Strahlendosis durch natürliche Radioaktivität in der Nahrung Mit dem Verzehr von Nahrungsmitteln nehmen wir Menschen immer auch natürlich vorkommende radioaktive Stoffe zu uns. In welchem Maße wir dadurch Strahlung ausgesetzt sind, lässt sich errechnen – aus dem Radionuklidgehalt, seiner altersabhängigen biologischen Wirkung im Organismus sowie den Verzehrsraten. Bei durchschnittlichen Ernährungsgewohnheiten ergibt sich eine natürliche Strahlenbelastung der Bevölkerung durch Nahrungsaufnahme von etwa 0,27 Millisievert pro Jahr. Alle unsere Nahrungsmittel enthalten natürliche Radioaktivität Alle Nahrungsmittel (Lebensmittel) enthalten natürlich vorkommende radioaktive Stoffe. Pflanzen und Tiere nehmen sie aus Böden oder Gewässern auf. So gelangen sie in die menschliche Nahrungskette. Mit dem Verzehr ( Ingestion ) von pflanzlichen und tierischen Nahrungsmitteln nehmen wir Menschen daher immer auch natürlich vorkommende radioaktive Stoffe zu uns - fachlich auch Radionuklide genannt. Das Bundesamt für Strahlenschutz ( BfS ) hat in verschiedenen Studien untersucht, in welchen Mengen natürliche radioaktive Stoffe in unserer Nahrung vorkommen. Aus den Studienergebnissen lässt sich ableiten, welcher Strahlendosis wir dadurch ausgesetzt sind. Untersuchungen zu natürlicher Radioaktivität in Nahrungsmitteln Wie wird die Strahlendosis durch natürliche Radionuklide in der Nahrung ermittelt? Bei durchschnittlichen Ernährungsgewohnheiten liegt die natürliche Strahlenbelastung durch Nahrungsaufnahmen bei etwa 0,27 Millisievert pro Jahr. Das Maß für die Wirkung der ionisierenden Strahlung , die auf menschliche Organe und Gewebe einwirkt, wenn man etwas isst oder trinkt ( Ingestion ), ist die effektive Dosis . Sie wird in der Einheit Sievert angegeben. Die verschiedenen Arten und Energien von Strahlung wirken unterschiedlich auf menschliche Organe und Gewebe. Ionisierende Strahlung ist besonders energiereich. Um die durchschnittliche jährliche Strahlendosis (genauer: die mit den Nahrungsmitteln aufgenommene Aktivität pro Jahr) zu berechnen, benötigt man die mit dem Nahrungsmittel aufgenommene spezifische Aktivität eines Radionuklid s, die Verzehrsmenge des Nahrungsmittels sowie die für das Radionuklid geltenden Dosiskoeffizienten (diese Koeffizienten geben die effektive Folgedosis pro Becquerel aufgenommener Aktivität in Abhängigkeit vom Alter der Personen in der Einheit " Sievert pro Becquerel " an). Daraus lässt sich die ernährungsbedingte Strahlendosis für verschiedene Altersgruppen der Bevölkerung errechnen, aus der sich ein jährlicher Durchschnittswert bilden lässt. Bei durchschnittlichen Ernährungsgewohnheiten ergibt sich eine natürliche Strahlendosis von etwa 0,27 Millisievert pro Jahr durch Strahlung, der unser Körper durch Nahrungsaufnahme von innen ausgesetzt ist. Strahlung aus natürlich und zivilisatorisch bedingten Strahlenquellen ist jeder Mensch ausgesetzt. Zum Vergleich: In Deutschland erhalten wir durch Strahlung aus natürlichen Quellen insgesamt eine Strahlendosis von durchschnittlich 2,1 Millisievert pro Jahr. Die Strahlendosis durch natürliche Strahlung, der unser Körper von außen ausgesetzt ist, beträgt circa 0,7 Millisievert im Jahr. Das Einatmen des natürlich vorkommenden radioaktiven Gases Radon mit seinen Folgeprodukten bewirkt im Durchschnitt pro Jahr eine Strahlendosis von 1,1 Millisievert. Die Strahlendosis durch Nahrungsaufnahme ist natürlicherweise durch die Eigenschaften der Gesteine und Böden bedingt, auf denen landwirtschaftliche Produkte erzeugt werden. Die Lebensmitteleigenschaften unterscheiden sich regional nur geringfügig und sind unveränderlich. Stand: 14.02.2025
Marines Mikroplastik (MMP) ist eine zunehmende anthropogene Verschmutzung in den Meeren. Der Einfluss auf marine Tiere, durch Verfangen und verschlucken von Plastikmüll, ist bekannt. Aber der Einfluss von MMP auf Mikroorganismen, wie Bakterien, Archaeen und Protisten, die die Basis der Nahrungsnetze bilden, ist kaum verstanden. Auf Grund der besonderen Eigenschaften von MMP, kann es als neues Habitat und als Transportmittel für bestimmte u.a. auch gesundheitsgefährdende Mikroorganismen dienen, die über lange Distanzen bis in entlegene Regionen transportiert werden können. Darüber hinaus kann MMP das Zusammenleben von Mikroorganismen in enger Nachbarschaft ermöglichen und die Stoffwechselwege vieler verschiedener Verbindungen beeinflussen. Um den Einfluss von MMP und ihrer assoziierten Mikroorgansimen auf marine Ökosysteme zu verstehen, müssen wir die Zusammensetzung und Interaktionen von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP identifizieren und ihre globale Ausbreitung untersuchen. Ich möchte die Diversität und die räumliche Verteilung von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP charakterisieren. Proben von MMP wurde bereits von meinem Gastinstitut in verschiedenen Meeresregionen (Atlantik, Pazifik, Indischer Ozean) gesammelt. Mein Ziel ist es: 1) zu identifizieren, welche Mikroorganismen auf MMP vorkommen; 2) die lokale Verteilung und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft auf MMP und in Experimenten auf Bioplastikpartikeln zu untersuchen; 3) zu verstehen, welche Mikroorganismen am stärksten mit der Polymer Oberfläche assoziiert sind; 4) herauszufinden, ob es charakteristische Mikrobiome auf MMP in verschiedenen Meeresregionen gibt und 5) zu untersuchen, welche Mikroorganismen MMP abbauen können. Die Chancen für die erfolgreiche Durchführung des vorgeschlagenen Projekts ist hoch, da präperierte Proben bereits in meinem Gastlabor vorhanden sind, an denen die innovative Mikroskopiertechnik namens CLASIFISH (Combinatorial Labelling and Spectral Imaging Fluorescence In Situ Hybridization) angewandt werden kann. Diese Methode ermöglicht es viele verschiedene Mikroorganismen und ihre räumliche Verteilung auf einem Plastikpartikel schnell und präzise zu identifizieren. Ich möchte diese Methode an Proben aus dem Atlantik und Pazifik anwenden, sowie Mikroben identifizieren, die im offenen Ozean Plastik abbauen. Zusätzlich möchte ich Inkubationsexperimente mit Bakterienkulturen, die bereits auf Plastik identifiziert wurden und in meinem Gastinstitut zur Verfügung stehen, auf Bioplastikpartikeln durchführen. Mit diesen Experimenten möchte ich herausfinden, wie sich mikrobielle Gemeinschaften auf Bioplastik über die Zeit entwickeln und ob bzw. wie diese Mikroben Plastik abbauen. Für diese Inkubationsexperimente möchte ich FISH, CLASIFISH, scanning electron microscopy sowie metagenomische und metatranscriptomische Ansätze verwenden.
Im Projekt A02 sollen die Auswirkungen der Ingestion von Mikroplastik (MP) -Partikeln an zwei terrestrischen Modellorganismen, dem im Boden lebenden und Substrat-fressenden Kompostwurm Eisenia fetida sowie der Boden-nistenden omnivoren Ameisenart Camponotus floridanus, untersucht werden. Ziel ist es eine systematische Untersuchung der Effekte von MP der am weitesten verbreiteten und damit umweltrelevanten Kunststoffsorten mit unterschiedlichen Morphologien, Größe und Konzentration der Partikel mit zwei terrestrischen Modellorganismen durchzuführen, um die Wirkmechanismen besser verstehen zu können. Sowohl für E. fetida als auch C. floridanus soll untersucht werden, inwieweit sich diese Modell-MP-Partikel mit ihren unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften auf die Fitness der Modellorganismen auswirken, und zwar sowohl auf phänotypischer Ebene (Mortalitätsrate, Anzahl Nachkommen) als auch auf Transkriptom-, und Proteomebene untersucht werden, um sublethale Stress- oder Immunreaktionen charakterisieren zu können. Zudem sollen mögliche Effekte von MP auf die Aktivität und Diversität des Darmmikrobioms und der Bereitstellung mikrobiell produzierter Gärungsprodukte und anderer Metabolite für den Wirt untersucht werden, denn solche Veränderungen könnten den Wirt indirekt beeinflussen. Wir erwarten, dass die Wirkmechanismen und biologischen Effekte von den chemisch-physikalischen Eigenschaften sowie der Morphologie der MP-Partikel abhängen.
Plastic is pouring from land into our oceans at a rate of nearly 10 million tonnes a year. Once in the sea, plastics fragment into particles moving with the currents and ocean gyres before washing up on the coastline. The smaller the size the higher the risk posed by these particles to organisms and human health. EU-funded LABPLAS will develop new techniques and models for the quantification of small micro- and nano plastics (SMNP). Specifically, LABPLAS will determine reliable identification methods for more accurate assessment of the abundance, distribution, and toxicity determination of SMNP and associated chemicals in the environment. It will also develop practical computational tools to facilitate the mapping of plastic-impacted hotspots and promote scientifically sound plastic governance. Objective: There are 5,250 billion plastic particles floating on the surface on the world's seas and oceans, equivalent to 268,940 metric tons of waste. These fragments move with the currents before washing up on beaches, islands, coral atolls or one of the five great ocean gyres. Because MP cannot be removed form oceans, proactive action regarding research on plastic alternatives and strategies to prevent plastic entering the environment should be taken promptly. Despite the research increasing, there is still a lack of suitable and validated analytical methods for detection and quantification of small micro- and nano plastics (SMNP) evidencing a huge obstacle for large-scale monitoring. There is also a lack of hazard and fate data which would allow their risk assessment. LABPLAS is a 48-months project whose vision is creating capacities (sampling, analysis and quantification techniques, new materials and new models) to evaluate rapidly and precisely the interactions of plastics with the environmental compartments and natural cycles leading to the development of effective mitigation and elimination measures, as well as, making management decisions. It will assess reliable identification methods for more accurate assessment of the abundance, distribution and toxicity determination of SMNP in the environment, giving the opportunity of new developments of cutting edge technologies. It will also develop practical computational tools that up-scaled should allow European agencies to map plastic-impacted hotspots. The project will have a multi-actor approach, creating scientific knowledge with a partnership of scientists, technicians, research organizations and enterprises, working together towards the recognition at different levels (society, industry, policy) of the main issues (sources, potential biodegradability, ecotoxicology, ingestion, environmental assessment) related to the presence of plastics in ecosystems.
Durchführung der Inkorporationsüberwachung Die Inkorporationsüberwachung stellt fest, ob radioaktive Stoffe in den menschlichen Körper gelangt sind. Die üblichen Überwachungsverfahren zur Bestimmung der Körperdosis bei innerer Strahlenexposition sind In-vivo-Verfahren, In-vitro-Verfahren und Raumluftmessung. Der Aufgabenbereich "Inkorporationsüberwachung" wird seit 1996 von der Leitstelle Inkorporationsüberwachung des Bundesamtes für Strahlenschutz ( BfS ) wahrgenommen. Für den Umgang mit Quellen ionisierender Strahlung sind im Strahlenschutzgesetz ( StrlSchG ) Grenzwerte der Körperdosis für die jeweilige Person festgelegt. Für beruflich strahlenexponierte Personen beträgt dieser Wert 20 mSv im Jahr für die effektive Folgedosis. Beim Umgang mit offenen radioaktiven Stoffen kann sich die Körperdosis je nach den Arbeitsbedingungen, der chemischen Form des eingesetzten Stoffes und der Art der Radionuklide aus Anteilen der äußeren oder/und der inneren Strahlenexposition zusammensetzen. Eine innere Exposition tritt immer dann auf, wenn Radionuklide in den Körper gelangt sind, man spricht dann von einer Inkorporation . Die durch Inhalation oder Ingestion zugeführte Aktivität darf nicht zu einer Überschreitung der Dosisgrenzwerte (effektive Folgedosis beziehungsweise Organdosis ) des Strahlenschutzgesetzes führen. Diese Grenzwerte dürfen auch nicht durch die Summe der Beiträge aus innerer und äußerer Strahlenexposition überschritten werden. Ergänzt wird das Strahlenschutzgesetz durch die Strahlenschutzverordnung zum Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung. Verfahren und Zuständigkeiten Die Überwachung auf Inkorporationen wird in der 2025 veröffentlichten Richtlinie für die physikalische Strahlenschutzkontrolle zur Ermittlung der Körperdosis bei innerer Exposition (Richtlinie Inkorporationsüberwachung , geregelt. Die für die Ermittlung der Körperdosis bei innerer Strahlenexposition üblichen Überwachungsverfahren zur Bestimmung der zugeführten Aktivität sind: In-vivo-Verfahren: Bestimmung der Aktivität im Körper oder in den Organen, In-vitro-Verfahren: Bestimmung der Aktivitätskonzentration in den Ausscheidungen, Raumluftmessungen: Bestimmung der Aktivitätskonzentration in der Luft am Arbeitsplatz. Die beiden ersten Verfahren werden von qualifizierten Messstellen , die für die Inkorporationsüberwachung zuständig sind, durchgeführt. Diese Messstellen werden von den jeweils zuständigen Landesbehörden ernannt (behördlich bestimmt). Das dritte Verfahren findet immer dann Anwendung, wenn die beiden erstgenannten Verfahren nicht geeignet sind, weil sie zum Beispiel zu unempfindlich sind oder weil das zu überwachende Radionuklid zu kurzlebig ist. Verantwortlich ist in diesem Fall der oder die Strahlenschutzverantwortliche des Betriebes beziehungsweise der oder die Strahlenschutzbeauftragte vor Ort. Aufgabe der Inkorporationsüberwachung Die Aufgabe der Inkorporationsüberwachung ist es, retrospektiv festzustellen, ob von den in einem Strahlenschutzbereich Beschäftigten radioaktive Stoffe inkorporiert worden sind. An Hand der ermittelten Überwachungsdaten werden die Aktivitätszufuhr und die daraus resultierende Körperdosis ermittelt. Das bedeutet, die Inkorporationsüberwachung soll auf der Basis von Messungen eine Strahlenexposition nachträglich ermitteln. Die Leitstelle Inkorporationsüberwachung Der Aufgabenbereich "Inkorporationsüberwachung" wird seit 1996 von der Leitstelle Inkorporationsüberwachung des Bundesamtes für Strahlenschutz ( BfS ) wahrgenommen. Sie ist, soweit es nicht die Zuständigkeit der Länder betrifft, für alle Fragen im Zusammenhang mit der Inkorporationsüberwachung zuständig. Das Informations- und Beratungsspektrum umfasst dabei sowohl die Aktivitätsbestimmung im jeweiligen Medium (Körper, Urin, Stuhl und so weiter) als auch die zugehörige Dosisermittlung. Stand: 24.09.2025
Entscheidungshilfesystem RODOS Entscheidungshilfen - Ermittlung und Darstellung radiologischer Konsequenzen Das Entscheidungshilfe- und Prognosemodell RODOS ("Realtime Online Decision Support System") berechnet in einem radiologischen Notfall die zukünftige Umweltkontamination und die zu erwartenden Dosen der betroffenen Menschen. RODOS ist Teil des Integrierten Mess- und Informationssystem ( IMIS ) des BfS . Im Notfall ist es wichtig, schnell und nachvollziehbar Prognosen zur radiologischen Lage zu erstellen. Für diese Prognosen steht im Integrierten Mess- und Informationssystem ( IMIS ) das Entscheidungshilfemodell RODOS ("Realtime Online Decision Support System") zur Verfügung. Mit Hilfe von RODOS lassen sich die zukünftige Umweltkontamination und die zu erwartenden Dosen abschätzen. Diese Prognosen bilden die Grundlage für konkrete Notfallmaßnahmen, wie z.B. die Evakuierung der Bevölkerung, die von den zuständigen Behörden angeordnet werden können. RODOS -Ergebnisse werden im Radiologischen Lagezentrum des Bundes zur Bewertung der Lage und zur Empfehlung von Schutzmaßnahmen verwendet. Was berechnet RODOS? Nach einer Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Umwelt setzt sich die Strahlenbelastung des Menschen zusammen aus der äußeren Exposition des Menschen durch Strahlung aus der radioaktiven Wolke und von der am Boden abgelagerten Aktivität sowie der internen Exposition aus der Aufnahme von Radionukliden durch Einatmen ( Inhalation ) und aus der Aufnahme von Radionukliden mit der Nahrung ( Ingestion ). RODOS -Rechnungen basieren auf Wetterprognosen des Deutschen Wetterdienstes und auf Angaben zur Zusammensetzung und Menge der freigesetzten radioaktiven Stoffe, die im Notfall beispielsweise vom Betreiber des betroffenen Kernkraftwerks im In- und Ausland an das BfS weitergeleitet werden. Auf dieser Grundlage berechnet RODOS die Dosisbeiträge durch äußere Exposition sowie durch Inhalation . Um mögliche Dosisbeiträge durch die Aufnahme von Radionukliden mit der Nahrung zu bewerten, berechnet RODOS auch mögliche Kontaminationen in Lebens- und Futtermitteln, die mit geltenden EU -Grenzwerten direkt verglichen werden. Darstellung der Ergebnisse und abgeleitete Maßnahmen Die von RODOS berechneten Prognosen zur Umweltkontamination und der zu erwartenden Strahlenbelastung des Menschen werden in Ergebniskarten visualisiert. Die Höhe der erwarteten Strahlenbelastung wird dabei farblich dargestellt. Rot und orange bedeutet besonders stark belastet beziehungsweise stark belastet; dunkelblau bedeutet geringfügig belastet. Die nachfolgenden Abbildungen zeigen Beispiele für RODOS -Prognosen. Sie wurden im Rahmen einer Übung erstellt. Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 1 RODOS-Prognose: Maßnahme Aufenthalt in Gebäuden und Evakuierung. In der Karte dargestellt sind auch die für jedes Kernkraftwerk festgelegten Katastrophenschutzzonen mit ihren 12 Sektoren. Gebiete, in denen aufgrund des erwartenden Freisetzungszeitpunktes und der freigesetzten Menge an radioaktiven Stoffen Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung notwendig werden, sind im Kartenbeispiel rot und orange eingefärbt. Den Farbwerten lassen sich konkrete Maßnahmen zuordnen, die von den zuständigen Behörden angeordnet werden können. So bedeutet die rote Farbe in diesem Beispiel, dass die dort wohnenden Menschen aufgrund der zu erwartenden hohen Strahlung evakuiert werden müssten. In den orange eingefärbten Gebieten sollten die dort lebenden Menschen zu ihrem eigenen Schutz vorübergehend in geschlossenen Räumen bleiben. In den gelb, grün und blau dargestellten Regionen wären keine direkten Maßnahmen erforderlich. Beispiel 2 Kontamination von Blattgemüse mit Radiojod RODOS kalkuliert auch mögliche Kontaminationen in Lebens- und Futtermitteln. Das zweite Karten-Beispiel zeigt eine Karte zur Kontamination von Blattgemüse mit Jod-131. Die gewählten Farben orientieren sich am Grenzwert der Europäischen Union ( EU ) von 2.000 Becquerel radioaktivem Jod pro Kilogramm Blattgemüse. Die Karte zeigt die betroffenen Gebiete und die voraussichtliche Höhe der Kontamination . In dunkelblau bis gelb eingefärbten Regionen läge eine mögliche Kontamination des Gemüses unterhalb des EU -Grenzwertes. In orange und rot dargestellten Gebieten würde der Grenzwert überschritten. Durch Maßnahmen wie Schließen von Gewächshäusern, falls möglich Abdecken der Früchte oder eine vorzeitige Ernte fast reifer Produkte, lassen sich mögliche Kontaminationen mit radioaktiven Partikeln vermeiden. Käme es zu einer tatsächlichen Freisetzung radioaktiver Stoffe und zeigen die Messwerte die Überschreitung der EU -Grenzwerte, dann darf das dort angebaute Gemüse nicht mehr vermarktet werden. Die Behörden ordnen in diesem Fall die Maßnahme "Vermarktungssperre" an. Stand: 08.07.2025
Vereinfachte Dosisabschätzung Beim Umgang mit NORM -Stoffen können Beschäftigte innerhalb des Betriebs, bei dem diese Rückstände entstehen, aber auch außerhalb - bei Verwertungs- oder Entsorgungsunternehmen - einer erhöhten Strahlenexposition ausgesetzt sein. Auch bei der Allgemeinbevölkerung kann es durch die Verwertung oder Beseitigung zu erhöhten Strahlenexpositionen kommen. Wie lässt sich diese Strahlenexposition vereinfacht abschätzen, und wie kann sie gegebenenfalls verringert werden? Um die Strahlenexposition durch bergbaubedingte Umweltradioaktivität bewerten zu können, hat das Bundesamt für Strahlenschutz ( BfS ) 2010 " Berechnungsgrundlagen zur Ermittlung der Strahlenexposition infolge bergbaubedingter Umweltradioaktivität (Berechnungsgrundlagen - Bergbau " [1] zur Verfügung gestellt. Für das Themenfeld "Rückstände mit erhöhter natürlicher Radioaktivität " ("Naturally Occurring Radioactive Materials", abgekürzt " NORM ") werden derzeit vergleichbare Berechnungsverfahren erarbeitet. Die im Folgenden aufgeführten Empfehlungen zur vereinfachten Dosisabschätzung ersetzen nicht die geplanten Berechnungsgrundlagen NORM . Die hier aufgeführten Rechenvorschriften sind vielmehr aus bisher veröffentlichten Werken zur Abschätzung der Strahlenexposition [1] , [2] zusammengestellt. Mit dem Strahlenschutzgesetz und der überarbeiteten Strahlenschutzverordnung wurde der Strahlenschutz in Deutschland zum 31.12.2018 neu geregelt. In Anlage 3 des Strahlenschutzgesetzes des Strahlenschutzgesetzes sind Arbeitsfelder aufgeführt, bei denen für Beschäftigte eine Strahlenexpositionen durch natürliche Radionuklide oberhalb von einem Millisievert pro Jahr auftreten können. Für dort genannte Arbeitsplätze ist eine Dosisabschätzung verpflichtend. Für Arbeitsfelder mit einer erhöhten Exposition durch eine Inhalation von Radon wurden separate Regelungen getroffen. Diese Arbeitsplätze sind in Anlage 8 des Strahlenschutzgesetzes aufgeführt. Darüber hinaus können Beschäftigte anderer Arbeitsgebiete beim Umgang mit NORM -Stoffen (zum Beispiel Rückstände nach Anlage 1 des Strahlenschutzgesetzes einer erhöhten Strahlenexposition ausgesetzt sein. Falls Beschäftige an mehreren Arbeitsplätzen mit NORM -Stoffen in Kontakt kommen, ist die effektive Dosis an allen exponierten Arbeitsplätzen einzeln zu ermitteln. Für die Gesamtbewertung ist die Summe der Effektivdosen entscheidend. Betriebliche Strahlenexposition Strahlenexposition der Bevölkerung Betriebliche Strahlenexposition Abschätzung der Strahlenexposition aus der spezifischen Aktivität Die Strahlenexposition für Beschäftigte kann prinzipiell anhand von Modellen aus der spezifischen Aktivität von Rückständen bestimmt werden. Das Bundesamt für Strahlenschutz hat hierfür eine vereinfachte Berechnungsvorschrift zur Ermittlung der effektiven Jahresdosis veröffentlicht [2] . Das Modell berücksichtigt die äußere Strahlenexposition infolge des Aufenthaltes unmittelbar neben einer großen aufgeschütteten Materialmenge, die Inhalation von Staub bei einer Staubkonzentration von 10 Milligramm pro Kubikmeter und die unbeabsichtigte Ingestion von 6 Milligramm Staub pro Arbeitsstunde. Gleichung 1 Zudem wird angenommen, dass Uran - 238 und Uran -235 im natürlichen Isotopenverhältnis vorkommen und diese Radionuklide sowie das Thorium-232 im radioaktiven Gleichgewicht mit ihren Zerfallsprodukten stehen. Wenn bei Rückständen das radioaktive Gleichgewicht gestört ist, wird für eine konservative Dosisabschätzung die höchste spezifischen Aktivität innerhalb der Uran -238- und Thorium-232-Zerfallskette verwendet. Die effektive Jahresdosis E in Millisievert lässt sich nach [2] mit Gleichung 1 berechnen: Ist im Ergebnis der Wert für E größer als 1 Millisievert , ergibt sich nicht zwingend eine erhöhte Strahlenexposition für Beschäftigte. Vielmehr ist eine ausführliche Expositionsabschätzung über alle Expositionspfade mit realistischen Parametern (zum Beispiel Nuklidverhältnisse, Staubkonzentration in der Luft, Aufenthaltszeiten) durchzuführen. Abschätzung der Strahlenexposition durch äußere Gammastrahlung Gleichung 2 Die Strahlenexposition durch äußere Gammaexposition kann anhand sogenannter Personendosimeter direkt bestimmt werden. Geeignete Messstellen bieten diese Geräte an und werten die Ergebnisse der Messungen aus. Eine andere Möglichkeit, die Strahlenexposition durch äußere Gammastrahlung zu bestimmen, ist die Messung der Umgebungsäquivalentdosisleistung Ḣ*(10) (hier: Ortsdosisleistung pro Zeiteinheit) mit geeigneten Messgeräten sowie die Ermittlung der tatsächlichen Aufenthaltszeit am exponierten Arbeitsplatz. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt ( PTB ) veröffentlicht die Bezeichnungen aller Geräte mit einer Bauartzulassung (Voraussetzung für die Eichfähigkeit) auf ihrer Internetseite . Aus der gemessenen Umgebungsäquivalentdosisleistung ergibt sich die jährliche effektive Dosis E in Millisievert nach [1] aus der Gleichung 2. Abschätzung der Strahlenexposition durch Inhalation von Staub Der Expositionspfad "Inhalation von Staub" ist nur beim Umgang mit oder beim Arbeiten in der Nähe von trockenen Rückständen zu berücksichtigen. Bei feuchten Rückständen ist die Möglichkeit für eine Staubbildung vernachlässigbar. Gleichung 3 Bei manchen Rückständen sind die Radionuklide nicht gleichmäßig im Rückstand verteilt. So ist zum Beispiel in Filterkiesen aus der Wasseraufbereitung der Radionuklidgehalt in den aufgewachsenen Krusten um ein Mehrfaches größer als im Gesamtrückstand. In solchen Fällen muss der Radionuklidgehalt im Staub gesondert ermittelt werden. Eine Expositionsabschätzung zur radiologischen Bewertung von NORM -Stoffen ist grundsätzlich nuklidspezifisch durchzuführen. Die jährliche effektive Dosis wird dann mithilfe der Gleichung 3 abgeschätzt: Die Aktivitätskonzentration in der Atemluft (in Becquerel pro Kubikmeter) kann aus der Staubkonzentration (in Gramm pro Kubikmeter) und dem Radionuklidgehalt des Materials (in Becquerel pro Gramm) in guter Näherung bestimmt werden. Für die Ermittlung der Staubkonzentration empfehlen Institutionen wie das Berufsgenossenschaftliche Institut für Arbeitssicherheit verschiedene geeignete Messmethoden. Abschätzung der Strahlenexposition durch Inhalation von Radon und dessen Zerfallsprodukten Gleichungen 4 und 5 Vor allem an wenig belüfteten Arbeitsplätzen in Gebäuden sind Beschäftigte häufig einer Strahlenexposition durch die Inhalation von Radon-222 und dessen kurzlebigen Zerfallsprodukten ausgesetzt. Die für die Dosis entscheidende Größe ist die potenzielle Alpha-Energie- Exposition (Zeitintegral der potenziellen Alpha-Energie-Konzentration). Ersatzweise lässt sich die effektive Dosis auch aus Werten der Radon-222 -Konzentration, des Gleichgewichtsfaktors und der Aufenthaltszeit abschätzen (vergleiche [2] für eine Auflistung geeigneter Verfahren). Die jährliche effektive Dosis kann nach [1] sowohl auf der Grundlage der potenziellen Alpha-Energie- Exposition kurzlebiger Radon-222 -Zerfallsprodukte (Gleichung 4) als auch der Radon-222 - Exposition und des Gleichgewichtsfaktors (Gleichung 5) abgeschätzt werden: Gleichung 6 Abschätzung der Strahlenexposition durch Direktingestion von NORM-Stoffen Der Expositionspfad "Direktingestion" berücksichtigt die unbeabsichtigte Ingestion von Staub aus NORM -Stoffen während der Arbeitszeit. Dabei ist die Expositionsabschätzung grundsätzlich nuklidspezifisch durchzuführen. Die Berechnung der jährlichen effektiven Dosis erfolgt dann nach [1] mit Hilfe von Gleichung 6. Strahlenexposition der Bevölkerung Bei der Verwertung von NORM -Rückständen können auch Personen der allgemeinen Bevölkerung einer zusätzlichen Strahlenbelastung ausgesetzt sein. Die für die berufliche Exposition aufgeführten Expositionspfade Inhalation von Staub, Inhalation von Radon , unbeabsichtigte Direktingestion von NORM -Stoffen und äußere Exposition durch Gammastrahlung sind auch bei der Abschätzung der Strahlenexposition für die Bevölkerung zu berücksichtigen. Für einige Expositionspfade sind jedoch altersabhängige Parameter zu verwenden (siehe dazu die "Berechnungsgrundlagen Bergbau" [1] ). Zusätzlich kann für die Bevölkerung auch der sogenannte Wasserpfad von Bedeutung sein. Dieser ist bei der Verwertung oder Deponierung immer dann zu berücksichtigen, wenn mit dem Regenwasser Radionuklide aus dem Rückstand herausgelöst werden und mit dem Sickerwasser ins Grundwasser gelangen. Ein Beispiel hierfür ist die Verwertung im Landschaftsbau. Wird aus einem (Privat-)Brunnen des beeinträchtigten Grundwasserleiters Wasser - zu Trinkwasserzwecken oder auch zur Bewässerung lokal erzeugter Lebensmittel (Gemüse, Obst oder auch Weideflächen) - genutzt, können sich unter ungünstigen Umständen für die Allgemeinbevölkerung größere Expositionen als bei den Beschäftigten ergeben. Abschätzung der Strahlenexposition durch Ingestion von lokal erzeugten Lebensmitteln Beim Expositionsszenario "Ingestion von lokal erzeugten Lebensmitteln" geht man davon aus, dass das gesamte benötigte Trinkwasser aus einem häuslichen Brunnen kommt, der 20 Meter von einer NORM -Ablagerung entfernt ist. Zudem werden Pflanzen und Tiere für den Eigenbedarf mit diesem Wasser versorgt. Weiterhin setzt dieses Modell voraus, dass die Hälfte aller verzehrten Lebensmittel vor Ort erzeugt wird. Die "Berechnungsgrundlagen Bergbau" [1] beschreiben ausführlich, wie die Strahlenexposition durch lokal erzeugte Lebensmittel berechnet wird. Die Gleichung 7 zeigt, welche Lebensmittel zur Gesamtdosis beitragen können: Gleichung 7 Für eine Erstbewertung, ob über den Wasserpfad eine relevante Strahlenexposition zu befürchten ist, kann anhand von Laborversuchen die Freisetzbarkeit von Radionukliden aus NORM -Stoffen mit Wasser ermittelt werden. In Anlehnung an die aktuellen Entwicklungen im Bodenschutzrecht ist hierfür ein normiertes Prüfverfahren (zum Beispiel DIN 19529) anzuwenden [3] . Das Wasser-zu-Feststoff-Verhältnis sollte dabei möglichst 2:1 betragen. Da die ungünstigste Einwirkungsstelle im Strahlenschutz der Brunnen zur Grundwasserentnahme aus einem nutzbaren Grundwasserleiter ist, wird beim Eintrag von Radionukliden durch das Sickerwasser eine Verdünnung im Grundwasser berücksichtigt. Die in der wässrigen Lösung aus dem Laborversuch ermittelte Aktivitätskonzentration kann somit für eine Erstbewertung als oberer Wert der Brunnenwasserkonzentration eingesetzt werden. Strahlenschutzmaßnahmen Betrieblicher Strahlenschutz Nach dem " ALARA-Prinzip " ist die Strahlenexposition für Beschäftigte unter Berücksichtigung der Verhältnismäßigkeit so gering wie möglich zu halten. Bei Arbeiten mit NORM -Stoffen kann - unter Beachtung gängiger Vorschriften zum Arbeitsschutz - die Strahlenexposition über die Inhalation von Staub und die unbeabsichtigte Aufnahme von kontaminiertem Material nahezu vollständig vermieden werden. Die Gleichungen (1) bis (6) zeigen, dass die jährliche effektive Dosis linear von den relevanten Größen, wie der spezifischen Aktivität im Rückstand, der Staubkonzentration oder der Aufenthaltszeit am exponierten Arbeitsplatz abhängt. Die Strahlenexposition für Beschäftigte lässt sich daher durch folgende Maßnahmen verringern: Verwertung von Rückständen mit möglichst geringer spezifischen Aktivität , Identifizierung der Hauptquellen für eine Staubentwicklung, Überprüfung der Wirksamkeit von Schutzeinrichtungen und gegebenenfalls Maßnahmen zur Vermeidung von Staubfreisetzungen, Überprüfung und Optimierung der Arbeitszeiten an den exponierten Arbeitsplätzen, Verwendung individueller Schutzausrüstung. Inwieweit die einzelnen Maßnahmen umsetzbar sind, hängt natürlich von der jeweiligen betrieblichen Situation ab. Bewertung der Strahlenexposition der Bevölkerung Ist in der Summe aller Expositionspfade inklusive des Wasserpfades eine Überschreitung des Dosisrichtwertes von 1 Millisievert pro Jahr nicht zu befürchten, kann die Verwertung beziehungsweise Deponierung auf dem geplanten Weg erfolgen. Liegt im Ergebnis der vereinfachten Dosisabschätzung eine Überschreitung des Dosisrichtwertes vor, ist nicht zwingend eine erhöhte Exposition gegeben. Vielmehr ist das Ergebnis anhand einer standortspezifischen Expositionsabschätzung zu präzisieren. Beispielsweise empfiehlt sich für den Wasserpfad eine detaillierte Untersuchung zum Radionuklidtransport in Sicker- und Grundwasser. Ein Hilfsmittel dazu ist der " Leitfaden des Bundesamtes für Strahlenschutz zur Untersuchung und Bewertung bergbaulicher Altlasten ". Falls das Ergebnis der standortspezifischen Expositionsabschätzung den Dosisrichtwert von 1 Millisievert pro Jahr als Summe aller Expositionspfade weiterhin überschreitet, ist eine Verwertung auf dem geplanten Weg nicht möglich. In diesem Fall müssen andere Verwertungs- oder Entsorgungsmöglichkeiten geprüft werden. Literatur: [1] BfS (2010): Berechnungsgrundlagen zur Ermittlung der Strahlenexposition infolge bergbaubedingter Umweltradioaktivität (Berechnungsgrundlagen - Bergbau) [2] Beck, T., Ettenhuber, E. (2006): Überwachung von Strahlenexpositionen bei Arbeiten Leitfaden für die Umsetzung der Regelungen nach Teil 3 Kapitel 1 und 2 der StrlSchV , BfS -SW-03/06, ISSN 1611-8723 [3] DIN 19529:2009-01:Titel: Elution von Feststoffen - Schüttelverfahren zur Untersuchung des Elutionsverhaltens von anorganischen Stoffen mit einem Wasser/Feststoff-Verhältnis von 2 l/kg. Beuth-Verlag, Berlin Stand: 03.07.2025
Berechnungsgrundlagen zur Ermittlung der Strahlenexposition infolge bergbaubedingter Umweltradioaktivität (Berechnungsgrundlagen Bergbau - BglBb) Die Berechnungsgrundlagen Bergbau gelten für die Nutzung, Stilllegung, Sanierung und Folgenutzung bergbaulicher Anlagen und Einrichtungen und für die Nutzung, Sanierung und Folgenutzung von Grundstücken, die durch bergbauliche Aktivitäten kontaminiert sind. Sie dienen dazu, die bergbaubedingte Strahlenexposition von Einzelpersonen der Bevölkerung und von Beschäftigten zu ermitteln. Die Berechnungsgrundlagen Bergbau dienen der Ermittlung der bergbaubedingten Strahlenexposition von Einzelpersonen der Bevölkerung und von Beschäftigten und gelten sowohl für die Nutzung, Stilllegung, Sanierung und Folgenutzung bergbaulicher Anlagen und Einrichtungen als auch für die Nutzung, Sanierung und Folgenutzung von Grundstücken, die durch bergbauliche Aktivitäten kontaminiert sind. In den Berechnungsgrundlagen Bergbau werden Verfahren und Parameter zur Berechnung der effektiven Dosis für den Aufenthalt in Gebäuden, an unterirdischen Arbeitsplätzen und im Freien sowie für den Verzehr von Muttermilch und lokal erzeugter Lebensmittel beschrieben. Es werden folgende Expositionspfade berücksichtigt: äußere Exposition durch Gammastrahlung des Bodens, Exposition durch Inhalation von Staub, Exposition durch Inhalation von Radon und seinen kurzlebigen Zerfallsprodukten, Exposition durch Ingestion von Muttermilch und lokal erzeugter Lebensmittel (Trinkwasser, Fisch, Milch und Milchprodukte, Fleisch und Fleischwaren, Blattgemüse, sonstige pflanzliche Produkte) und Exposition durch Direktingestion von Boden. Zur Berücksichtigung der natürlicherweise vorhandenen Umweltradioaktivität bei der Einbeziehung von Messungen enthalten die Berechnungsgrundlagen Bergbau Werte des natürlichen Untergrundes aller relevanten Umweltmedien. Weiterhin wird ein einfaches Verfahren zur radiologischen Bewertung des in die Atmosphäre freigesetzten Radon s beschrieben. Stand: 10.06.2025
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