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Frage 168: Niedrigdosisbereich – Auswirkungen auf den menschlichen Körper

Die Fragestellenden bitten um die Beantwortung der folgenden Fragen zum Thema ionisierende Strahlung im Niedrigdosisbereich. Sie definieren dazu die Begriffe «Niedrigstrahlung» für die ionisierende Strahlung mit einer Dosis von weniger als 100 mGy oder einer Dosisleistung von weniger als 5 mGy/h und «Niedrigststrahlung» für ionisierende Strahlung mit einer Dosis im Bereich von 0.00001 mSv (nSv – µSv):

  1. Es ist anerkannt, dass die Belastung mit ionisierender Strahlung bei Keimzellen Mutationen verursachen kann (z. B. gehäuftes Auftreten von Down-Syndrom /Trisomie 21 nach Strahlenexposition). Weil Mutationen in den Keimzellen vererbbare Auswirkungen haben können, lässt sich die logische Schlussfolgerung ziehen, dass die Strahlenbelastung der Geschlechtsdrüsen beim Menschen zu vererbbaren Schäden führen kann. Kann zum heutigen Zeitpunkt ausgeschlossen werden, dass der belegte Shift bei der Geschlechterverteilung bei Lebendgeburten im Umfeld von AKWs auf einen solche Keimzellen-Mutationen zurückgeführt werden kann? Falls dieser Zusammenhang nicht ausgeschlossen werden kann, müsste ihm dann gemäss Vorsorgeprinzip nicht in der Gesetzgebung Rechnung getragen werden? Falls ja, wie?
  2. Die Eidgenössische Kommission für Strahlenschutz (KSR) stellt sich auf den Standpunkt, es sei bisher kein Beweis dafür erbracht worden, dass das Geschlechterverhältnis durch ionisierende Strahlung verändert wird (KSR 2011). Ist die Aussage richtig, dass ein fehlender Beweis für eine Beobachtung noch nicht bedeutet, dass die Beobachtung falsch ist, und dass vielmehr der Umkehrbeweis bis heute nicht erbracht werden konnte, dass nämlich ionisierende Strahlung keinen Einfluss auf das Geschlechterverhältnis hat? Wie könnte ein solcher Umkehrbeweis erbracht werden? Wie müsste gemäss Vorsorgeprinzip vorgegangen werden, solange dieser Beweis nicht erbracht ist?
  3. Hagen Scherb und Kristina Voigt kommen in ihrer Publikation vom 19. 2.2011 zum Schluss, dass sich der atmosphärische Atombombentest-Fallout insgesamt auf das menschliche Geschlechterverhältnis bei der Geburt auswirkte, und dass der Tschernobyl-Fallout ähnliche Auswirkungen in Europa und Teilen Asiens hatte (Scherb & Voigt 2011). Auch die Geschlechtschancen bei der Geburt in der Nähe von Atomanlagen seien verschoben. Die Schätzung des Einflusses auf das globale Geburtendefizit liegt gemäss Publikation im Bereich von mehreren Millionen Menschen. Können solche Publikationen negiert werden, ohne eine Diskussion über die Thematik zuzulassen?
  4. Es ist allgemein anerkannt, dass jede Exposition durch ionisierende Strahlung, selbst bei niedrigsten Dosen, das Risiko für Zellveränderungen birgt. Diese müssen nicht zu Krankheiten wie Krebs und/oder Erbkrankheiten führen, sondern können auch andere Auswirkungen haben, welche gemäss heutiger Genomforschung unberechenbar sind. Wer hat in Anbetracht dieser Eventualitäten die Kompetenz festzulegen, welches Risiko nicht nur für die heute lebenden Menschen, sondern auch für tausende von nach ihnen kommenden Generationen tolerierbar ist? Es ist als allgemeines Ziel anerkannt, die Strahlenexposition so gering wie möglich zu halten. Müsste das im Zusammenhang mit dem Linearitätsprinzip nicht bedeuten, auf eine „End-“ Lagerung zu verzichten und die radioaktiven Abfälle nur zeitlich befristet im Untergrund zu lagern, und zwar so lang, wie gar keine Strahlung an die Oberfläche gelangt? Wäre es nicht künftigen Generationen geschuldet, in diesem Zeitraum in Verfahren zu investieren, welche eine ewige „End“- Lagerung überflüssig machen und damit die Emission von Niedrigstrahlung verhindern?
  5. In Langzeitstudien von Mitarbeitern nuklearer Anlagen (so etwa von Mayak) haben Studien verschiedene Krankheiten erfasst, die häufiger als im Durchschnitt der Bevölkerung auftreten. Insbesondere sind hier Grauer Star, Herzinfarkte, Parkinson, mental and behavioral disorder u.a.m. zu nennen. Welche Krankheiten sind durch Strahlenexposition öfters als im epidemiologischen Durchschnitt? Werden Mitarbeiter in nuklearen Anlagen der Schweiz gesundheitlich regelmässig abgeklärt und ihre Langzeitgesundheit auch nach einem Stellenwechsel oder der Pensionierung dokumentiert und ausgewertet? Gibt es Massnahmen auf Grund der wissenschaftlichen Studien, die bereits umgesetzt wurden oder noch werden? Gibt es epidemiologische Studien, die im Zusammenhang mit dem Fallout der nuklearen Tests eine Zunahme dieser Krankheiten beschreiben?

Referenzen

KSR (2011): Stellungnahme der KSR/CPR zur Publikation von Scherb und Voigt über einen möglichen Zusammenhang zwischen Strahlung und Geschlechterverhältnis, Eidgenössische Kommission für Strahlenschutz und Überwachung der Radioaktivität, 10. Oktober 2011.

Scherb H. and Voigt K. (2011): The human sex odds at birth after the atmospheric atomic bomb tests, after Chernobyl, and in the vicinity of nuclear facilities, Environ Sci Pollut Res 18:697–707.doi10.1007/s11356‐011‐0462‐z. https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-011-0462-z

Thema Bereich
Eingegangen am 3. Oktober 2022 Fragende Instanz FG Si ZNO
Status beantwortet
Beantwortet am 8. Juni 2023 Beantwortet von

Beantwortet von ENSI

a), b) und c)

Die Frage, zu welchem Ausmass ionisierende Strahlung Keimzellen oder auch somatische Mutationen beim Menschen verursachen kann, wird auf verschiedenen Ebenen (molekular- und zellbiologisch, epidemiologisch, politisch etc.) immer wieder diskutiert und unterschiedliche Publikationen werden von verschiedenen Interessenverbänden jeweils zitiert (Bsp. Belli et al. 2020, Radiobiology for the Radiobiologist). Generell kann nicht angezweifelt werden, dass ionisierende Strahlung zu Mutationen im Erbgut von Zellen führen kann. Zusätzliche Mutationen in somatischen Zellen erhöhen die Wahrscheinlichkeit einer Krebsinzidenz der Person, welche mit Strahlung in Berührung kam. Daher sind die strahleninduzierten Mutationen von Bedeutung, welche zusätzlich zur Untergrund-Mutationsrate (z.B. durch Replikationsfehler, welche zu mehr als 50 % kausal zur Karzinogenese beitragen (Tomasetti et al. 2017)) in somatischen Zellen und Keimzellen hinzukommen.

Die Fragestellenden beziehen sich in dieser Frage auf eine Publikation von Scherb et al. (2011), die eine kleine Veränderung der Geschlechterverteilung im Umfeld von nuklearen Anlagen beschreiben. Zu dieser Studie wurde von der Eidgenössischen Kommission für Strahlenschutz und Überwachung der Radioaktivität (KSR) eine Stellungnahme verfasst (KSR 2011). In dieser werden verschiedenste Gründe aufgeführt, weshalb diese Studie und die entsprechenden Schlussfolgerungen als nicht überzeugend eingeschätzt werden. Auch die Strahlenschutzkommission aus Deutschland (SSK) hat 2014 eine Stellungnahme veröffentlicht über «Einflussfaktoren auf das Geschlechtsverhältnis der Neugeborenen unter besonderer Beachtung der Wirkung ionisierender Strahlung» und schlussfolgert, dass es bisher keine überzeugende konsistente wissenschaftliche Evidenz für die bislang betrachteten möglichen Einflussfaktoren, wie endogene und exogene Faktoren, gibt (SSK 2014). Dies gilt insbesondere auch für ionisierende Strahlung.

Nach aktuellem Wissensstand wäre es daher vermessen einen Zusammenhang der beobachteten Veränderung der Geschlechterverteilung, um die nuklearen Anlagen mit Keimzellen-Mutationen herzustellen.

Eine experimentelle Beweisführung im Sinne eines Umkehrbeweises kann im Bereich «Auswirkungen der Niedrigdosis für die Humanpopulation» nicht erbracht werden. Gleichzeitig muss aber auch eine Beobachtung stringenten Anforderungen einer wissenschaftlichen Analyse standhalten und kann entsprechend durch weitere Datensätze, welche mit den gleichen stringenten Anforderungen analysiert wurden, in Frage gestellt werden. Insofern zweifelt die KSR die Beobachtung von Scherb et al. (2011) per se nicht an, steht jedoch kritisch deren Analyse und Schlussfolgerungen gegenüber und fordert weitergehende Forschungsarbeiten, welche ein besseres Verständnis für die Rolle von zusätzlichen Mutationen im Niedrigdosisbereich von ionisierender Strahlung liefern.

Der aufgestellten Vermutung, dass die Befunde zum Thema Verschiebung des Geschlechterverhältnis durch ionisierende Strahlung von offizieller Seite negiert werden und keine entsprechende Diskussion auf nationaler und internationaler Ebene stattfindet, muss widersprochen werden. Die verschiedenen nationalen und internationalen Organisationen (UNSCEAR, ICRP, BAG etc.) beteiligen sich an internationalen Forschungsprojekten zur Thematik der strahleninduzierten Mutationsraten in somatischen Zellen und Keimzellen und initiieren neue Forschungsprojekte, welche mechanistische Erkenntnisse liefern sollen, die zum Verständnis der Wirkweise von Niedrigdosisstrahlung und der entsprechenden Konsequenzen beitragen (z. B.: Shore et.al. 2019).

d)

Die Überlegungen des ENSI dazu sind im Erläuterungsbericht zur Richtlinie ENSI-G03 «Geologische Tiefenlager» festgehalten: «Die Entsorgung von radioaktiven Abfällen hat gemäss Art. 31 KEG in einem geologischen Tiefenlager zu erfolgen. Dadurch werden die radioaktiven Abfälle vom Lebensraum des Menschen isoliert. Die Langzeitsicherheit des geologischen Tiefenlagers ist dabei durch ein System gestaffelter, passiv wirkender technischer und natürlicher Barrieren (Mehrfachbarrierensystem, Art. 11 Abs. 2 Bst. b KEV) zu gewährleisten.

Ein absoluter Einschluss aller radioaktiven Stoffe über sehr lange Zeiträume ist nicht möglich. Das Barrierensystem ist deshalb so auszulegen, dass die Freisetzung von Radionukliden durch die technischen und natürlichen Barrieren hindurch bis in die Biosphäre gering bleibt und der Schutz von Mensch und Umwelt gewährleistet ist. Dies kann durch den Einschluss der radioaktiven Abfälle über eine gewisse Zeit, durch die verzögerte Freisetzung der radioaktiven Stoffe aus der Abfallmatrix und durch die Rückhaltung der radioaktiven Stoffe in den technischen und natürlichen Barrieren erfolgen.

Das Schutzziel steht im Einklang mit Art. 4 KEG und dem grundlegenden Schutzziel gemäss den Fundamental Safety Principles der IAEA (2006). Für die Betriebsphase gelten die grundlegenden Schutzziele in Art. 1 Bst. d der Verordnung des UVEK über die Gefährdungsannahmen und die Bewertung des Schutzes gegen Störfälle in Kernanlagen vom 17. Juni 2009 (SR 732.112.2).

Ethische Überlegungen (vgl. Susanne Brauer: Schutzziele als ethische Fragen, Bericht im Auftrag des Bundesamtes für Energie, 2018) begründen eine Schutzverpflichtung gegenüber künftigen Generationen. Der Grundsatz folgt dabei dem Prinzip, dass jede Generation heute oder in der Zukunft den gleichen Anspruch auf Schutz vor einer Gefährdung durch ionisierende Strahlung hat. Über die weit entfernte Zukunft der Menschheit sind keine verlässlichen Aussagen möglich. Das gilt insbesondere für die Lebensweise, die Nahrung und die Empfindlichkeit des Menschen gegenüber der Umgebungsstrahlung. Bei dieser prinzipiellen Unkenntnis der Empfindlichkeit der zukünftig zu schützenden Menschen kann gleicher Schutz nur dadurch umgesetzt werden, dass die Einschlusswirksamkeit eines geologischen Tiefenlagers heute und in Zukunft gleichen Ansprüchen zu genügen hat. Der Massstab für diese Ansprüche sind die heute geltenden Schutzansprüche.»

e)

Aus radioepidemiologischen Studien ist, je nach betrachtetem Dosisintervall, ein starker Zusammenhang zwischen Strahlenexposition und einem späteren Krebsverlauf (z. B. Leukämie, Schilddrüsenkrebs, Brustkrebs und Lungenkrebs) erkennbar. Die Hinweise für einen Zusammenhang zwischen Strahlenexposition und einem späteren Nicht-Krebs-Ergebnis häufen sich (z. B. für das erwähnte Parkinson-Risiko pro Einheitsdosis, von welchem in der Mayak-Studie berichtet wird) – allerdings sind die Ergebnisse in der Literatur für den Dosisbereich von 0 bis unter 0,5 Gy insgesamt oft widersprüchlich und die veröffentlichten Studien berichten von großen Schwankungen bei den Risikoniveaus pro Dosiseinheit. In Strahlentherapiestudien wurde ein Zusammenhang von kardiovaskulären Wirkungen mit hohen Organdosen über 1 Gy festgestellt. Studien mit niedrigerer Dosis zeigen jedoch einen schwachen oder gar widersprüchlichen Zusammenhang zwischen Strahlung und kardiovaskulären Ergebnissen. Angesichts der großen Bandbreite verfügbarer Risikoschätzungen für kardiovaskuläre Folgen aufgrund von ionisierender Strahlung ist angezeigt, die derzeit laufenden Bewertungen der ICRP und von UNSCEAR abzuwarten, bevor endgültige Schlussfolgerungen gezogen werden. Strahlungswirkungen für ZNS-Wirkungen, Wirkungen auf das Immunsystem, Wirkungen auf die Atemwege, endokrine Wirkungen und Augentrübung bei Dosen unter etwa 0,5 Gy werden aktuell nicht eindeutig durch verfügbare wissenschaftliche Studien für einen kausalen Zusammenhang gestützt. Weitere Informationen zur Erforschung des Strahlenrisikos im Niedrigdosisbereich können auf der Multidisciplinary European Low Dose Initiative (MELODI) Plattform gefunden werden.

In der Schweiz werden Personen, die Funktionen gemäss VAPK und VBWK einnehmen, jährlich durch einen Facharzt oder Fachärztin der Arbeitsmedizin untersucht (Art. 24 VAPK, Art. 17 VBWK). Gewisse Kernanlagen ermöglichen diese Untersuchung auch für grössere Personengruppen bzw. für das ganze Personal auf freiwilliger Basis. Eine Auswertung oder Weiterverfolgung der Gesundheit nach einem Stellenwechsel bzw. nach der Pensionierung gibt es nicht. Das BAG führt aber gemäss Art. 72 der Strahlenschutzverordnung ein zentrales Dosisregister. Das Register hat zum Zweck, die während der gesamten Tätigkeit als beruflich strahlenexponierte Person ermittelte Dosis zu registrieren, um auf dieser Grundlage mögliche Versicherungsansprüche abzuklären. Ausserdem ermöglicht das Register den Aufsichtsbehörden eine jederzeitige Kontrolle der pro Überwachungsintervall akkumulierten Dosen jeder beruflich strahlenexponierten Person in der Schweiz, statistische Aussagen und die Evaluation der Wirksamkeit der Bestimmungen der Strahlenschutzverordnung und die Sicherstellung der Aufbewahrung der Daten.

Verschiedene Massnahmen und Konzepte sind aufgrund von Ergebnissen aus wissenschaftlichen Studien in internationale Empfehlungen und somit in das System des Strahlenschutzes aufgenommen worden. Darunter fallen zum Beispiel die Relative Biologische Wirksamkeit (RBW), Linear Energy Transfers (LET) oder der Dose and Dose Rate Effectiveness Factor (DDREF).

Es gibt diverse epidemiologische Studien, die den Zusammenhang mit dem Fallout der nuklearen Tests und einer Zunahme der genannten Krankheiten beschreiben. Die gesundheitlichen Auswirkungen durch eine Exposition ionisierender Strahlung bei einem radioaktiven Fallout können für Schilddrüsenkrebs oder Leukämie, zwei der radiogenesten bösartigen Erkrankungen, grösstenteils als geringfügige Überschreitungen der Grundrate beschrieben werden (Gilbert et al. 2002). Exzessive Schilddrüsenkrebsrisiken durch einen Fallout wurden nur in Bevölkerungsgruppen, die hohen Dosen ionisierender Strahlung exponiert waren, klar nachgewiesen (Conard et al. (1970)). Weitere Studien zu den Gesundheitsrisiken durch Atomwaffentests wurden in den USA und in mehreren anderen Ländern durchgeführt, darunter die Marshallinseln, Kasachstan, Französisch-Polynesien und die nordischen Länder (Stevens et al. (1990), Keber et al. (1993), Gilbert et al. (2010), Conard et al. (1970), Land et al. (2015), deVathaire et al. (2010), Darby et al. (1992))

Referenzen

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Conard, R. A. et al. (1970): Thyroid neoplasia as late effect of exposure to radioactive iodine in fallout, JAMA 1970;214(2):316-324. https://doi.org/10.1001/jama.1970.03180020036007

Conard, R.A., Dobyns, B. M., Sutow, W.W. (1970): Thyroid Neoplasia as Late Effect of Exposure to Radioactive Iodine in Fallout.  JAMA 1970;214(2):316-324. https://doi.org/10.1001/jama.1970.03180020036007

Darby, S. C. et al. (1992): Trends in childhood leukaemia in the Nordic countries in relation to fallout from atmospheric nuclear weapons testing.  British Medical Journal 1992;304:1005 https://doi.org/10.1136/bmj.304.6833.1005

de Vathaire, F., Drozdovitch, V., Brindel, P. et al. (2010): Thyroid cancer following nuclear tests in French Polynesia. Br J Cancer 103:1115–1121 (2010). https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6605862

ENSI-G03: Geologische Tiefenlager, Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat, Brugg, Dezember 2020.

Erläuterungsbericht zur Richtlinie ENSI-G03: Geologische Tiefenlager, Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat, Brugg, Dezember 2020.

Gilbert, E. S., Land, C. E., Simon, S. L. (2002): Health effects from fallout. Health Physics 82(5):726-735, May 2002. https://doi.org/10.1097/00004032-200205000-00017

Gilbert, E. S. et. al. (2010): Thyroid Cancer Rates and 131I Doses from Nevada Atmospheric Nuclear Bomb Tests: An Update. Radiation Research 173(5):659-664 (9 March 2010). https://doi.org/10.1667/RR2057.1

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KEG: Kernenergiegesetz vom 21. März 2003 (Stand am 1. Januar 2022), Schweiz, SR 732.1.

KEV: Kernenergieverordnung vom 10. Dezember 2004 (Stand am 1. Februar 2019), Schweiz, SR 732.11.

Kerber, R. A., Till, J. E., Simon, S. L. et al. (1993): A Cohort Study of Thyroid Disease in Relation to Fallout From Nuclear Weapons Testing. JAMA 1993;270(17):2076-2082. https://doi.org/10.1001/jama.1993.03510170066032

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Scherb, H., Voigt, K. (2011): The human sex odds at birth after the atmospheric atomic bomb tests, after Chernobyl, and in the vicinity of nuclear facilities, Environ Sci Pollut Res 18:697–707. https://doi.org/10.1007/s11356-011-0462-z

Shore, R. E. et.al. (2019): Recent Epidemiologic Studies and the Linear No-Threshold Model For Radiation Protection—Considerations Regarding NCRP Commentary 27. Health Physics 116(2):p 235-246, February 2019. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001015

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SSK (2014): Einflussfaktoren auf das Geschlechtsverhältnis der Neugeborenen unter besonderer Beachtung der Wirkung ionisierender Strahlung – Stellungnahme der Strahlenschutzkommission mit wissenschaftlicher Begründung. https://www.ssk.de/SharedDocs/Beratungsergebnisse_PDF/2014/Geschlechtverhaeltnis.pdf

Stevens, W., Thomas, D. C., Lyon, J. L. et al. (1990): Leukemia in Utah and Radioactive Fallout From the Nevada Test SiteA Case-Control Study. JAMA 1990;264(5):585-591. https://doi.org/10.1001/jama.1990.03450050043025

Tomasetti, C., et al. (2017): Stem Cell Divisions, Somatic Mutations, Cancer Etiology, and Cancer Prevention. Science, 355, 1330-1334. https://doi.org/10.1126/science.aaf9011

VAPK: Verordnung über die Anforderungen an das Personal von Kernanlagen vom 9. Juni 2006 (Stand am 1. Januar 2023), Schweiz, SR 732.143.1.

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Verordnung des UVEK über die Gefährdungsannahmen und die Bewertung des Schutzes gegen Störfälle in Kernanlagen vom 17. Juni 2009 (Stand am 1. Februar 2019), Schweiz, SR 732.112.2.