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Wirkung von Röntgenstrahlung auf das Wachstum von Arabidopsis

Wirkung niedriger Strahlendosen auf Pflanzen und Tiere oder Warum brauchen wir Strahlenschutz für Flora und Fauna? G. Pröhl, H.G. Paretzke GSF-Institut für Strahlenschutz Neuherberg 68. Physikertagung der DPG München, 23. März 2004. Wirkung von Röntgenstrahlung auf das Wachstum von Arabidopsis.

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Wirkung von Röntgenstrahlung auf das Wachstum von Arabidopsis

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  1. Wirkung niedriger Strahlendosen auf Pflanzen und TiereoderWarum brauchen wir Strahlenschutz für Flora und Fauna? G. Pröhl, H.G. ParetzkeGSF-Institut für StrahlenschutzNeuherberg68. Physikertagung der DPGMünchen, 23. März 2004

  2. Wirkung von Röntgenstrahlung auf das Wachstum von Arabidopsis “GuteErde” “Sandkultur”

  3. Schutzobjekt Mensch: Grenzwert für Ableitungen von Radionukliden in die Umwelt • ICRP 60 (1990): Strahlenexposition des Menschen durch Ableitungen von Radionukliden in die Umwelt: max: 1 mSv/a • Übernahme des Grenzwertes in • EU-Grundnormen (1996) • Deutsche Strahlenschutzverordnung (2002)

  4. Mensch Schutz des Individuums: Begrenzung der Individualdosis zur Vermeidung von akuten und Minimierung von stochastischen Schäden Flora und Fauna Schutz der Art Erhaltung der Funktionalität von Ökosystemen Schutzziele

  5. Mensch Stochastische Effekte Flora und Fauna Deterministische Effekte Verringerte Fortpflanzungsfähigkeit Morbidität Mortalität Wichtige Endpunkte

  6. Strahlenwirkungen für Flora und Fauna • Schwelle für statistisch signifikante Effekte • oberhalb von 100 µGy/h (ca. 1 Gy/a) • Sehr deutliche Effekte: • Chronische Bestrahlung (Expositionszeit ~ Lebenszeit) mit Dosisraten > 1000 µGy/h (ca. 10 Gy/a)

  7. Strahlenschäden an Bäumen in Kysthim (UNSCEAR 1996)

  8. Wie berechnet man Strahlenexpositionen für Flora und Fauna ? • Berechnung der absorbierten Dosis • Interne Exposition: • Externe Exposition :

  9. Vorgehensweise • Definition von Referenzorganismen • Definition von Expositionsbedingungen • Interne Exposition • Externe Exposition • Strahlentransport-Rechnungen für monoenergetische Strahlung • Ableitung von nuklidspezifischen Dosiskonversionsfaktoren • Interne Exposition • Externe Exposition

  10. Auswahl von Referenzorganismen • Art, Gattung • Größe und Form • Lebensraum • Mögliche Akkumulation von Radionukliden • Potentiell hohe externe Exposition • Potentiell hohe Strahlenempfindlichkeit • Funktion im Ökosystem

  11. Definition von Referenzorganismen • Verschiedene Lebensräume • Terrestrisch • Wald • Landwirtschaft • Extensive Bewirtschaftung • Intensive Bewirtschaftung • Feuchtgebiete • Aquatisch • Flüsse • Seen • Meere

  12. Selected Reference Organisms

  13. Radiation weighting factors for a-radiation • 20 recommended by ICRP were derived for stochastic effects in humans, => => questionable for application in non-human-dosimetry • 5 suggested by UNSCEAR (1996) for deterministic effects in biota • 40 used by Environment Canada (2000) due to a persistent genetic instability in haemopoitic stem cells • 5-10 is suggested by Kocher and Trabalka (2000) • RBE=10 is assumed for illustration purposes

  14. Radiation weighting factors • b-radiation • UNSCEAR (1996), ICRP : RBE=1 for all energies • Environment Canada (2000), UK-EA (2001) E > 10 keV: RBE =1 • E < 10 keV: RBE =3 • g-radiation • All energies: RBE =1

  15. Tiere: Externe Exposition

  16. Pflanzen: Expositionsbedingungen

  17. Pflanzen: Strahlenquellen und Endpunkte

  18. Externe Exposition für Bodentiere Kont.Schicht: 50 cm, Tier in 25 cm Tiefe, r=1,6 g/cm³

  19. Absorbierte Bruchteile für Elektronen

  20. Absorbierte Bruchteile für Photonen

  21. External background exposure

  22. Internal background exposure

  23. Exposures in the 30 km-zone of Chernobyl (Bondarkov et al.) • Deposition (MBq/m²) • 137Cs: 1 • 90Sr: 0.4 • Activities in small mammals • 137Cs (soft tissues): 1-30 kBq/kg • 90Sr: (bone): 2-5 kBq/kg • Exposure, external+internal (mGy/a) • 137Cs: 24-57 • 90Sr: 4-10

  24. Radon exposure of soil animals (Macdonalds & Laverock, 1998)

  25. Zusammenfassung • Schutz von Arten und Ökosystemen, nicht Individuen • Betrachtung deterministischer Effekte, insbesondere Reproduktion • Exposition kann aus Größe und Kontamination des Organismus und seiner Umgebung abgeschätzt werden • Hintergrundexposition von Flora und Fauna vergleichbar mit der des Menschen, wenn das gleiche Ökosystem besiedelt wird • Hohe Lungenexpositionen für Bodentiere durch Radon • Langfristige Wirkung von Strahlung bei höheren Expositionen auf Ökosysteme noch unklar

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