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Wie wirkt ionisierende Strahlung?

Wie wirkt ionisierende Strahlung? Wenn ionisierende Strahlung auf den menschlichen Körper trifft, können Schäden in einzelnen Zellen oder Geweben entstehen. Das liegt daran, dass die Strahlungsenergie chemische Verbindungen ( Moleküle ) auseinanderbrechen kann. Auch einzelne Elektronen, also elektrisch geladene Teilchen, können aus Verbindungen herausgeschlagen werden. So kann Strahlung direkt Biomoleküle der Zelle, wie zum Beispiel Proteine oder DNA (Moleküle, die die Erbinformation tragen) schädigen. Andererseits kann Strahlung auch mit dem Wasser interagieren, das in Zellen reichlich vorhanden ist, und Radikale bilden. Diese sehr reaktionsfreudigen Stoffe, können wiederum auf Biomoleküle treffen und weitere schädliche Prozesse anstoßen. Für Spätfolgen einer Strahlenexposition sind Veränderungen der DNA von besonderer Bedeutung. Reparaturmechanismen der Zelle Normalerweise ist die Zelle in der Lage, Strahlenschäden zu reparieren, so dass keine negativen Folgen auftreten. Schafft sie das nicht, stirbt sie in der Regel ab. Dafür hat der menschliche Körper raffinierte, strukturierte Programme zur Verfügung ( z. B. Apoptose). Bei massiven Schäden durch eine Bestrahlung mit sehr hohen Strahlendosen funktionieren auch diese Vorgänge nicht mehr und die Zelle stirbt unkontrolliert ab (Nekrose). Besonders gefährlich ist jedoch, wenn die DNA einer Zelle beschädigt wird, ohne dass sie komplett repariert wird - und ohne dass die Zelle stirbt. Denn so können genetisch veränderte (mutierte) Zellen entstehen, die sich weiter vermehren und eine Krebserkrankung auslösen können. Strahlenwirkungen auf den Organismus Ob und in welchem Ausmaß eine Strahlenexposition zu einem gesundheitlichen Schaden führt, hängt von der absorbierten Strahlenmenge, der Strahlenart und davon ab, welches Organ oder Gewebe des Körpers hauptsächlich betroffen ist. Strahlenschäden können auch durch ionisierende Strahlung aus natürlichen Quellen (zum Beispiel Radon ) entstehen. Zur Information: Für in Deutschland lebende Personen beträgt die Dosis aus natürlichen Quellen im Durchschnitt etwa 2 bis 3 Millisievert im Jahr. Vergleich zwischen deterministischen und stochastischen Strahlenschäden Deterministische Strahlenschäden Stochastische Strahlenschäden Beschreibung Schäden, die nur oberhalb eines Schwellenwertes der Dosis auftreten Später auftretende Schäden aufgrund von Zellen, deren DNA (Erbmaterial) geschädigt wurde Ursache des Schadens Abtötung oder Fehlfunktionen zahlreicher Zellen Mutationen und nachfolgende Vermehrung von einzelnen mutierten Zellen (Körperzellen oder Keimzellen) Dosis -Abhängigkeit Je höher die Strahlendosis, desto schwerer der Strahlenschaden Je höher die Strahlendosis, desto höher die Wahrscheinlichkeit des Eintretens eines Strahlenschadens Dosis - Schwellenwert ca. 500 Millisievert ( mSv ); beim ungeborenen Kind ca. 50 bis 100 mSv Nicht vorhanden Beispiele Rötungen der Haut, Haarausfall, Unfruchtbarkeit, akute Strahlenkrankheit, Fehlbildungen und Fehlentwicklungen des Gehirns beim Ungeborenen Krebs, vererbbare Effekte Bei manchen Erkrankungen, die als Folge von Strahlung auftreten können, ist der genaue Zusammenhang zwischen Strahlendosis und Erkrankungsrisiko noch unklar. Insbesondere ist nicht bekannt, ob es eine Schwellenwertdosis gibt. Hierzu zählen Herz-Kreislauferkrankungen und Katarakte (Trübungen der Augenlinse). Ziele des Strahlenschutzes Der Strahlenschutz ist darauf ausgerichtet, die Gesundheit des Menschen zu schützen. Er hat das Ziel, deterministische Strahlenschäden zuverlässig zu verhindern und das Risiko für stochastische Schäden auf ein vernünftigerweise erreichbares Maß zu reduzieren. Stand: 02.02.2026

Modellhafte Untersuchungen arsen- und schwermetallbelasteter Bauelemente und Raumausstattungen in der Baudenkmalpflege

Zielsetzung: Historische arsen-, blei-, cadmium-, kobalt- oder quecksilberhaltige Verbindungen in Baudenkmälern und deren Ausstattungen werden heutzutage von der European Chemicals Agency (ECHA) toxikologisch als Schadstoffe bewertet. Auch frühere Holzschutzmittel auf Arsen-, Quecksilber- oder Chrombasis aus dem 18. bis frühen 20. Jahrhundert befinden sich in zu schützenden Holzkonstruktionen, Bauteilen und Raumelementen und bedeuten eine ernstzunehmende Gesundheits- sowie Umweltgefährdung. Während die Organochlorbiozide wie Lindan oder DDT bei der Thematik von Holzschutzmitteln in hölzernen Bauteilen und Konstruktionen im allgemeinen Bewusstsein angelangt und entsprechende Merkblätter zum Umgang und zur Dekontaminierung vorliegen, gerieten die früheren Biozide, die sich in ihrer Toxizität zu den Organochlorhaltigen unterscheiden, in Vergessenheit. Dabei sind gerade ihre gesundheitlichen Beeinträchtigungen nicht zu unterschätzen. Dies gilt auch für die folgenden, als Schadstoffe eingestuften Substanzen, die sich heutzutage noch in Innenräumen und deren Raumausstattungen befinden: quecksilberhaltige Wandspiegel, halb- und schwermetallhaltige Farbfassungen, beispielsweise mit Bleiweiß behaftete Wandvertäfelungen und Wände, welche offen liegen oder sich unter Umständen unter neuzeitlichen Anstrichen befinden. Das innovative Modellprojekt zielt auf die Erstellung eines entsprechenden Merkblattes der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege (WTA) e.V. ab. Das Merkblatt soll sich u.a. an PlanerInnen, HandwerkerInnen, RestauratorInnen sowie EigentümerInnen richten und Hilfestellungen beim Umgang mit kontaminierten Bauteilen und Objekten geben. Um ein derartiges Merkblatt erstellen zu können, sind umfangreiche Analysen / Nachforschungen zu den Hintergründen und historischen Zusammenhänge der ausgewählten Schadstoffe notwendig. Darüber hinaus gilt es, etablierte Analysenmethoden auf Ihre quantitative Belastbar-, Reproduzierbarkeit und Präzision hin zu überprüfen, innovative Methoden zu erarbeiten sowie restauratorische Umgangsmethoden zu erfassen und Best Case Szenarien zu entwickeln. Im Rahmen des Projektes werden insgesamt zehn Gebäudeensembles als Fallstudien aus dem Raum Baden-Württemberg, Bayern, Sachsen und Thüringen untersucht.

Bewertung der Umweltauswirkungen von Tiefseebergbau von Manganknollen und Massivsulfiden, Leitantrag; Vorhaben: Benthische und pelagische Umweltfolgen von Manganknollenabbau

Drohnengebundene Raman Spektroskopie für Luftuntersuchungen zur Gefahrstoffanalyse, Teilvorhaben: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Untersuchungen ueber Hoerschaeden durch Schall- bzw. Explosionswirkungen in ihrem zeitlichen Ablauf mit dem Ziel der Verhuetung bleibender Folgen durch geeignete Schutzmassnahmen

Die bei Benutzung von Feuerwaffen entstehenden Knalle koennen im ungeschuetzten Ohr einen erheblichen Schaden ausloesen. Daher sind sogenannte Grenzpegeldiagramme aufgestellt worden, aus denen abgelesen werden kann, ob bei auftretenden Knallbelastungen mit einer Hoergefaehrdung zu rechnen ist. In USA und UK gilt dafuer das CHABA-Grenzpegeldiagramm, das sich von dem in der Bundesrepublik Deutschland zustaendigen Grenzpegeldiagramm deutlich unterscheidet. In Deutschland gibt es seit ca. 15 Jahren einen Messwagen (Audiomobil genannt), der es ermoeglicht, auf den militaerischen Schiessplaetzen eine audiometrische Ueberpruefung der Soldaten vor und unmittelbar z.B. 2 min. nach der Knallbelastung durchzufuehren. Durch diese audiometrischen Kontrollen bei planmaessigen Schiessuebungen konnte an ueber 10000 Soldaten bewiesen werden, dass das in Deutschland angwandte Grenzpegeldiagramm die Anforderungen in vollem Umfang erfuellt. Die erzielten audiometrischen Ergebnisse wurden ausgenutzt, um einen Vergleich des CHABA-Diagramms mit dem in Deutschland vorgeschriebenen Grenzpegeldiagramm durchzufuehren. Dabei ergab sich, dass das CHABA-Diagramm einen unnoetig strengen Massstab darstellt, wobei zuweilen Hoergefaehrdung abzulesen war der bei der audiometrischen Kontrolle nicht eingetreten war.

Auswirkung von Druck und Druckfall auf den Menschen

Die moderne Meerestechnik erschliesst in immer groesseren Tiefen neue Arbeitsgebiete. Zur Zeit wird Erdoel aus etwa 200 m gewonnen, und es sind technische Geraete zum Abbau anderer Rohstoffe aus diesen Tiefen entwickelt worden. Fuer die technische Erschliessung ist der Einsatz des Menschen im freien Wasser unerlaesslich. Das Ziel der Untersuchungen ist, den Aufenthalt im hohen Ueberdruck abzusichern, Gesundheitsschaeden auszuschliessen und wirtschaftliche Tauchgaenge zu entwickeln. Dabei steht zur Zeit die Entwicklung von Dekompressionstabellen fuer groessere Tiefen im Vordergrund. Fuer den Bereich 50-150 m sind Tabellen, die kuerzere Dekompressionszeiten als bisher aufweisen, erarbeitet. Die Untersuchungen sollen bis 250 m Wassertiefe ausgedehnt werden.

Verbesserung der Arbeitsumwelt durch Beseitigung organischer Schadstoffe aus industrieller Abluft

Es werden einerseits neue Produktions- und Verfahrenstechnologien entwickelt und andererseits bestehende so verbessert, dass durch Verringerung der Schadstoffemission der Gefahr einer Gesundheitsschaedigung am Arbeitsplatz begegnet wird. Ziel der Untersuchungen ist es, u.a. Oxidationsmittel einzusetzen, die den Schadstoff unter wirtschaftlichen Bedingungen unschaedlich machen.

Umweltfreundliche Galvanisierung von Kunststoffteilen

Die BIA Kunststoff- und Galvanotechnik GmbH & Co. KG wird in Solingen eine Demonstrationsanlage zur innovativen Beschichtung von Kunststoffteilen für die Automobilindustrie einrichten. Das Unternehmen will ein Verfahren entwickeln, dass ohne umweltschädliches Chromtrioxid und weitere gefährliche Chemikalien auskommt. Das innovative Pilotprojekt wird vom Bundesumweltministerium mit rund 5 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm gefördert. Automobilhersteller benötigen für ihre Produktion zahlreiche Kunststoffteile, die hohen Belastungen widerstehen müssen. Durch Galvanisierung werden diese Teile besonders resistent gegen Kratzer, sie weisen eine höhere Stabilität auf und werden wärmebeständig. Bei der Oberflächenveredelung von Kunststoffteilen ist derzeit der Einsatz von Chromschwefelsäure üblich. Allerdings enthält diese Säure das äußerst umwelt- und gesundheitsschädliche Chromtrioxid (Cr(VI)). BIA Kunststoff- und Galvanotechnik möchte künftig auf das risikobehaftete Chromtrioxid in ihrer Produktion verzichten. Daher plant das Unternehmen, eine neuartige Anlage mit integrierter und kombinierter Abluftbehandlungs- und Wärmerückgewinnungsanlage einzurichten. Im Rahmen dieses innovativen Projekts soll die Produktionslinie für galvanisierte Kunststoffteile komplett auf chromtrioxidfreie Prozesse umgestellt werden. Im Vorbehandlungs- und Verchromungsprozess setzt das Unternehmen auf umweltfreundliche Technologien, die erstmalig in Deutschland im großtechnischen Maßstab umgesetzt werden. Ziel ist es, Emissionen der gefährlichen Chemikalie in die Luft und ins Wasser sowie auch den Anfall von chromhaltigen Schlämmen zu vermeiden. Durch die Umstellung auf ein chromtrioxidfreies Verfahren will die BIA Kunststoff- und Galvanotechnik jährlich 15 Tonnen Chromtrioxid eingesparen. Außerdem kann das Unternehmn auf viele weitere gesundheits- und umweltschädlicher Stoffe verzichten, die heute noch für die Verarbeitung von Chromtrioxid nötig sind. Die innovative Anlagentechnik soll auch einen Beitrag zum Klimaschutz leisten und jährlich rund 129 Tonnen CO2 einsparen. Das Bundesumweltministerium fördert die großtechnische Anwendung einer innovativen Technologie über das Umweltinnovationsprogramm. Ausschlaggebend für die Förderung war, dass das Vorhaben über den Stand der Technik hinausgeht und Demonstrationscharakter hat. Das Umweltinnovationsprogramm unterstützt seit 1979 Unternehmen dabei, innovative, umweltentlastende technische Verfahren in die Praxisanwendung zu bringen. Das Programm fördert das Potenzial, dass aus der Synergie von technischen Verfahren und industrieller Produktion sowie ökologischen und ökonomischen Anforderungen entsteht.

Bewertung der Umweltauswirkungen von Tiefseebergbau von Manganknollen und Massivsulfiden, Vorhaben: Auswirkungen von Redox-Prozessen auf Spurenmetalle

Nachhaltige Ansätze zur Minimierung von Arsen in Trinkwasser und Reis in Vietnam

Arsen-kontaminiertes Grundwasser stellt eine große Gefahr für zig Millionen von Menschen dar, insbesondere in Süd- und Südost-Asien, durch seine Verwendung als Trinkwasser und für die Bewässerung von Reisfeldern. Das Hauptziel dieses Projekts ist es gemeinsam mit Wissenschaftlern der Stanford University die Menge an giftigem Arsen in den beiden wichtigsten Expositionsquellen, Wasser und Reis, zu reduzieren und zu bestimmen wie i) Arsen effizient mit Wasserfiltern aus dem Trinkwasser entfernt und ii) die Arsenaufnahme durch Reis während der Nasskultivierung reduziert werden kann. Im ersten Teilprojekt planen wir in Vietnam zu untersuchen, unter welchen Bedingungen Wasserfilter Arsen effizient entfernen, wie lange die Filter verwendet werden können und ob gesundheits-schädigende Konzentrationen von Nitrate in den Filtern gebildet werden. Wir werden einen visuell sichtbaren Indikator in den Filtern entwickeln, der es der breiten Bevölkerung erlaubt, ohne analytische Verfahren oder besonderen Bildungsstand zu bestimmen, wann die Effizienz des Filters aufgrund der Sättigung mit Arsen verschwindet und das Filtermaterial ersetzt werden muss. Darüber hinaus werden wir untersuchen, wie das Arsen-verschmutzte Filtermaterial ohne weitere Risiken entsorgt werden kann. Im zweiten Teilprojekt werden wir untersuchen, ob die Stimulation von nitrat-reduzierenden, eisenoxidierenden Bakterien in Reisfeldböden die Arsenaufnahme in Reis reduziert durch die Bindung von Arsen an die gebildeten Minerale. Wir werden bestimmen, wie die Zugabe definierter Mengen an Nitrat helfen kann, gleichzeitig die Arsenaufnahme in den Reis und die Emission des Treibhausgases N2O zu minimieren. Dieses Projekt wird für die Bevölkerung in Arsen-betroffenen Ländern praktische Lösungen bieten, um mögliche Schädigungen durch Arsen und Nitrat zu reduzieren und ihre Gesundheit und Lebenssituation zu verbessern.

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