Wie wirkt Radioaktive Strahlung auf den menschen

Strahlenkrankheit, die Wirkung von Radioaktivität und Strahlung. Wenn man Radioaktivität für einen Gewissen Zeitraum zu nah kommt und entsprechender Strahlung ausgesetzt ist, kommt es zur so genannten Strahlenkrankheit. Radioaktivität und radioaktive Strahlung sind Begriffe, die immer wieder zu Sorge, Angst und Hysterie führen doch warum kommt es dazu? Radioaktivität oder Strahlung sind nicht greifbar, man kann sie nicht sehen, fühlen, hören oder schmecken, sondern sie lediglich mit Hilfsmitteln wie Geigerzählern detektieren. Dennoch ist bekannt, dass radioaktive Strahlung schlimme Folgen haben kann, wenn man ihr ungeschützt ausgesetzt ist. Doch was sind Radioaktivität oder radioaktive Strahlung, wie wirkt sie und was genau ist die Strahlenkrankheit? Diese Fragen sollen im Folgenden möglichst einfach und verständlich beantwortet werden.

Radioaktivität und radioaktive Strahlung sind nicht das Gleiche

Als Radioaktivität oder radioaktive Stoffe bezeichnet man solche Stoffe, die instabile Atomkerne besitzen und deren Kerne spontan zerfallen. Bei diesem Zerfall wird Energie frei, die in Form von Strahlung abgegeben wird, die dann ihrerseits die atomare Struktur anderer Stoffe durchdringen und verändern kann. Bei diesem Vorgang werden negativ geladene Elektronen verdrängt und positiv geladene Ionen bleiben zurück, weswegen diese Strahlung auch ionisierende Strahlung genannt wird. Hierbei ist zu beachten, dass es unterschiedliche Arten von Strahlung gibt. Man unterscheidet Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlen. Alpha- und Beta-Strahlen sind Partikelstrahlen und bestehen aus Heliumkernen bzw. Elektronen. Gamma-Strahlen hingegen sind energiereiche, elektromagnetische Strahlen. Radioaktivität bezeichnet also das Material, welches radioaktive Strahlung abgibt, die ihrerseits schädigende Wirkung hat.

Wie wirkt radioaktive Strahlung?

Ist Gewebe radioaktiver Strahlung ausgesetzt, laufen die beschriebenen Ionisierungsvorgänge in kürzester Zeit ab. Es entstehen geladene und ungeladene energiereiche Atome und Moleküle sowie die abgespaltenen Elektronen im Gewebe. Die Energie dieser Produkte kann Reaktionen auslösen, wie die Spaltung von Wasserstoffbrücken oder die Zerstörung von Proteinstrukturen. Auf diese Weise können Enzyme und Proteine funktionsunfähig oder zerstört werden, was den Tod der Zelle zur Folge haben kann. Ionisierende Strahlung kann darüber hinaus Schädigungen und Mutationen in der DNA hervorrufen, die dann bei der nächsten Zellteilung an die Tochterzellen weitergegeben werden. So können langfristig schwere Defekte oder Krebs entstehen. Weiterhin können Zellen durch die Einwirkung von radioaktiver Strahlung ihre Teilungsfähigkeit verlieren.

Entscheidend für die Belastungsintensität sind die Dauer der Exposition und die Stärke der Strahlung. Bei einer externen Bestrahlung liegt nur so lange ein schädigender Einfluss vor, wie die Strahlungsquelle auf entsprechendes Gewebe einwirken kann. Wird jedoch radioaktives Material in den Körper aufgenommen, hält die Wirkung solange an, bis das Material wieder ausgeschieden wird oder vollständig zerfallen ist.

Welche Strahlenbelastung hat der Mensch?

Die physikalische Maßeinheit für Radioaktivität ist Becquerel (Bq). Sie gibt den Zerfall einer radioaktiven Substanz pro Zeiteinheit an, wobei ein Becquerel ein Zerfall pro Sekunde bedeutet. Der Begriff der Halbwertszeit, steht dabei für die Zeit, in der die Hälfte einer strahlenden Substanz zerfallen ist. Sie gibt an, wie lange eine radioaktive Substanz letztendlich Strahlung abgibt. Die Halbwertszeit kann stark variieren und je nach Strahler zwischen wenigen Tagen oder vielen Jahren liegen. Die Energiedosis ionisierender Strahlung wird in Gray (Gy) angegeben.

Ebenfalls eine Einheit für die Energiedosis durch ionisierende Strahlung ist die Einheit Sievert (Sv). Sie ist jedoch ein Maß für die Auswirkungen von Strahlung auf lebende Organismen und bei ihrer Berechnung wird die Dosis mit Richtwerten zur Gewebeempfindlichkeit kombiniert. In Sievert werden daher die Strahlenbelastungen angegeben.

Die durchschnittliche Strahlenbelastung aus der Umwelt beträgt nach Schätzungen des Bundesamtes für Strahlenschutz derzeit etwa 2,1 Millisievert pro Jahr. Dieser Wert kann abhängig von Wohnort, Ernährungs- und Lebensgewohnheiten zwischen einem und zehn Millisievert schwanken. Diese natürliche Belastung kommt durch radioaktive Stoffe der Natur, wie zum Beispiel Radon. Diese natürlichen Strahler, die in Böden und Gestein vorkommen, können von Pflanzen und Tieren aufgenommen werden und erreichen den Menschen so zum Beispiel über die Nahrung aber auch über Stoffe wie Tabak oder Baustoffe. Zu diesen Strahlungsquellen der Erde kommt die so genannte kosmische Strahlung aus dem Weltall, die ebenfalls zur Strahlenbelastung beiträgt, wobei die Belastung mit zunehmender Höhe über dem Meeresniveau ansteigt.

Bei einem Reaktorunfall kann radioaktives Material in die Umwelt gelangen und sich so über Pflanzen und Tiere verbreiten und in der Nahrungskette anreichern. Als Folge des Reaktorunfalls in Tschernobyl, zeigten, laut einer Aussage vom Bundesamt für Strahlenschutz, im Jahre 2006 sowohl in Osteuropa, als auch in einigen Regionen Süddeutschlands, sowohl manche Pilzarten aber auch Wildtiere immer noch eine deutliche Belastung.

Die Strahlenkrankheit

Menschliches Gewebe wird durch starke ionisierende Strahlung geschädigt, wobei die Strahlung meist nicht zum sofortigen Zelltod, sondern zum Verlust der Teilungsfähigkeit führt. Gewebesystems mit einer sehr hohen täglichen Zellaustauschrate wie Haut, gehen innerhalb weniger Tage zugrunde, wohingegen Systeme mit niedriger Zellaustauschrate wie Knochen, erst nach Monaten Strahlenschäden entwickeln.

Der Verlauf der Strahlenkrankheit ist dosisabhängig und kann von geringen Langzeitschäden bis zum Tod innerhalb weniger Minuten reichen, wobei die Symptome mit zunehmender Dosis schneller auftreten, schwerwiegender sind und die Überlebenswahrscheinlichkeit sich verringert.

  • Eine Dosis von bis 0.5 Sv über einen kurzen Zeitraum ist nicht nachweisbar, kann aber durchaus Spätfolgen wie Krebs hervorrufen. Bis 1 Sv kann es zu Kopfschmerzen kommen, dem so genannten Strahlenkater und vorübergehender Sterilität bei Männern.
  • Bei 1-2 Sv spricht man von der leichten Strahlenkrankheit mit Symptomen wie Übelkeit und Kopfschmerzen. In 10% der Fälle kommt es zum Tod in den ersten 30 Tagen, wobei meist Infektionen auf Grund eines geschädigten Immunsystems die Ursache sind.
  • Bei 2-3 Sv spricht man von einer schweren Strahlenkrankheit, bei der 35% der Betroffenen innerhalb von 30 Tagen sterben. Bei 3-4 Sv überleben nur 50% und es kommt zu unkontrollierten Blutungen und Organversagen. Bei 4-6 Sv überleben noch 40% und mehr als 6 Sv überlebt niemand länger als 30 Tage. Bei höheren Dosen beschleunigt sich die Zeit bis zum Tode, so führen 50 Sv zum sofortigen Koma mit Todesfolge innerhalb weniger Stunden.

Die einzigen Therapieansätze sind die, das strahlende Material so schnell und vollständig, wie möglich, mittels Infusionen, Transfusionen und Gabe von Ersatzstoffen, zu entfernen. Anschließend werden die Symptome bestmöglich behandelt. Auf Grund der erheblichen Folgen und der schlechten Therapiemöglichkeiten, sollte eine Strahlenexposition weitestgehend vermieden werden, indem belastetes Material nicht gegessen oder getrunken wird, in belasteten Gebieten Atemschutz verwendet wird, um keine Kleinstpartikel einzuatmen und Schutzkleidung getragen wird, die bestmöglich vor der Strahlung schützt. Wenn man diese Dinge beherzigt, dürfte eine Strahlenbelastung für einen Normalbürger relativ gering bleiben.

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