Radon: Vorkommen, Wirkung, Schutz | Umweltschutz, Skripte von Umweltschutz

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Radon

Vorkommen – Wirkung – Schutz

Inhalt

03 | Einleitung 04 | Herkunft und Eigenschaften 07 | Gesundheitliche Wirkung des Radons 12 | Radonvorkommen in Sachsen 15 | Radon in Gebäuden 22 | Radon an Arbeitsplätzen 24 | Empfehlungs- und Richtwerte 26 | Radonmessung 30 | Schutzmaßnahmen 34 | Adressen und Ansprechpartner 36 | Impressum

Radon gibt es in der Natur nicht erst, seitdem es den Menschen gibt. Die Erdkruste enthält seit ihrer Entstehung natürliche radioaktive Elemente wie Uran und Thorium. Diese wandeln sich durch radio- aktiven Zerfall um, bis nach mehreren Zwischenstufen (mit weiteren radioaktiven Elementen, wie z. B. Radium, Radon und Polonium) stabiles Blei entsteht. Bei den Zerfallsprozessen wird ionisierende Strahlung ausgesendet.

Die im Boden vorhandenen natürlichen radioaktiven Elemente kön- nen durch verschiedene Ausbreitungsprozesse in die Atmosphäre und in das Grund- und Oberflächenwasser gelangen sowie von Pflanzen und Tieren aufgenommen werden. Der Mensch ist deshalb seit je- her neben der Strahlung aus dem Kosmos auch weiteren natürlichen Strahleneinwirkungen ausgesetzt, die ihren Ursprung in der Zusam- mensetzung der Erdkruste haben. Radon ist hierbei, wie im Folgenden dargestellt, von besonderer Bedeutung.

Die Einwirkung der natürlichen Strahlenquellen auf den Menschen erfolgt zum einen durch die Aufnahme der radioaktiven Elemente in den Körper beim Atmen oder mit der Nahrung bzw. dem Trinkwasser. Von außen ist der Mensch dagegen vor allem der Gammastrahlung ausgesetzt, die von den natürlichen radioaktiven Elementen im Boden und in anderen Materialien (z. B. Baumaterialien) ausgesandt wird.

Radon 1)^ stammt aus der natürlichen Uran-Radium-Zerfallsreihe, wo- bei Radium der unmittelbare Vorgänger des Radons ist. Uran und Ra-

Herkunft und Eigenschaften

Radon – ein natürliches radioaktives Edelgas

1. (^) Hier (wie im gesamten Text) ist damit das wichtigste Radonisotop, das Ra- don-222, gemeint.

2. (^) Nach dieser Zeit sind jeweils die Hälfte der ursprünglich vorhandenen Atom- kerne zerfallen.
3. (^) Die effektive Dosis ist die physikalische Größe zur Beschreibung der Stärke von Strahlenwirkungen. Sie hat die Maßeinheit Sievert (Sv, 1 Sv = 1.000 mSv – Millisievert).

Herkunft und Eigenschaften | 05

dium kommen in unterschiedlichen Konzentrationen in allen Böden vor. Radon zerfällt mit einer Halbwertszeit von 3,8 Tagen 2)^ und sendet dabei Alpha-Strahlen aus, die aus Helium-Atomkernen bestehen. Radon ist farb-, geruch- und geschmacklos und kann deshalb vom Menschen nicht wahrgenommen werden. Radon ist als einziges na- türliches radioaktives Element gasförmig. Es ist in Wasser und Fetten sehr gut löslich.

Das Einatmen radonhaltiger Luft verursacht mit 1,1 mSv 3)^ pro Jahr im Mittel etwa die Hälfte der mittleren effektiven Dosis 3)^ durch na- türliche Strahlenquellen für die Bevölkerung (s. Abbildung S. 6). Die gesamte natürliche Strahlenbelastung ist ungefähr genauso groß wie die Strahlenbelastung aus künstlichen Quellen, einschließlich medizinischer Anwendungen.

Entstehung des Radons im Boden als Teil der natürlichen Uran- Radium-Zerfallsreihe und Transport in den Lebensraum des Menschen (Rn = Element-Symbol für Radon)

Uran Radium Radon

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Über die Atemwege gelangt nicht nur das Radon in die Lunge, denn es liegt in der Luft immer gemeinsam mit seinen kurzlebigen Zerfallsprodukten 5)^ vor. Während der größte Teil des Radons (als sich nicht anlagerndes Edelgas) wieder ausgeatmet wird, lagern sich seine ebenfalls eingeatmeten Zerfallsprodukte in der Lunge an. Somit trägt das Radon selbst nur wenig zur Strahlenbelastung bei. Den Hauptteil der Strahleneinwirkung in den Atemwegen bewirken die kurzlebigen Zerfallsprodukte des Radons, da sie hier weiter zerfallen. Ihre Strahlung kann Schäden in den Zellen des empfindlichen Lungengewebes auslösen. Der menschliche Organis- mus verfügt jedoch über Reparaturmechanismen, die die meisten derartigen Veränderungen in den Zellen beheben. Nur wenn solche Zellschäden infolge der Strahleneinwirkung nicht erfolgreich repa- riert werden, können diese zum Ausgangspunkt eines Lungenkrebses werden.

Auf Grundlage der bisherigen wissenschaftlichen Untersuchungen verwenden die Strahlenschutzgremien international die lineare Do- sis-Wirkungs-Beziehung ohne Schwellenwert für den praktischen Strahlenschutz. Danach nimmt die Wahrscheinlichkeit, an Lungen- krebs zu erkranken, in dem gleichen Maße zu wie die Dosis. So be- wirkt z. B. eine Verdoppelung der Dosis eine Verdoppelung der Erkran- kungswahrscheinlichkeit.

Erhöhtes Lungenkrebsrisiko durch Radon Bei den besonders stark mit Radon belasteten Bergarbeitern des

5. (^) Beim Zerfall von Radon entsteht zunächst Polonium, das über Blei- und Wismut-Isotope in ein weiteres Polonium-Isotop zerfällt. Die Zerfallsprodukte sind keine Edelgase, sondern elektrisch geladene Schwermetallatome.

Gesundheitliche Wirkung des Radons | 07

Gesundheitliche Wirkung

des Radons

Gesundheitsrisiko oder Heilmittel?

Uranbergbaus zeigt sich infolge der gemeinsamen Auswertung ver- schiedener internationaler Studien ein klarer Zusammenhang zwi- schen der Radonbelastung und dem Auftreten von Lungenkrebs. Zum Lungenkrebsrisiko durch Radon in Wohngebäuden wurden in Deutschland in den Jahren 1990 bis 1997 zwei große Bevölke- rungsstudien durchgeführt. Sie gehören im internationalen Maß- stab zu den umfangreichsten. Dabei wurden die Radonbelastungen von ca. 3.000 Lungenkrebspatienten mit denen einer nicht erkrankten Kontrollgruppe verglichen. Diese Studien wurden mit den Untersuchungen anderer Länder zusammengefasst und gemeinsam ausgewertet, um die naturgemäß großen Unsicherhei- ten der Ergebnisse durch die größere Anzahl der einbezogenen Lungenkrebsfälle zu verringern. Es zeigte sich ein Anstieg des Lungenkrebsrisikos, das sich bei 1.000 Bq/m 3 6)^ gegenüber niedrigen Radonkonzentrationen von unter 100 Bq/m 3 ungefähr verdoppelt (s. Abbildung S. 10).

Nach den Ergebnissen der Bevölkerungsstudien zum Lungenkrebs- risiko durch Radonbelastungen sind bei Anwendung der lineare Dosis-Wirkungs-Beziehung rechnerisch etwa 5 % der Lungenkrebs- fälle in Deutschland auf Radon bzw. seine kurzlebigen Zerfalls- produkte zurückzuführen. Über 90 % aller Lungenkrebsfälle werden durch das Tabakrauchen verursacht. Radon ist somit auch mit gro- ßem Abstand hinter dem Rauchen, als zweitwichtigste Lungenkrebs- ursache anzusehen.

Wichtig bei der Einschätzung des Lungenkrebsrisikos ist, dass auch unter den statistisch dem Radon zugeordneten Lungenkrebsfällen mehr als 90 % bei Rauchern auftreten, da sich die Risiken durch Rauchen und Radon multiplizieren. Sie verstärken sich somit gegenseitig, so dass das Lungenkrebsrisiko für Raucher mit stei- gender Radonkonzentration stärker wächst als für Nichtraucher. Bei gleicher Radonbelastung ist für einen Raucher das Risiko, an Lungenkrebs zu erkranken, ca. 25-mal höher als für einen Nicht- raucher. Die wirksamste Maßnahme gegen Lungenkrebs ist des- halb, mit dem Rauchen aufzuhören bzw. gar nicht erst damit anzufangen.

6. (^) Bq (Becquerel) ist die Maßeinheit der Aktivität radioaktiver Stoffe (1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde). Bq/m 3 ist daher die Aktivitätskonzentration (bezogen auf das Luftvolumen in Kubikmeter).

Radon als Heilmittel Radon wird auch gezielt in der Medizin zu therapeutischen Zwecken eingesetzt. Es handelt sich dabei um eine spezielle Form der Strahlen- therapie, die als Inhalationskur im Radonstollen, als Trink-Kur oder als Bade-Kur (Wannenbäder) mit stark radonhaltigem Wasser durchgeführt wird.

In wissenschaftlichen Studien wurde bestätigt, dass bei Rheuma- erkrankungen wie Morbus Bechterew (eine schmerzhafte Gelenk- rheumaerkrankung) und rheumatoider Arthritis sowie degenerativen Wirbelsäulen- und Gelenkerkrankungen eine lang anhaltende (bis zu einem Jahr) Schmerzlinderung und Funktionsbesserung durch eine Radontherapie erzielt werden kann.

Erwartete Todesfälle pro 1.000 Personen in Folge von Lungenkrebs bis zum 75. Lebensjahr 7)

Q lebenslange Nichtraucher Q Raucher (ca. 20 Zigaretten/Tag)

250

200

150

100

50

0

Todesfälle pro 1.000 Personen

Radonkonzentration (Bq/m 3 )

0 100 200 400 800

7. (^) Quelle: Darby S, Hill D, Auvinen A, Barros-Dios JM, Baysson H, Bochicchio F, Deo H, Falk R, Forastiere F, Hakama M, Heid I, Kreienbrock L, Kreuzer M, Lagarde F, Mäkeläinen I, Muirhead C, Oberaigner W, Pershagen G, Ruano- Ravina A, Ruosteenoja E, Schaffrath Rosario A, Tirmarche M, Tomášek L, Whitley E, Wichmann HE, Doll R: Radon in homes and risk of lung cancer: Collaborative analysis of individual data from 13 European case-control studies. BMJ 330:223-227; 2005

Bei der medizinischen Anwendung von Radon wirken die positiven Effekte und mögliche negative Einflüsse auf die Lunge neben- einander. In der Regel überwiegt jedoch der Nutzen der Therapie deutlich gegenüber der Erhöhung des Risikos, an Lungenkrebs zu erkranken. Zudem ist ein Rückgang des Medikamentenverbrauchs, der meist mit schädlichen Nebenwirkungen und anderen Risiken (z. B. Magen- und Darmblutungen) verbunden ist, zu verzeichnen, was sich sehr positiv auf das allgemeine Befinden der Patienten aus- wirken kann.

Wie auch bei anderen Anwendungen von Medikamenten oder Strah- lung ist es die Aufgabe des behandelnden Arztes, zwischen ver- schiedenen Behandlungsarten abzuwägen und dabei deren Nutzen in Bezug auf das Leiden des Patienten und die möglichen Neben- wirkungen zu betrachten. Die effektive Dosis durch eine Radon-Heil- kur liegt im Bereich der mittleren Jahresdosis durch die natürliche Radioaktivität in der Umwelt (Abbildung S. 6).

In Sachsen werden Patienten in den Kurorten Bad Brambach und Bad Schlema therapeutisch mit Radon behandelt.

Gesundheitliche Wirkung des Radons | 11

Badekur in einem radonhaltigen Wannenbad 8)

8. (^) Quelle: Kurgesellschaft Schlema mbH, www.kur-schlema.de

Die Radonkonzentration im Erdreich und in der Bodenluft unter- scheidet sich daher in Abhängigkeit von Boden- und Gesteinsart. Die zweite wichtige Einflussgröße für das „Radonangebot“ aus dem Untergrund ist die Gasdurchlässigkeit des Bodens, da das Radon von seinem Entstehungsort noch an die Erdoberfläche bzw. die Boden- platte eines Hauses gelangen muss, bevor es in die Freiluft austreten bzw. in das Haus eindringen kann.

Um die variierenden Radonkonzentrationen im Boden in Deutsch- land abzuschätzen, wurde im Auftrag des Bundesumweltministeri- ums eine Karte für das gesamte Bundesgebiet erstellt.

] www.bfs.de/de/ion/radon/radon_boden/radonkarte.html

Gebiete mit hoher Radonverfügbarkeit sind danach u. a. im Erzge- birge, Thüringer Wald, Harz, Fichtelgebirge und Bayerischen Wald zu finden. Dort ist auch erkennbar, dass auch in vielen anderen Regi- onen mittlere bis hohe Radonkonzentrationen zu erwarten sind.

Die in Sachsen durchgeführten Messprogramme ermöglichten eine etwas genauere Kartendarstellung im Raster 1 x1 km (Abb. unten). Die umseitige Karte ermöglicht Hinweise, welche Regionen in Sach- sen erhöhte Radonkonzentrationen im Untergrund aufweisen.

Diese Karten können jedoch nur einen regionalen Überblick liefern. Genaue Angaben zum Radonangebot an einem bestimmten Bau- standort sind daraus nicht ableitbar, da dieses auch auf engem Raum große Unterschiede aufweisen kann.

Radonvorkommen in Sachsen | 13

In Sachsen treten besonders hohe Radonkonzentrationen in der Bodenluft (300 – 500 kBq/m 3 ) vor allem in Regionen des ehemaligen Uranbergbaus auf.

Ergänzend zur Karte des Radonpotentials wurden die Überschreitungs- wahrscheinlichkeiten von Referenzwerten für die Radonkonzentration in Gebäuden im Freistaat Sachsen im 1 x 1 km-Raster abgeschätzt. Die daraus erstellten Karten dienen der Information der Bürger und zur Unterstützung der Baubehörden in den Gemeinden und Kreisen.

Somit liegen die Radonkonzentrationen in Gebäuden oft nur unge- fähr um das 100-fache niedriger als in der Bodenluft, d. h. im Bereich von unter 100 bis über 1.000 Bq/m 3.

Zusätzlich zum Eindringen von Bodenradon in Gebäude durch Un- dichtigkeiten kann Radon auch aus Baumaterialien freigesetzt werden. Weil Radon wasserlöslich ist, kann es mit Trink- bzw. Brauchwasser in Häuser gelangen und beim Duschen oder Kochen freigesetzt werden. Diese Beiträge führen jedoch in der Regel zu wesentlich niedrigeren Radonbelastungen als durch das Eindringen von Bodenradon. Der Beitrag der Baumaterialien liegt dabei im Mittel bei ca. 30 Bq/m³ und übersteigt in der Regel 70 Bq/m³ nicht. In Einzelfällen kann Radon aus Baumaterial bedeutsam werden, wenn Natursteine oder bergbauliche bzw. industrielle Rückstände mit erhöhten Radiumgehalten (z. B. aus der Uranerzaufbereitung, Haldenmaterial oder Kohleschlacken) direkt als Baumaterial, Beton- oder Mörtelzuschlagstoff oder für Funda- mente bzw. Hinterfüllungen beim Hausbau verwendet wurden.

Wichtig für das Eindringen des Radons aus dem Boden ist die Barri- ere, die die Bodenplatte und die erdberührten Wände eines Hauses darstellen. Sofern keine offenen Undichtigkeiten (z. B. Risse oder Spalte an Leitungsdurchführungen) vorhanden sind, erreicht nur das Radon den Innenraum, das während der Diffusion 10)^ durch diese

10. (^) Eindringen in Folge des Konzentrationsunterschieds, im Gegensatz zum „Strömen“ durch ein Loch aufgrund von Druckunterschieden.

Mögliche Radon-Eintrittspfade in einem Keller an Leitungsdurchführungen und über das Mauerwerk

Barriere noch nicht zerfallen ist (Halbwertszeit 2)^ 3,8 Tage, nach 3 Halbwertszeiten ist fast 90 % der Ausgangsmenge zerfallen).

Besondere Aufmerksamkeit ist geboten, wenn sich ein Gebäude in unmittelbarer Nähe von Bergbauhalden befindet oder eine luft- gängige Verbindung mit unterirdischen Hohlräumen besteht. Hier können stark erhöhte Radonkonzentrationen auftreten. So wurden die höchsten Radonkonzentrationen in Gebäuden mit einer Verbin- dung zu Grubenhohlräumen gemessen. Da im Erzgebirge und Vogt- land bereits seit Jahrhunderten ein intensiver Bergbau betrieben wurde, sind insbesondere hier Gebäude mit Verbindungen zu unter- irdischen Hohlräumen anzutreffen.

Jahreszeitliche Unterschiede Die Radonkonzentrationen in Gebäuden unterliegen jahreszeit- lichen Schwankungen. Da im Winter meist deutlich weniger gelüftet wird und der Temperaturunterschied zwischen dem Boden und dem Hausinneren größer als im Sommer ist, sind in dieser Zeit meist hö-

Radon in Gebäuden | 17

11. (^) Quelle: Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft

Verlauf der Monatsmittelwerte der Radonkonzentration in einem Erdgeschossraum 11)

800

600

400

200

0

Radonkonzentration in Bq/m

3

Monate ( ]Frühjahr, ]Sommer, ]Herbst, ]Winter )

06/200610/200602/200706/200710/200702/200806/200810/200802/200906/200910/200902/201006/201010/201002/201106/201110/201102/

Gegenüber der im Diagramm dargestellten mittleren Verteilung für die gesamte Bundesrepublik, gibt es jedoch auch erheb- liche regionale Unter schiede. So liegt z. B. auf Grund der geologischen und bergbaulichen Gegebenheiten sowie der Bausubstanz der Mittelwert in sächsischen Wohnungen bei ca. 80 Bq/m 3. In Kreisen mit niedrigen Mittelwerten sind hingegen auch einzelne Fälle hoher Radonkonzentrationen zu erwarten.

Eintrittspfade, Gebäudeeinfluss und Nutzungsverhalten Die Konstruktion des Hauses und vor allem die Dichtigkeit seiner erdberührten Hülle (Bodenplatte, Kellerwände, Durchführungen von erdverlegten Leitungen) sind entscheidend dafür, welche Eintritts- pfade für das Bodenradon vorhanden sind und welche Menge an Radon aus dem Boden in das Gebäude gelangen kann (s. Abbildung auf der nächsten Seite).

Neben dem Radonangebot im Boden und dem Vorhandensein von Eintrittspfaden für Radon in das Haus spielen die Gewohnheiten der Bewohner bzw. Nutzer (z. B. bei Arbeitsräumen) eine wich- tige Rolle. An erster Stelle steht hierbei das Lüften der Räume, da durch den Austausch mit der Außenluft eine deutliche Ver-

Radon in Gebäuden | 19

Radonmessung mit einem Radonmonitor in einem Neubau

Fugen zwischen Kellerwänden und Fundamentplatte

Risse in Keller- wänden und im Fundament Durchführungen von Rohren und Leitungen

Kabelschächte

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dünnung erreicht wird. Darüber hinaus ist die Radonkonzentration in den verschiedenen Etagen und Räumen eines Gebäudes vom Luft- austausch innerhalb des Hauses, von der Raumaufteilung und ihrer Nutzung abhängig.

Das aus dem Baugrund in den Kellerbereich bzw. bei fehlender Unterkellerung in das Erdgeschoss gelangte Radon breitet sich vor allem über Treppenaufgänge, Leitungsschächte sowie sonstige Kabel- und Rohrdurchführungen in die höheren Etagen aus. In der Regel ist dabei eine Abnahme der Radonkonzentration gegenüber dem Keller- bzw. Erdgeschoss festzustellen.

Sind die Nutzer nicht anwesend oder nicht aktiv (z. B. während der Nachtstunden), so fehlt in dieser Zeit der sonst durch das Öffnen von Türen und das Umhergehen verursachte Luftaustausch und die Radonkonzentration erreicht oft höhere Werte als während der aktiven Nutzung.

Eintrittspfade und Ausbreitung des Radons im Haus