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Radon - die unterschätzte Gefahr

Kurze Einleitung

Radon mit der chemischen Abkürzung Rn ist ein natürlicherweise vorkommendes Edelgas, das instabil ist und bei seinem Zerfall u.a. die sehr gefährlichen Alphastrahlen abstrahlt.
Die Strahlenbelastung durch Radon macht etwa die Hälfte der gesamten natürlichen Strahlenbelastung aus und ist z.B. für die Entstehung von Lungenkrebs mit verantwortlich.

Es ist zu erwarten, dass Deutschland aufgrund einer EU-Vorgabe von 2014 spätestens bis 2018  einen Grenzwert festegelegt haben wird. Derzeit ist  zu erwarten, dass er 300 Bq (Becquerel) pro Kubikmeter Luft betragen wird.

Allgemeine Vorbemerkungen

Die Ordnungszahl eines Elements im Periodensystem der Elemente gibt die Anzahl an Protonen im Atomkern des jeweiligen Elements an. 
So besitzt z.B. Wasserstoff (Symbol: H) die Ordnungszahl 1, Helium (Symbol: He) die Ordnungszahl 2 oder Sauerstoff (Symbol: O) die Ordnungszahl 8.
Neben den positiv geladenen Protonen befinden sich im Atomkern noch die elektrisch neutralen Neutronen. Die Ordnungszahl wird meist durch ein Z symbolisiert und die Anzahl der Neutronen durch ein N. 
Die Summe aus beiden ist die Massenzahl des jeweiligen Elements:

M = Z + N

Wie gesagt: jedes Element besitzt eine feste Anzahl an Protonen. Aber die Anzahl der Neutronen desselben Elements differiert oft erheblich. So gibt es Wasserstoff mit keinem Neutron im Kern, mit einem und mit zwei. 
Aber alle drei Atome sind Wasserstoff mit der Ordnungszahl 1 und mit den Massenzahlen 1, 2 und 3. 
Man bezeichnet die verschiedenen Atome des Wasserstoffs als Nuklide und zusammen mit den Elektronen der Atomhülle als Isotope. Sofern ein Nuklid instabil ist wird es als Radionuklid bezeichnet.
Die Symbole für die drei Nuklide bzw. Isotope des Wasserstoffs sind: H 1, H 2 oder H 3. Es sei erwähnt, dass H 2 auch als Deuterium und H 3 als Tritium bezeichnet werden. 
Besonders Interessierte seien darauf hingewiesen, dass es auf künstlich hergestelltem Wege auch H 4, H 5 oder H 6 gibt - mit extrem kleinen Halbwertszeiten.
Übrigens ist das Tritium radioaktiv und zerfällt mit einer Halbwertszeit von 12,33 Jahren über einen Betaminuszufall in Helium (He3). 
Der in der Natur vorkommende Wasserstoff besteht insgesamt zu 99,9885% aus H1, zu 0,0115% aus H2 und nur zu 10-15% (= Billiardestel) aus H3.

Entstehung von Radon

Radon (Symbol: Rn) ist ein Edelgas und besitzt im Periodensystem der Elemente die Ordnungszahl 86. Es ist nicht sichtbar sowie geruchs- und geschmacklos. 
In der Erdatmosphäre ist es das seltenste natürlich vorkommende Gas überhaupt. So kommt nur 1 Radonatom auf rund 1.021 Luftatome.
Beim Radon sind die Isotope bzw. Nuklide von Rn 200 bis Rn 226 bekannt. Alle diese Isotope sind instabil, also radioaktiv und zerfallen bzw. zerstrahlen weiter bis zum stabilen Endprodukt dem Blei (Pb).
Das Radon 222 entsteht nach der Uran-Radium-Zerfallsreihe auf folgende Weise:

U 238 (α - Zerfall) ⇒   Th 234 - Zerfall)  ⇒   Pa 234 - Zerfall)  ⇒  U 234 (α - Zerfall) ⇒   Th 230 (α - Zerfall) ⇒  Ra 226 (α - Zerfall)  ⇒  Rn 222

Radon-Nuklide

Die Halbwertszeiten aller Isotope des Radons - mit Ausnahme des Rn 222 - liegen im Bereich von Sekunden und Minuten. Außerdem beträgt der Anteil des Rn 222 am vorkommenden Radon rund 90%. 
Daher spielt nur dieses Isotop - und vor allem seine Folgeprodukte - für die Strahlenbelastung des Menschen eine erwähnenswerte Rolle. 
Es sei erwähnt, dass Rn 219 rund 1%, Rn 220 rund 9% und rund 222 rund 90% aller Isotope des Radons ausmachen. 
Die anderen Isotope des Radons sind entweder künstlich erzeugt oder kommen nur in extrem geringen Spuren vor.
Die Halbwertszeit des Rn 222 beträgt 3,825 Tage. Es zerfällt über einen Alphazerfall mit einer Energie von 5,49 MeV in Polonium 218, das seinerseits wiederum instabil ist und weiter zerfällt. (Näheres siehe weiter unten)

Zerfallsarten einiger Radon-Nuklide bzw. Isotope

Nuklid/Isotop

Vorkommen

Halbwertszeit

Art des Zerfalls Energie der Strahlung Zerfallsprodukt
Rn 200 künstlich erzeugt

1 Sekunde

α - Zerfall

6,91

Polonium 216

Rn 208 künstlich erzeugt

24,4 Minuten 

α - Zerfall

6,3 MeV

Polonium 204

Rn 217 künstlich erzeugt

0,54 Millisekunden 

α - Zerfall

7,89 MeV

Polonium 213

Rn 218 natürlich vorkommend - in Spuren

0,35 Millisekunden 

α - Zerfall

7,26 MeV

Polonium 214

Rn 219 natürlich vorkommend - 1%

3,96 Sekunden 

α - Zerfall

6,95 MeV

Polonium 215

Rn 220 natürlich vorkommend - 9%

55,6 Sekunden 

α - Zerfall

6,4 MeV

Polonium 216

Rn 221 künstlich erzeugt

25 Min. 

β - Zerfall
α - Zerfall

α - Zerfall: rund 6 MeV

über β - Zerfall:
Francium 221
über α - Zerfall: 
Polonium 217

Rn 222 natürlich vorkommend - 90%

3,825 Tage 

α - Zerfall 

 5,49 MeV

Polonium 218

Rn 223 natürlich vorkommend - in Spuren

43 Minuten 

β - Zerfall

 rund 1 Mev

Francium 223

Rn 226 künstlich erzeugt

6 Minuten 

β - Zerfall

 

Francium 226

Vorkommen von Radon in Deutschland

Radonvorkommen in Deutschland © goruma (H.Ganter)

Die Radonkonzentrationen sind besonders in folgenden Regionen überdurchschnittlich hoch:

Bayerischer Wald
Eifel
Erzgebirge (hier besonders in Schneeberg)
Fichtelgebirge
Harz
Schwarzwald
Thüringer Wald


Außer in den genannten Gebieten beträgt die Radonkonzentration in Deutschland In der Luft im Freien zwischen 8 und 30 Bq (Becquerel) pro m³. 
Aber direkt über dem Boden kann es - wie in der Abbildung ersichtlich - zu erheblich höheren Werten kommen.
Das aus dem Boden freiwerdende Edelgas Radon gelangt vor allem über undichte Fundamente, rissiges Mauerwerk oder über Mediendurchführungen Gas-, Wasser- oder Elektroanschlüsse in Gebäude.
Daher ist die Radonkonzentration im Keller und den untersten Stockwerken am höchsten. Radon aus Wasser oder dem Mauerwerk selber spielen dabei kaum eine Rolle.
Es sei erwähnt, dass bei Radonkonzentrationen in der Bodenluft unter ca. 20 kBq (k = kilo = 1.000) nicht mit erhöhten Radonkonzentrationen in der Raumluft zu rechnen ist!
Die mittlere Radon-Konzentration beträgt in Deutschland in Wohnräumen etwa 50 Bq pro m³, wobei die Schwankungsbreite in einem Bereich von wenigen Bq pro m³ bis zu vielen Tausend reicht. Nur ca. 7% der Wohnräume in Deutschland weisen in Wohnräumen jedoch Werte von mehr als 100 Bq pro m³ und 0,07% über 1.000 Bq pro m³ auf. In der Luft unmittelbar über radonreichen Böden können dagegen Konzentrationen von über 100.0000 Bq pro m³ auftreten - beim Spielen von Kindern oder dem "Gassigehen" von (kleinen) Hunden sollte das berücksichtigt werden. 

Grenzwerte
Derzeit gibt es in Deutschland keine offiziellen Grenzwerte. Aber es ist zu erwarten, dass Deutschland - wie oben erwähnt -  aufgrund einer EU-Vorgabe von 2014 bis 2018 einen Grenzwert von festgesetzt haben wird - wahrscheinlich 300 Bq pro Kubikmeter Luft.
Nach einer Empfehlung des Bundesamtes für Strahlenschutz sollten aber bereits ab einer Konzentration von 100 Bq pro m³ im Jahresmittel  Sanierungsarbeiten vorgenommen werden. 
Bei neuen Gebäuden sollte von vornherein diese Konzentration durch bauliche Maßnahmen möglichst nicht überschritten werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass undichte Stellen im Gebäude  zu einer Art Kamineffekt führen können und dass damit das Radon regelrecht aus der Umgebung angesaugt wird.

Wirkungen auf den Menschen, Zerfall

Zerfallsschema des Radons (Rn 222) © goruma (Dr. Ramm)

Bekanntlich ist Alphastrahlung eine für Lebewesen besonders gefährliche Strahlung, die auf kleinstem Raum zu starken Ionisationsprozessen und damit zu Schäden an der DNA führt. Die Folgen davon kann eine Krebserkrankung sein.
Um die Gefährlichkeit des Radons einschätzen zu können, sei erwähnt, dass die gesamte jährliche Strahlenbelastung aus natürlich vorkommender Strahlung des Menschen von etwa 2,2 mSv (Millisievert) sich wie folgt zusammensetzt:

kosmische Strahlung: rund 0,3 mSv
terrestrische Strahlung: rund 0,5 mSv
inkorporierte Radionuklide (ohne Radon) : rund 0,3 mSv
inkorporiertes Radon: 1,1 mSv

Die mittlere jährliche Strahlenbelastung durch in den Körper aufgenommenen (inkorporiert) Radon 222 ist damit genauso groß wie die Belastung durch alle anderen natürlichen Strahlenquellen zusammen.
Allerdings ist weniger das Radon selber für die Entstehung von Lungenkrebs so gefährlich, sondern seine kurzlebigen Folgeprodukte. Diese Schwermetalle lagern sich dann u.a. an in der Luft befindliche Aerosole oder auch Feinstaubteilchen an und gelangen über die Atmung in das Lungengewebe, wo sie sich im Gewebe anlagern.
Die Zerfallsprodukte des Radons sind in der Abbildung ersichtlich.

Es gilt als relativ gesichert, dass das Lungenkrebsrisiko in etwa proportional (linear) mit der Radonkonzentation in Wohnräumen steigt.
Radon bzw. seine Folgeprodukte sind wahrscheinlich für etwas weniger als 10% der vorkommenden Lungenkrebse verantwortlich. Außerdem weiß man, dass bei einer 100 Bq höheren Radonkonzentration das Lungenkrebsrisiko um ca. 10% steigt.
Man schätzt aufgrund von neueren Studien, dass in Deutschland ca. 1.900 bis 2.000 Menschen aufgrund der Wirkung des Radons an Lungenkrebs versterben. Die Gefährdung durch Radon sollte daher sehr ernst genommen werden.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass sich Rauchen und Radon in ihren Wirkungen gegenseitig verstärken - so steigt das Risiko für einen Raucher um den Faktor 25 gegenüber einem Nichtraucher an - sofern beide über eine längere Zeit der gleichen Radonexposition ausgesetzt waren.

Beispiel
In Deutschland - und den meisten europäischen Ländern - sterben rund 41 Nichtraucher pro 10.000 Menschen bis zu ihrem 75. Lebensjahr an den Folgen von Lungenkrebs.
Sofern dieser Personenkreis einer Radonbelastung von zusätzlichen100 Bq ausgesetzt wäre, so würde die Anzahl an Lungenkrebstoten auf 45 pro 10.000 ansteigen.

Schneeberger Krankheit

Allgemeine Vorbemerkungen
Schneeberg ist eine alte Bergbausiedlung mit heute rund 15.000 Einwohnern. Sie liegt im Landkreis "Erzgebirgskreis" im Freistaat Sachsen.
Unter der Altstadt, die auf einen Hügel liegt, befindet sich ein weitverzweigtes System von Schächten und Stollen, in denen früher Edelmetalle gefördert bzw. abgebaut wurden.
Nach der Wende wurden die Stollen geschlossen und die Stollen nicht mehr belüftet. Daher trat das Gas durch Öffnungen und Risse im Gestein nach oben und gelangte u.a. in die Keller, in die Wohnstuben oder die Kinderzimmer.
Besonders gefährdet sind die Bewohner der historischen Altstadt, denn dort münden einige Stollen direkt in viele Keller.
In der Schneeberger Altstadt starben beispielsweise viermal mehr Frauen an Lungenkrebs als im Durchschnitt der Republik. Der Grund war, dass sich die Frauen häufiger in den Häusern aufgehalten hatten als beispielsweise ihre Männer.

Schutzmaßnahmen
- Bei geringer Belastung Ventilatoren verwenden, die die belastete Luft absaugen.
- Bei höheren Konzentrationen müssen die Fußböden von Erdgeschoßwohnungen mit einer Schutzschicht abgedichtet werden.
- Bei einer starken Verstrahlung hilft allerdings nur eine Isolierung der Fundamente

Historisches

Breits gegen Ende des 15. Jahrhunderts stellte man fest, dass zahlreiche Bergleute an einer Lungenerkrankung litten, die man als "Bergsucht" bezeichnet hatte.
Im 18. Jahrhundert bemerkte man, dass sehr häufig junge Bergleute in und um Schneeberg an der Bergsucht erkrankten und nach dem Ausbrechen der Symptome meist wenige Monate später verstorben waren.
Man bezeichnete diese Art der Bergsucht daher als "Schneeberger Bergkrankheit".

Mitte des 19. Jahrhunderts gelang es durch Autopsien zahlreicher verstorbener Bergleute, dass die Schneeberger Bergkrankheit eine durch die Bergmannstätigkeit hervorgerufene Art von Lungenkrebs ist.
Fälschlicherweise wurde nur das in den Erzen vorkommende Arsen zusammen mit dem Gesteinsstaub dafür verantwortlich gemacht.

Erst nach der Entdeckung der Radioaktivität durch den französischen Physiker Henri Becquerel (1852-1908) im Jahr 1896 sowie des Radiums 1898 durch das Ehepaar Pierre (1859-1906) und Marie Curie ()1867-1934 ergab sich die Möglichkeit, die wahren Ursachen der Erkrankung zu erforschen.

Die Hintergründe für diese Art des Lungenkrebses durch das Einatmen von durch Radon kontaminierte Staub und Luft wurde erst 1939 durch den Biophysiker Boris Rajewsky nachgewiesen. Eine weitere Erkenntnis stammt von 1951, als der US-Amerikaner Bale nachwies, dass nicht primär das Radon, sondern vor allem dessen radioaktive Zerfallsprodukte den Lungenkrebs verursachen. Der Grund ist, dass das Radon wider ausgeatmet wird und sich nicht im Lungengewebe festsetzt.

Hinweis
Nach dem 2. Weltkrieg wurde von 1947 bis 1953 durch die SAG-Wismit (Sowjetische AG) in Sachsen und Ostthüringen Uran gefördert. Ab 1954 wurde die Uranförderung von der SDAG Wismut (Deutsch-Sowjetische AG)  übernommen.
Das Uran diente vor allem für das sowjetische A-Bombenprojekt.  Insgesamt wurden seinerzeit rund 231.000 Tonnen Uran gefördert, in Schneberg jedoch nur ca. 250 Tonnen. Insofern spielte die Wismut in Schneeberg nur eine sehr untergeordnete Rolle.
Bis heute wurden rund 9.000 Lungenkrebsfälle aller bei der Wismut insgesamt Beschäftigten als berufsbedingt anerkannt. Von diesen Menschen sind mittlerweile alle verstorben.

Die 1991 gegründete Wismut GmbH hat bis heute große Teile der alten Abbaugebiete Sachsen und Thüringens saniert und wieder für die Menschen nutzbar gemacht. Die Gesellschaft befindet sich im Besitz der Bundesrepublik Deutschland.
Trotz ihres Namens betreibt sie keinerlei Bergbau!!

Messungen in Privathäusern

Wer in besonders radonbelasteten Regionen wohnt und sich Sorgen um die eigene Gesundheit und vor allem die seiner Kinder macht, der kann von den folgenden Institutionen eine Messung vornehmen lassen. Das gilt auch für Schulen oder Kitas. Dabei ist aber zu berücksichtigen, dass eine Messung der Raumluft in Wohnräumen über viele Tage oder sogar Wochen vorgenommen werden muss, da die Radonkonzentration im Laufe eines Tages und mit der Jahreszeit stark schwanken kann und eine Einzelmessung daher wenig über die jährliche Radonbelastung aussagt:

Landesamt für Umwelt und Geologie
Referat 44
Zur Wetterwarte 11
01109 Dresden
Tel.: 0049 - (0)351 - 892 84 34
www.umwelt.sachsen.de/lfug  

Beratungsstelle für radongeschütztes Bauen
Curiestr. 3
08301 Schlema
Tel.: 0049 - (0)3772 - 242 14

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Kommentare
Dr. K. Leißner  (Montag, 28.09.2015)
Eine wirklich lesenswerte und meines Wissens nach auch korrekte Darstellung. Besonders interessant finde ich die Darstellung der Schneeberger Krankheit und die Tatsache, dass die Wismut damit gar nichts oder aber fast nichts zutun hatte. Die offizielle Zahl von 9.000 Toten halte ich übrigens für viel zu gering, da viele Lungenkrebserkrankte gar nicht anerkannt worden sind. Man kann da durchaus von 30.000 ausgehen.


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