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Ionisierende Strahlung

Umweltradioaktivität - Medizin - Beruflicher Strahlenschutz - Nuklear-spezifische Gefahrenabwehr

Ionisierende Strahlung

Risikoabschätzung und -bewertung

Erkrankungen und Schäden (z.B. Krebs), die von ionisierender Strahlung ausgelöst wurden, lassen sich vom Krankheitsbild her nicht von Erkrankungen unterscheiden, die spontan oder durch andere Ursachen entstanden sind. Eine mögliche Verursachung durch Strahlung kann daher nur festgestellt werden, wenn die Erkrankungen bei strahlenexponierten Personengruppen statistisch signifikant und über verschiedene Personengruppen hinweg konsistent häufiger auftreten als bei nicht exponierten Kontrollgruppen.

Epidemiologische Studien

Zur Bestimmung des strahlenbedingten Krebsrisikos wurden wichtige epidemiologische Studien bei folgenden Personengruppen durchgeführt:

  • Überlebende der Atombombenexplosionen von Hiroshima und Nagasaki,
  • Patienten, die zur Diagnostik und Therapie bestrahlt wurden (z.B. die kanadische Fluoroskopie-Kohorte),
  • beruflich strahlenexponierte Personen (z.B. die Wismut Uranbergarbeiter-Kohorte),
  • Bewohner in der Umgebung kerntechnischer Anlagen mit hohen radioaktiven Freisetzungen (z.B. Hanford (USA), Mayak (Russland)),
  • Bewohner aus der Umgebung havarierter Kernkraftwerke (Tschernobyl und Fukushima) und Personen, die bei den Aufräumarbeiten eingesetzt wurden oder werden,
  • Personen, die von oberirdischen Atombombentests betroffen waren (z.B. Militärveteranen der Atomwaffentests in Nevada, USA).

Abschätzung des Risikos für genetische Schäden

Für genetische Strahlenschäden gibt es keine gesicherten, am Menschen gewonnenen Erkenntnisse. In Hiroshima und Nagasaki konnte bisher bei Nachkommen der bestrahlten Atombomben-Überlebenden keine erhöhte Rate von vererbbaren Erkrankungen im Vergleich zur übrigen japanischen Bevölkerung festgestellt werden. Aus experimentellen Untersuchungen an Tieren ist aber bekannt, dass Strahlung genetische Veränderungen, sogenannte Mutationen, in Keimzellen auslösen kann. Daher stammen die Abschätzungen des genetischen Strahlenrisikos für den Menschen aus diesen tierexperimentellen Untersuchungen.

Abschätzung des Leukämie- und Krebsrisikos

Die Abschätzungen des strahlenbedingten Leukämie- und Krebsrisikos beruhen vorwiegend auf den Auswertungen der Daten der japanischen Atombombenüberlebenden. Diese Gruppe war mit einer hohen Dosisrate exponiert (die gesamte Dosis im Bruchteil einer Sekunde), die Dosis war aber nur bei einem kleinen Prozentsatz der Betroffenen hoch.

Von den 105.000 Personen, die in der Analyse von 2007 berücksichtigt wurden, erhielten 35.000 Personen Dosen zwischen fünf und 200 mGy. Weniger als drei Prozent der Atombombenüberlebenden haben eine Dosis von mehr als einem Gy erhalten. Daraus geht hervor, dass die Atombombenüberlebenden keine Gruppe hochexponierter Personen sind. Gleichwohl ist wichtig festzustellen, dass sie – anders als in den heute relevanten Expositionsszenarien – ihre Dosis in einer sehr kurzen Zeit (dem Bruchteil einer Sekunde) erhielten und damit mit einer hohen Dosisrate exponiert waren.

Bei den Atombombenüberlebenden gibt es zwei Arten von Untersuchungen. Während sich die erste auf die Todesursachen fokussiert (sogenanntes Mortalitäts-Follow-Up), untersucht die zweite die Tumor-Neuerkrankungen (Inzidenz-Follow-Up). Für die heutigen Fragestellungen sind die Aussagen des Inzidenz-Follow-up bedeutsamer. In der Gruppe der 105.000 Überlebenden in Hiroshima und Nagasaki wurden bis Ende 1998 rund 850 zusätzliche, durch Strahlung verursachte Erkrankungen an soliden Tumoren beobachtet. Hinzu kommen etwa 85 Leukämietodesfälle, die nur für die ca. 85.000 Personen bestimmbar waren, die Teil des Mortalitäts-Follow-Up sind. Zudem ist das Lebenszeitrisiko für Krebsneuerkrankungen von Interesse. Zur Bestimmung des Strahlenrisikos für die Lebenszeit müssen die vorliegenden Daten über die Beobachtungszeit auf das Lebenszeitrisiko hochgerechnet (extrapoliert) werden.

Für die relativ niedrigen Strahlenbelastungen, wie sie heute in der Umwelt und am Arbeitsplatz festgestellt werden, ist eine weitere Extrapolation von den Befunden bei den japanischen Atombombenüberlebenden notwendig. Soll die Wirkung kleiner Dosen und niedriger Dosisraten abgeschätzt werden, so müssen die epidemiologischen Befunde, die hauptsächlich für hohe Dosisraten vorliegen, auf die Expositionssituationen bei niedrigen Dosen und chronischer Exposition übertragen werden. Weiterhin spielt die Rate sogenannter "spontaner" Krebs- und Leukämieerkrankungen in der jeweils betrachteten Bevölkerung eine wichtige Rolle, um das zusätzliche, durch Strahlung verursachte Risiko abschätzen zu können.

Die Extrapolationen auf das Lebenszeitrisiko müssen den relevanten niedrigen Dosisbereich und die spontane Krebsrate in einer Bevölkerung berücksichtigen. Sie sind deshalb mit Abschätzunsicherheiten verbunden. Ihnen liegen bestimmte Modellannahmen zugrunde, unter anderem zur Krebsentstehung und zur Dosis-Wirkungs-Beziehung. Außerdem beinhalten sie Bewertungen durch Expertengremien. Es ist erforderlich, diese Annahmen regelmäßig zu überprüfen und die Risikoabschätzungen dem jeweils neuesten Erkenntnisstand anzupassen.

Bewertung der wissenschaftlichen Evidenz von Strahlenwirkungen

Der Wissenschaftliche Ausschuss der Vereinten Nationen zur Untersuchung der Auswirkungen der atomaren Strahlung (UNSCEAR) schätzt auf Grundlage der bisher ausgewerteten Daten der Atombombenüberlebenden von Hiroshima und Nagasaki den Lebenszeit-Risikokoeffizienten für strahlenbedingte tödliche Leukämien und Krebs auf rund sieben Prozent pro Sievert bei einer Bevölkerung aller Altersklassen. Das heißt, wenn 1.000 Personen mit je 100 mSv bestrahlt werden, dann ist damit zu rechnen, dass sieben Personen zusätzlich an Krebs oder Leukämie sterben (Quelle: UNSCEAR 2006). Nach derzeitigen statistischen Befunden sterben ohne Strahleneinwirkung von 10.000 Personen etwa 2.500 an Krebs oder Leukämie. Die ICRP schätzt das strahlenbedingte Krebsrisiko nach Strahlenexposition bei niedriger Dosisleistung (wie sie im normalen Alltag und Berufsleben auftritt) auf 5,5 Prozent pro Sievert für die Gesamtbevölkerung und auf 4,1 Prozent pro Sievert für Erwachsene (Quelle: ICRP 103, 2007).

Unter der prinzipiellen Annahme, dass niedrige Dosen und chronische Belastungen weniger wirksam sind als hohe Dosen und akute Belastungen (bei gleicher Gesamtdosis), wurden die Risikokoeffizienten für den Strahlenschutz im Bereich niedriger Dosen entsprechend den Empfehlungen der ICRP für Dosisgrenzwerte durch den Faktor zwei geteilt. Damit soll insbesondere die Reparatur- und Erholungskapazität von bestrahlten Zellen bei niedrigen Werten der Dosis und der Dosisleistung berücksichtigt werden. Die Reduktion ergibt sich nicht unmittelbar aus den Beobachtungsdaten für Krebserkrankungen bei Menschen und beruht auf Modellannahmen, aufbauend auf laborexperimentellen Erkenntnissen. Das BfS sieht die wissenschaftliche Begründung für diese Reduktion der Risikokoeffizienten für niedrige Dosen und chronische Expositionen als nicht ausreichend an.

Risikobewertung

Die Risikobewertung stellt insgesamt den Versuch dar, eine nach Auffassung internationaler und nationaler Gremien realistische Risikoabschätzung zu gewährleisten. Sicherheitsüberlegungen sind auf dieser Stufe der Risikobewertung nicht enthalten.

Eine Abschätzung des Risikos, nach Strahlenbelastung an anderen Krankheiten zu erkranken als Krebs und Leukämie, ist zurzeit nicht zuverlässig möglich. Auswertungen bei den Überlebenden der Atombombenabwürfe in Japan, bei exponierten Bevölkerungsgruppen in der ehemaligen Sowjetunion und bei Strahlentherapie-Patienten weisen allerdings darauf hin, dass auch Herz-Kreislauf-Erkrankungen strahlenbedingt häufiger auftreten können. Die Annahme, dass Katarakte (Linsentrübungen des Auges) zu den deterministischen Strahlenschäden zählen, wird zurzeit in Frage gestellt. Auch hier gibt es neue Erkenntnisse, die darauf hinweisen, dass Katarakte bereits bei zehnfach niedrigerer Dosis auftreten als bis vor kurzem noch angenommen (0,5 Gray gegenüber fünf Gray). Es wird diskutiert, dass für diese Erkrankungen möglicherweise keine Schwellendosis existiert, sie also wie bösartige Neubildungen als stochastische Strahlenschäden anzusehen sind.

In der wissenschaftlichen Literatur finden sich Berichte über Strahlenwirkungen bei Personengruppen, die niedrigen Strahlendosen ausgesetzt waren. Es wird zum Beispiel von Beobachtungen über erhöhtes Auftreten von Leukämien, Krebs, Erbkrankheiten oder Schäden beim ungeborenen Leben (teratogene Schäden) berichtet. Einige Studien beziehen sich auf Personen, die in der Umgebung von kerntechnischen Anlagen leben, die aus medizinischen Gründen bestrahlt wurden oder die in Gebieten der Erde mit relativ hoher natürlicher Strahlung wohnen. Der überwiegende Teil dieser Studien sind sogenannte ökologische Studien, die auf räumlich oder zeitlich zusammengefassten Daten beruhen. Diese Studien gelten als weniger aussagekräftig im Vergleich zu Studien mit individuellen Expositions- und Gesundheitsdaten. Viele dieser Studien haben zusätzlich methodische Schwächen, wie kleine Stichprobengrößen, Mangel an geeigneten Kontrollpersonen, unzureichende Dosimetrie, keine Berücksichtigung weiterer Risikofaktoren außer Strahlung sowie sozialer Faktoren. Darüber hinaus besteht die Tendenz, Studienergebnisse eher zu berichten und zu publizieren, wenn sie eine Risikoerhöhung zeigen (Publikations-Bias).

Stand: 01.08.2017

© Bundesamt für Strahlenschutz