchungen von Bernard Cohen von der Universität Pittsburgh. Er verglich 1995 die Lungenkrebs-Mortalitätsrisiken in 1729 US Landkreisen (counties) mit 90% der US Bürger und fand, dass die Lungenkrebsrate mit zunehmender Radonexposition zunächst nicht wie er-wartet zu- sondern abnahm. Erst bei höheren Radonkonzentrationen stellte sich wie erwartet ein Lungenkrebsrisiko ein. [4]
Darauf untersuchten zehn Jahre später Sarah Darby und 25 Wissenschaftler Lungenkrebs durch Radon in neun europäischen Ländern. Sie fanden eine 16%-Zunahme an Lungenkrebs pro 100 Bq/m[3] Radon. Das absolute Lungenkrebsrisiko im Alter von 75 Jahren und Radonkonzentrationen von 0, 100 und 400 Bq/m[3] läge bei etwa 0,4%, 0,5% und 0,7% für lebenslange Nichtraucher. Für Raucher sind diese Werte rund 25 mal höher (10%, 12% und 16%). [5] Die Analyse ergab diesmal, dass das Lungenkrebsrisiko mit steigender Radonkon-zentration linear mit dieser Konzentration und ohne Schwelle ansteigt. Sollte das korrekt sein und das Verhältnis zusätzlichen Lungenkrebsrisikos bei 16% pro 100 Bq/m[3] über einen weiten Expositionsbereich gelten, dann könnte in Euro-pa (59 Bq/m[3]) Radon für 9% aller Lungenkrebs- und daher für 2% aller Krebstodesfälle schuld sein.
Radon in Innenräumen lässt sich durch häufigeres Lüften (Stoßlüften) auf die etwas niederere Radonkonzentration im Freien reduzieren.
Medizinisch vorteilhaft genutzte Strahlenquellen
Zunehmend kommen seit etwa hundert Jahren in entwickelten Ländern er-höhte Dosisraten durch medizinisch genutzte Strahlenquellen: jährlich in Österreich 1,3, in Deutschland 1,9, in den Vereinigten Staaten 3 mSv (nachdem sie 1982 noch bei 0,5 mSv/a und Person lag). Die seit etwa sechzig Jahren eingeführte Nukleartechnologie exponiert durchschnittlich mit unter einem Prozent des mittleren natürlichen Strahlenhintergrunds.
Die ICRP, das Gutachtergremium an deren Empfehlungen sich die Industrienationen hinsichtlich der entsprechenden Gesetzgebung orientieren, empfahl ungeachtet der Befun-de von Bernard Cohen und der erwähnten Erfahrungen in den stärker durch Strahlen expo-nierten Gegenden neuerlich im Jahr 2007 in ihrer Publikation-103 die Bevölkerung keiner Dosisrate über 1 mSv/a zusätzlich zum natürlichen Strahlenbackground oder medizinisch ge-rechtfertigten Expositionen auszusetzen. Dennoch schlug die Kommission für im Beruf mit Dosi-metern überwachte Strahlenexponierte vor, einen Grenzwert von 20 mSv jährlich oder 100 mSv (der Bereich niedriger Dosen) im Fünfjahreszyklus zu beachten. Er darf nur dann bis zu 50 mSv/a überschritten werden, wenn nach Zeiten höherer Bestrahlung die berufliche Strahlen-exposition entsprechend zurückgenommen wird.
Lebenszeitstudie (LSS),
Sie untersucht die Folgen nach Einsatz amerikanischer Atombomben in Hiroshima und Naga-saki.
Am 6. August 1945 um 8:16 Uhr wurde 600 m über dem Zentrum von Hiroshima eine die Kettenreaktion auslösende Masse von 64 kg stark angereichertem Uran-235 in einer Bombe gezündet. Davon – ehe der Zylinder auseinanderflog - wurden 0,86 kg gespalten und 63 Billionen Joule plötzlich frei. Im Explosionszentrum erhitzte sich die Luft auf einige tausend Grad und forderte bis zum Jahresende 140.000 Todesopfer, 40% der Bewohner Hiroshimas.
Alle Röntgenfilme in den Spitälern wurden belichtet und unbrauchbar und machte die zuerst ahnungslosen Japaner aufmerksam, dass ionisierende Strahlung bei den Angriffen im Spiel sein musste. Für den ground zero, 600 m unter dem Explosionszentrum, wurde eine Dosis von 165 Gy geschätzt. Die Do-sis fiel nach laufender Abschwächung durch die Luft, erreichte in 2,5 km den Milligraybereich und lag im Abstand von 3 km vom Epizentrum unterhalb der natürlichen Grundstrahlung. Nach Auskunft über den damaligen Aufenthaltsort der Überle-benden zum Explosionszeitpunkt konnte mit deren Distanz zum Nullpunkt die jeweilige Dosis errechnet werden. [6]
Darauf erklärte am 8. August die Sowjetunion ebenfalls an Japan den Krieg. Am Tag danach, um 11:06 Uhr wurde 503 m über dem hügeligen Nagasaki alternativ eine kugelförmige Plutoniumbombe durch die präzise Implosion nur eines Zehntels des Gewichts der Hiroshima-bombe (durch die geringere kritische Masse) auf engstem Raum das Einsetzen der Ketten-reaktion erreicht. Letztere wurde durch das Verdampfen der Bombe vorzeitig gestoppt. Dennoch wurden 1,2 kg gespalten und 83 Billionen Joule frei. Für den Nullpunkt wurde eine Dosis von 350 Gy geschätzt, sie fiel in 2.5 km auf wenige Milligray. Die Explosion nur einer Bombe tötete bis Ende 1945 74.000 Bewohner Nagasakis oder 30 %.
Die Dosen nach Neutronenaktivierung radioaktiv gemachter Elemente, durch den Nieder-schlag (Fallout) der in den Bomben entstandenen Spaltprodukte, sowie der weit vertragenen Uran- und Plutoniumreste der Bomben blieben nur abschätzbar und wurden in der LSS nicht berücksichtigt. [6] Die RERF meint, dass die Fallout-Strahlung in Gebieten größter Kontamination mit kumulierten Dosen bis 20 mGy in Hiroshima und mit 240 mGy in Nagasaki relativ niedrig war und keinen erheblichen Einfluss auf die Risikobilanz hätten.
Die U.S. Atomic Bomb Casualty Commission und ein Teil des japanischen Ministeriums für Gesundheit und Wohlfahrt verglichen Dosen mit Opfern. 1975 wurde das Projekt in einer Forschungsstiftung mit japanischer Beteiligung in der Radiation Effects Research Foundation (RERF) reorganisiert.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Thema des Textes?
Der Text befasst sich mit den Auswirkungen ionisierender Strahlung auf die menschliche Gesundheit, insbesondere in Bezug auf Krebsrisiko, Radonexposition und die Nutzung von Strahlung in der Medizin.
Was sind die wichtigsten Krebsformen, die im Text erwähnt werden?
Der Text konzentriert sich hauptsächlich auf Lungenkrebs und Leukämie.
Was ist die Strahlenhormesis und wie wird sie im Text diskutiert?
Strahlenhormesis ist die Hypothese, dass niedrige Dosen ionisierender Strahlung positive gesundheitliche Auswirkungen haben können. Der Text erwähnt, dass einige Studien dies andeuten, aber wichtige Kommissionen wie ICRP und UNSCEAR dies nicht bestätigen und stattdessen von einem linearen Risikoanstieg ausgehen.
Was ist Radon und wie beeinflusst es das Lungenkrebsrisiko?
Radon ist ein radioaktives Gas, das beim Zerfall von Uran und Thorium entsteht. Der Text diskutiert widersprüchliche Forschungsergebnisse darüber, ob Radon die Lungenkrebsrate erhöht oder nicht. Einige Studien zeigen eine Korrelation, während andere keine oder sogar eine Verringerung des Risikos bei niedrigeren Dosen feststellen.
Was ist die Lebenszeitstudie (LSS) und was untersucht sie?
Die Lebenszeitstudie (LSS) ist eine langfristige Untersuchung der gesundheitlichen Folgen der Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki. Sie vergleicht die Strahlendosen mit den beobachteten Krebsraten bei den Überlebenden.
Welche Dosisangaben werden im Text verwendet und was bedeuten sie?
Der Text verwendet die Einheiten Gray (Gy) für die absorbierte Dosis und Sievert (Sv) für die effektive Dosis. Millisievert (mSv) wird häufig verwendet, da Expositionen in Dosen über 1 Gy selten vorkommen. Becquerel pro Kubikmeter (Bq/m³) wird für die Aktivitätskonzentration von Radon verwendet.
Wie hoch ist die natürliche Hintergrundstrahlung und wie variiert sie?
Die natürliche Hintergrundstrahlung variiert je nach Standort und liegt in bewohnten Gebieten zwischen 1 und 260 mSv pro Jahr, häufig zwischen 2 und 4 mSv pro Jahr. Der globale Mittelwert liegt bei 2,4 mSv/a. Gebiete mit hohen Radon- oder Thoronkonzentrationen können deutlich höhere Werte aufweisen.
Welche medizinischen Anwendungen von Strahlung werden im Text erwähnt?
Der Text erwähnt, dass medizinisch genutzte Strahlenquellen in entwickelten Ländern zu erhöhten Dosisraten führen, z. B. durch Röntgenaufnahmen und andere bildgebende Verfahren.
Was sind die Empfehlungen der ICRP bezüglich der Strahlenexposition der Bevölkerung?
Die ICRP empfiehlt, die Bevölkerung keiner Dosisrate über 1 mSv/a zusätzlich zum natürlichen Strahlenbackground oder medizinisch gerechtfertigten Expositionen auszusetzen.
Was geschah in Kyshtym, Tschernobyl und Fukushima und warum werden sie im Text erwähnt?
Kyshtym, Tschernobyl und Fukushima sind Beispiele für Kernkraftwerksunfälle, die zu erheblichen Strahlenexpositionen geführt haben. Sie werden als Menetekel der Kernkraftnutzung erwähnt.
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- Hans Grasmuk (Author), 2021, Großes Interesse am Krebsrisiko niedriger Strahlendosen. Eine kurze Darstellung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1060793
