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Wismut Uranbergarbeiter-Kohortenstudie

ArtikelOpening of the Data Set; Call for Proposals

The German uranium miners cohort study (Wismut cohort) is the largest single cohort study of miners exposed to radon and its progeny. Results of the second mortality follow-up have been published (Kreuzer et al., 2008; Kreuzer et al., 2009c; Walsh et al. 2010) and it is the aim to open this data set to the scientific community for further analyses.

Die Wismut-Kohorte ist weltweit die größte Kohorte beruflich radonbelasteter Bergarbeiter. Sie umfasst knapp 59.000 männliche Beschäftigte, die im Uranerzbergbau in der ehemaligen DDR zwischen 1946 und 1990 tätig waren. Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) führt diese Studie seit mehreren Jahren durch mit dem Ziel, die gesundheitlichen Folgen dieser Tätigkeit wissenschaftlich aufzuarbeiten. Aufgrund ihres Umfangs, des langen Beobachtungszeitraums und der Fülle vorhandener Informationen zu verschiedenen Risikofaktoren ist die Studie einzigartig. Sie erlaubt die Untersuchung einer Vielzahl von Fragestellungen. Die bisherigen Ergebnisse wurden in zahlreichen Publikationen veröffentlicht und das BfS stellt die Daten interessierten Wissenschaftlern zur Bearbeitung eigener spezifischer Fragestellungen auf Antrag zur Verfügung.

Die Wismut

Bergarbeiter unter Tage beim Bohren im Wasser stehend Wismutarbeiter unter TageBergarbeiter unter Tage beim Bohren im Wasser stehend

Der Bergbau hat in Sachsen und Thüringen eine jahrhundertealte Tradition. Im südlichen Erzgebirge wurden neben Silber, Kobalt und Wismut auch Kupfer, Nickel und Zinn abgebaut. Nach dem Zweiten Weltkrieg kam in großem Umfang der Abbau und die Verarbeitung von Uranerz hinzu. Dies geschah zunächst auf Befehl der sowjetischen Militär-Administration, die das Uran für ihr Atombombenprogramm benötigte. Die gesamte Operation erfolgte anfangs unter strenger Geheimhaltung.

Betreiber des Abbaus war eine Sowjetische Aktiengesellschaft mit dem Decknamen "Wismut", später die "Sowjetisch-Deutsche Aktiengesellschaft (SDAG) Wismut". Während der gesamten Betriebszeit wurden etwa 231.000 Tonnen Uranerz gefördert. Die Deutsche Demokratische Republik (DDR) war damit bis 1990 der drittgrößte Uranerz-Produzent der Welt. Zwischen 1946 und 1990 waren etwa eine halbe Million Personen im sächsisch-thüringischen Uranbergbau beschäftigt. Nach der Wiedervereinigung stellte die Wismut den Uranerz-Abbau ein.

Arbeitsbedingungen

Bildcollage: Bergarbeiter unter Tage Wismutarbeiter unter Tagevon links: Strahlungsmessungen hatten ausschließlich das Ziel, abbauwürdige Erzpartien zu finden; Sprühanlagen zur Staubbekämpfung bei Ladearbeiten im Bergbau; Mechanisierte Bohrarbeiten im Erzabbau.

Der Uranerzbergbau nahm zu einer Zeit seinen Aufschwung, als noch keine wirksamen Strahlenschutz-Vorschriften existierten. Zusätzlich zu schweren körperlichen Arbeitsbedingungen untertage und der Belastung durch Erz- und Gesteinsstäube waren die Bergleute in den Anfangsjahren hohen Strahlenbelastungen ausgesetzt, vor allem durch das radioaktive Edelgas Radon und seine Zerfallsprodukte. Zeitlich lassen sich die Arbeitsbedingungen bei der Wismut in drei Zeitperioden einteilen:

"Die wilden Jahre" (1946 bis 1954)

  • viele Bergleute (circa 100.000),
  • hohe Strahlenbelastungen,
  • kein wirksamer Strahlen- und Arbeitsschutz,
  • Trockenbohren mit hoher Staubbelastung,
  • keine Radonmessungen,
  • natürliche Bewetterung.

Übergangsperiode (1955 bis 1970)

  • 30.000 bis 40.000 Bergleute,
  • breites Expositionsspektrum,
  • beginnender Strahlen- und Arbeitsschutz,
  • Radonmessungen,
  • Nassbohren.

Konsolidierungsperiode (1971 bis 1989)

  • konstante Anzahl von circa 20.000 Bergleuten,
  • individuelle Strahlenschutzüberwachung, niedrige Exposition,
  • internationaler Strahlenschutzstandard, Messung der Radon-Zerfallsprodukte.

Gesundheitliche Folgen

Die schweren Arbeitsbedingungen und die hohen Strahlenbelastungen insbesondere in den Anfangsjahren führten zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen.

Im Zeitraum von 1952 bis 1990 wurden 5.275 Lungenkrebserkrankungen und 14.592 Silikosen bei Wismut-Beschäftigten als Berufskrankheit anerkannt. Nach der Wiedervereinigung kamen von 1991 bis 2014 ca. 3800 weitere Lungenkrebserkrankungen und ca. 2500 weitere Silikosen bei der gesetzlichen Unfallversicherung dazu. Die Aufarbeitung der gesundheitlichen Folgen einer Beschäftigung bei der Wismut ist eine zentrale Aufgabe des Strahlenschutzes in Deutschland. Dadurch lassen sich auch mögliche zukünftige Risiken abschätzen und neue Erkenntnisse für den Arbeits- sowie Strahlenschutz ableiten.

Kohortenstudie

Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) führt seit 1993 mit Unterstützung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) die Deutsche Uranbergarbeiterstudie durch. Dafür hat das BfS in Zusammenarbeit mit der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) nach Zufallskriterien eine Kohorte von zirka 59.000 ehemaligen Wismut-Arbeitern zusammengestellt. Für jede dieser Personen wurde über Arbeitsunterlagen ermittelt, wie hoch die Strahlenbelastung war, der sie im Zuge ihrer Tätigkeit ausgesetzt waren. Zum anderen wird regelmäßig der Vitalstatus der Personen ermittelt, d.h. wie viele der Personen zu einem bestimmten Stichtag leben oder verstorben sind. Bei den Verstorbenen wird wiederum versucht, die Todesursache herauszufinden. Diese Abfrage geschieht alle fünf Jahre über Einwohnermeldeämter und Gesundheitsämter (sogenanntes "Follow-up"). Das erste Follow-up mit Stichtag 31.12.1998, sowie das zweite (31.12.2003) und das dritte Follow-up (31.12.2008) sind bereits abgeschlossen. Zurzeit wird das vierte Follow-up mit Stichtag 31.12.2013 durchgeführt.

Für jede Person wird festgestellt, wann und wie lange sie welche Tätigkeit an welchem Arbeitsort ausgeübt hat. Daraus werden für jedes Tätigkeitsjahr individuell Belastungswerte für verschiedene Risikofaktoren ermittelt. Die wichtigsten sind Radon und seine Zerfallsprodukte und Quarzfeinstaub. Daneben sind langlebige Radionuklide aus dem Uranstaub, externe Gamma-Strahlung und Arsen zu nennen.

Anhand der Daten aus der Kohortenstudie wird das Risiko bzw. die Wahrscheinlichkeit bestimmt, an einer bestimmten Krankheit in Abhängigkeit von der beruflichen Strahlen- oder Staubbelastung zu versterben. Für Lungenkrebserkrankungen ist ein Zusammenhang zur Radonexposition bereits durch Bergarbeiterstudien in anderen Ländern nachgewiesen worden, wobei die Frage nach dem Risiko bei niedrigen Dosen oder der gemeinsamen Wirkung von Radon mit Staub oder Arsen noch offen ist. Unklar ist bis heute auch, ob Radon auch an der Entstehung anderer Krebsarten (zum Beispiel Leukämien oder Krebserkrankungen im Nasen-Rachen-Raum) oder Nicht-Krebserkrankungen beteiligt ist.

Daten der Studie wurden auch in einem Projekt der Europäischen Union (EU) ("Alpha-Risk") gemeinsam mit denen anderer europäischen Uranbergarbeiter-Kohorten ausgewertet. Dieses „Pooling“ wird innerhalb des Anschlussprojekts „EUROMINER“ fortgesetzt, in welches zu einem späteren Zeitpunkt auch kanadische Bergarbeiterkohorten mit einbezogen werden sollen.

Ergebnisse der Kohortenstudie

LungenkrebsEinklappen / Ausklappen

Die vorliegenden Auswertungen zeigen, dass das Lungenkrebsrisiko in der Wismut-Kohorte mit zunehmender Gesamtradonbelastung proportional ansteigt (siehe Walsh et al., 2010, 2011). Als Einheit für die Radonbelastung wird bei Bergarbeitern das sogenannte Working Level Month (WLM) verwendet. Dies ist das Produkt aus der potentiellen Alphaenergiekonzentration – oder, vereinfacht ausgedrückt, der Radonkonzentration in einem Liter Luft – und der Zeit, die ein Bergarbeiter in dieser Umgebung gearbeitet hat.

Die Wismut-Beschäftigten aus der Kohorte waren Radonbelastungen zwischen 0 (etwa 8.000 Personen) und 3.224 WLM ausgesetzt (Durchschnitt 280 WLM). Bei einer Belastung von 2.000 WLM ergab sich eine Vervierfachung des Lungenkrebsrisikos im Vergleich zu Personen ohne Radonbelastung. Dieser radonbedingte Risikoanstieg hängt jedoch zusätzlich von weiteren Faktoren wie Zeit seit Exposition, erreichtem Alter und Expositionshöhe ab. So ist der Anstieg des Lungenkrebsrisikos pro WLM fünf bis 14 Jahre nach Exposition und bei den unter 55-Jährigen am höchsten. Mit zeitlichem Abstand zur Exposition halbiert er sich etwa alle zehn Jahre, bleibt aber auch nach 35 Jahren noch statistisch signifikant erhöht, und mit zunehmendem Alter sinkt er alle zehn Jahre um etwa 30%. Bei Gesamtexpositionen über 100 WLM ergibt sich ein höheres Risiko, wenn die Exposition über einen längeren Zeitraum verteilt ist, als wenn sie über einen kürzeren Zeitraum einwirkt.

Eine Auswertung der Daten zur Lungenkrebs-Sterblichkeit für die Uranbergarbeiter, die erst ab 1960 beschäftigt und damit relativ niedrigen Radonkonzentrationen ausgesetzt waren, zeigte auch im Niedrig-Dosis-Bereich einen statistisch signifikanten Zusammenhang zwischen Lungenkrebssterblichkeit und kumulativer Radonexposition (Kreuzer et al. 2015). Die durchschnittliche Radonbelastung betrug für diese Bergarbeiter nur 17 WLM, also deutlich weniger als ein Zehntel der durchschnittlichen Radonbelastung in der Gesamt-Kohorte.

Neben der beruflichen Radonexposition als Risikofaktor für Lungenkrebssterblichkeit wurde zusätzlich die berufliche Quarzfeinstaubbelastung untersucht (Sogl et al., 2012). Als Expositionseinheit wurden Staubjahre (mg/m³-Jahre) verwendet, wobei ein Staubjahr definiert ist als 1 mg/m³ Quarzfeinstaub über 220 Schichten à 8 Stunden. Die Gesamtquarzfeinstaubbelastung der Kohorten-Mitglieder liegt zwischen 0 und 56 Staubjahren. Auch für Quarzfeinstaub wurde eine statistisch signifikante Zunahme des Lungenkrebsrisikos mit der Höhe der Staubbelastung festgestellt. Berücksichtigt man bei der Analyse die zusätzlichen Risikofaktoren Radon und Arsen, ist bis zu einer Staubbelastung von 10 Staubjahren keine statistisch signifikante Erhöhung des Lungenkrebsrisikos zu beobachten. Ab einer Gesamtquarzfeinstaubbelastung von 10 Staubjahren steigt das Risiko linear um 6.1 % je Staubjahr. Die Effekte von Radon und Quarzfeinstaub verhalten sich eher additiv als multiplikativ zueinander.

Extrapulmonale TumorenEinklappen / Ausklappen

Radon ist ein radioaktives Edelgas. Die höchste Strahlendosis erhält die Lunge, in etwas geringerem Umfang ist der Hals-Nasen-Rachenraum betroffen. Nur ein sehr kleiner Teil des Radons und seiner Zerfallsprodukte gelangt in das Blut und damit in andere Organe. Von daher ist – wenn überhaupt – mit einer relativ geringen Risikoerhöhung für Tumoren außerhalb des Atemtraktes zu rechnen. Um ein kleines vorhandenes Risiko statistisch nachweisen zu können, benötigt man große Beobachtungsstudien an hoch radonbelasteten Personen. Bisher veröffentlichte Bergarbeiterstudien gaben keine Hinweise auf ein erhöhtes Risiko für Tumoren außerhalb der Lunge (extrapulmonale Tumoren) durch Radon. Diese Studien waren aber vom Studienumfang her zu klein, um stabile Aussagen zum radonbedingten Risiko für diese Tumoren machen zu können. Der Wismut-Studie kommt deshalb auch bei der Klärung dieser Frage große Bedeutung zu.

Die bisherigen Auswertungen zur Wismut-Kohorte zeigten zwar für die Mehrzahl der untersuchten Tumorlokalisationen außerhalb der Lunge einen Anstieg des Risikos mit zunehmender Radonbelastung, aber nach Berücksichtigung der zusätzlichen Belastung durch Staub, externe Gamma-Strahlung und langlebige Radionuklide war keine der Erhöhungen mehr statistisch signifikant (Kreuzer et al., 2008, 2010; Walsh et al. 2010). Einzig für die Gruppe der Tumoren der oberen Atemwege (Mund, Nase, Rachen, Kehlkopf und Luftröhre) war im Beobachtungszeitraum 1946-2003 (177 Sterbefälle) ein statistisch signifikanter positiver Zusammenhang beobachtet worden (siehe Kreuzer et al., 2010). Nach Erweiterung des Follow-up-Zeitraums bis 2008 (234 Sterbefälle) war zwar nach wie vor eine Risikoerhöhung zu finden, diese war aber nicht mehr statistisch signifikant (siehe Kreuzer et al., 2014).

Generell zeigte sich hinsichtlich Strahlung kein signifikanter Zusammenhang zwischen der jeweils relevanten Organdosis (getrennt nach Alpha- und nicht-Alphastrahlung) und der Sterblichkeit durch Magenkrebs (n=592) (Kreuzer et al., 2012), Leberkrebs (n=159) (Dufey et al., 2013), oder Nierenkrebs (n=174) (Drubay et al., 2014). Das gleiche gilt für die Exposition durch Quarzfeinstaub bzw. Arsenstaub.

Herz-Kreislauf-ErkrankungenEinklappen / Ausklappen

Bisher ging man davon aus, dass stochastische somatische Schäden ionisierender Strahlung hauptsächlich das Krebsrisiko betreffen. Inzwischen gibt es jedoch vermehrt Hinweise auf ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen auch im Niedrig-Dosis-Bereich – zum Beispiel aus der Studie an den Atombombenüberlebenden von Hiroshima und Nagasaki.

Wenige und inkonsistente Befunde liegen aus Bergarbeiterstudien vor. Im Rahmen des 3. Follow-up der deutschen Uranbergarbeiter-Kohortenstudie (siehe Kreuzer et al., 2013) mit insgesamt 9.039 Todesfällen infolge von Herz-Kreislauf-Erkrankungen im Beobachtungszeitraum bis Ende 2008 wurde deshalb das Risiko für die Sterblichkeit durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Abhängigkeit von der Dosis durch externe Gammastrahlung untersucht. Für die jemals exponierten Bergleute beträgt diese im Mittel 47 Millisievert bei einem Maximalwert von 909 Millisievert. Im Gegensatz zur Lunge liefert die Exposition durch Gammastrahlung hier den Hauptbeitrag zur Strahlendosis.

Es wurde weder für alle Herz-Kreislauf-Erkrankungen zusammengenommen, noch für die Untergruppe der ischämischen (durch Durchblutungsstörungen hervorgerufenen) Herzerkrankungen (4.613 Todesfälle) eine Risikozunahme mit der Dosis durch Gammastrahlung gefunden. In der Gruppe der an Schlaganfall Verstorbenen wurde zwar eine Erhöhung des Risikos um 44 % pro Sievert beobachtet, diese war allerdings nicht statistisch signifikant.

Silikosen und andere nicht-bösartige AtemwegserkrankungenEinklappen / Ausklappen

Von 975 Personen aus der Kohorte ist bekannt, dass sie zwischen 1946 und 2008 an Silikose verstorben sind. Die Silikose-Sterblichkeit steigt mit der kumulativen Quarzfeinstaubbelastung sehr stark an (siehe Kreuzer et al, 2013). Bei einer Belastung von über 30mg/m³-Jahren ist sie im Vergleich zu einer Belastung von weniger als 2 mg/m³-Jahren 90fach erhöht. Für andere untersuchte nicht-bösartigen Atemwegserkrankungen, einschließlich der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD), zeigte sich kein Zusammenhang mit der Quarzfeinstaub- oder Radonbelastung.

Ausblick

Zurzeit wird der Zusammenhang zwischen Leukämie-Sterblichkeit und Strahlenbelastung untersucht. Dabei wird zum einen die Dosis, die hauptsächlich auf Radon und seine Folgeprodukte zurückgeht, berücksichtigt, zum anderen die Dosis durch externe Gamma-Strahlung. Geplant ist auch die Auswertung der Daten zu den Frauen in der Wismut-Kohorte. Da von diesen nur sehr wenige unter Tage gearbeitet haben und damit strahlenexponiert waren, wurden diese bei den bisherigen Analysen nicht berücksichtigt.

Fazit

Die deutsche Uranbergarbeiterkohorte bietet die Möglichkeit, neue Erkenntnisse für den Strahlenschutz und den Arbeitsschutz zu gewinnen und die wissenschaftlichen Grundlagen für die Anerkennung von Berufskrankheiten zu erweitern. Sowohl die berufliche Radon- als auch die Quarzfeinstaubbelastung führen bei den Wismut-Beschäftigten zu einer deutlichen Erhöhung des Lungenkrebsrisikos und dies auch im Niedrig-Dosis-Bereich. Des Weiteren zeigt sich ein sehr starker Anstieg der Silikose-Sterblichkeit mit der Belastung durch Quarzfeinstaub. Hinsichtlich der anderen untersuchten Todesursachen, wurden bisher keine statistisch signifikanten Risikoerhöhungen beobachtet. Mit zunehmendem Beobachtungszeitraum ist mit wertvollen Erkenntnissen auch für Erkrankungen zu rechnen, die in der Kohorte eher selten auftreten.

Stand: 16.02.2016

© Bundesamt für Strahlenschutz