department of radiation sciences

Gesundheitliche Folgen

Zellen schützen sich durch Reparaturmechanismen gegen schädliche Einflüsse. Wenn diese Mechanismen z.B. durch zu hohe Belastung ausfallen oder falsch ausgeführt werden, kann dies zu molekularen und zellulären Veränderungen in Körper- und Keimzellen führen und diese zu Gesundheitsschäden führen.
Vor allem Organe mit raschem Zellwachstum, etwa die Haut, das Blut bildende System oder die Zellen eines Embryos sind sehr empfindlich gegenüber einer Strahlenexposition. In Abhängigkeit von der Dosis können akute, langfristige oder genetische, auch die Nachkommen betreffende, Schäden auftreten.

Akute Strahlenschäden:
Akute Strahlenschäden setzen sehr hohe Strahlendosen ab 1 Sievert voraus. Zellen werden geschädigt, und - wenn ein bestimmtes Maß geschädigter Zellen überschritten ist - werden Symptome klinisch erkennbar. Die Haut reagiert mit Verbrennungen, Geschwüren, Schleimhäute stellen die Zellerneuerung ein und das Knochenmark vermindert die Produktion von Erythrozyten, Leukozyten und Thrombozyten, was eine schlechtere Versorgung mit Sauerstoff beziehungsweise eine Schwächung der Immunabwehr nach sich zieht. Auch in Organen können Schäden auftreten, die zu Organversagen führen können. Bei sehr hohen Strahlendosen führen diese Schäden unbehandelt zum Tod; bei einer Gesamtkörperdosis von 4 Sievert sterben 50% der davon Betroffenen.

Spätschäden:
Spätschäden treten zum Teil erst Jahrzehnte nach einer Strahlenexposition auf. Wenn Zellen fehlerhaft repariert wurden, können im ungünstigsten Fall Prozesse der Krebsentstehung einsetzen, es bildet sich ein Tumor.
Wenn Keimzellen mit fehlerhafter Reparatur überleben und einen veränderten genetischen Informationsgehalt abgespeichert haben, kann dieser auch an Nachkommen weitergegeben werden.

Akute Strahlenschäden sind frühestens ab einer Dosis von 500 mSv zu befürchten. Das Krebsrisiko erhöht sich auch bei niedrigeren Dosen, nachweisbar ist dies allerdings erst ab 100 mSv.

Infolge der Unfälle in japanischen Atomkraftwerken werden nun nach und nach Werte vor Ort gemessener Strahlung berichtet. Zum Vergleich: In Deutschland ist pro Jahr ein Mensch im Durchschnitt einer Strahlenbelastung aus natürlichen und künstlichen Quellen von 4,1 Millisievert ausgesetzt, davon 2,1 Millisievert aus natürlichen Quellen und 2 Millisievert (2009: 1,8 Millisievert) aus künstlichen Quellen, hauptsächlich aus der Medizin. Sievert ist die Maßeinheit verschiedener gewichteter Strahlendosen (1 Sievert (Sv) = Tausend Millisievert (mSv) = 1 Million Mikrosievert (µSv)).

Natürliche und künstliche Strahlenexposition
Die gesamte natürliche Strahlenexposition in Deutschland beträgt durchschnittlich 2,1 Millisievert im Jahr (sogenannte effektive Dosis). Je nach Wohnort, Ernährungs- und Lebensgewohnheiten liegt sie im Einzelnen zwischen 1 und 2 Millisievert, kann aber in Ausnahmefällen bis zu 10 Millisievert reichen.

• Das Einatmen des radioaktiven Edelgases Radon (sowie der radioaktiven Stoffe, die beim radioaktiven Zerfall von Radon entstehen) bewirkt im Durchschnitt pro Jahr eine Strahlenexposition von 1,1 Millisievert.
• Mit der Nahrung werden natürliche Radionuklide aus dem Zerfall der radioaktiven Stoffe Thorium und Uran sowie Kalium-40 aufgenommen; dadurch kommen jährlich durchschnittlich 0,3 Millisievert hinzu.
• Etwa 0,3 (auf Meereshöhe) bis 0,6 Millisievert (in 1.500 m Höhe) bestehen als äußere Strahlenexposition durch kosmische Strahlung. Diese gelangt von der Sonne und aus den Tiefen des Weltalls zur Erde und besteht im Wesentlichen aus energiereichen Teilchen und aus Gammastrahlung. Auf ihrem Weg durch die Luft wird die kosmische Strahlung teilweise absorbiert. Die Intensität der kosmischen Strahlung hängt somit von der Höhenlage ab.
• Zur äußeren Strahlenexposition zählt auch die terrestrische Strahlung. Ihre Ursache sind überwiegend natürliche radioaktive Stoffe in Böden und Gesteinsschichten sowie in daraus hergestellten Baustoffen; hier bestehen erhebliche regionale Unterschiede. Die durch die terrestrische Strahlung verursachte jährliche effektive Dosis der Bevölkerung beträgt im Bundesgebiet im Durchschnitt etwa 0,4 Millisievert.

Auf den Menschen wirkt heutzutage neben der natürlichen Strahlenexposition auch Strahlung aus medizinischen (z.B. Röntgenuntersuchungen, Computertomographien) und technischen Anwendungen ein. Im Durchschnitt beträgt die Strahlenbelastung aus künstlichen Quellen in Deutschland ca. 2,0 Millisievert (2009: 1,8 Millisievert) pro Jahr.Quelle: www.bfs.de

Grenzwerte bestehen für Menschen, die durch ihre berufliche Tätigkeit Strahlung ausgesetzt sind, sowie für die allgemeine Bevölkerung.

• Für beruflich strahlenexponierte Personen wie Mitarbeiter kerntechnischer Anlagen oder Flugpersonal gelten 20 Millisievert pro Jahr als gesetzlicher Grenzwert. Über ein Berufsleben hinweg dürfen hier nicht mehr als 400 Millisievert zusammenkommen.
• Für die Bevölkerung ist die maximale Belastung durch kerntechnische Anlagen auf 1 Millisievert pro Jahr festgelegt.

Grundsätzlich gilt: es gibt vermutlich keinen Wert, unter dem radioaktive Strahlung kein gesundheitliches Risiko beinhaltet. Allerdings steigt die Wahrscheinlichkeit gesundheitlicher Folgen (insbesondere von Krebserkrankungen) mit der Höhe der erfahrenen Strahlenexposition. Bei einer geringen Strahlenbelastung ist dagegen die Wahrscheinlichkeit hoch, dass der Körper die Wirkung dieser Strahlung selbst reparieren kann.Quelle: www.bfs.de

Die Umgebungsradioaktivität wird in der Regel als Dosisleistung mit der Einheit Sievert/ Stunde gemessen. In Deutschland liegen die Mittelwerte Gamma-Dosisleistung zwischen 0,04 und 0,2 Mikrosievert pro Stunde. Ein Wert von 400 Millisievert pro Stunde entspricht 0,4 Sievert pro Stunde. Dieser extreme Wert trat nur für wenige Minuten auf, so dass keine direkte Gefährdung für akute Strahlenschäden bestand.

Geringe Strahlendosen, wie sie natürlicherweise in der Umwelt oder bei medizinischen Diagnoseverfahren auftreten, können das Risiko späterer Tumoren erhöhen. Ursache ist die Deposition von Strahlungsenergie in der Zelle, die zu molekularen Veränderungen im genetischen Material führt. Die meisten Veränderungen werden zelleigene Reparatursysteme wieder rückgängig gemacht. Zellen mit nicht reparablen DNA-Schäden werden zum überwiegenden Teil durch Apoptose (den programmierten Zelltod) eliminiert. Einige Veränderungen können jedoch bestehen oder durch fehlerhafte Reparatur Bedeutung erlangen und – wenn auch mit geringer Wahrscheinlichkeit – nach Jahren oder Jahrzehnten zur Auslösung von Krebserkrankungen beitragen.

Geringe Strahlendosen, wie sie natürlicherweise in der Umwelt oder bei medizinischen Diagnoseverfahren auftreten, können das Risiko späterer Tumoren erhöhen. Ursache ist die Deposition von Strahlungsenergie in der Zelle, die zu molekularen Veränderungen im genetischen Material führt. Die meisten Veränderungen werden zelleigene Reparatursysteme wieder rückgängig gemacht. Zellen mit nicht reparablen DNA-Schäden werden zum überwiegenden Teil durch Apoptose (den programmierten Zelltod) eliminiert. Einige Veränderungen können jedoch bestehen oder durch fehlerhafte Reparatur Bedeutung erlangen und – wenn auch mit geringer Wahrscheinlichkeit – nach Jahren oder Jahrzehnten zur Auslösung von Krebserkrankungen beitragen.

Hohe Ganzkörperdosen ab ca. 4 Gy können zum sog. Hämatopoetischen Strahlensyndrom führen, bei dem blutbildende Zellen des roten Knochenmarks so stark geschädigt werden, dass es als, auch sichtbare Folge, z. B zu Blutungen in die Organe und auch ins Zentralnervensystem kommt. Unbehandelt würde etwa die Hälfte der Betroffenen Personen innerhalb eines Monats versterben. Erhöht man die Ganzkörperdosis in Bereiche von 10-20 Gy erfolgt das Gastrointestinale Strahlensyndrom: die Schleimhäute des Magen Darm-Traktes sterben ab. Die ist auch mit den besten medizinischen Maßnahmen nicht mehr zu überleben. Bei noch höheren Ganzkörperdosen kommt es zum zentralnervösen Strahlensyndrom. Dies führt im Extremfall binnen weniger Minuten bis Stunden zum Tod des Patienten.

Die Biologie auf diesem Planeten hat sich mit der Noxe Strahlung entwickelt, weil von Anbeginn der Erde natürliche radioaktive Isotope erzeugt wurden und neben der kosmischen Strahlungskomponente auch immer die Strahlung der Bestandteile unseres Planeten Einfluss auf die Evolution genommen haben.
Aus dem Weltall trifft kosmische Strahlung auf die Lufthülle der Erde. Ihre Intensität ist abhängig von der Höhe über Meeresspiegel. Auch im Flugverkehr spielt sie eine Rolle. Einen stark variierreden Beitrag zur natürlichen Strahlenexposition liefert die terrestrische Strahlung. Sie geht von natürlich radioaktiven Substanzen in der Erdrinde aus, deren Gehalt je nach Bodenart schwankt. Auch Nahrung und Trinkwasser enthalten natürlich radioaktive Stoffe.  
Einen weiteren Beitrag liefert das Einatmen von Radon und seinen Zerfallsprodukten in Wohnungen und Häusern, wo sich das aus dem Untergrund eindiffundierende Gas anreichern kann.
Ein etwa gleich großer Beitrag kommt wie die Summe der Vorhergehenden durch die Anwendung von Strahlen in der Medizin – vor allem in der Röntgendiagnostik hinzu.