Umweltmedizin

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Radioaktive Isotope und ihre Halbwertzeit

Differenzierung der Halbwertzeiten

Übersicht über die Halbwertzeiten radioaktiver Isotope. Zur besseren Übersichtlichkeit wurden die Zeitangaben gerundet. Dabei bedeutet:
  • Physikalische Halbwertzeit: Zeitraum, in dem sich die radioaktive Strahlung halbiert.
  • Biologische Halbwertzeit: Zeitraum, in dem der Organismus die Hälfte des vorher über die Luft eingeatmeten oder durch Nahrung aufgenommene radioaktive Isotops wieder ausscheidet, z. B. über Stuhl, Harn oder Schweiß. Im Körper werden radioaktive Isotope in Organen und Geweben eingelagert, wobei sie weiterhin "strahlen".

 

Übersicht

Isotop

Physikalische Halbwertzeit

Biologische Halbwertzeit

Ablagerung im Körper

Cäsium-134

2 Jahre
   

Cäsium-137

30 Jahre
110 Tage
Muskelgewebe

Jod-131

8 Tage
80 Tage
Schilddrüse

Plutonium-239

24100 Jahre
200 Jahre
Knochen, Leber, Lymphknoten

Strontium-90

29 Jahre
49 Jahre
Knochen, Knochenmark

 

Cäsium

Cäsium besitzt 39 verschiedene Isotope. Von Bedeutung ist das Cäsium-137 mit einer physikalischen Halbwertzeit von 30,17 Jahren und das Cäsium-134 bis einer physikalischen Halbwertzeit von 2,0648 Jahren. Es entsteht bei der Kernspaltung in Kernreaktoren. Durch Kernwaffenversuche und Reaktorunfälle gelangt es in die Umwelt. Von dort aus kann es über die Nahrungskette oder das Trinkwasser in den menschlichen Körper gelangen. Cäsium besitzt Ähnlichkeit mit Kalium. Deshalb wird es wie dieses im Magen-Darm-Trakt vom Körper aufgenommen und wie Kalium vor allem im Muskelgewebe gespeichert. Die biologische Halbwertzeit - die Zeit, die der Körper braucht, um die Hälfte des strahlenden Materials wieder auszuscheiden - ist abhängig von Alter und Geschlecht und beträgt bei Cäsium-137 durchschnittlich 110 Tage. Bis zur Ausscheidung aus dem Körper geben die Cäsium-Isotope Strahlung in das umliegende Gewebe ab. Da im ganzen Körper Muskelgewebe vorkommt, verteilt sich die Strahlung dann mehr oder weniger überall. Nach der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl wurden viel europäische Gebiete durch den Fallout mit radioaktivem Cäsium-137 belastet, das sich speziell in Pilzen angereichert hat. Auch Wildschweine, die gerne Pilze fressen, waren und sind besonders betroffen. In Deutschland betrug die durchschnittlich über die Nahrung aufgenommene Strahlendosis durch Cäsium-137 drei Monate nach Tschernobyl etwa 0,6 µSv je Einwohner (vgl. Maßeinheiten und ihre Bedeutung).

 

Jod

Jod-131 wird als erstes Isotop bei einem Kernunfall in größeren Mengen in die Umwelt abgegeben. Es befindet sich in Kernreaktoren im Spalt zwischen den Brennelementen und der Hülle und tritt bei einer Beschädigung der Hülle in großen Mengen aus. Es verbreitet sich über die Luft und kann eingeatmet werden. Als Fallout lagert es sich auch auf Pflanzen ab. Über die Nahrungskette kann es dann auch zum Menschen gelangen. Jod 131 hat eine Halbwertszeit von 8,02 Tagen. Eingeatmet oder mit der Nahrung aufgenommenes Jod reichert sich beim Menschen in der Schilddrüse an und wird dort nur langsam wieder abgebaut. Die biologische Halbwertzeit beträgt 80 Tage. Dadurch erhöht sich das Risiko für die Ausbildung von Schilddrüsenkrebs ganz erheblich. Zur Vorbeugung einer Verstrahlung von Jod können kurzfristig Jodtabletten helfen. Wie das genau funktioniert, können Sie im Text "Vorbeugung gegen radioaktive Strahlung" nachlesen.

 

Strontium

Strontium gehört zu den Erdalkalimetallen und kommt in sehr geringen Mengen im menschlichen Körper vor. Welche Funktion es dort hat, ist bisher nicht bekannt. Das radioaktive Isotop Strontium-90 entsteht durch Kernspaltung und gelangt nur bei Reaktorunfällen und Atomwaffenexplosionen in größeren Mengen in die Umwelt. Es hat eine physikalische Halbwertzeit von 28,78 Jahren. In seiner chemischen Zusammensetzung ähnelt Strontium-90 dem Calcium. Im Körper wird es vorwiegend im Knochengewebe abgelagert und verändert auch die Zellen des Knochenmarks. Die Folge sind Knochentumore und Leukämie. Die biologische Halbwertzeit beträgt 49 Jahre.

 

Plutonium

Plutonium gehört zu den schwersten, in der Natur vorkommenden Elementen und ist ein hoch giftiges Schwermetall. Es kommt natürlich in sehr geringen Mengen in Uranvorkommen vor. Darüber hinaus entsteht Plutonium bei der Kernspaltung von Uran. Plutonium-239 - das am häufigsten produzierte Isotop - hat eine sehr hohe physikalische Halbwertzeit von 24100 Jahren. Es ist insbesondere wegen seiner energiereichen radioaktiven Alpha-Strahlung extrem gefährlich. Zwar hat diese Strahlung eine geringe Reichweite. Auch ist die oberste Hautschicht in der Lage, den Körper gegen diese Strahlung abzuschirmen. Da aber Plutonium, wenn es in die Umwelt gelangt, sich auch an Staubpartikel bindet, wird es nach einem Reaktorunfall eingeatmet. Außerdem kann es über die Nahrungskette vom Menschen aufgenommen werden, wenn es ins Grundwasser und in den Boden gelangt. Schon winzigste Mengen von wenigen Mikrogramm können, wenn sie eingeatmet oder gegessen werden, zur Entstehung von Krebs führen. Plutonium lagert sich in Knochen, Leber und Lymphknoten ab und führt zu Erbgutschäden und Krebserkrankungen. Im Körper hat Plutonium eine biologische Halbwertzeit von etwa 200 Jahren. Ein Betroffener wird daher praktisch lebenslang radioaktiv verstrahlt.

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