Auswahl: Wirkfaktoren


Wirkfaktorengruppe

Definition - Wirkfaktoren

7 Strahlung >> 7-2 Ionisierende / Radioaktive Strahlung

Zur ionisierenden Strahlung zählen sowohl elektromagnetische Strahlen - wie Röntgen- und Gammastrahlung - als auch Teilchenstrahlung - wie Alpha-, Beta- und Neutronenstrahlung. Sie ist dadurch charakterisiert, dass sie genügend Energie besitzt, um Atome und Moleküle zu ionisieren, d. h., aus elektrisch neutralen Atomen und Molekülen positiv und negativ geladene Teilchen zu erzeugen. Beim Durchgang durch Materie kann es zu Strahlenschäden - z. B. bei Pflanzen und Tieren - kommen.

Vertiefende Ausführungen - Wirkfaktoren

7 Strahlung >> 7-2 Ionisierende / Radioaktive Strahlung

Radioaktive Stoffe als Quellen ionisierender Strahlung sind einerseits natürlichen Ursprungs (natürliche Radionuklide sind in Böden und Gesteinen der Erdkruste vorhanden), andererseits wird Radioaktivität vom Menschen erzeugt und freigesetzt, z. B. durch den Betrieb von Kernkraftwerken, oberirdische Kernwaffenversuche oder durch technische Entwicklungen (z. B. Freisetzung von Radon in Gebäuden; Anwendung radioaktiver Stoffe in Medizin, Forschung und Technik). Alle diese Prozesse führen zu einer Erhöhung der natürlichen Radioaktivität in der Umwelt. Entsprechend sind alle Lebewesen dieser Strahlung ausgesetzt (zusammenfassend nach BUNDESAMT FÜR STRAHLENSCHUTZ (2009), HEINRICH & HERGT (1994), ALLOWAY & AYRES (1996), HARDER (1996)).

Ionisierende Strahlung bewirkt in Materie eine Trennung von Ladungsträgern, die ihrerseits wieder Reaktionen physikalischer oder chemischer Art auslösen können. Trifft ionisierende Strahlung auf ein Lebewesen, erfolgt eine Strahlenexposition, d. h. die Strahlung wird in unterschiedlichem Maße im Gewebe absorbiert und tritt dort auf molekularer Ebene mit dem Körpergewebe in Wechselwirkung. Die "Menge" der im Körper absorbierten Strahlung wird als Dosis bezeichnet. Die verschiedenen Strahlungsarten verursachen bezogen auf die gleiche absorbierte Dosis in ihrer Höhe stark unterschiedliche biologische Wirkungen.

Ionisierende Strahlung hat, unabhängig davon, ob sie natürlichen oder künstlichen Ursprungs ist, eine direkt schädigende Wirkung auf die Zelle als kleinste biologische Einheit. Strahlung kann zelluläre Bestandteile und hier insbesondere die zelluläre Erbsubstanz (DNS) verändern oder zerstören. Auf Tiere und Pflanzen kann ionisierende Strahlung schädliche Wirkungen haben, in Abhängigkeit von Dosis und Expositionsdauer. Neben akuten Wirkungen sind chronische zu unterscheiden. Auch bei niedriger Strahlenexposition können Spätfolgen auftreten (z. B. Veränderungen des Erbgutes).

Die Wirkung der Radioaktivität auf biologische Systeme besteht in der Zerstörung chemischer Strukturen und biochemischer Reaktionsmechanismen im lebenden Organismus durch die energiereiche Alpha-, Beta-, Gamma- und Neutronenstrahlung. Durch diese ionisierende Strahlung kommt es z. B. zur Entstehung von Radikalen und Ionen in Organen und Zellen, Spaltung von Bindungen, Bruch von Wasserstoff-Brücken, Hydratisierung, Hydrolysen, insbesondere zu Basenschäden und Einzelstrangbrüchen der DNS (teilweise durch zelleigenen Reparatursysteme behebbar) oder zu Doppelstrangbrüchen, Verlust von Chromosomenstücken oder Translokationen (irreparabel).

Diese Veränderungen in den Zellen können eine Schädigung der Organismen bewirken. Lebewesen besitzen die Fähigkeit, Zellverluste auszugleichen sowie geschädigte Zellen zu erkennen und durch Reparaturmechanismen, Absterben der Zelle sowie Immunabwehr den Normalzustand wiederherzustellen. Die Abwehr- und Reparatursysteme können jedoch versagen, überfordert sein oder Fehlreparaturen durchführen. Ausschlaggebend dafür sind u. a. die Höhe der Dosis und die Strahlenart, sowie Dauer der Einwirkung und das betroffene Gewebe bzw. Organ. Von wesentlichem Einfluss auf die "Leistungsfähigkeit" der Reparatursysteme ist auch der Zeitraum, in dem die Dosis aufgenommen wird, und die räumliche Verteilung der durch die Strahlung bewirkten Zellschädigungen.

Die bei radioaktiver Bestrahlung biologischer Systeme zu beobachtenden Effekte sind die Schädigung bzw. Abtötung von Organismen und Zellen, das Auftreten von Mutationen und pathologischen Gewebeveränderungen wie Krebs (u. a. durch Schädigung der DNS und Chromosomenbrüche). Radioaktive Strahlung bewirkt somit Veränderungen an den Chromosomen (Erbinformation) und den Zellmembranen (Zellstoffwechsel). Besonders strahlenempfindlich reagieren die Stammzellen der Erneuerungsgewebe wie Knochenmark, Haut und die Keimzellen. Die Gefährdung nimmt von den höheren Wirbeltieren über die niederen Wirbeltieren und die Insekten zu den Einzellern ab. Allgemein können radioaktive Stoffe mit der Atemluft, mit der Nahrung oder durch offene Wunden in den Körper gelangen und dort ihre Wirkung entfalten. Eine Strahlenwirkung kann aber auch durch Bestrahlung von außen (Direktstrahlung) eintreten.
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