Gert Keller. Markus Schütz. Lokale Radonmessungen im Rahmen einer Risikostudie. Strahlenexposition der Bevölkerung

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1 Seit über fünfzehn Jahren wird von unserer Arbeitsgruppe in der Fachrichtung Biophysik und Physikalische Grundlagen der Medizin im Rahmen verschiedener Forschungsvorhaben die Problematik der Radoninhalation und die daraus resultierende Strahleneinwirkung einschließlich ihrer gesundheitlichen Folgen untersucht. Auf Grund der eventuellen Gesundheitsgefährdung stellt das Radonproblem eine große und wichtige Aufgabe für den wissenschaftlichen Strahlenschutz dar. Der kausale Zusammenhang zwischen der effektiven Strahlendosis durch Inhalation der Radon-Folgeprodukte und der möglichen Erhöhung der Lungenkrebsrate erfordert das Auffinden von solchen Gebieten, in denen erhöhte Radonkonzentrationen in Häusern ohne entsprechende Sanierungs- und Schutzmaßnahmen wahrscheinlich sind. Gert Keller Markus Schütz Lokale Radonmessungen im Rahmen einer Risikostudie Strahlenexposition der Bevölkerung Die gesamte Strahleneinwirkung der Bevölkerung der Bundesrepublik Deutschland 1) beträgt im Mittel etwa 4 msv pro Jahr ( msv: Milli Sievert: Einheit der effektiven Strahlendosis). Der Anteil der künstlichen Strahlenexposition ergibt sich zu etwa 1,5 msv/jahr und ist fast ausschließlich auf die Röntgendiagnostik zurückzuführen (siehe Abbildung 1). Die unveränderte natürliche Strahlung beinhaltet die kosmische Strahlung aus dem Weltall mit etwa 0,3 msv/jahr, die terrestrische Strahlung aus der Erde mit 0,4 msv/jahr und die interne Komponente durch inkorporierte radioaktive Stoffe mit etwa 0,3 msv/ Jahr. Abb. 1: Mittlere effektive Jahresdosen der Bevölkerung der Bundesrepublik Deutschland. Radon und Lungenkrebs Dieser sogenannte unveränderte, natürliche Dosisanteil, dem die Menschheit seit jeher ausgesetzt ist, beträgt etwa 1 msv/jahr und hat sich in der Vergangenheit kaum verändert. Durch menschliche Tätigkeiten erhöht sich die Strahleneinwirkung um weitere 1,5 msv/ Jahr, was fast ausschließlich auf das Bewohnen von Häusern zurückzuführen ist. Neben einem kleineren Beitrag von 0,1 msv/jahr durch die direkte Gammastrahlung aus dem Erdreich und den Baustoffen ist der weitaus überwiegende Anteil dieser Strahlenexposition von 1,4 msv/jahr auf die Inhalation des Radons und seiner kurzlebigen Folgeprodukte zurückzuführen. Dabei entfallen auf das radioaktive Edelgas Radon-222 aus der Uran-Radium-Zerfallsreihe etwa 1 msv/jahr und auf das ebenfalls radioaktive Edelgas Radon-220, auch Thoron genannt, aus der Thorium-Zerfallsreihe im Mittel noch einmal etwa 0,4 msv/jahr. Von den drei natürlicherweise vorkommenden Radonisotopen Radon-222, Radon-220 ('Thoron') und Radon-219 ('Actinon') fällt dem Radon mit der Massenzahl 222 bei Dosisbetrachtungen das Hauptgewicht zu. Innerhalb der natürlichen Uran-Radium- Umwandlungsreihe entsteht das Radon-222 mit einer Halbwertzeit von 3,8 Tagen durch Alphazerfall aus dem langlebigen Mutternuklid Radium-226. Beim Aussenden der Alphateilchen erhält das Radon eine hohe Rückstoßenergie, die einem Teil der

2 Radonatome ein Verlassen der Gesteinsmatrix ermöglicht und damit ein Überwechseln in das offene Porensystem erlaubt ('Emanierung, Emaniervermögen'). Ein Teil der Radonatome gelangt nun durch Diffusion und zum Teil auch durch Konvektion im offenen Porensystem an die Grenzfläche zur freien Atmosphäre und wird an die Luft abgegeben ('Exhalation'). Die Inhalation des nun in der Atemluft vorhandenen radioaktiven Edelgases Radon selbst trägt nur unwesentlich zur Strahlendosis der Lunge bei, da die Löslichkeit des Radons im Lungengewebe sehr klein ist. Jedoch wandelt sich das Radon in der Luft in seine kurzlebigen Folgeprodukte Polonium-218 bis Polonium-214 um, die sich dann überwiegend an Staubpartikel anlagern und inhomogen in der Lunge abgelagert werden. Diese deponierten, radioaktiven Folgeprodukte führen zu einer selektiven Bestrahlung des Bronchialepithels mit der biologisch sehr wirksamen Alphastrahlung. Die Kenntnis über eine erhöhte Lungenkrebshäufigkeit durch Inhalation der radioaktiven Radon-Folgeprodukte basiert hauptsächlich auf epidemiologischen Studien an Untertage- Uranbergarbeitern. In diesen Untersuchungen wurde das Bronchialepithel als besonders empfindliches Gewebe für die Krebsinduktion durch ionisierende Strahlung erkannt. Für Risikoabschätzungen wird eine lineare Beziehung zwischen der Strahlenexposition durch Inhalation der Radon-Folgeprodukte und dem daraus resultierenden, strahleninduzierten Lungenkrebsrisiko angenommen. Für einen kleinen Teil von Hausbewohnern, die in besonders hochbelasteten Häusern leben, ist die Strahlendosis durch Radon-Inhalation über die gesamte Lebenszeit durchaus vergleichbar mit der beruflichen Strahleneinwirkung von Uranbergarbeitern, d.h. auch im Wohnbereich ist bei höheren Radonwerten mit einem Anstieg der Lungenkrebshäufigkeit zu rechnen. Auch neuere Ergebnisse von umfangreichen epidemiologischen Studien 2) in hochbelasteten Radonregionen (Schneeberg/ Erzgebirge, Umhausen/ Ötztal und New Jersey/ USA) weisen auf eine erhöhte Lungenkrebsrate der Bewohner dieser Gebiete gegenüber der mittleren Rate der Gesamtbevölkerung hin. Risikoabschätzungen, die immer mit hohen Unsicherheiten behaftet sind, ergeben bei 'normalen' mittleren Radonkonzentrationen von 50 Bq/m³ (Becquerel pro Kubikmeter, Aktivität pro Luftvolumen) eine relative Erhöhung des Lungenkrebsrisikos für die Bevölkerung von 0,1 mit einem Unsicherheitsbereich von 0,03 bis 0,15. Das bedeutet, daß bei mittleren Radonkonzentrationen von 50 Bq/m³ in Wohnräumen etwa 10 % der gesamten beobachteten Lungenkrebsfälle durch die Inhalation des Radons und seiner Folgeprodukte bedingt sein dürften. Für das Beispiel der sächsischen Stadt Schneeberg im Erzgebirge mit einer mittleren Radonkonzentration von 300 Bq/m³ ergibt diese Risikoanalyse einen Anteil von etwa 30 % (Unsicherheit 10 bis 45 %) an radoninduzierten Lungenkrebsfällen, d. h. jedes dritte auftretende Lungenkarzinom wäre auf die Inhalation der Radon-Folgeprodukte zurückzuführen. Trotz des deutlichen Zusammenhanges zwischen der Inhalation des Radons und dem Lungenkrebsrisiko ist das Rauchen jedoch weiterhin unumstritten hauptverantwortlich für die Lungenkrebsinduktion. Abb.2: Umwandlungsreihe von Radon-222 mit seinen kurzlebigen Folgeprodukten (Die angegebenen Zeiten sind die physikalischen Halbwertzeiten der Radionuklide) In einer breit angelegten Fall-Kontroll-Studie 3) mit dem Titel 'Lungenkrebsrisiko durch Radon in der Bundesrepublik Deutschland' werden in einem Verbund-Forschungsvorhaben von der Fachrichtung Arbeitssicherheit und Umweltmedizin der Bergischen Universität Wuppertal, dem Institut für Epidemiologie der GSF -Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit- in Oberschleißheim und der Fachrichtung Biophysik der Universität des Saarlandes in Homburg die Risikofaktoren für die Induzierung von Lungenkarzinomen durch Inhalation der Radonfolgeprodukte in Wohnräumen untersucht. Seit 1990 sind bisher die Radonkonzentrationen in den

3 Wohnungen von etwa 4000 diagnostizierten Lungenkrebspatienten und der gleichen Anzahl von Kontrollpersonen bestimmt worden. In jeder Wohnung werden im Schlaf- und im Wohnzimmer jeweils mit einer Kurzzeitmessung über drei Tage und mit einer Langzeitmessung über ein Jahr die Radonwerte gemessen. Zusätzlich werden in einer Nachmieterrecherche die Konzentrationen sämtlicher Wohnungen der Probanden in den letzten 20 Jahren bestimmt. In einem 140-seitigen Fragebogen werden alle möglichen Risikofaktoren mit den Hauptbereichen Wohnbiographie, Rauchen, Beruf, Gesundheit und Familie, Ernährung und Freizeit von geschulten Interviewern erfragt. Mit etwa durchgeführten Radonmessungen ist dies bisher die international größte Radonstudie. Das abschließende Ergebnis dieser Untersuchung dürfte Mitte des Jahres 1998 vorliegen. Mittlere Radonkonzentrationen in Wohnhäusern in Deutschland Anfang der achtziger Jahre wurden in den alten Bundesländern von verschiedenen wissenschaftlichen Institutionen Radon-Erhebungsmessungen in Wohnungen (etwa 6000) und im Freien (etwa 250) durchgeführt 4). Der Mittelwert der Radonkonzentrationen ergab sich zu etwa 50 Bq/m³ in den Häusern und 14 Bq/m³ im Freien. Als Regionen erhöhter Radonkonzentrationen wurden z.b. die Oberpfalz, das Fichtelgebirge, der Hunsrück und Teile des Schwarzwaldes erkannt. Im Mittel relativ niedrige Werte wurden dagegen in der norddeutschen Tiefebene gemessen. Im Saarland ergab sich bei 121 Messungen ein Mittelwert von 42 Bq/m³ in Häusern. In den neuen Bundesländern wurden ab 1992 ebenfalls Radonmessungen in Wohnungen und im Freien durchgeführt. Die Mittelwerte unterscheiden sich nicht signifikant für die alten und neuen Bundesländer. Jedoch treten in den Uran-Bergbauregionen von Sachsen und Thüringen sehr hohe Radonwerte in Häusern auf. In einigen Fällen wurden Radonkonzentrationen bis zu Bq/m³ in Wohnungen und bis zu Bq/m³ in Kellerräumen ermittelt. Diese Häuser stehen zum Teil auf alten Halden des Uranbergbaus und haben häufig sogar direkte Verbindungen zu den Stollen und Schächten der alten Bergwerke. Für die Höhe der Radonwerte in Wohnungen ist im allgemeinen das Radonpotential des Erdreiches verantwortlich, d.h. wieviel Radon kann das Erdreich an die Häuser liefern. Ein hohes Radonpotential des Erdbodens ist vor allem in solchen Gebieten zu erwarten, in denen das Erdreich relativ hohe Uran-Radium-Konzentrationen (Granit, Porphyr, Feldspat, Rotliegendes usw.) aufweist und - oder - in denen bevorzugte Wege für einen raschen Transport des Edelgases durch das Erdreich zu finden sind (geologische Verwerfungen, Spalten, Vulkanismus, hoher Grundwasserspiegel, poröse Erdschichten, Bergbau usw.). Abb.3: Die Aktivitätskonzentrationen des Radons in der Umwelt. In der Abbildung 3 sind die Schwankungsbreiten der Radonkonzentrationen in Gesteinen, Böden, Wässern sowie Raum- und Außenluft angegeben 5). Sie überdecken einen weiten Wertebereich von wenigen Bq/m³ bis zu einigen MBq/m³.Klüfte und Brüche im Erdreich fördern den Transport des Radons durch den Erdboden. Während in lehmigen Schichten das Radon nur wenige Zentimeter von seinem Entstehungsort wegdiffundieren kann, überwindet es an Gesteinsgrenzen mühelos einige Dekameter. Herrscht zwischen dem Erdboden und der Bodenoberfläche gar eine Druckdifferenz, sind Wegstrecken von hundert Metern und mehr möglich. Das bedeutet, dass auch in Regionen mit geringen Urankonzentrationen im Oberflächengestein dennoch mit hohen Radonkonzentrationen gerechnet werden kann, wenn schnelle Wegsamkeiten für das Radon vorhanden sind. Insbesondere in den Regionen, in denen der Bergbau das Erdreich aufgewühlt hat, muß mit erhöhten Radonwerten gerechnet werden.

4 Häuser, die auf Bruchspalten, Sprüngen oder Klüften erbaut sind und deren Fundamente und Isolierung gegenüber dem Erdreich durch Bergschäden zerstört wurden, sind daher hinsichtlich ihrer Radonkonzentrationen immer als problematisch anzusehen. Mit einer mittleren Radonkonzentration von nur 42 Bq/m³ lag das Saarland bei den Erhebungsmessungen sogar noch unter dem bundesweiten Mittelwert. Dennoch wurden 1995 durch private Messungen in einigen Häusern der Gemeinde Schiffweiler im saarländischen Kohlebecken Radonwerte von etwa 1000 Bq/m³ im Wohnbereich und von bis zu Bq/m³ im Keller gemessen. Dies hatte zur Folge, dass im Auftrag des saarländischen Umweltministeriums in Schiffweiler im Jahre 1996 zusätzliche Radonmessungen durchgeführt wurden. Flankierende Messungen und Analysen konnten von unserer Arbeitsgruppe im Rahmen eines Forschungsprojektes mit finanzieller Förderung des Bundesamtes für Strahlenschutz durchgeführt werden. Außerdem unterstützte die Gemeinde Schiffweiler die Arbeiten tatkräftig. Die Ergebnisse wurden regelmäßig in der Arbeitsgruppe 'Radon in Schiffweiler' des Ministeriums für Umwelt, Energie und Verkehr diskutiert. Lokale Radon-Studie in Schiffweiler Schiffweiler, bestehend aus den Ortsteilen Schiffweiler, Stennweiler, Landsweiler und Heiligenwald, liegt am Rande des saarländischen Karbongebietes. Wie alle Sedimentgesteine enthält auch das Karbon natürliche radioaktive Mineralien in leicht erhöhten Konzentrationen. Der Untergrund in Schiffweiler ist außerordentlich stark zerklüftet. Im gesamten Gemeindegebiet kommt bankiger Sandstein vor, der schon von Hause aus zur Kluftbildung neigt. Intensive geologische Störungen mit Versetzungen bis zu einigen hundert Metern verlaufen vor allem in Nord-Süd- Richtung durch den Ortskern von Schiffweiler. Auch treten hier vermehrt Bruchspalten infolge bergbaulicher Tätigkeiten auf, deren Auswirkungen auf die Bausubstanz stellenweise verheerend sind. Meßprogramm Nach den ersten Radonmessungen auf privater Initiative begannen Ende Februar 1996 die flächendeckenden Messungen in der Gemeinde Schiffweiler. Im Ortsteil Schiffweiler wurden in 202 Häusern, das sind etwa 20% der existierenden Häuser, die Radonkonzentrationen in den Wohnräumen und im Keller mit Kurzzeitdosimetern über einen Zeitraum von drei Tagen bestimmt. Als Dosimeter wurden Aktivkohledosen verwendet, die mittels Gammaspektoskopie ausgewertet wurden. Zusätzlich wurde im Rahmen eines universitären Forschungsprojektes in allen Wohnräumen Langzeitdosimeter aufgestellt. Die Kernspur-Dosimeter 6) enthalten passive, integrierende Kernspurfolien, die die mittlere Radonkonzentration über einen Zeitraum von drei Monaten messen. Die durch die Alphateilchen entstandenen Spuren in der Folie werden durch die elektrochemische Ätzung sichtbar gemacht und können dann mit einem Bildanalysegerät ausgezählt werden. Diese Langzeitmessungen erfolgten im Zeitraum März bis Juni 1996.

5 Abb. 4: Häufigkeitsverteilung der Radonkonzentrationen in Kellerräumen der Gemeinde Schiffweiler. Im Auftrag der Gemeinde Schiffweiler wurden zusätzlich weitere 116 Radon- Kurzzeitmessungen in Wohnräumen bzw. Kellerräumen in den Ortsteilen Stennweiler, Landsweiler und Heiligenwald durchgeführt, jedoch wurden hier keine Langzeit-Dosimeter aufgestellt. Die ebenfalls erfolgten Radonmessungen in öffentlichen Gebäuden, wie z.b. Schulen, Turnhallen, Kindergärten und Ämtern werden in dieser Auswertung nicht berücksichtigt. Im Gebiet 'Leopoldsthal' im Nordwesten des Ortsteiles Schiffweiler lag eine besondere Situation vor, da hier sowohl geologische Störungen auftreten, Kohleflöze oberflächennah ausstreichen und auch Urananomalien von verschiedenen Prospektionsfirmen in der Vergangenheit festgestellt wurden. Deshalb wurde im Leopoldsthal ein spezielles Untersuchungsprogramm durchgeführt, in dem 90 % aller Häuser (zusätzlich 35 Langzeitmessungen) dieses Bereiches erfaßt werden konnten. Ergebnisse der Radonmessungen in Kellerräumen Für Dosisbetrachtungen sind die Radonmessungen in Kellerräumen aufgrund der geringen Aufenthaltsdauer im Keller nicht relevant. Allerdings kann aus diesen Messungen womöglich auf die Quellen des Radons geschlossen werden. Um die maximal möglichen Radonkonzentrationen zu erhalten, werden diese Messungen immer unter 'closed-door'-bedingungen durchgeführt. Tab. 1: Zusammenfassung der Radonmessungen in Kellerräumen. In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse aus den Kellerräumen zusammengefaßt, die Abbildung 4 zeigt die zugehörige Häufigkeitsverteilung, die die typische Form einer logarithmischen Normalverteilung besitzt. Typisch für logarithmische Normalverteilungen ist, dass ihr Medianwert mit 154 Bq/m³ deutlich kleiner ist als ihr arithmetischer Mittelwert mit 390 Bq/m³. Der Maximalwert der Radonkonzentration mit fast 8000 Bq/m³ wurde in einem älteren Haus im Leopoldsthal gefunden. Während für die Darstellung der Ergebnisse in Kellern äquidistante Stützstellen als durchaus sinnvoll erscheinen, ist für das Auftragen von Radonwerten im Wohnbereich eine Einteilung, die die Dosisrelevanz der Werte wiedergibt, vorzuziehen. Für die Meßergebnisse in den Wohnungen wurde deshalb eine Klassifizierung vorgenommen, die sich an den Empfehlungen der Strahlenschutzkommission7) - SSK - zum Thema Radon orientiert.

6 Klassifizierung der Radonkonzentrationen Das Problem, die Meßergebnisse über einen großen Wertebereich mit einer größeren Wertigkeit bei den kleineren Konzentrationen graphisch darzustellen, kann auch durch eine logarithmische Skalierung nicht zufriedenstellend gelöst werden. Um eine einheitliche Einteilung zu erhalten, wurde die Klassifizierung in Handlungsbereiche nach den SSK-Empfehlungen mit einer Unterteilung in 8 Klassen gewählt (siehe Tabelle 2). Tab. 2: Einteilung der Radonkonzentrationen in Klassen Ausgehend von den Empfehlungen der ICRP 65 (International Commission on Radiological Protection)8) empfiehlt die SSK folgende drei Sanierungsbereiche: Normalbereich: < 250 Bq/m³. Maßnahmen zur Reduzierung der Radonkonzentration werden als nicht notwendig erachtet. Ermessensbereich: Bq/m³. Maßnahmen zur Reduzierung der Exposition durch Radon werden empfohlen, sofern sie mit einfachen Mitteln durchführbar sind. Sanierungsbereich: > 1000 Bq/m³. Die Radonkonzentrationen sollen reduziert werden, auch wenn aufwendige Maßnahmen dazu erforderlich sind. Bei Konzentrationen oberhalb von Bq/m³ sollen Sanierungsmaßnahmen schnellstmöglich, längstens innerhalb eines Jahres, durchgeführt werden. Die Einteilung in die 8 Klassen ist zwar auch subjektiv, sie enthält jedoch zusätzliche Informationen zur Beurteilung des Sanierungsbedarfs. Ergebnisse der Radonmessungen in Wohnräumen Die Ergebnisse der Radonkonzentrationsmessungen in Wohnräumen in der Gemeinde Schiffweiler sind in der Abbildung 5 mit der beschriebenen Einteilung für die Kurzzeitund die Langzeit-Messungen dargestellt. Insgesamt wurden 268 Kurzzeitmessungen (Medianwert 73 Bq/m³ und Mittelwert 120 Bq/m³) und 237 Langzeitmessungen (Medianwert 77 Bq/m³ und Mittelwert 114 Bq/m³) der Radonkonzentrationen in Wohnräumen von Häusern der Gemeinde Schiffweiler durchgeführt, deren Ergebnisse untereinander relativ gut übereinstimmten. Die Extremwerte der Radonkonzentration betrugen 31 Bq/m³ bzw Bq/m³ bei den Langzeitmessungen und 28 Bq/m³ bzw Bq/m³ bei den Kurzzeitmessungen. Die Empfehlungen der SSK verlangen als Grundlage für die Einteilung in die Sanierungsbereiche immer Langzeitmessungen der Radonkonzentrationen, am besten Mittelwerte über den Zeitraum von einem Jahr. Bei diesen Messungen im Ortsteil Schiffweiler liegen 93,7 % aller Häuser im Normalbereich, 5,5 % im Ermessensbereich und 0,8 % der Häuser im Sanierungsbereich. Bei geschätzten 1000 Häusern im Ortsteil Schiffweiler müßten statistisch gesehen also acht Häuser auch mit erheblichem Aufwand saniert werden, immerhin 76 Häuser fielen in den Ermessensbereich.

7 Einfluß von Parametern auf die Radonkonzentration im Wohnzimmer< Beim Austeilen der Dosimeter wurden Fragebogen ausgefüllt, in denen im wesentlichen Daten bezüglich der Bausubstanz des jeweiligen Gebäudes erfragt wurden. Die Auswertung dieser Fragebögen zeigte, dass bestimmte 'Eigenarten' der Häuser eine erhöhte Radonkonzentration erst ermöglichen bzw. fördern. Zusammengefaßt stellt sich die Signifikanz der erfragten Einflußgrößen wie folgt dar. Einen signifikanten Einfluß auf die Radonkonzentration haben a) das Baujahr des Hauses. In den Häusern, die vor 1900 gebaut wurden - das sind 22% aller Häuser -, wurde mit 130 Bq/m³ eine gegenüber 80 Bq/m³ in jüngeren Häusern deutlich erhöhte Radonkonzentration gemessen. b) die Art der Unterkellerung. Nicht oder nur teilweise unterkellerte Häuser haben im statistischen Mittel mit 130 Bq/m³ eine um 50 Bq/m³ höhere Konzentration als vollständig unterkellerte Häuser (40% aller Häuser). c) das Baumaterial der Kellergeschosse. In den mit Natursteinen gebauten Häusern (58%) liegt die mittlere Radonkonzentration bei 95 Bq/m³, ansonsten bei 75 Bq/m³. d) die Isolation der Keller. 100 Bq/m³ wurden im Mittel in teilweise oder nicht isolierten Häusern (54%) gemessen, hingegen 75 Bq/m³ in vollständig isolierten Gebäuden. e) die Etage des Wohnzimmers. Wenn das Wohnzimmer im 1. OG oder höher liegt (15%), beträgt die mittlere Radonkonzentration 50 Bq/m³, in den übrigen Häusern liegt sie bei 90 Bq/m³. Der Signifikanztest für die Art des Betonbodens fiel für das gesamte Gemeindegebiet negativ aus, während sich im Bereich Leopoldsthal eine deutliche Signifikanz herausstellte. Dieses gilt auch für die Art der Heizung. Nicht beurteilt werden kann der Einfluß der a) Belüftung, da die Antworten zu oft unzuverlässig waren. Obwohl nachgewiesenermaßen die Lüftung zu einer Reduktion der Radonwerte führt, konnten sich fast alle Hausbewohner beim Ausfüllen der Fragebögen während des Einsammeln der Dosimeter nur noch an das Lüftungsverhalten in den letzten Wochen erinnern, die ersten beiden kalten Monate waren schon vergessen. b) Bergschäden, da hier die Fragestellung und damit auch die Antwort nicht eindeutig war. Im Bereich des Leopoldsthales in Schiffweiler wurden mit 64 Häusern in fast allen Häusern die Radonkonzentrationen ermittelt. Radonwerte von mehr als 200 Bq/m³ wurden in 13 Häusern gemessen. Davon wurden 12 Häuser vor 1948 erbaut, 10 sogar vor Von den 13 Häusern sind 7 teilweise und 6 vollständig unterkellert. 11 Häuser besitzen entweder keine oder nur eine unvollständige bzw. gerissene Fundamentplatte aus Beton. In allen 13 Häusern wurden die Keller aus Naturstein erbaut und nur drei Keller sind komplett gegenüber dem Erdreich isoliert. Bergschäden treten in 12 von 13 Häusern auf.

8 Abb. 5: Häufigkeitsverteilung der Kurz- und Langzeitmessungen in Wohnräumen der Gemeinde Schiffweiler Umgekehrt wurden im Leopoldsthal nur in vier Häusern Radonwerte von weniger als 40 Bq/m³ gemessen. Alle diese Häuser wurden nach 1948 erbaut und sind vollständig unterkellert. Ebenso besitzen diese Häuser eine intakte, massive Fundamentplatte aus Beton, die Kellerwände bestehen aus Leichtbeton und der gesamte Kellerbereich ist vollständig isoliert. Aus dieser kurzen Betrachtung der unterschiedlichen Einflußparameter werden schon einige Faktoren ersichtlich, die für die Verringerung der Radonkonzentrationen in Wohnhäusern relevant sind. Der große Bereich der Radon-Sanierung, ihrer Effektivität und ihrer Kosten-Nutzen- Analyse kann hier aus Platzgründen nicht behandelt werden. Der interessierte Leser muß hier auf die betreffende Literatur (vgl. 8),9),10),11) verwiesen werden. Abb. 6: Rasterkarte Schiffweiler, aus der geologischen Karte des Saarlandes (+ gibt den ort der gemessenen Häuser entlamg des Straßesnetzes an) Radon-Kartierung Basierend auf den vorliegenden Radonmeßwerten, dem zur Verfügung stehenden geologischen Kartenmaterial, sowie den zusätzlichen Informationen über Bruchspalten und sonstige Einfluß-Parameter, auch durch bergbauliche Tätigkeiten, sollte eine flächenbezogene Prognose über die zu erwartenden Radonkonzentrationen in den Wohnhäusern der Gemeinde Schiffweiler erarbeitet werden. Die Abbildung 6 zeigt einen Ausschnitt aus der geologischen Karte mit den Schichten des Oberkarbons, den Hauptverwerfungen und geologischen Störzonen. Für die Radonprognose sind natürlich nur die bebauten Bereiche der Gesamtfläche der Gemeinde von Interesse, deshalb wurde lediglich ein Streifen von etwa 30 m links und rechts des Straßennetzes in unserer Analyse berücksichtigt. Unter dieser Bedingung entfallen fast 50 % der bebauten Fläche des Ortsteiles Schiffweiler auf die mittleren Göttelborner Schichten, in denen auch 46 % der Meßwerte liegen. Weitere dominante geologische Formationen sind die unteren (mit 11,4 % der Fläche) und die oberen (8,7 %) Göttelborner Schichten sowie die unteren Heusweiler Schichten mit 10,9 %. Die vorkommenden geologischen Formationen werden hinsichtlich ihres flächenmäßigen Anteils durch die Verteilung der Meßpunkte recht gut repräsentiert. Obwohl in Einzelfällen erhöhte Radonwerte in Häusern durch besondere geologische Situationen erklärt werden konnten, sind allgemein die erhöhten Radonkonzentrationen nicht mit dem Vorkommen

9 von bestimmten Gesteinsarten korreliert. Schiffweiler liegt in einem geologischen Störungsbereich. Große Störungszonen sowie Risse und Spalten, auch durch bergbauliche Tätigkeiten, erhöhen die Wegsamkeit des Radons. Eine offensichtliche Korrelation zwischen den auftretenden Bruchspalten und erhöhten Radonwerten konnte in mehreren Fällen erkannt werden. Leider konnte diese vielversprechende Korrelationsanalyse nicht flächendeckend für Schiffweiler durchgeführt werden, da uns die entsprechenden Bruchspaltenkarten nicht zur Verfügung gestellt wurden. Bekannt ist weiterhin, dass in den Karbonschichten höhere Urangehalte auftreten und diese bei oberflächennahen Kohleflözen zu einer verstärkten Radonabgabe führen können. Jedoch spielen neben den geologischen Gegebenheiten auch die Bauweise, die Bausubstanz, die Isolierung und die Anbindung des Hauses an das Erdreich eine entscheidende Rolle. Um aus den punktuellen Messungen der Radonkonzentrationen eine Vorhersage auf mögliche Bereiche mit erhöhten Radonwerten ableiten zu können, wurde ein Geographisches Informationssystem (GIS) eingesetzt. Jedem Einzelmeßwert wird dabei ein Punkt zugeordnet, dessen räumliche Lage durch seine geographischen Koordinaten bestimmt ist. So entstehen verschiedene Layer, die je ein Datenattribut, wie z.b. die Radonkonzentration oder das Baujahr des Hauses repräsentieren. Zur Analyse werden die vektoriellen Layer in Rasterkarten überführt, deren Pixelgröße mit dem Maßstab der vorhandenen topographischen und geologischen Karten variiert. Für die Radonprognose ist eine minimale Pixelgröße von 5x5 Meter ausreichend, da sich der Meßwert auf Häuser bezieht, die selbst eine Ausdehnung von meist 10x10 Meter besitzen. Die gemessene Radonkonzentration kann als eine Höhenangabe des Meßpunktes im Raster angesehen werden. Die räumliche Interpolation zwischen den einzelnen Höhenangaben kann mit verschiedenen Algorithmen durchgeführt werden. Unsere Berechnungen basieren auf der Annahme, dass der Einfluß eines Meßwertes auf seine benachbarten Gitterpunkte quadratisch mit dem Abstand abnimmt. Die Abbildung 7 zeigt eine solche Interpolation für die Radon-Langzeitmessungen im Ortsteil Schiffweiler. Jedem Rasterpunkt wird ein 'prognostizierter' Radonwert zugeteilt. Anschließend werden die interpolierten Radonwerte wieder in die 8 Klassen oder Konzentrationsbereiche eingeordnet. Es ist zu erkennen, dass es nicht nur eine, sonderen mehrere über das gesamte Ortsgebiet verteilte Zonen erhöhter Radonkonzentration gibt. Der Normalbereich der Radonkonzentration (kleiner als 250 Bq/m³) macht einen Flächenanteil von 97,6 % aus. Mit 2,3 % liegt der prozentuale Flächenanteil des Ermessensbereiches deutlich unter dem berechneten statistischen Anteil von 5,5 % und weniger als 0,1 % macht die Fläche des Sanierungsbereiches aus. Abb. 7: Kartierte Flächenprognose der Radonkonzentrationen auf der Grundlage von punktuellen Langzeitwerten. Zusammenfassung Bei den Erhebungsmessungen zur Bestimmung der Radonkonzentrationen in Wohnhäusern wurde Anfang der achtziger Jahre für das Saarland ein Mittelwert von 42 Bq/m³ aus insgesamt 121 Messpunkten gefunden. Erhöhte Radonwerte wurden in den damaligen Untersuchungen im Saarland nicht ermittelt. In der Gemeinde Schiffweiler wurde damals nur in einem Haus gemessen, die Radonkonzentration im Schlafzimmer betrug 28 Bq/m³ und im Wohnzimmer 26 Bq/m³. Dass erst bei den jüngsten Untersuchungen in Schiffweiler erhöhte Radonwerte gemessen wurden, liegt daran, dass die damalige Meßdichte nicht ausreichend war. Gleichzeitig bedeutet dies, dass auch in anderen saarländischen Gemeinden im Kohlerevier mit ähnlichen

10 Verhältnissen gerechnet werden muß. Größere, zusammenhängende Regionen mit hohen Radonkonzentrationen sind jedoch unwahrscheinlich. Beim Auftreten bestimmter geologischer Formationen und einer hohen Wegsamkeit des Radons im Erdreich, wie sie z.b. durch bergbauliche Tätigkeiten oder durch geogene Risse verursacht werden kann, muß auch in anderen Orten im Saarland mit erhöhten Radonwerten in Häusern gerechnet werden. Ein kompletter Nachweis über die genauen Ursachen der erhöhten Radonwerte in Schiffweiler konnte nicht erbracht werden. Dies lag einerseits an der Vielzahl von miteinander kombinierten Einflußparametern und andererseits an der mangelnden Kooperationsbereitschaft der Berbauunternehmen. Wenn bekannt ist, dass an den Gas- Absaugstationen bis zu 20 Millionen Bq pro Stunde an Radon abgegeben werden, so wird das riesige Radonpotential im unterirdischen Schacht- und Stollen-System erkennbar. Auch wird ein schneller Transport des Radons durch die Bildung von Spalten und Rissen in der Erde ermöglicht, wobei zusätzlich der Übertritt von Radon aus dem Erdreich in die Häuser durch eine Verletzung der Kellerisolierung, z.b durch Bergschäden, beschleunigt werden kann. Aus diesen Gründen wäre eine Korrelationsanalyse zwischen den entstandenen Bruchspalten und den Radonwerten in Häusern in der Region Schiffweiler äußerst interessant gewesen. Die Autoren bedanken sich für die Unterstützung bei der Durchführung der Studie, insbesondere beim Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, beim Bundesamt für Strahlenschutz, beim saarländischen Ministerium für Umwelt, Energie und Verkehr und bei der Gemeinde Schiffweiler. Den Mitgliedern der Expertengruppe 'Radon in Schiffweiler' danken wir für die vielfältigen Diskussionen, Anregungen und Informationen. Ein besonderer Dank gilt den Mitarbeitern unserer Arbeitsgruppe in der Fachrichtung Biophysik und Physikalische Grundlagen der Medizin der Universität des Saarlandes, die durch Ihren Einsatz und Arbeitswillen die rasche Durchführung dieser Untersuchung ermöglicht haben. Literatur 1) Keller, G.W.: Die Strahleneinwirkung durch Radon in Häusern. Bauphysik 15, (1993), Heft 5, ) Keller, G.: Radon-Fallstudie in Umhausen/Tirol. In: Umweltradioaktivität, Hrsg. A. Siehl, Ernst & Sohn Verlag, Berlin, (1996), ) Kreienbrock, L., Wichmann, H. E., Keller, G. et al.: The German Radon Project - feasibility of methods and first results. Rad. Protect. Dosim. Vol. 45, No. ¼, (1992), ) Urban, M., Wicke, A. und Kiefer, H.: Bestimmung der Strahlenbelastung der Bevölkerung durch Radon und dessen kurzlebige Zerfallsprodukte in Wohnhäusern und im Freien. KfK-Bericht 3805, (1985) 5) Kemski, J., Klingel, R. und Siehl, A.: Das geogene Radonpotential. In: Umweltradioaktivität, Hrsg. A. Siehl, Ernst & Sohn Verlag, Berlin, (1996), ) Urban, M. and Piesch, E.: Low level environmental radon dosimetry with a passive track etch detector device. Rad. Protect. Dosim. Vol.1 No.2, (1981), ) Strahlenschutzkommission: Strahlenschutzgrundsätze zur Begrenzung der Strahlenexposition durch Radon und seine Zerfallsprodukte in Gebäuden. Bundesanzeiger Nr. 155 vom 18. August 1994,(1994) 8) Keller, G., Schütz, M.: Radonsanierung in Häusern. Publikationsreihe Fortschritte im Strahlenschutz, Umweltradioaktivität, Radioökologie, Strahlenwirkung, Band 1, (1993), ) Keller, G.W.: Efficiency of different radon mitigation measures. INDOOR AIR`93, Proceedings of the 6th International Conference on Indoor Quality and Climate, Vol. 4, (1993), ) Keller, G.: Mitigation methods in High radon areas in Germany. Rad. Protect. Dosim. Vol. 45, No ¼, (1992), ) Hamel, P., Lehmann, R., Kube, G. et al.: Modellhafte Sanierung radonbelasteter Wohnungen in Schneeberg. BfS-ST-Berichte-10/96, Bundesamt für Strahlenschutz, (1996)