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Radon: Nutzen und Risiko Alexander Kaul, Wolfenbüttel 1. Radon als Heilmittel Indikationen und klinisch kontrollierte Studien • 1.1 AAAAAAAAA 1.2 Wirkungsmechanismus BBBBBBBBBB • 1.3 Strahlenbedingtes Risiko für Patient und Personal Medikamentös bedingtes Risiko und Risikovergleich • 1.4 AAAAAAAAA 2. Geogen bedingte Radonexposition und Risiko • AAAAAAAAA 2.1 Diffusion von Radon in die Umwelt 2.2 Messung von Radon in Luft 2.3 Dosis und Risiko 14. Sommerschule für Strahlenschutz, Berlin, 20. - 24. Juni 2005 • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA • AAAAAAAAA 1. Radon als Heilmittel: • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB 1.1 Indikationen und klinische • AAAAAAAAA Studien • AAAAAAAAA Chronisch rheumatische Erkrankungen Spondylarthritis ankylopoetica (Morbus Bechterew) Spondylosen Spondylarthrosen • AAAAAAAAA Osteochondrosen • BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA Ziele der Therapie • AAAAAAAAA Schmerzlinderung Behebung funktioneller Einschränkungen Verminderung des Medikamentenverbrauchs Wesentliche Indikationen und Ziele der Radon-Therapie Über die Haut (Diffusion durch die Epidermis) Wannenbad mit radonhaltigem Wasser Radon-Trockengasbad Radon-Dunstbad • AAAAAAAAA Über die Lunge (Diffusion durch die Lungenepithelien) • Heilstollen BBBBBBBBBB • Thermal-Heilstollen AAAAAAAAA Radongas-Therapie • AAAAAAAAA Über den Magen-Darm-Trakt (Diffusion durch die Magenschleimhaut) Applikationsformen der Radon-Therapie und Diffusionswege des Radons 3 Studien mit Radon-Thermalwasserbädern: prospektive, randomisierte, placebo-kontrollierte DoppelblindStudien 2 Studien im Radon-Stollen: randomisierte klinische Studien • AAAAAAAAA Therapie: degenerative Wirbelsäulenerkrankungen, rheumatische • BBBBBBBBBB Arthritis, ankylosierende Spondylitis (Morbus Bechterew) • AAAAAAAAA Zielparameter: Schmerzausmass, d.h. Druckschmerzschwellen, • AAAAAAAAA funktionelle Einschränkungen und Medikamentenverbrauch Metaanalyse ( 378 Patienten): Einfluss von Radon auf das Schmerzausmass und den Medikamentenverbrauch Klinisch kontrollierte Studien zur Radon-Therapie (540 Patienten) Autor, Jahr Pratzel et al., 1993; 1999 Erkrankung degeneratives HWS-Syndrom Anzahl Patienten, Art der Therapie 46 Best'sche Wanne, 3 kBq L-1, bzw. Leitungswasser 9 x 20 min Zielparameter Druckschmerzschwelle der paravertebralen Muskulatur 2 - 4 Monate nach der Rn-Therapie signifikanter schmerzlindernder Effekt Druckschmerzschwelle bzw. Schmerzintensität 2 bzw. 4 Monate nach der Rn-Therapie signifikante, länger andauernde Schmerzlinderung Schmerzintensität und funktionelle Einschränkung 6 Monate nach RnTherapie signifikant besseres Ergebnis • AAAAAAAAA Pratzel et al., 1999 • 52 BBBBBBBBBB Best'sche Wanne, degenerative Wirbelsäulen- oder Gelenkbeschwerden 0,8 kBq L-1, bzw. Leitungswasser 8 x 20 min • AAAAAAAAA Franke et al., 2000 • AAAAAAAAA60 Rheumatoide Arthritis Best'sche Wanne, 1,3 kBq L-1 222Rn + 1,6 g L-1 CO2; alleinige CO2 - Bäder; 15 Bäder Befund Ergebnisse kontrollierter klinischer Doppelblind-Studien zur RadonTherapie rheumatologischer Erkrankungen Autor, Jahr Lind Albrecht, 1994; 1999 Erkrankung Anzahl Patienten, Art der Therapie 262 • AAAAAAAAA Morbus Bechterew • (100 in random. Studie) Radonstollen, 30 - 130 kBq m-3 BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA Tubergen et al., 2000 Morbus Bechterew 120 randomisiert drei Behandlungen zugeführt; Radongruppe: RadonThermalstollen; 44 kBq m-3 • AAAAAAAAA Zielparameter Befund Schmerzausmass, FunktionseinSchränkung, Medikamentenverbrauch Monate (auch>12) anhaltender, z.T. signifikant günstigerer Effekt der Rn-Therapie Schmerzintensität und Dauer der Morgensteife 6-9 Monate nach Studienbeginn Zielparameter signifikant besser nur noch bei der Radongruppe Ergebnisse kontrollierter randomisierter klinischer Studien zur RadonTherapie rheumatologischer Erkrankungen Untersuchung des Schmerzausmasses und des Medikamentenverbrauchs als Funktion der Zeit nach Therapie Ergebnisse • AAAAAAAAA • Unmittelbar nach der Behandlungsphase kein BBBBBBBBBB signifikanter Unterschied zwischen RadonTherapie und Kontrollgruppen • AAAAAAAAA • In der Folgezeit nach 3 Monaten (p=0,02) und AAAAAAAAA 6 Monaten (p=0,002) war das Schmerzausmass bei den mit Radon behandelten Patienten und damit der Medikamentenverbrauch signifikant geringer Ergebnisse der Metaanalyse der klinisch kontrollierten Studien (378 Patienten) Kontrollierte klinische Studien, soweit prinzipiell möglich als prospektiv randomisierte, placebo-kontrollierte Doppelblind• AAAAAAAAA studien durchgeführt, zeigen, dass die Wirksamkeit der balneologischen Radon-Therapie in Form anhaltender Schmerz• BBBBBBBBBB linderung und verminderten Medikamentenverbrauchs im Vergleich •zu AAAAAAAAA Kontrollen über viele Monate nach Therapieende signifikant erhalten bleibt. • AAAAAAAAA Zusammenfassung 1. Radon als Heilmittel: • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB 1.2 Wirkungsmechanismus • AAAAAAAAA • AAAAAAAAA Biokinetik des Radons und seiner kurzlebigen Zerfallsprodukte physikalische Diffusion von Rn in die Epidermis, das subbasale Hautgewebe und die Blutkapillaren des Hautgewebes Adsorption von kurzlebigen Zerfallsprodukten an der Epidermis Lösung des Radons im Blut, Verteilung im gesamten Körper • AAAAAAAAA entsprechend seiner spezifischen Löslichkeit in den einzelnen Geweben, Transport der durch Zerfall im Organismus • BBBBBBBBBB gebildeten Zerfallsprodukte • AAAAAAAAA im Diffusionsgleichgewicht: Verteilungskoeffizienten 0,43 für Blut/Luft • AAAAAAAAA 11,2 für Fettgewebe/Blut 0,66 für Niere/Blut 0,71 für Leber/Blut 0,36 für Knochen Ausscheidung des Rn durch Exhalation und Diffusion über die Haut Aufnahme, Verteilung und Ausscheidung von Radon und Zerfallsprodukten im Organismus (Biokinetik) am Beispiel Radon-Badekur • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA • AAAAAAAAA Exhalation von Radon während der Therapie im Wannenbad (v. Philipsborn, 2000) Fluenz (Alphateilchen von 5 MeV Anfangsenergie, Energiedosis in der Epidermis ≤ 2 mGy): 80/mm2 Zellquerschnitt: 100 μm2 = 0,0001 mm2 →bei diesen sehr niedrigen Energiedosen werden die weitaus meisten Zellen von keinem Alphateilchen getroffen • AAAAAAAAA BBBBBBBBBB LET (α, 5• MeV): 750 keV/μm • 5AAAAAAAAA Zelldicke: μm →etwa 25 •000AAAAAAAAA Ionisationsprozesse, d.h. sehr hohe lokale Energiedeposition und damit starke biologische Wirkungen in den getroffenen Zellen und in deren Nachbarschaft (Reichweite der α-Teilchen etwa 35 μm und Bystander-Effekt durch Botenstoffe) Energiedeposition von Alphateilchen in Zellen der Epidermis Energiedeposition von Alphateilchen in einem kleinen Bruchteil der Zellen der Epidermis • AAAAAAAAA Herunterregulierung der transendothelialen Leukozytenmigration (Wanderung der weissen Blutzellen durch • BBBBBBBBBB die zelluläre Innenauskleidung der Blutgefässwände) sowie der Makrophagenund Neutrophilenaktivitäten (enzyma• AAAAAAAAA tischer Abbau von phagozytierten Zellen zu kleineren Molekülen)•mitAAAAAAAAA Hilfe anti-inflammatorischer Zytokine mit einer schützenden Rolle bei Entzündungen (Zytokine: durch Zellen produzierte Proteine, die als Botenstoffe das Verhalten anderer Zellen beeinflussen) Molekularer und zellulärer Reaktionsweg der Schmerztherapie chronischer Entzündungen bei der Radon-Badetherapie Forschungsergebnisse zur Immunmodulation mit UV-B-Strahlung • durch strahlenbedingte Zell-Apoptose bei den apoptotischen Zellen selbst oder bei phagozytischen Nachbarzellen Auslösung der Sezernierung anti-inflammatorischer Zytokine • AAAAAAAAA (Apoptose: programmierter Zelltod aufgrund der Akti- • BBBBBBBBBB vierung eines zellinneren enzymatischen Abbauprozesses) • AAAAAAAAA Forschungsergebnisse von Untersuchungen mit Alphateilchen • AAAAAAAAA • Schmerzlinderung durch Radonbehandlung bei Morbus Bechterew korreliert mit einer vermehrten Aktivität eines Zytokins mit regulierender Funktion für Immunreaktionen Experimentelle Hinweise für eine radonbedingte Immunmodulation Als molekularer und zellulärer Mechanismus des nachhaltigen Thera- AAAAAAAAA pieerfolges•lässt sich die Herunterregulierung der zellulären Immunantwort als •Folge der Zell-Apoptose durch geringe AlphateilchenBBBBBBBBBB Dosen und der anschliessenden Freisetzung entzündungshemmender • AAAAAAAAA Botenstoffe erkennen. • AAAAAAAAA Zusammenfassung 1. Radon als Heilmittel: • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB 1.3• AAAAAAAAA Strahlenbedingtes Risiko für Patient und Personal • AAAAAAAAA 1.3.1 Patienten Patientenschutz • Die mit der therapeutischen Anwendung des Radons verbundene Strahlendosis des Patienten und das daraus möglicherweise re- sultierende Strahlenrisiko gegen den Nutzen der Therapie abzuwägen (= Aufgabe des Arztes) • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB Schutz des Personals AAAAAAAAA • Die• Strahlenschutzmassnahmen bei der therapeutischen Anwendung Radons so zu optimieren, dass beim Personal die ge• des AAAAAAAAA setzlich geforderten Grenzwerte der Dosis möglichst weit unterschritten werden, ohne den Nutzen der therapeutischen Massnahme in Frage zu stellen (= Aufgabe der für den Strahlenschutz verantwortlichen Personen) Aufgaben des Strahlenschutzes bei der Radon-Therapie Wannenbad-Kur Thermal-Heilstollen-Kur 662 Bq 222Rn/L, 10x20 min 44 kBq 222Rn/m3, 10x1h 0,1 μGy 1,6–2,2 μGy Muskeln, Gonaden, Knochen 3,3-8,8 μGy rotes Knochenmark, Nebenniere, Leber, 0,3-0,5 μGy 3 μGy Knochen • • • 800 μGy (425 μGy Leber,Muskel, AAAAAAAAA Blut, Gonaden, Niere BBBBBBBBBB Lunge, tracheobronchialer AAAAAAAAA Bereich Epidermis • AAAAAAAAA Haut) effektive Dosis 0,2 mSv Blut 22 μGy Niere 410 μGy Lunge, tracheobronchialer Bereich 495 μGy Epidermis (265 μGy Haut) effektive Dosis 1 mSv Werte der Energiedosis in Organen/Geweben (berechnet nach Daten von Hofmann, 1999) und der effektiven Dosis einer Kur Bruchteil der Applikationsform Äquivalentdosis Effektive jährl. nat. (mSv) Dosis Strahlendosis (mSv) von 2,1 mSv (%) Lunge Epidermis • AAAAAAAAA Badekur, 10x20 min Bad Gastein, 662 Bq/L • 0,05 BBBBBBBBBB 0,1 Bad Schlema, 1 550 Bq/L 20 0,2 10 50 0,5 25 10 1 50 4 0,05 2 • AAAAAAAAA Inhalationskur, 10x1h 10 • AAAAAAAAA Bad Gastein, 44 kBq/m3 Luftbadekur Bad Gastein, 140 kBq/m3 0,0001 Äquivalentdosis von Lunge und Epidermis sowie effektive Dosis von Patienten bei unterschiedlichen Arten der Radon-Therapie (1-malige Kur) Vergleich der effektiven Dosen Badekur: maximal 0,5 mSv Thermalstollen-Inhalationskur: maximal 2 mSv Jährliche natürliche Strahlendosis: 2,1 mSv • (Variationsbreite AAAAAAAAA 1 – 10 mSv) • BBBBBBBBBB Vergleich des Lungenkrebsrisikos • AAAAAAAAA Thermalstollen-Inhalationskur: Lungendosis 10 mSv • AAAAAAAAA Lungenkrebsrisiko (LNT-Modell, ICRP 60): 10 x 10-3 Sv x 85 x 10-4 Sv-1 = 0,01% Bevölkerung (Nichtraucher und Raucher): etwa 5% Bewertung von Strahlendosis und Strahlenrisiko des Patienten (1-malige Kur) Patienten 6 Kuren (Mittelwert) 8 Stunden mittl. Aufenthaltsdauer im Stollen pro Kur 44 kBq/m3 Radon-Aktivitätskonzentration (Mittelwert) Exposition: 6 x 8 x 44 000 Bq/m3 = 2,1 x 106 Bq h/m3 Bevölkerung 75 Jahre mittlere Lebenserwartung • AAAAAAAAA • 19 h/d Aufenthaltsdauer in Wohnungen BBBBBBBBBB 5 h/d Aufenthaltsdauer im Freien • AAAAAAAAA 40 Bq/m3 in Wohnungen (Median) 10 Bq/m3 im Freien (Median) • AAAAAAAAA Exposition: 75 x 365 x (19 x 40 + 5 x 10) Bq h/m3 = 2,2 x 107 Bq h/m3 Verhältnis der Radon-Exposition Patient/Bevölkerung: < 10 % Bewertung der Radon-Exposition des Patienten (mehrmalige Thermalstollen-Inhalationskur) 6 Kuren, 8h mittlere Aufenthaltsdauer im Stollen pro Kur, mittlere 222RnAktivitätskonzentration 44 kBq/m3 Exposition: 2,1 x 106 Bq h/m3, d.h. 10% der Exposition durch Radon in Wohnungen in 75 Jahren • AAAAAAAAA Lungenkrebsrisiko (berechnet auf der Grundlage der LNT-Hypothese und nach Angaben• vonBBBBBBBBBB S. Darby et al., 2005) Nichtraucher: 0,1 x 0,413% = 0,04% (gem. Risikokoeff. von ICRP: 0,05%) AAAAAAAAA Raucher: 0,1• x 10,7% = 1,07% • AAAAAAAAA Zusätzliches Lungenkrebsrisiko durch Radon-Balneotherapie und Radon in Wohnungen Nichtraucher: (0,413 + 0,04)% = 0,417% Raucher: (10,7 + 1,07)% = 11,77% 222Rn-Exposition und rechnerisches Lungenkrebsrisiko von Patienten nach mehrmaligen Kuren in einem Radon-Thermalstollen Das auf der Grundlage der „linear non-threshold“ – Hypothese LNT des prospektiven •Strahlenschutzes unter dem Vorsorgeaspekt berechnete AAAAAAAAA Lungenkrebsrisiko einer einmaligen Radon-Thermalstollen-Inhalations- • BBBBBBBBBB Kur beträgt auf der Grundlage der Risikokoeffizienten der ICRP maximal • AAAAAAAAA 0,01% im Vergleich zum spontanen Lungenkrebsrisiko der Bevölkerung von etwa 5%.• AAAAAAAAA Zusammenfassung Die effektive Dosis des Patienten einer 1-maligen radon-balneotherapeutischen Kur liegt mit 0,05 bis 2 mSv deutlich unter bzw. maximal bei dem Wert der mittleren effektiven jährlichen Strahlendosis von 2,1 mSv (Variationsbereich: 1-10 mSv). • AAAAAAAAA Die Gesamtexposition des Patienten einer mehrmaligen Inhalationskur imThermal-Heilstollen beträgt maximal 10 % der Radon-Exposition einer Person •der BBBBBBBBBB Bevölkerung über eine Lebenszeit von 75 Jahren bei einem Aufenthalt in Wohnungen und im Freien mit Medianwerten der • AAAAAAAAA Radon-Aktivitätskonzentration von 40 bzw. 10 Bq/m3. • AAAAAAAAA Das hypothetische Lungenkrebsrisiko von Patienten (Nichtraucher und Raucher) als Folge von mehreren radon-balneotherapeutischen Kuren in einem Thermal-Heilstollen ist rechnerisch um maximal 10% gegenüber dem durch Radon in Wohnungen erhöht. Zusammenfassung 1. Radon als Heilmittel: • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB 1.3• AAAAAAAAA Strahlenbedingtes Risiko für Patient und Personal • AAAAAAAAA 1.3.2 Personal Applikationsform Eff. Jahresdosis (mSv) Bruchteil des Grenzwertes berufl. Strahlenexp. von 20 mSv/a (%) Badekur • AAAAAAAAA Sibyllenbad 800 Bq/m3 Raumluft, 2 000 h/a Aufenthalt 450 Bq/m3 Raumluft, 400 h/a Aufenhalt 260 Bq/m3 Raumluft, KohlesäuerlingMischbad • max 2,5 10 BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA 0,25 1 0,2 1 • AAAAAAAAA Inhalationskur Bad Gasteiner Thermalstollen, 44 kBq/m3 Bad Schlema, Rn-GasTherapie, 500 Bq/m3 Raumluft 8 (Ärzte) - 15 (Lokführer) 1,5 < 50 – 75 < 10 Effektive Jahresdosis des Personals bei verschiedenen therapeutischen Applikationsformen von Radon Die jährliche effektive Dosis des Personals liegt abhängig vom Therapieverfahren und der Aufenthaltsdauer im Therapieraum zwischen 0,2 und • AAAAAAAAA 15 mSv und damit maximal bei 75% des Grenzwertes der jährlichen be- • BBBBBBBBBB ruflichen Strahlenexposition. Die Strahlendosis des Personals kann bei der Radon-Balneotherapie im Thermal-Heilstollen im Sinne einer Opti• AAAAAAAAA mierung des Strahlenschutzes durch einfache Strahlenschutzmassnahmen • AAAAAAAAA weiter reduziert werden. Zusammenfassung 1. Radon als Heilmittel: • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB 1.4 Medikamentös bedingtes Risiko • AAAAAAAAA und Risikovergleich • AAAAAAAAA Prostaglandine PG (Gewebshormone): Mediatoren der Entzündungsreaktion und Schmerzempfindung Hemmung der Biosythese der PG: antiinflammatorische und anal- getische Wirkung Schlüsselenzym der Biosynthese der PG: Cyclooxygenase COX, • AAAAAAAAA insbesondere der konstitutiven für die Magenschutzfunktion wichtigen • COX-1 BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA D.h., weitere wichtige Bedeutung der PG: Schutzfunktion für die Magen- • u.a. AAAAAAAAA schleimhaut durch Drosselung der Magensäuresekretion → Hemmung der Biosynthese der PG durch ein Medikament stellt eine unmittelbare Gefahr für die Integrität der Magenschleimhaut dar Wirkungsmechanismus der nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAR) Unerwünschte Wirkungen der NSAR oberflächliche Schleimhautläsionen: 70 % • AAAAAAAAA blutende Ulcera (Magen- oder Zwölffingerdarmgeschwüre): 20 % • BBBBBBBBBB Perforation (Magendurchbruch): 2 % • AAAAAAAAA • AAAAAAAAA → Erwartete Todesfälle in Deutschland: 1 100-2 200 pro Jahr Medikamentös bedingtes Risiko schmerzstillender und entzündungshemmender NSAR Strahlenbedingtes hypothetisches Lungenkrebsmortalitätsrisiko: < 0,01% Medikamentös bedingtes reales Mortalitätsrisiko durch nicht- • AAAAAAAAA steroidale Antirheumatika NSAR (berechnet aus der Zahl jährlich mit NSAR •behandelter Patienten und der Zahl jährlich erwarteter BBBBBBBBBB Todesfälle in Deutschland): • AAAAAAAAA 0,05% → • AAAAAAAAA Strahlenbedingtes / medikamentös bedingtes Risiko 1:5 Vergleich des strahlenbedingten hypothetischen Risikos durch Radon und des beobachteten medikamentös bedingten Risikos durch NSAR Das medikamentös bedingte reale Mortalitätsrisiko durch nicht• AAAAAAAAA steroidale Antirheumatika liegt mit etwa 0,05% um den Faktor • BBBBBBBBBB von wenigstens 5 über dem hypothetischen strahlenbedingten • AAAAAAAAA Lungenkrebsrisiko von 0,01%. • AAAAAAAAA Zusammenfassung Die Ergebnisse Mortalitätsrisiko der NSAR etwa 5-fach höher als das hypothetische strahlenbedingte Lungenkrebsrisiko von Radon-Patienten • AAAAAAAAA und • BBBBBBBBBB hypothetisches strahlenbedingtes Lungenkrebsrisiko von RadonPatienten •maximal 10% des rechnerischen Risikos der Bevölkerung AAAAAAAAA durch Radon in Wohnungen • AAAAAAAAA sind neben der Indikation Grundlage für die Entscheidung des Arztes bei der Wahl der Therapie bei Patienten mit Erkrankungen des rheumatischen Formenkreises. Zusammenfassung 2. Geogen bedingte Radonexposition und Risiko: • BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA • AAAAAAAAA • AAAAAAAAA 2.1 Diffusion von Radon in die Umwelt • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA • AAAAAAAAA Entstehung und Transport von Radon in geologischen Formationen (nach A. Kaul in „Radiological Protection“, Springer 2005, Hrsg. A. Kaul, D. Becker) • AAAAAAAAA e.g.15 Bq/m3 • e.g.50 Bq/m3 BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA e.g.120 Bq/m3 • AAAAAAAAA e.g.300 Bq/m3 e.g.2000 Bq/m3 Diffusion von Radon in Häuser und Verteilung in Wohnungen (nach A. Kaul in „Radiological Protection“, Springer 2005, Hrsg. A. Kaul, D. Becker) 2. Geogen bedingte • AAAAAAAAA Radonexposition und Risiko: • BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA 2.2 Messung von Radon-Aktivitäts• AAAAAAAAA konzentrationen in Luft Cover Cover Gasket Filter Drying agen t Filter Detector Carbon • AAAAAAAAA absorber • BBBBBBBBBB Method Measured radiation Detector • AAAAAAAAA g-rays g-spectrometer Absorption of radon in a carbon filter Absorption of radon in a carbon collector with entrance filter Diffusion chamber with entrance filter • AAAAAAAAA g-rays or g-spectrometer Diffusion chamber with entrance filter a-particles a-particles ionising charged particles or liquid scintillation counter etched track detector (CR39, LR-115 etc.) electret detector Lower detection limit Influenced by Main application ~ 5 Bq m-3 in 0.5m3 air air humidity temperature short time measurement ~ 10 Bq m-3 (3 h measurem.) air humidity temperature short time measurement up to 3 d ~ 105 Bq h m-3 air pressure, temperature ~ 103 Bq h m-3 air pressure, dose rate, gradiation long time measurement 1-12 months long time measurement 1w–1a Passive Detektorsysteme für die Messung von Radon in Luft (nach G. Dietze in “Radiological Protection“, Springer 2005, Hrsg. A. Kaul, D. Becker) Pump Filter P Drying filter Chamber wall Pump P Filter Detector ZnS • AAAAAAAAA Quartz glass PM • BBBBBBBBBB Amplifier • AAAAAAAAA Amplifier • AAAAAAAAA HV Counter Electrometer Lucas-Kammer Ionisations-Kammer Multichannelanalyser Diffusions-Kammer Aktive Detektorsysteme für die Messung von Radon in Luft (nach G. Dietze in „Radiological Protection“, Springer 2005, Hrsg. A. Kaul, D. Becker) Method Measured radiation Detector Ionisation chamber with entrance filter a- and bparticles charge or charge pulse measurement Multi-wire ionisation chamber with entrance filter Scintillation chamber with entrancefilter aparticles charge pulse measurement, aspectrometry ZnS(Ag) scintillator Chamber with entrance filter, electrostatic deposition Diffusion chamber with aspectromery aparticles Two filter method (also for thoron) activity of nd 2 filter • AAAAAAAAA a• particles BBBBBBBBBB silicon surface barrier detector silicon surface barrier detector activity determination of filter, various detectors • AAAAAAAAA aparticles • AAAAAAAAA Lower detection limit Influenced by ~ 5 Bq m 3 3 (10 cm volume, 3 h measurem.) -3 ~ 5 Bq m 3 3 (10 cm volume, 3 h measurem.) -3 ~ 20 Bq m 3 (250 cm volume, 3 h measurem.) -3 ~ 5 Bq m 3 3 (10 cm volume, 3 h measurem.) -3 ~ 100 Bq m 2 3 (10 cm volume, 3 h measurem.) -3 ~ 10 Bq m 5 3 (10 cm volume, 10 h measurem.) air humidity single or continuous measurement air humidity vibration single or continuous measurement -3 Main application single or continuous measurement air humidity single or continuous measurement air humidity single or continuous measurement single measurement Eigenschaften aktiver Detektorsysteme für die Messung von Radon in Luft (nach G. Dietze in „Radiological Protection“, Springer 2005, Hrsg. A. Kaul, D. Becker) Passive und aktive Detektorsyteme erlauben es, therapeutisch oder • AAAAAAAAA geogen bedingte Radon - Aktivitätskonzentrationen bzw. - Expositio- • sowie BBBBBBBBBB nen im Freien in Wohnungen ab etwa 5 Bq/m3 bzw. 103 Bq h/m3 zu messen.•Integrierende Detektorsysteme können Radon-ExpositioAAAAAAAAA nen über Messzeiten von bis zu 12 Monaten erfassen. • AAAAAAAAA Zusammenfassung 2. Geogen bedingte • AAAAAAAAA Radonexposition und Risiko: • BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA 2.3 Dosis • AAAAAAAAA und Risiko • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB • AAAAAAAAA • AAAAAAAAA In 90% der untersuchten Wohnungen liegt die 222Rn-Aktivitätskonzentration unter 100 Bq/m3 Häufigkeitsverteilung der 222Rn-Aktivitätskonzentration in Wohnungen Effektive Dosis: Heff = a x F x t x heff a: Radon-Aktivitätskonzentration in Bq m-3 F: Gleichgewichtsfaktor für die potentielle α-Energiekonzentration von 222Rn und seinen kurzlebigen Zerfallsprodukten t: Aufenthaltsdauer in Räumen bzw. im Freien in h a-1 • AAAAAAAAA heff: Effektive Dosis pro Einheit Exposition in nSv (Bq h m-3)-1 • BBBBBBBBBB Medianwert der effektiven Dosis Heff (μSv a-1) • AAAAAAAAA a: 40 Bq m-3 (in Wohnräumen); 10 Bq m-3 (im Freien) • AAAAAAAAA F: 0,4 (in Wohnräumen); 0,6 (im Freien) t: 7 000 h a-1 (in Wohnräumen); 1 760 h a-1 (im Freien) heff: 9 nSv (Bq h m-3)-1 Heff = 1 095 μSv a-1 (durch Radon in Wohnräumen und im Freien) Berechnung der effektiven Dosis durch Inhalation von 222Rn („epidemiological approach“; nach UNSCEAR 2000) Medianwert der 222Rn – Aktivitätskonzentration: 40 Bq/m3 Mittlere jährliche Aufenthaltsdauer: 7 000 h/a • AAAAAAAAA • BBBBBBBBBB Exposition während einer Zeit von 75 Jahren: 2,1 x 107 Bq h/m3 • AAAAAAAAA Lungenkrebsrisiko bis zum Alter von 75 Jahren (berechnet auf der • AAAAAAAAA Grundlage der LNT-Hypothese und nach Angaben von S. Darby et al., 2005) Nichtraucher: 0,41% + 0,0007% (Bq/m3)-1 x 40 Bq/m3 = 0,413% Raucher: 10,1% + 0,0147% (Bq/m3)-1 x 40 Bq/m3 = 10,7% Exposition und rechnerisches Lungenkrebsrisiko durch 222Rn in Wohnungen In mehr als 90% der Wohnungen beträgt die 222Rn – Aktivitätskonzentration weniger als 100 Bq/m3; der Medianwert liegt bei 40 Bq/m3. • AAAAAAAAA Unter der Annahme der LNT-Hypothese ohne Schwelle, d.h. ohne • BBBBBBBBBB Berücksichtigung von biologischen Anpassungsmechanismen bei niedrigen Strahlendosen und -dosisleistungen im Schwankungsbereich • AAAAAAAAA der natürlichen Strahlenexposition, ergibt sich das Lungenkrebsrisiko von Nichtrauchern • AAAAAAAAA durch Radon in Wohnungen über eine Lebenszeit von 75 Jahren zu weniger als 0,5%, von Rauchern zu etwa 10%. Zusammenfassung
