Wirkung ionisierender Strahlung auf den Menschen. (Buch S )

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1 Wirkung ionisierender Strahlung auf den Menschen (Buch S ) I. Innere und äußere Bestrahlung Radioaktive Strahlung kann zu Veränderungen der Körperzellen führen. Auch Röntgenstrahlung zeigt diese Wirkung. Man unterscheidet innere und äußere Bestrahlung. Innere Bestrahlung geht von radioaktiven Stoffen aus, die mit der Nahrung und der Atemluft in den menschlichen Körper gelangt sind.

2 Einige radioaktive Stoffe verteilen sich gleichmäßig im Körper andere werden nur in bestimmten Organen angelagert. So wird radioaktives Iod-131 in der Schilddrüse gesammelt und gespeichert. Die Schilddrüse benötigt Iod zur Bildung des Schilddrüsenhormons zwischen radioaktivem und nicht radioaktivem Iod kann sie nicht unterscheiden. Strontium-89 und Strontium-90 reichert sich in Knochen an, denn es hat Ähnlichkeit mit Calcium, aus dem die Knochen aufgebaut sind. Besonders stark wird die Lunge durch eingeatmetes Radon belastet. Äußere Bestrahlung wird z.b. von Gesteinen oder Bodenablagerungen hervorgerufen.

3 Sehr gefährlich ist die γ-strahlung: Sie ist kaum abschirmbar und dringt tief ins Gewebe ein. Dort löst sie Elektronen aus, die dann im Körperinnern wie β-strahlung wirken. Von außen kommende α- und β- Strahlung ist wegen ihrer geringen Reichweite weniger gefährlich. Röntgenstrahlung wirkt stets von außen.

4 radioaktive Strahlung trifft auf den Menschen Strahlenschäden genetische Schäden: (Veränderungen des Erbguts durch Veränderungen an Keimzellen; Mutationen) somatische Schäden (= körperliche Schäden) Erbschäden bei Nachkommen Missbildungen und Erbkrankheiten der Kinder und Enkel Frühschäden: Veränderungen des Blutbildes Strahlenkrankheit Strahlentod Spätschäden: Krebserkrankungen (Leukämie, Lungenkrebs, Hautkrebs, Brustkrebs) Sterilität Schäden an Embryos im Mutterleib: Missbildungen Fehlgeburten (Embryos sind sehr empfindlich gegenüber Strahlung)

5 II. Ionisation im menschlichen Körper 1. Ionisation durch radioaktive Strahlung Die Vorgänge in unserem Körper werden durch Moleküle geregelt, die aus elektrisch neutralen Atomen bestehen. Bei intensiver Sonnenbestrahlung steigt das Hautkrebsrisiko. Der ionisierende Anteil der Sonnenstrahlung kann Elektronen aus den Atomen oder Molekülen der Haut herausschlagen. Die zurückbleibenden Atom- oder Molekülrümpfe sind positiv geladene Ionen. Durch Anlagern der freigesetzten Elektronen an Atome entstehen auch negative Ionen. Das Gleiche bewirken α- und β-strahlung. Ein α-teilchen verursacht in der Nebelkammer eine Spur ionisierten Gases.

6 Genauso hinterlässt es im menschlichen Gewebe eine Spur ionisierter Atome und Moleküle, aus denen bei seinem Vorbeiflug ein Elektron herausgerissen wurde. Ähnlich ist es bei den negativ geladenen Elektronen der β-strahlung, die auf die Elektronenhüllen der Atome wirken. Auch Röntgen- und γ-strahlung haben eine so große Energie, dass sie längs ihres Wegs Elektronen aus den Atomen herausschlagen. Diese Elektronen fliegen mit hoher Energie ein Stück weit durch den Körper und können weitere Atome ionisieren.

7 2. Ionisierende Wirkung der verschiedenen Strahlungsarten a) α-strahlung α-teilchen werden in festen oder flüssigen Körpern rasch gebremst (Reichweite < 0,1 mm). Treffen sie von außen auf den menschlichen Körper, so kommen sie schon in der ersten Zellschicht zur Ruhe. Gefährlicher ist es, wenn man durch Atmung oder Nahrung einen α-strahler aufgenommen hat. Dann gibt jedes α-teilchen seine Energie im Körperinnern ab und erzeugt dort viele Ionen auf kleinem Raum.

8 Ähnlich wirken Protonen, die von hochenergetischen Neutronen aus Molekülen herausgeschossen werden. Sie erzeugen auf ihrem Weg von ca. 0,1 mm Millionen Ionenpaare. b) β-strahlung β-teilchen haben einen längeren Bremsweg als α-strahlen. Sie können die ersten Hautschichten durchdringen. Die einzelnen Ionenpaare liegen weniger dicht nebeneinander. Die molekularen Schäden dieser lockeren Ionisation sind besser reparabel als die der α-strahlen.

9 c) γ-strahlung γ-strahlen können tief in das menschliche Gewebe eindringen oder sogar ganz durch den Körper hindurchgehen. Sie bewirken durch die ausgelösten hochenergetischen Elektronen eine lockere Ionisation. 3. Folgen der Ionisation Die Ionisationen lösen physikalisch-chemische und biochemische Vorgänge aus. Die Ionen und Elektronen reagieren mit Molekülen des Körpers, z.b. mit dem Wasser und den biologisch wichtigen

10 Makromolekülen. Dabei kann die DNA, in der die Erbinformationen gespeichert sind, beschädigt werden. Die meisten Fehler kann die Zelle durch ein eigenes Reparatursystem wieder beheben. Auf ca strahlenbedingte Schäden in einer Säugetierzelle kommt jedoch einer, der nicht beseitigt werden kann. Meist stirbt die beschädigte Zelle ab. Bei geringen Strahlendosen können Nachbarzellen die Funktionen einzelner abgestorbener Zellen übernehmen. Starke Strahlendosen dagegen töten viele Zellen ab und rufen die Strahlenkrankheit hervor.

11 Die ionisierende Strahlung kann aber auch eine gesunde Zelle in eine Tumorzelle verwandeln. Wie das im Einzelnen geschieht, ist noch nicht bekannt.