RADIOAKTIVE KONTAMINATION: ARTEN, URSACHEN, FOLGEN - UMGEBUNG - 2025

Die radioaktive Kontamination ist definiert als der Einbau radioaktiver unerwünschter Elemente in die Umwelt. Dies kann natürlich (in der Umwelt vorhandene Radioisotope) oder künstlich (vom Menschen produzierte radioaktive Elemente) sein.

Zu den Ursachen der radioaktiven Kontamination zählen Atomtests, die zu militärischen Zwecken durchgeführt werden. Diese können radioaktive Regenfälle erzeugen, die sich mehrere Kilometer durch die Luft bewegen.

Nukleare Exploration. Quelle: Foto mit freundlicher Genehmigung der National Nuclear Security Administration / des Nevada Site Office

Unfälle in Kernkraftwerken sind eine weitere Hauptursache für radioaktive Kontamination. Einige Kontaminationsquellen sind Uranminen, medizinische Aktivitäten und Radonproduktion.

Diese Art der Umweltverschmutzung hat schwerwiegende Folgen für die Umwelt und den Menschen. Die trophischen Ketten der Ökosysteme sind betroffen und Menschen können ernsthafte Gesundheitsprobleme haben, die ihren Tod verursachen.

Die Hauptlösung für radioaktive Kontamination ist die Prävention; Für die Handhabung und Lagerung radioaktiver Abfälle sowie der erforderlichen Ausrüstung müssen Sicherheitsprotokolle vorhanden sein.

Unter den Orten mit großen Problemen der radioaktiven Kontamination befinden sich Hiroshima und Nagasaki (1945), Fukushima (2011) und Tschernobyl in der Ukraine (1986). In allen Fällen waren die Auswirkungen auf die Gesundheit exponierter Personen schwerwiegend und haben viele Todesfälle verursacht.

Arten von Strahlung

Radioaktivität ist das Phänomen, bei dem einige Körper Energie in Form von Partikeln (Korpuskularstrahlung) oder elektromagnetischen Wellen abgeben. Dies wird durch sogenannte Radioisotope erzeugt.

Radioisotope sind Atome desselben Elements, die einen instabilen Kern haben und dazu neigen, sich zu zersetzen, bis sie eine stabile Struktur erreichen. Atome emittieren beim Zerfall Energie und radioaktive Partikel.

Radioaktive Strahlung wird auch als ionisierend bezeichnet, da sie eine Ionisierung (Elektronenverlust) von Atomen und Molekülen verursachen kann. Es gibt drei Arten von Strahlungen:

Alpha-Strahlung

Partikel werden von ionisierten Heliumkernen emittiert, die sehr kurze Strecken zurücklegen können. Das Eindringvermögen dieser Partikel ist gering, so dass sie durch ein Blatt Papier gestoppt werden können.

Beta-Strahlung

Elektronen mit hoher Energie werden aufgrund des Zerfalls von Protonen und Neutronen emittiert. Diese Art von Strahlung kann mehrere Meter weit wandern und kann durch Glas-, Aluminium- oder Holzplatten gestoppt werden.

Gammastrahlung

Es ist eine Art elektromagnetischer Strahlung mit hoher Energie, die aus einem Atomkern stammt. Der Kern geht von einem angeregten Zustand in einen Zustand niedrigerer Energie über und elektromagnetische Strahlung wird freigesetzt.

Gammastrahlung hat eine hohe Durchdringungskraft und kann Hunderte von Metern zurücklegen. Um dies zu verhindern, sind Platten mit mehreren Zentimetern Blei oder bis zu 1 Meter Beton erforderlich.

Arten der radioaktiven Kontamination

Radioaktive Kontamination kann als Einbau unerwünschter radioaktiver Elemente in die Umwelt definiert werden. Radioisotope können in Wasser, Luft, Land oder Lebewesen vorhanden sein.

Je nach Ursprung der Radioaktivität gibt es zwei Arten der radioaktiven Kontamination:

natürlich

Diese Art der Kontamination kommt von radioaktiven Elementen, die in der Natur vorkommen. Natürliche Radioaktivität entsteht durch kosmische Strahlung oder durch die Erdkruste.

Kosmische Strahlung besteht aus energiereichen Teilchen, die aus dem Weltraum kommen. Diese Partikel entstehen, wenn Supernova-Explosionen in Sternen und in der Sonne auftreten.

Wenn radioaktive Elemente die Erde erreichen, werden sie vom elektromagnetischen Feld des Planeten abgelenkt. An den Polen ist der Schutz jedoch nicht sehr effizient und sie können in die Atmosphäre gelangen.

Eine weitere Quelle natürlicher Radioaktivität sind die in der Erdkruste vorhandenen Radioisotope. Diese radioaktiven Elemente sind für die Aufrechterhaltung der inneren Wärme des Planeten verantwortlich.

Die wichtigsten radioaktiven Elemente im Erdmantel sind Uran, Thorium und Kalium. Die Erde hat Elemente mit kurzen radioaktiven Perioden verloren, aber andere haben ein Leben von Milliarden von Jahren. Unter den letzteren fallen Uran ₂₃₅ , Uran ₂₃₈ , Thorium ₂₃₂ und Kalium _{40 auf} .

Uran ₂₃₅ , Uran ₂₃₈ und Thorium ₂₃₂ bilden drei radioaktive Kerne im Staub, der Sterne erzeugt. Diese radioaktiven Gruppen führen beim Zerfall zu anderen Elementen mit kürzeren Halbwertszeiten.

Aus dem Zerfall von Uran ₂₃₈ entsteht Radium und daraus Radon (ein gasförmiges radioaktives Element). Radon ist die Hauptquelle für natürliche radioaktive Kontamination.

Künstlich

Diese Verschmutzung wird durch menschliche Aktivitäten wie Medizin, Bergbau, Industrie, Atomtests und Stromerzeugung verursacht.

Im Jahr 1895 entdeckte der deutsche Physiker Roëntgen versehentlich künstliche Strahlung. Der Forscher fand heraus, dass die Röntgenstrahlen elektromagnetische Wellen waren, die aus der Kollision von Elektronen in einer Vakuumröhre stammten.

Künstliche Radioisotope werden im Labor durch das Auftreten von Kernreaktionen hergestellt. 1919 wurde das erste künstliche radioaktive Isotop aus Wasserstoff hergestellt.

Künstliche radioaktive Isotope entstehen durch Neutronenbeschuss verschiedener Atome. Durch das Eindringen in die Kerne gelingt es diesen, sie zu destabilisieren und mit Energie aufzuladen.

Künstliche Radioaktivität hat zahlreiche Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Medizin, industrielle und militärische Aktivitäten. In vielen Fällen werden diese radioaktiven Elemente fälschlicherweise in die Umwelt freigesetzt, was zu ernsthaften Verschmutzungsproblemen führt.

Ursachen

Radioaktive Kontamination kann aus verschiedenen Quellen stammen, im Allgemeinen aufgrund des falschen Umgangs mit radioaktiven Elementen. Einige der häufigsten Ursachen sind unten aufgeführt.

Atomtests

Kernkraftwerk in Pennsylvania, USA. Quelle: Siehe Seite für Autorenzentren für die Kontrolle und Prävention der öffentlichen Gesundheit

Es bezieht sich auf die Detonation verschiedener experimenteller Atomwaffen, hauptsächlich für die Entwicklung von Militärwaffen. Es wurden auch nukleare Explosionen durchgeführt, um Brunnen zu graben, Treibstoff zu gewinnen oder eine Infrastruktur aufzubauen.

Nuklearversuche können atmosphärisch (innerhalb der Erdatmosphäre), stratosphärisch (außerhalb der Planetenatmosphäre), unter Wasser und unterirdisch sein. Die atmosphärischen sind am umweltschädlichsten, da sie eine große Menge radioaktiven Regens produzieren, der über mehrere Kilometer verteilt ist.

Radioaktive Partikel können Wasserquellen verunreinigen und den Boden erreichen. Diese Radioaktivität kann über Nahrungsketten unterschiedliche trophische Werte erreichen, die Ernte beeinflussen und somit den Menschen erreichen.

Eine der Hauptformen der indirekten radioaktiven Kontamination ist die Milch, weshalb sie Kinder betreffen kann.

Seit 1945 wurden weltweit rund 2.000 Atomtests durchgeführt. Im besonderen Fall Südamerikas waren hauptsächlich Peru und Chile von radioaktivem Niederschlag betroffen.

Kernkraftwerke (Kernreaktoren)

Viele Länder nutzen derzeit Kernreaktoren als Energiequelle. Diese Reaktoren erzeugen kontrollierte Kernkettenreaktionen, üblicherweise durch Kernspaltung (Brechen eines Atomkerns).

Die Verschmutzung erfolgt hauptsächlich durch das Austreten radioaktiver Elemente aus Kernkraftwerken. Seit Mitte der 1940er Jahre gibt es Umweltprobleme im Zusammenhang mit Kernkraftwerken.

Wenn in Kernreaktoren Lecks auftreten, können sich diese Schadstoffe Hunderte von Kilometern durch die Luft bewegen und Wasser, Land und Nahrungsquellen kontaminieren, die die umliegenden Gemeinden betroffen haben.

Radiologische Unfälle

Sie treten im Allgemeinen im Zusammenhang mit industriellen Aktivitäten auf, da mit radioaktiven Elementen nicht ordnungsgemäß umgegangen wird. In einigen Fällen handhaben die Bediener die Geräte nicht richtig und es können Leckagen in die Umgebung entstehen.

Ionisierende Strahlung kann erzeugt werden und Industriearbeiter, Geräte schädigen oder in die Atmosphäre freigesetzt werden.

Uranabbau

Uran ist ein Element, das in natürlichen Ablagerungen in verschiedenen Regionen des Planeten vorkommt. Dieses Material wird häufig als Rohstoff zur Energieerzeugung in Kernkraftwerken verwendet.

Wenn diese Uranablagerungen genutzt werden, entstehen radioaktive Restelemente. Die anfallenden Abfälle werden an die Oberfläche abgegeben, wo sie sich ansammeln und durch Wind oder Regen verteilt werden können.

Der erzeugte Abfall erzeugt eine große Menge an Gammastrahlung, die für Lebewesen sehr schädlich ist. Außerdem werden hohe Radonkonzentrationen erzeugt und es kann zu einer Kontamination der Wasserquellen am Grundwasserspiegel durch Auswaschen kommen.

Radon ist die Hauptkontaminationsquelle für die Arbeiter in diesen Minen. Dieses radioaktive Gas kann leicht eingeatmet werden und in die Atemwege eindringen und Lungenkrebs verursachen.

Medizinische Aktivitäten

In den verschiedenen Anwendungen der Nuklearmedizin entstehen radioaktive Isotope, die dann verworfen werden müssen. Labormaterial und Abwasser sind im Allgemeinen mit radioaktiven Elementen kontaminiert.

In ähnlicher Weise können Strahlentherapiegeräte sowohl für Bediener als auch für Patienten eine radioaktive Kontamination erzeugen.

Radioaktive Stoffe in der Natur

Radioaktive Materialien in der Natur (NORM) kommen normalerweise in der Umwelt vor. Sie produzieren im Allgemeinen keine radioaktive Kontamination, aber verschiedene menschliche Aktivitäten konzentrieren sie und sie werden zu einem Problem.

Einige Konzentrationsquellen für NORM-Materialien sind die Verbrennung von Mineralkohle, aus Erdöl gewonnenen Brennstoffen und die Herstellung von Düngemitteln.

In Gebieten, in denen Müll und verschiedene feste Abfälle verbrannt werden, kann sich Kalium ₄₀ und Radon ₂₂₆ ansammeln . In Gebieten, in denen Holzkohle der Hauptbrennstoff ist, sind diese Radioisotope ebenfalls vorhanden.

Als Dünger verwendetes Phosphatgestein enthält einen hohen Anteil an Uran und Thorium, während sich in der Ölindustrie Radon und Blei ansammeln.

Folgen

Über die Umwelt

Wasserquellen können mit radioaktiven Isotopen kontaminiert sein und verschiedene aquatische Ökosysteme betreffen. Ebenso werden diese verschmutzten Gewässer von verschiedenen betroffenen Organismen verbraucht.

Wenn eine Bodenverunreinigung auftritt, werden sie verarmt, verlieren ihre Fruchtbarkeit und können nicht für landwirtschaftliche Aktivitäten verwendet werden. Darüber hinaus beeinflusst die radioaktive Kontamination die Nahrungsketten in Ökosystemen.

So werden Pflanzen durch den Boden mit Radioisotopen kontaminiert und diese gelangen zu Pflanzenfressern. Diese Tiere können Mutationen erleiden oder an den Folgen der Radioaktivität sterben.

Raubtiere sind von der verringerten Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln oder von der Kontamination durch den Verzehr von mit Radioisotopen beladenen Tieren betroffen.

Über Menschen

Ionisierende Strahlung kann Menschen tödlich schädigen. Dies liegt daran, dass radioaktive Isotope die Struktur der DNA, aus der die Zellen bestehen, schädigen.

Radiolyse (Zersetzung durch Strahlung) findet in Zellen sowohl der DNA als auch des darin enthaltenen Wassers statt. Dies führt zum Zelltod oder zum Auftreten von Mutationen.

Mutationen können verschiedene genetische Anomalien verursachen, die zu erblichen Defekten oder Krankheiten führen können. Zu den häufigsten Krankheiten gehört Krebs, insbesondere die Schilddrüse, da er Jod bindet.

Ebenso kann das Knochenmark betroffen sein, was verschiedene Arten von Anämie und sogar Leukämie verursacht. Außerdem kann das Immunsystem geschwächt werden, wodurch es empfindlicher auf bakterielle und virale Infektionen reagiert.

Unter anderem sind Unfruchtbarkeit und die Fehlbildung von Feten von Müttern, die Radioaktivität ausgesetzt sind. Kinder können Lern- und Wachstumsprobleme sowie kleine Gehirne haben.

Manchmal kann der Schaden zum Zelltod führen und Gewebe und Organe betreffen. Wenn lebenswichtige Organe betroffen sind, kann dies zum Tod führen.

Verhütung

Radioaktive Kontamination ist sehr schwer zu kontrollieren, sobald sie auftritt. Deshalb sollten sich die Bemühungen auf die Prävention konzentrieren.

Radioaktiver Müll

Lagerung radioaktiver Abfälle. Quelle: D5481026

Die Entsorgung radioaktiver Abfälle ist eine der Hauptformen der Prävention. Diese müssen gemäß den Sicherheitsbestimmungen angeordnet werden, um eine Kontamination der Personen zu vermeiden, die damit umgehen.

Radioaktive Abfälle sollten von anderen Materialien getrennt werden und versuchen, ihr Volumen zu verringern, damit sie leichter gehandhabt werden können. In einigen Fällen werden diese Abfälle behandelt, um sie in manipulierbarere feste Formen umzuwandeln.

Anschließend müssen radioaktive Abfälle in geeignete Behälter gegeben werden, um eine Kontamination der Umwelt zu vermeiden.

Die Container werden an isolierten Orten mit Sicherheitsprotokollen gelagert oder können auch tief im Meer vergraben werden.

Atomkraftwerke

Eine der Hauptquellen für radioaktive Kontamination sind Kernkraftwerke. Daher wird empfohlen, dass sie mindestens 300 km von den städtischen Zentren entfernt gebaut werden.

Es ist auch wichtig, dass die Mitarbeiter des Kernkraftwerks ausreichend geschult sind, um Geräte zu bedienen und Unfälle zu vermeiden. Ebenso wird empfohlen, dass sich die Bevölkerung in der Nähe dieser Einrichtungen der möglichen Risiken und Vorgehensweisen im Falle eines nuklearen Unfalls bewusst ist.

Schutz des Personals, das mit radioaktiven Elementen arbeitet

Die wirksamste Prävention gegen radioaktive Kontamination besteht darin, dass das Personal geschult ist und einen angemessenen Schutz hat. Es sollte möglich sein, die Zeit zu verkürzen, in der Menschen Radioaktivität ausgesetzt sind.

Die Einrichtungen müssen ordnungsgemäß gebaut sein und Poren und Risse vermeiden, in denen sich Radioisotope ansammeln können. Es müssen gute Belüftungssysteme mit Filtern vorhanden sein, die verhindern, dass Abfall die Umwelt verlässt.

Die Mitarbeiter müssen über einen angemessenen Schutz wie Bildschirme und Schutzkleidung verfügen. Darüber hinaus müssen die verwendeten Kleidungsstücke und Ausrüstungsgegenstände regelmäßig dekontaminiert werden.

Behandlung

Es können einige Schritte unternommen werden, um die Symptome einer radioaktiven Kontamination zu lindern. Dazu gehören Bluttransfusionen, die Verbesserung des Immunsystems oder die Knochenmarktransplantation.

Diese Behandlungen sind jedoch palliativ, da es sehr schwierig ist, Radioaktivität aus dem menschlichen Körper zu entfernen. Derzeit werden jedoch Behandlungen mit Chelatmolekülen durchgeführt, die Radioisotope im Körper isolieren können.

Chelatoren (ungiftige Moleküle) binden an radioaktive Isotope und bilden stabile Komplexe, die aus dem Körper entfernt werden können. Es wurden Chelatoren synthetisiert, die in der Lage sind, bis zu 80% der Kontamination zu beseitigen.

Beispiele für mit Radioaktivität kontaminierte Orte

Da die Kernenergie für verschiedene menschliche Aktivitäten genutzt wurde, ereigneten sich verschiedene Unfälle aufgrund von Radioaktivität. Damit die Betroffenen die Schwere dieser Unfälle erkennen können, wurde eine Skala von nuklearen Unfällen festgelegt.

Die International Nuclear Accident Scale (INES) wurde 1990 von der International Atomic Energy Organization vorgeschlagen. Die INES hat eine Skala von 1 bis 7, wobei 7 auf einen schweren Unfall hinweist.

Beispiele für schwerwiegendere radioaktive Kontaminationen sind nachstehend aufgeführt.

Hiroshima und Nagasaki (Japan)

Die Entwicklung von Atombomben begann in den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts auf der Grundlage der Studien von Albert Einstein. Diese Atomwaffen wurden von den Vereinigten Staaten während des Zweiten Weltkriegs eingesetzt.

Am 6. August 1945 explodierte eine mit Uran angereicherte Bombe über der Stadt Hiroshima. Dies erzeugte eine Hitzewelle von ungefähr 300.000 ° C und einen großen Ausbruch von Gammastrahlung.

Anschließend wurde ein radioaktiver Niederschlag erzeugt, der vom Wind verbreitet wurde und die Kontamination weiter entfernte. Ungefähr 100.000 Menschen starben an der Explosion und 10.000 weitere wurden in den folgenden Jahren durch Radioaktivität getötet.

Am 9. August 1945 explodierte in der Stadt Nagasaki eine zweite Atombombe. Diese zweite Bombe war mit Plutonium angereichert und stärker als die Hiroshima-Bombe.

In beiden Städten hatten die Überlebenden der Explosion zahlreiche gesundheitliche Probleme. So stieg das Krebsrisiko in der Bevölkerung zwischen 1958 und 1998 um 44%.

Derzeit gibt es noch Folgen der radioaktiven Kontamination dieser Bomben. Es wird angenommen, dass mehr als 100.000 von Strahlung betroffene Menschen leben, einschließlich derer, die sich im Mutterleib befanden.

In dieser Population gibt es hohe Raten an Leukämie, Sarkomen, Karzinomen und Glaukomen. Eine Gruppe von Kindern, die im Mutterleib bestrahlt wurden, zeigte Chromosomenaberrationen.

Tschernobyl (Ukraine)

Es gilt als einer der schwersten nuklearen Unfälle in der Geschichte. Es geschah am 26. April 1986 in einem Kernkraftwerk und ist Level 7 bei INES.

Die Arbeiter führten einen Test durch, der einen Stromausfall simulierte und einen der Reaktoren überhitzte. Dies verursachte die Wasserstoffexplosion im Reaktor und mehr als 200 Tonnen radioaktives Material wurden in die Atmosphäre geworfen.

Während der Explosion starben mehr als 30 Menschen und der radioaktive Niederschlag breitete sich über mehrere Kilometer aus. Es wird angenommen, dass mehr als 100.000 Menschen an den Folgen der Radioaktivität starben.

In den betroffenen Gebieten von Belarus und der Ukraine stieg die Inzidenz verschiedener Krebsarten um 40%. Eine der häufigsten Krebsarten ist Schilddrüsenkrebs sowie Leukämie.

Zustände, die mit dem Atmungs- und Verdauungssystem verbunden sind, wurden auch aufgrund der Exposition gegenüber Radioaktivität beobachtet. Bei Kindern im Mutterleib hatten mehr als 40% immunologische Mängel.

Es gab auch genetische Anomalien, eine Zunahme von Erkrankungen des Fortpflanzungs- und Harnsystems sowie vorzeitiges Altern.

Fukushima Daiichi (Japan)

Kernkraftwerk Fukushima, Japan. Quelle: Digital Globe

Dieser Unfall war das Ergebnis eines Erdbebens der Stärke 9, das Japan am 11. März 2011 traf. Anschließend ereignete sich ein Tsunami, der die Kühl- und Elektrizitätssysteme von drei Reaktoren im Kernkraftwerk Fukushima deaktivierte.

In den Reaktoren traten mehrere Explosionen und Brände auf, und es wurden Strahlungslecks erzeugt. Dieser Unfall wurde ursprünglich als Stufe 4 eingestuft, später jedoch aufgrund seiner Folgen auf Stufe 7 angehoben.

Der größte Teil der radioaktiven Kontamination ging ins Wasser, hauptsächlich ins Meer. In dieser Anlage befinden sich derzeit große Lagertanks für kontaminiertes Wasser.

Diese verschmutzten Gewässer gelten als Risiko für die Ökosysteme des Pazifischen Ozeans. Eines der problematischsten Radioisotope ist Cäsium, das sich leicht im Wasser bewegt und sich bei Wirbellosen ansammeln kann.

Die Explosion verursachte keine direkten Todesfälle durch Strahlung, und die Radioaktivität war niedriger als in Tschernobyl. Einige Arbeiter hatten jedoch innerhalb von Tagen nach dem Unfall DNA-Veränderungen.

In ähnlicher Weise wurden genetische Veränderungen in einigen Populationen von Tieren festgestellt, die Strahlung ausgesetzt waren.

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