Welche Schäden ruft radioaktive Strahlung hervor?

Strahlenbelastung

Radioaktive Strahlung führt zu Strahlenschäden in den Körperzellen. Es gibt zwei Arten von Schäden: Frühschäden und Spätschäden. Die Frühschäden treten nur bei hohen Dosen auf, dann aber schnell je nach Dosis innerhalb von Stunden bis Tagen. Spätschäden können hingegen noch Jahrzehnte nach einer weniger starken Strahlenbelastung auftreten. Das Krankheitsbild ist in beiden Fällen unterschiedlich und hängt von der Art der Strahlenbelastung, dem Gesundheitszustand des Patienten, seiner Anfälligkeit für Strahlung, seiner genetischen Disposition für Krebs und eventuellen Gegenmaßnahmen ab.

Die Strahlenbelastung wird in Sievert (Sv) gemessen. Diese Einheit gibt die biologische Wirksamkeit radioaktiver Strahlung an. Sie ermittelt sich aus der Art, Stärke und Dauer der Strahlung sowie dem betroffenen Gewebe. Man unterscheidet zwischen natürlicher und künstlicher Strahlenbelastung.

Die natürliche Strahlenbelastung beträgt zirka 2 Milli-Sievert, also 2 Tausendstel Sievert, pro Jahr. Sie stammt aus verschiedenen Quellen und ist abhängig vom Untergrund, den Nahrungsgewohnheiten und der Höhe des Wohnorts. Aus dem Boden dringt Radon in Wohnräume ein. Dies macht im Durchschnitt den größten Teil der natürlichen Strahlenbelastung aus. Aus dem Kosmos trifft extrem starke Strahlung auf die Erde. Zum größten Teil wird sie vom Erdmagnetfeld und der Atmosphäre abgeschirmt; eine gewisse Menge dringt aber bis zum Boden durch. Auch im Boden befinden sich einige radioaktive Atomsorten. Ihre Strahlung wirkt entweder direkt auf Lebewesen an der Oberfläche oder sie werden von Pflanzen verstoffwechselt und geraten dadurch in die Nahrungskette.

Die künstliche Strahlenbelastung stammt größtenteils aus der medizinischen Diagnostik, d.h. von Röntgenuntersuchungen und Computertomographien. Sie ist im Bevölkerungsmittel ähnlich hoch wie die natürliche Strahlenbelastung. Ein Mensch erfährt also eine durchschnittliche jährliche Gesamt-Strahlenbelastung von 4 Milli-Sievert.

Auch geringe Dosen an Radioaktivität führen zu Schäden in Zellen. Die körpereigenen Reparaturmechanismen können mit diesen allerdings gut umgehen. Solange keine wesentlich höheren Dosen als die natürliche Strahlenbelastung auftreten, besteht keine nachweisbare Gesundheitsgefährdung. Zwar gibt es nach heutigem wissenschaftlichem Kenntnisstand keine untere Grenze, ab der Radioaktivität gänzlich ungefährlich ist. Aber der Schadenseffekt ist so gering, dass er von bloßem Zufall und anderen Faktoren praktisch nicht zu unterscheiden ist.

 

Die natürliche (rot) und künstliche (blau) Strahlenbelastung im europäischen Mittel (Bild: de.wikipedia.org, Golden arms)

Frühschäden

Hohe Dosen an Radioaktivität, die die natürliche Jahresdosis um das Mehrhundertfache übersteigen, rufen sowohl Früh- als auch Spätschäden hervor. Die Frühschäden haben als Ursache, dass durch die starke Strahlung so viele Zellen in ihrer Funktion so stark geschädigt sind, dass innerhalb weniger Tage oder Wochen schwere Gesundheitsschäden eintreten können oder sie sogar zum Tod führen.

Strahlendosis Auswirkungen und Symptome
1 bis 5 Milli-Sievert (mSv) pro Jahr (0,001 bis 0,005 Sv) Durchschnittliche jährliche radioaktive Belastung.
ab 100 mSv (0,1 Sv) Leicht erhöhtes Krebsrisiko nachweisbar.
0,5 bis 1 Sv Strahlenkater“: Kopfschmerzen, Übelkeit, Abgeschlagenheit und erhöhtes Infektionsrisiko.
1 bis 2 Sv ab 1 Sv: Akute Strahlenkrankheit: 10 % Todesfälle nach 30 Tagen, mittlere Übelkeit, Erbrechen, verzögerte Wundheilung, Ermüdung, Verlust von weißen Blutkörperchen, stark gestiegenes Infektionsrisiko.
2 bis 3 Sv 35 % Todesfälle nach 30 Tagen: schwere Übelkeit, häufiges Erbrechen, massiver Verlust von weißen Blutkörperchen, stark gestiegenes Infektionsrisiko, Haarausfall am ganzen Körper. Genesung dauert bis zu mehreren Monaten.
3 bis 4 Sv 50 % Todesfälle nach 30 Tagen: zusätzliche Symptome Durchfall, unkontrollierte Blutungen im Mund, unter der Haut und in den Nieren.
4 bis 6 Sv Bis zu 90 % Todesfälle nach 30 Tagen: Symptome wie oben, aber verstärkt. Todesursache nach wenigen Wochen durch Infektionen und Blutungen.
über 6 Sv 100 % Todesfälle nach 14 Tagen: nach Anfangssymptomen kurze Erholungsphase (Walking-Ghost-Phase), dann Sterbephase mit schnellem Zelltod im Magen-Darm-Trakt, massiver Durchfall, Darmblutungen und Wasserverlust, Fieberdelirium, Koma und Kreislaufversagen.

Spätschäden

Im Fall einer radioaktiven Kontamination treten – zumindest wenn grundlegende Sicherheitsregeln eingehalten werden – normalerweise kaum Belastungen auf, die bei einer größeren Zahl von Menschen zu Frühschäden führt. Sie können aber Spätschäden hervorrufen, die sich unter Umständen erst nach Jahrzehnten bemerkbar machen. Sie äußern sich vor allem in einem erhöhten Krebsrisiko, können aber auch zu einer reduzierten Effektivität des Immunsystems führen. Als grobe Merkregel gilt: Eine Belastung von 100 Milli-Sievert, also die 50-fache natürliche Jahresdosis, erhöht das absolute Krebsrisiko um 1 %.

Die Steigerung des Krebsrisikos ist ein statistischer Effekt. Bevor eine Zelle zu einer Krebszelle entartet, muss sie eine Reihe von Mutationen durchmachen, bei der die zelleigenen Abwehr- und Selbstzerstörungsmechanismen ausgeschaltet werden. Solche Mutationen, bei denen der genetische Code der DNA geändert wird, treten auch – und üblicherweise in sehr viel höherer Zahl – durch chemische und Temperatureinwirkungen auf. Radioaktive Strahlung erhöht diese Mutationsrate aber und damit auch die Wahrscheinlichkeit für eine Krebserkrankung.

Ein Beispiel für die Gefährlichkeit radioaktiver Strahlung

In Industriestaaten sterben durchschnittlich ungefähr 20 % der Bevölkerung an Krebs. Wenn bei einer größeren Nuklearkatastrophe rund 10.000 Menschen einer Strahlenbelastung von 100 Milli-Sievert ausgesetzt sind, so steigt das absolute Krebsrisiko für diese Menschen um 1 % auf 21 %. Von diesen 10.000 Menschen werden im Lauf der nächsten Jahrzehnte also nicht, wie natürlicherweise zu erwarten, 2000, sondern 2100 an Krebs sterben. Aus dieser Statistik lässt sich also herauslesen, dass der Krebstod von 100 Menschen durch Radioaktivität verursacht wurde. Es ist aber nicht möglich festzustellen, welche 100 von den 2100 gestorbenen Personen an den Auswirkungen der Radioaktivität gestorben sind. Einem Krebs sieht man seine Ursachen nicht an.

Spätschäden gehen nach heutigem Wissen mehr oder weniger linear mit der Strahlenbelastung einher. Sind statt 10.000 Menschen hundertmal mehr Menschen betroffen, also eine Million, diese aber nur mit einem Zehntel der Dosis, so werden wahrscheinlich zehnmal so viele Todesfälle auftreten und dementsprechend 1000 Menschen zusätzlich an Krebs sterben. Statt 200.000 werden also 201.000 Krebstote zu verzeichnen sein. Dies ist statistisch gegenüber anderen Risikofaktoren wie Alkohol, Nikotin und sonstigen Lebensgewohnheiten sehr schwer nachzuweisen. Die in der Literatur angeführten wissenschaftlichen Studien verdanken viele wichtige Erkenntnisse langjährigen medizinischen Untersuchungen an den Überlebenden der Atombombenabwürfe in Hiroshima und Nagasaki.

Für Dosen unter 100 Milli-Sievert besitzt man derzeit aber noch keine guten Statistiken, um die Gefährlichkeit von Radioaktivität klar dokumentieren zu können. Der minimale statistische Anstieg beim obigen Beispiel mit einer Million Menschen ließe sich aus den Daten kaum herauslesen und auf Radioaktivität zurückführen. Dennoch wären 1000 Menschen davon betroffen. Die ethische Bewertung solcher statistisch schwer nachweisbarer, aber dennoch für einige Menschen lebensentscheidender Effekte ist hochgradig kontrovers. Jede Generation steht vor der Aufgabe, Sicherheit und Freiheit, Risiko und Profit in einem gesellschaftlichen Entscheidungsprozess gegeneinander abzuwägen.

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