Umwelttoxikologie

Umweltmedizin

Die U. befasst sich mit den umweltbedingten Gesundheitsrisiken und Gesundheitsstörungen.

Wichtige Aspekte der U. sind die Krankheitsvorsorge im Rahmen des vorsorgenden Umweltschutzes, die Toxikologie, die Hygiene und die Epidemologie. Krankheit wird durch viele Faktoren ausgelöst – Umweltbedingungen als alleinige Ursache sind eher selten.

So kann die U. nicht als losgelöstes Fachgebiet verstanden werden, sondern arbeitet fächerübergreifend. Umweltambulanzen wurden in den letzten 10 Jahren in fast allen Regionen eingerichtet.

Als Standardwerk der U. empfehlen wir folgendes Werk, das unter der Mitwirkung zahlreicher KATALYSE-Autoren entstanden ist:

Böse-O`Reilly, Kammerer, Mersch-Sundermann, Wilhelm: Leitfaden Umweltmedizin; 2. Auflage, Verlag Urban & Fischer, München 2001, ISBN 3-437-41021-0

Umweltambulanzen

U. gibt es in Deutschland seit einigen Jahren. In U. werden Sprechstunden für Patienten angeboten, bei denen die behandelnden Ärzte eine Schadstoffbelastung als Ursache von Gesundheitsstörungen vermuten.

Die Konzeption der U. beinhaltet Aspekte der Vorsorge im Rahmen der medizinischen Umwelthygiene und das individuelle Patientenproblem im Sinne der klinischen Medizin.

In U. werden Informationen fachübergreifend aufgearbeitet, die für die medizinische Beratung Relevanz haben, d.h., es wird versucht, zwischen Schadstoffen und Erkrankungen einen kausalen Zusammenhang herzustellen. Im Einzelfall erfolgen notwendige Spezialuntersuchungen.

Siehe auch: Schadstoffbelastung, Ökotoxikologie

Tumor

Allgemeine Bedeutung: Schwellung. Kann verursacht sein durch Entzündung oder Gewebevermehrung in Folge überschießenden Wachstums von Gewebezellen.

Dieses Wachstum ist irreversibel und von körpereigenen Regulationsmechanismen unabhängig. Man unterscheidet gutartige (benigne) von bösartigen (malignen) T.. Gutartige T. wachsen langsam. Sie können eine beträchtliche Größe erreichen und durch Verdrängung Nachbarorgane schädigen. Mikroskopisch unterscheiden sich ihre Zellen kaum von normalem Gewebe.

Bösartige T. entwickeln sich meist sehr schnell, wachsen in Nachbarorgane ein, die sie dadurch zerstören, und sie bilden durch Absiedlung von einzelnen T.-Zellen Tochtergeschwülste (Metastasen) in entfernt liegenden Organen. Mikroskopisch sind ihre Zellen sehr unterschiedlich geformt und weisen kaum noch Ähnlichkeit mit ihren Ausgangsgeweben auf.

Bösartige und gutartige T. werden nach ihren Ausgangsgeweben eingeteilt. Die bekanntesten bösartigen T. sind die Karzinome, die sich aus Haut-, Schleimhaut- und Drüsengeweben bilden (Krebs, Hautkrebs), und die Sarkome, die sich aus Bindegewebs- und Knochenzellen bilden.

TRK-Wert

Technische Richtkonzentration; diejenige Konzentration eines Gefahrstoffs als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der Luft, die als Anhaltspunkt für die zu treffenden Schutzmaßnahmen und die meßtechnische Überwachung am Arbeitsplatz heranzuziehen ist.

T. werden für krebserzeugende und erbgutverändernde Gefahrstoffe anstatt MAK-Werten aufgestellt. Die Einhaltung der T. am Arbeitsplatz soll das Gesundheitsrisiko vermindern. T. gibt es z.B. für so gefährliche Stoffe wie Asbest oder Benzol.

T. schließen Gesundheitsschäden der Beschäftigten wie Krebs oder Erbgutschäden nicht aus. Langfristig sind nicht nur Beschränkungen sondern Verwendungsverbote für krebserzeugende Stoffe anzustreben, um einen effektiven Gesundheitsschutz zu erreichen.

Lit.: Deutsche Forschungsgemeinschaft: MAK-Wert-Liste, Weinheim 1991

Siehe auch: Arbeitsplatz

Trinkwasser: Service – Verbraucherinformationen

Schadstoffe im Trinkwasser

Kupfer
Blei
Asbest
Nitrat
Pestizide
Schwer abbaubare synthetische Verbindungen
Trinkwasserfilter gegen Schadstoffe?
Was ist eigentlich Tafelwasser?
Sind Sodageräte bzw. Sprudler für Leitungswasser sinnvoll?

Kupfer im Trinkwasser

Dass Schadstoffe im Trinkwasser spezifisch für Säuglinge zu einem existenziellen Problem werden können, ist in den letzten Jahren deutlich geworden. Aufgrund zu hoher Kupferkonzentrationen im Trinkwasser sind in Deutschland seit den 80er Jahren mehrere Säuglinge gestorben. Erste Anzeichen einer Kupfervergiftung sind Müdigkeit und Apathie, die Kinder sind blass, entwickeln sich zögerlich, die Augen sind gelblich verfärbt. Hinzu kommt meist eine genetisch bedingte Leberzirrhose. Bei Kindern unter einem Jahr verläuft die Krankheit meist tödlich.

Allerdings hat sich gezeigt, dass die Kupfervergiftungen ausschließlich bei der Nutzung privater und extrem saurer Trinkwasserbrunnen aufgetreten sind. Die Symptome akuter Vergiftungen können auch durch viele andere Erkrankungen ausgelöst werden: Typisch sind Übelkeit, Bauchschmerzen, Erbrechen und Durchfall. Chronische Vergiftungen verlaufen dagegen häufig ohne merkliche Symptome. Trinkwasser aus der öffentlichen Wasserversorgung (Stadtwerke, Wasserversorger...) hingegen wird so eingestellt, dass die Gefahr erhöhter Kupferkonzentrationen gering ist, da es auf Kupferrohre nicht agressiv reagiert (pH-Wert des Trinkwassers < 6,5). Ein Grenzwert für Trinkwasser wurde nicht festgelegt; es gilt ein unverbindlicher Richtwert von 3 mg/Liter, die geplante Novellierung derTrinkwasserverordnung sieht einen Wert von 2 mg/Liter vor.

Blei im Trinkwasser
Durch den jahrzehntelangen Einsatz von Bleiverbindungen als Antiklopfmittel in Treibstoffen kam es durch die Verkehrsemissionen v.a. bei Kindern zu einer hohen Grundbelastung mit Blei. Eine weitere Erhöhung der Bleibelastung durch bleihaltiges Trinkwasser stellt eine zusätzliche Gefährdung der Gesundheit vor allem von Kindern dar.

Trinkwasser enthält im Durchschnitt wenig B.. B.-Wasserleitungen (Bleirohre)können zusammen mit weichem Wasser zu hohen B.-Konzentrationen führen. Bei hartemWasser kann sich eine Schicht aus basischem B.-Karbonat bilden, die B.-Ablösungen ins Trinkwasser behindert. Bleileitungen finden sich v.a. im Altbaubestand, der vor 1950 errichtet wurde. Im Stagnationswasser (längere Zeit in den Leitungen stehendes Wasser) aus diesen Bleileitungen kann in der Regel eine Überschreitung des Grenzwertes von 40 µg Blei/Liter Trinkwasser nachgewiesen werden.

Die Neufassung der EU-Trinkwasser-Richtlinie, die auch in deutsches Recht, also in die Trinkwasserverordnung umgesetzt werden muss, sieht eine Absenkung des Grenzwertes auf Trinkwasser ab 1. Dezember 2003 auf 25 µg/Liter und ab 1. Januar 2013 auf 10 µg/Liter vor. Da der Austausch von Bleileitungen und Armaturen in gesamten EU weit über 40 Milliarden DM kosten wird, wurde für die Einhaltung des neuen Blei-Grenzwertes eine Übergangszeit von 15 Jahren vorgesehen.

Rohrleitungen aus Asbest-Zement sind in den Netzen der deutschen Trinkwasserversorgungsunternehmen in einer Gesamtlänge von mehreren 10.000 Kilometern verbaut worden. Als problematisch anzusehen ist dieses, wenn in derartigen Asbestzementrohrleitungen (entgegen der Vorgaben derTrinkwasserverordnung) saures Wasser bzw. Wasser, dass nicht im pH-Gleichgewicht steht, transportiert wird. Dann besteht die Gefahr, dass sich Asbestfasern in großer Zahl aus dem Rohrleitungsmaterial herausgelöst werden.

Umfassende Untersuchungen zu gesundheitlichen Schäden durch die Aufnahme von Asbestfasern aus dem Trinkwasser liegen bislang nicht vor. Es besteht allerdings der Verdacht, dass die Asbestfasern die Darmwand durchdringen können. Wenn Kleidungsstücke und Bettwäsche usw. mit Wasser gewaschen wird, das Asbestfasern enthält, können die Wäschestücke Fasern aufnehmen und während der Trocknung an die Umgebungsluft abgeben, die dann eingeatmet werden können. Ob dies angesichts der Grundbelastung mit Asbestfasern in der Atemluft eine relevante Kontamination darstellt, ist wissenschaftlich noch nicht abschließend bewertet.

Einige Wasserversorgungsunternehmen lassen ihre Asbestzementrohrleitungen mit lebensmittelrechtlich zugelassenen Epoxidharzen auskleiden, da der Austausch der aller Asbestleitungen aus wirtschaftlichen Gründen nicht realisierbar erscheint.

Nitrat im Trinkwasser
Im Zusammenhang mit der Nitratbelastung des Trinkwassers wird immer wieder die Gefahr der "Baby-Blausucht" (in der medizinischen Fachsprache als Methämoglobinämie bezeichnet) beschworen. Allerdings liegt aus den letzten 50 Jahren kein klinisch beschriebener Fall der "Baby-Blausucht" aus Deutschland vor, der auf nitratbelastetes Trinkwasser aus der öffentlichen Trinkwasserversorgung zurückgeführt werden konnte. Der Grenzwert für Nitrat in der Trinkwasser-Verordnung wurde vor zehn Jahren von 90 mg/l Nitrat auf 50 mg/l reduziert.

Die "Baby-Blausucht" war vor allem ein Problem von Einzel- und Selbstwasserversorgungen, wo es durch "hydraulische Kurzschlüsse" zwischen der Fäkaliengrube und dem Hausbrunnen zu Nitratbelastungen von mehreren 100 Milligramm Nitrat gekommen war. Wenn dieses hoch nitratbelastete Wasser auf dem Herd warmgehalten wurde, ergab sich durch die Verdunstung eine zusätzliche Aufkonzentration des Nitrats. Säuglingsbrei, der mit diesem Wasser zubereitet wurde, konnte dann zu einer Nitritvergiftung des Säuglings führen.

Neben dem Grenzwert von 50 mg/l gibt es in der EG-Trinkwasser-Richtlinie auch noch einen Richtwert von 25 mg/l. Dieser Richtwert basiert auf der Gefahr der Nitrosaminbildung. Die Nitrosamine mit ihrem kanzerogenen Potenzial entstehen via Nitrat aus Nitrit und sekundären Aminen und haben sich im Tierversuch als stark krebserregend erwiesen.
Im Hinblick auf die Gefahr der "Baby-Blausucht" und der Nitrosaminbildung ist zu berücksichtigen, dass viele Gemüse deutlich höhere Nitratkonzentrationen aufweisen als Trinkwasser. Im Winter findet man nicht selten Salate mit Nitratbelastungen von bis 2.000 mg/kg.

Pestizide im Trinkwasser
Auch im Hinblick auf die Diskussion um den Vorsorgegrenzwert für Pestizide von 0,1 µg/l ist zu beachten, dass die Pestizidaufnahme über Lebensmittel viel höher liegt.

Beispiel: Die Schimmelpilzbekämpfungsmittel Biphenyl (E 230), Orthophenylphenol(E 231) und Thiabendazol (E 233) gelangen beim Genuss von Südfrüchten (Zitronen, Orangen, Bananen) in Konzentrationen in den menschlichen Körper, die ein Vielfaches über den im Trinkwasser gelegentlich gemessenen Pestizidrückständen liegen. Mit den genannten Fungiziden werden die Schalen von Südfrüchten behandelt. Werden nach dem Schälen dieser Früchte nicht die Hände gewaschen, wird mit der kontaminierten Handfläche ein Teil derKonservierungsstoffe auf die verzehrte Frucht gebracht. Bei Bananen können so bis zu einem Viertel der aufgebrachten Fungizidmengen auf die geschälte Frucht gelangen.
Der Pestizidgrenzwert der EU-Trinkwasser-Richtlinie von 0,1 µg/Liter ist als Vorsorgegrenzwert zu betrachten. Geringfügige, punktuelle Grenzwertüberschreitungen können toleriert werden, sofern die Ausnahmegenehmigungen mit sinnvollen Sanierungsmaßnahmen im Einzugsgebiet der betroffenen Trinkwasserbrunnen verbunden werden.

Schwer abbaubare synthetische Verbindungen im Trinkwasser
Durch die Abwasserreinigung werden leicht abbaubare Schadstoffe mit gutemWirkungsgrad abgebaut - bezogen auf den "Biochemischen Sauerstoffbedarf in fünf Tagen" (BSB₅) werden in der Regel mehr als 95 Prozent der leicht abbaubaren Substanzen im kommunalen Abwasser abgebaut. Schwer abbaubare Substanzen ("persistente" oder "refraktäre" Verbindungen synthetischer Herkunft) werden demgegenüber mit deutlich geringerem Wirkungsgrad "eliminiert". Problematisch sind diese Stoffe, wenn sie aufgrund ihrer lipophilen (fett-liebend) Eigenschaften ein hohes Bioakkumulationspotenzial (Anreicherung in Lebewesen und in der Umwelt) aufweisen. Beispiel für diese Stoffe sind z.B. die Moschus-Duftstoffe, die u.a. in Waschmitteln und Parfüms vorkommen können. In der Regel können diese apolaren Stoffe in der Trinkwasseraufbereitung allerdings gut an Aktivkohle adsorbiert werden. Besonders problematisch sind persistente Verbindungen dann, wenn sie aufgrund ihrer polaren Eigenschaften die Aufbereitungsstufen der Uferfiltratwerke zur Trinkwassergewinnung "durchbrechen", wie beispielsweise Sulfonverbindungen.

Trinkwasserfilter gegen Schadstoffe?
Trinkwasser hat zu Unrecht ein schlechtes Image. Das grassierende Misstrauen gegenüber dem Trinkwasser ist weitgehend unberechtigt. Denn gesundheitliche Gefahren durch Lebensmittel drohen zuletzt vomTrinkwasser. Die Schadstoffaufnahme über den Lebensmittel- und den Atemluftpfad liegt in der Regel um den Faktor 100 bis 1.000 höher als über das Trinkwasser.

Trotzdem versuchen viele Verbraucher, ihr Trinkwasser mit Haushaltswasserfiltern aller Art zu verbessern oder komplett durch Mineral- und Tafelwasser zu ersetzen. "Trinkwassernachbehandlungsgeräte" können allerdings bei unsachgemäßem Gebrauch zu einer Verkeimung (Belastung mit Mikroorganismen verursacht durchBakterien, Pilze, Protozoen, Viren o.ä.) des Trinkwassers führen. Angesichts der in der Regel guten Trinkwasserqualität ist der Einsatz von Wasserfiltern überflüssig; es sei denn, man ist Teetrinker und wünscht zur Entfaltung des vollen Aromas und Geschmacks weiches und weitgehend kalkfreies Wasser. Grundsätzlich ist Kalk nicht als Schadstoff zu betrachten, dies gilt auch für eine evtl. Braunfärbung des Trinkwassers, die in der regel auf eine Anreicherung mit Eisenoxiden zurück zu führen ist.
Bei einer ökologischen Betrachtung der Haushaltswasserfilter schlägt der Energie- und Ressourcenverbrauch bei Herstellung, Vertrieb, Gebrauch und Entsorgungbesonders negativ zu Buche.

Was ist eigentlich Tafelwasser?
Tafelwasser wird in der Werbung immer wieder als besonderes Wasser gepriesen. Es ist jedoch nichts anderes als Leitungswasser, das mit Kohlensäure versetzt und ziemlich teuer verkauft wird.

Sind Sodageräte bzw. Sprudler für Leitungswasser sinnvoll?
Fast überall hat das Trinkwasser eine gute Qualität und gehört zu den am besten überwachten Lebensmitteln überhaupt. Nur in einigen wenigen Fällen kann die Verwendung von

Mineralwasser gegenüber Leitungswasser Vorteile bringen, nämlich wenn

das Trinkwasser sehr nitratreich ist,
wenn das Trinkwasser z.B. durch alte Hausinstallationen (Bleirohre) belastet wird,
wenn das Wasser zur Zubereitung von Säuglingsnahrung verwendet wird (auf die Kennzeichnung für Säuglingsnahrung geeignet achten!)

Sodageräte und Sprudler weisen eine Reihe von Vorteilen auf:

Sie sparen sich das Schleppen von Flaschen und Kästen
Sodageräte und Sprudler rechnen sich schnell und sparen Ihnen v.a. im heißen Sommer so manchen Euro
Sie tun etwas für die Umwelt, da keine gefüllten und leere Mineralwasserflaschen mehr per LKW über die Autobahnen transportiert werden müssen und sie unterstützen die Nutzung des regionalen Produkts Trinkwasser
Die Trinkwasser -Grenzwerte sind in einigen Bereichen strenger als die von Mineralwasser

Toxizitäts-Äquivalent

Toxizität

Toxine

Meist wasserlösliche Giftstoffe, von Mikroorganismen, Pflanzen oder Tieren mit nach unterschiedlichen Inkubationszeiten auftretenden spezifischen Wirkungen.

Bei Bakterien unterscheidet man die eiweissartigen, von lebenden Bakterien abgesonderten Ektotoxine (zum Beispiel Diphterie-, Tetanus- Scharlach- und Typhytoxine) von den in der Zelle gebundenen Endotoxinen, die erst nach Auflösung der Bakterien frei werden (zum Beispiel Lipopolysyccharide der Salmonellen).

Bekannte pflanzliche T. sind zum Beispiel Atropin aus der Tollkirsche, Opium aus Schlafmohn oder Curare aus Strychnos-Arten.

Siehe auch: Mykotoxine

Tinnitus

Bei einem durch starke Lärmbelastung geschädigten Ohr kann es neben der 7-Lärmschwerhörigkeit auch zu einen mehr oder minder lauten Pfeifen oder Klingeln im Ohr kommen.

Diese Phänomen wird als T. (Ohrgeräusch) bezeichnet. Es entsteht infolge einer starken Überlastung der Sinneszellen (Hörvorgang) des Cortischen Organs und sollte als Warnsignal verstanden werden. Entwickelt sich eine Lärmschwerhörigkeit langsam, so kann sich auch der T. nur zögernd bemerkbar machen. Tritt die Schwerhörigkeit als Folge von Knallen sehr plötzlich auf (Knalltrauma), kann auch der T. nach der Lärmüberlastung unvermittelt in Erscheinung treten.

Der T. ist eines der häufigsten Krankheitsbilder in der westlichen Welt. In Deutschland rechnet man mit etwa 8 bis 12 Millionen Betroffenen. Der Leidensdruck durch den "Verlust der Stille" ist enorm. Während bislang fast völlige Ratlosigkeit gegenüber dem T. herrschte, sind in jüngster Zeit eine Reihe moderner und vielversprechender Behandlungsansätze entwickelt worden.

Teratogene

Summationsgift

Als S. (oder Kumulationsgifte) werden Umweltgifte bezeichnet, die sich wegen besonders schlechter Abbaubarkeit bzw. ungenügender Ausscheidung in Organismen einlagern und anreichern können.

S. werden vorwiegend in stoffwechselaktiven Organen wie Leber und Nieren (Cadmium)m aber auch im Fettgewebe (DDT, PCB, HCH usw.) im Gehirn (organische Ouecksilberverbindungen) und in den Knochen (Blei) angereichert. Während kleine Mengen eine S. zu keinen erkennbaren Gesundheitsschäden führen, kann es nach Jahren stetiger Aufnahme nach Überschreiten einer Bestimmter Konzentration (Schwellenwert) zum Auftreten von Vergiftungserscheinungen kommen (Bioakkumulation).

Der Begriff S. wird auch für Umweltgifte verwendet, die zwar im Körper relativ schnell abgebaut werden, aber trotzdem eine Schadwirkung in den Körperzellen hinter lassen. Es handelt sich hierbei nicht um eine Speicherung des Schadstoffes, sondern um eine Aufsummierung seiner schädigenden Wirkung. Jede weitere Aufnahme, selbst kleinster Mengen, verstärkt die toxische Wirkung, so dass man von einer Wirkungsakkumulation spricht.

Zu solchen S. mit irreversibler Wirkung zählen krebserregende, mutagene (erbgutverändernde) und teratogene (Missbildungen bei Föten) Chemikalien, wie etwa Benz[a]pyren, für den keine untere toxische Grenze festgestellt werden kann.

Stress

Erhöhte physiologische oder psychische Beanspruchung eines Organismus.

Als S.-Faktor bezeichnet man einen S. verursachenden Reiz der Umwelt auf einen Organismus. Man unterscheidet physikalische, chemische, biologische und psychisch-soziale S.-Faktoren, wie z.B. Lärm, Schadstoffe, Verletzungen, Infektionen, aber auch das soziale Umfeld. Die meßbaren Auswirkungen von S. sind die sog. S.-Reaktionen.

Diese manifestieren sich bei Säugetier und Mensch z.B. als Adrenalinausschüttung (S.-Hormon) und dadurch bedingt im Anstieg von Blutdruck und Herzfrequenz; bei Pflanzen gilt Abscisinsäure als S.-Hormon.

Ein gewisses Maß an S. kann als normal und lebensförderlich angesehen werden, da damit Akklimatisations- und Abwehrmechanismen des Körpers, bzw. das Sich-Behaupten im sozialen Umfeld trainiert werden. Dauerhafter S. kann körperliche Schäden, wie z.B. Magengeschwüre oder Gefäßschäden (Arteriosklerose), zur Folge haben.

Siehe auch: Massentierhaltung, Tierarzneimittel, DFD-Fleisch, PSE-Fleisch

Strahlentherapie

Teilgebiet der Radiologie, das sich mit der Anwendung ionisierender Strahlung bei der Behandlung bösartiger oder gutartiger Tumoren sowie entzündlicher Prozesse befasst, einschließlich der Anwendung strahlensensibilisierender Substanzen. Es werden Röntgen-, Gamma- oder Elektronenstrahlung und in seltenen Fällen auch Neutronenstrahlung und Schwerionen verwendet, die je nach Lage des Herdes und Strahlungsart zu Oberflächen-, Halbtiefen- oder Tiefentherapie eingesetzt werden.

Die Wirkungsweise von S. beruht darauf, dass Tumorzellen durch ionisierendeStrahlung abgetötet werden. S. besitzt in der Krebsbekämpfung nach wie vor einen hohen Stellenwert; über 50% aller Krebspatienten werden einer S. unterzogen. Das Ziel ist maximale Tumorschädigung bei gleichzeitig geringstmöglicher Schädigung des umgebenden Gewebes. Häufig ist dies nicht zufriedenstellend zu erreichen, so dass auch Strahlenschäden in gesundem Gewebe des Patienten auftreten und zum Beispiel sekundäre Tumore induziert werden. Diese Strahlenschäden werden gegenüber dem Risiko des fortschreitenden Tumors zurückgestellt.

Die Strahlung wird entweder mit Röntgenröhren oder zunehmend mit Teilchenbeschleunigern erzeugt, oder es werden radioaktive Stoffe (Gammastrahler:Cobaltbombe, Cäsium, früher auch Radiumstäbe gegen Unterleibskrebs) eingesetzt. Die Tumoren erhalten typische Strahlendosen von etlichen 10 Sv (Radioaktivität undStrahlung, Masseinheiten).
Bei nicht sachgerechtem Umgang mit den Strahlenquellen können erhebliche Strahlenbelastungen beim medizinischen Personal auftreten (Strahlenschutz). Die Aufbewahrung und Beseitigung radioaktiver Quellen und kontaminierter (Kontamination) Arbeitsgeräte verlangt grösste Sorgfalt (Atommüll). Grössere Strahlenbelastungen für die Gesamtbevölkerung gehen im medizinischen Bereich von der Nuklearmedizin und vor allem von der Röntgendiagnostik aus.

Siehe auch: Strahlenbelastung, Strahlenschäden.

Strahlenschutz

Der Strahlenschutz regelt den Umgang und die Lagerung radioaktiver Stoffe und den Betrieb von Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlung zum Schutz von Einzelpersonen (somatische Strahlenschäden), deren Nachkommen (genetische Strahlenschäden) und der Bevölkerung insgesamt (Kollektivdosis).

Grundlage des Strahlenschutzes ist die Strahlenschutz-Verordnung (StrlSchV), in der auch die Grenzwerte für Dosen (Strahlendosis), Aktivitäten und Kontaminationen festgelegt sind. Ein für den Strahlenschutz sehr wichtiger Grundsatz ist §28 der StrSchV. Er besagt, dass jeder, der mit ionisierender Strahlung umgeht, verpflichtet ist, jede unnötige Strahlenexposition von Personen, Sachgütern und Umwelt zu vermeiden bzw. nach dem Stand von Wissenschaft und Technik so gering wie möglich zu halten.

Personen, die beruflich mit ionisierender Strahlung umgehen, sind zum Tragen von Dosimetern verpflichtet. Oft ist es sinnvoll, zusätzlich Dosisleistungsmeßgeräte (Geigerzähler) einzusetzen. Sie geben direkte Auskunft über die Intensität eines Strahlenfeldes und können somit frühzeitig vor einer zu großen Strahlenexpositionwarnen.
Für den Strahlenschutz gelten die drei A’s: Großer Abstand von der Strahlenquelle, gute Abschirmung und geringe Aufenthaltsdauer.

Strahlenschäden

Trifft ionisierende Strahlung (Radioaktivität auf lebende Organismen, kann sie schwere Schäden verursachen. Ionisierende Strahlung zerstört chemische Bindungen (Moleküle) und löst in den Zellen des Organismus eine unüberschaubare Vielfalt biochemischer Reaktionen aus. So kann zum Beispiel ein einziges Betateilchen (Betastrahlung) im menschlichen Gewebe tausende chemische Verbindungen sprengen.

Erzielt die Strahlung direkte Treffer in derDNS eines Zellkerns, wird der in der DNS verankerte genetische Code verändert (Mutation), was neben Funktionsstörungen und Zelltod (akute Strahlenschäden) zum Verlust der Wachstumskontrolle der Zellen führen kann. Weitere DNS-Schäden können durch chemische Radikale, die durch dieStrahlung in DNS-Nähe erzeugt werden, entstehen. Mögliche Folge des DNS-Defekts: Krebs (somatische Strahlenschäden). Findet die DNS-Veränderung in einer Keimzelle (Keimdrüsendosis) statt, kann der veränderte genetische Code auf die Nachkommen übertragen werden und zu genetischen Strahlenschäden führen. Zellen besitzen Reparaturmechanismen, mit denen in teil der DNS-Schäden behoben werden kann. Vom Erscheinungsbild her unterscheidet man stochastische und nicht stochastische Strahlenschäden Nicht stochastische Schäden treten erst ab einer bestimmten Strahlendosis (Schwelle) auf, und das Ausmass der Schädigung nimmt mit der Strahlendosis zu (akute Strahlenschäden, Strahlenkrankheit). Für stochastische Strahlenschäden gibt es keinen Schwellenwert, jede noch so kleine Strahlendosis kann zu einem Strahlenschaden führen. Die Höhe der Strahlendosis bestimmt die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten des Schadens, nicht aber für die schwere der Krankheit. Spätschäden wie Krebs (somatische Strahlenschäden) und Missbildungen (genetische Strahlenschäden) sind stochastische Schäden.

Welcher Schaden infolge einer
Strahlenbelastung auftritt, hängt entscheidend von der zeitlichen Verteilung der Dosis ab: Die gleiche Dosis, die bei einmaliger VerteilungBestrahlung zu schweren akuten Strahlenschäden führt, verursacht bei gleichmässiger Verteilung über längere Zeit keinerlei akute Strahlenschäden, kann aber durchaus zu Spätschäden führen.

Die meisten Wissenschaftler gehen heute davon aus, das für Spätschäden kein Schwellenwert existiert und ein linearer Zusammenhang zwischen Dosis und Wirkung (Effekt) besteht, dass heisst, dass die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung proportional mit der Dosis zunimmt. Am umstrittensten ist die Dosis-Wirkungs-Beziehung für kleine Strahlendosen unter 10 mSv/Jahr. Während manche Wissenschaftler eine lineare Extrapolation in diesem Bereich für eine Risikoüberschätzung halten und das quadratische Modell favorisieren, postulieren andere sogar eine überlineare Beziehung, bei der die Wirkung bei sehr kleinen Dosen wieder zunimmt. Im konkreten Einzelfall hängt das Strahlenrisiko von einer Vielzahl von Faktoren ab, z. B. Alter, Gesundheit und Lebensgewohnheiten des Bestrahlten (z. B. junge Menschen sind besonders strahlenempfindlich), dem Vorhandensein chemischer Umweltgifte (im Zusammenwirken können sich chemische Gifte und Strahlenbelastungen wechselseitig beeinflussen), dem Ort der
Strahlenbelastung (ganzer Körper oder einzelne Organe, Anreicherung) und der Art der Strahlung (die verschiedene biologische Gefahr von Strahlung wird grob durch das Konzept der Äquivalentdosis erfasst). Zur Abschätzung des Strahlenrisikos im Niedrigdosisbereich (unter ca. 10 mSv/Jahr): somatische und genetische Strahlenschäden.

Ionisierende Strahlung tritt vor allem beim radioaktiven Zerfall (Radioaktivität) auf. Strahlenschäden durch natürliche und künstliche Radionuklide unterscheiden sich nicht. Die
Strahlenbelastung einzelner Organe kann sich jedoch infolge von Anreicherungsprozessen für natürliche und künstliche Radionuklide unterscheiden (
Strahlenbelastung, natürliche
Strahlenbelastung).
Weitere Strahlenschäden: in der Lebensmittelbestrahlung wird ionisierte Strahlungzum Abtöten von Mikroorganismen in Nahrungsmitteln verwandt. Ionisierende Strahlung richtet auch in toter Materie Schäden an. Bei hohen Strahlenbelastungen durch Neutronen, wie sie im Kernkraftwerk und bei der Kernfusion auftreten, werden Materialien spröde und selbst radioaktiv (Radioaktivität).

Siehe auch: Radioaktivität und Strahlung, Maßeinheiten

Strahlenbelastung

Der Mensch ist von jeher dem Einfluss ionisierender Strahlung (Radioaktivität) ausgesetzt.

Bis vor wenigen Jahrzehnten war dies ausschließlich natürliche Strahlenbelastung Seit der Nutzung der kern- und Atomkräfte kommt eine künstliche bzw. zivilisatorische, also durch Technik und Medizin hervorgerufene, Strahlenbelastung hinzu.

Von äußerer Strahlenbelastung spricht man, wenn die Strahlung den Körper von außen trifft, von innerer Strahlenbelastung, wenn sich die radioaktiven Atomkerne (Radionuklide) im Körper befinden (Inkorporation). Für die innere Strahlenbelastung ergeben sich aufgrund derAnreicherung z.T. Unterschiede zwischen natürlicher und künstlicher Radioaktivität.

Welchen jährlichen Strahlenbelastung der Mensch in Deutschland durch natürliche und künstliche Strahlung ausgesetzt ist, kann nur grob abgeschätzt werden. Die einzelnen Strahlenbelastung sind zum Teil nur sehr ungenau bekannt und hängen stark vom Wohnort und dem einzelnen Individuum ab (Beruf, Alter, Lebensgewohnheiten, Röntgenaufnahmen etc.). Trotzdem wird jährlich im Auftrag der Bundesregierung die genetisch und somatisch signifikante Dosis aufgrund verschiedener Belastungen zusammengestellt. Die genetisch signifikante Dosis wird berechnet aus der mittleren Keimdrüsendosis aller solcher Personen, die aufgrund ihres Alters noch Kinder gebären bzw. zeugen können und damit genetisch signifikant sind.

So lassen sich die Strahlungsbedingten genetischen Veränderungen im Genmaterial der Gesamtbevölkerung abschätzen (Genetische Strahlenschäden). Ältere Menschen, die z.B. bei Strahlentherapie oder im Kernkraftwerksbereich hohen Strahlendosen ausgesetzt sind, werden bei der genetisch signifikanten Strahlenbelastung nicht berücksichtigt.

Die somatisch signifikante Dosis entspricht der sog. effektiven Dosis, die sich aus der Summe der Dosen einiger wichtiger Organe unter Einbeziehung von Wichtungsfaktoren berechnet (Strahlendosis). Hierbei können allerdings hochbelastete Organe im Durchschnittswert untergehen. So liegt die jährliche Lungenbelastung allein durch das natürliche radioaktive Edelgas Radon bei ca. 10mSv, ihr Beitrag zur effektiven Dosis jedoch nur bei ca. 1,2 mSv (Strahlendosis).


Mittlere effektive Dosis durch ionisierende Strahlung im Jahr 1999: ca. 4,5 mSv	Gesamtbevölkerung	Berufliche Strahlenexposition gemittelt über ca. 334.000Personen

	Natürliche Strahlenquellen
Kosmische Strahlung	0,3 mSv
Nahrung	0,3 mSv
Inhalation von Radon und seinen Zerfallsprodukten	1,4 mSv
Terrestrische Strahlung	0,4 mSv
	Künstliche Strahlenquellen
Reaktorunfall Tschernobyl	0,02 mSv
Atombomben-Fallout	0,01 mSv
Forschung,Technik,Haushalt	0,01 mSv
Kerntechnische Anlagen	0,01 mSv	0,17 mSv
Medizin	2,00 mSv

^{Quelle: Bundesamt für Strahlenschutz; eigene Zusammenstellung, Januar 2001}

Geht man von einem linearen Zusammenhang zwischen Strahlendosis und biologischer Wirkung aus, kann man prinzipiell aus den mittleren genetisch signifikanten Strahlenbelastung auf die Anzahl der genetischen bzw. somatischen (insbesondere Krebs) Strahlenschäden schließen.

Staub

Bei S. handelt es sich um in der Luft verteilte, feste Teilchen, die je nach Größe in Grob- und Fein-S. unterschieden werden.

Die S.-Emissionen konnten in den letzten Jahrzehnten drastisch reduziert werden. Während 1966 in den alten Bundesländern 1,8 Mio. t S. emittiert wurden, waren es 1989 nur noch 460.000 t.

Hauptgrund für den Rückgang sindRauchgasentstaubungsanlagen der Kraftwerke und das Zurückdrängen der Ofenheizung. Während Kraftwerke 1966 noch zu über 25 Prozent an den S.-Emissionen beteiligt waren, lag ihr Anteil 1986 bei 6,5 Prozent. Zugenommen hat der Anteil des Verkehrs und des Schüttgutumschlags. In den neuen Bundesländern liegen die S.- Emissionen infolge weitgehend filterloser Braunkohlekraftwerke extrem hoch.

Umweltauswirkungen von S. auf Pflanzen:
Verschmutzung von Blättern, was die Pflanzen je nach S.-Inhaltstoff durch Lichtentzug, Ätzung oder Verschluss der Spaltöffnungen schädigen kann. Veränderung des pH-Wertes des Bodens zum sauren oder alkalischen Bereich hin.Eutrophierung bei S., die Stickstoff- oder Phosphorverbindungen enthalten. Besonders problematisch sind die Fein-S., die nicht in dem Maße zurückgegangen sind wie die Grob-S..

Diese Fein-S. sind besonders gesundheitsgefährdend da sie lungengängig sind, in den Lungenbläschen abgelagert werden und dort Gesundheitsschädigungen hervorrufen können. Dies ist um so problematischer, als sich zudem an die Fein-S. Umweltgifte wie z.B. Schwermetalle anlagern. Geringe Konzentrationen verursachen bei Kindern Atemwegserkrankungen (Pseudo-Krupp).

Bei höhere Konzentrationen und dem gleichzeitigen Auftreten von Schwefeloxiden kommt es zu einem Anstieg der Todesfälle. Die Immissionen von S. werden als S.-Niederschlag und als Schwebstaub gemessen (Immissionegrenzwerte). Die Konzentration von Schweb-S. in der Luft ist der wichtigste Faktor für die Auslösung von Smog-Alarm (Smog-Verordnung).

Stammzellen

S. sind Zellen, die sich selbst beliebig oft durch Zellteilung reproduzieren ("unsterbliche Zelle") und die sich zu spezialisierten Zellen entwickeln können.

S. sind Vorläufer ausdifferenzierter und damit spezialisierter Zellen. Im Knochenmark befinden sich S. für die im Blut vorkommenden Zellen wie Lymphozyten, Granulozyten, Thrombozyten.

S. weisen einen unterschiedlichen Grad der Differenzierung auf. Sie können über die Fähigkeit verfügen, sich zu einem kompletten ganzen Organismus zu entwickeln oder zu beliebigen Zelltypen oder nur zu bestimmten Zelltypen. Diese Stadien finden sich wieder in der embryonalen Entwicklung.

Embryonale S. stammen aus den ersten Tagen nach der Befruchtung und verfügen über die Potenz, sich zum kompletten Organismus zu entwickeln. In der weiteren Entwicklung verfügen sie über die Fähigkeit sich zu spezifischen Geweben oder Funktionen zu entwickeln, wie zum Beispiel zu Organen wie Leber, Niere oder Gehirn.

S. sehr niedrigen Reifegrades befinden sich, wenn auch in sehr geringer Zahl, ebenfalls in Geweben des erwachsenen Menschen wie Leber, Niere, Gehirn oder auch im Nabelschnurblut des Neugeborenen. Sie könnten möglicherweise als Alternative zu embryonalen S. dienen. Inwieweit dies tatsächlich zutrifft, ist gegenwärtig Gegenstand der Forschung.

Die Erwartungen der Medizin an die S. sind groß. Sie könnten abgestorbene Zellen ersetzen, wie zum Beispiel Herzmuskelzellen nach einem Herzinfarkt oder neuronale Zellenim Gehirn bei der Parkinsonschen Krankheit oder nach Verletzungen des Rückenmarks. Ausgereifte Zellen sind dazu ungeeignet, da sie sich, anders als S., nicht (mehr) in das Gewebe eines Organs einfügen und die notwendigen Funktionen übernehmen können.

Elementar für die Umsetzung in die klinische Praxis ist, dass die S. möglichst unbegrenzt auf einer bestimmten Differenzierungsstufe vermehrt werden können und ihre Differenzierung zu bestimmten Zelltypen nach Bedarf präzise gesteuert werden kann. Ähnlich wie beim therapeutischen Klonen sind die Fragen zum kontrollierten Wachstum, einer möglichen Tumorbildung offen. Hier besteht ein weitreichender Forschungsbedarf.

In den USA ist es der privaten Forschung erlaubt, menschliche S. zu verwenden. Auch eine staatliche Forschungsförderung scheint sich bald anzubahnen. In Großbritannien soll die Erlaubnis zur Forschung an menschlichen S. für medizinische Zwecke erfolgen. Man kann daher schon bald damit rechnen, dass Forschungen an menschlichen S. nicht mehr aufzuhalten sind und dass andere Staaten nachziehen werden.

Erfolge dieser Forschung sollen beispielsweise bei der Parkinsonschen Krankheit nachweisbar sein. Patienten soll schon Linderung durch implatierte embryonale Zellen verschafft worden sein. Auf welchen Effekten diese Erfolge beruhen, ist ebenso wie mögliche Nebenwirkungen unbekannt.

Quelle: www.bundesregierung.de

Spurenelemente

Unter S. werden i.a. Elemente verstanden, die für den menschlichen, tierischen oder pflanzlichen Organismus zur Erhaltung der Gesundheit wichtig sind, jedoch nur in geringen Mengen aufgenommen werden müssen.

In den meisten Fällen wirken die S.-Ionenals Koordinationszentren von Enzymstrukturen (Enzym) oder von Wirkstoffen, wie z.B. Cobalt bei VitaminB12, Chrom beim Glucosetoleranzfaktor, Eisen beim Hämoglobin (= roter Blutfarbstoff) und Kupfer bei der Cytochromoxidase. S. werden mit dem Stuhl, Urin und Schweiß ausgeschieden und müssen daher über Nahrung und Trinkwasser wieder zugeführt werden.

Eine abwechslungsreiche Ernährung sorgt i.d.R. zu einer ausreichenden Versorgung mit S.. In zu hohen Dosen aufgenommen, können einige S. zur Gesundheitsgefährdung werden.
Elemente, die der Körper in größeren Mengen als S. benötigt, wie z.B. Kalium,Calcium oder Natrium, bezeichnet man als Mengenelemente.

Siehe auch: Iod, Mangan, Molybdän, Selen, Zink, Mineralstoffe

Rharbarber

Rharbarber ist eine ausdauernde Staude mit kräftigen Wurzelstöcken. Seit etwa 300 Jahren Anbau als Gemüsepflanze üblich, Stiele und Blätter enthalten Fruchtsäuren, die Wurzeln Gerb- und Farbstoffe.

Systematik: Familie: Polygonaceae (Knöterichgewächse), Art: Rheum spec.
Herkunft: Mongolei, Nordchina, Ostsibirien
Klimaansprüche: gemäßigt anspruchslos, wichtig ist eine ausreichend hohe Wasserversorgung, wächst auch im Halbschatten, saure bis mäßig saure Böden werden toleriert, tiefgelockerter Boden und hoher Grundwasserstand von ein bis zwei Meter sind günstig.
Anbausystem: für Gemüsegewinnung als Dauerkultur üblich, Nutzungsdauer bei Anbau zur Wurzelgewinnung mindestens drei, besser vier Jahre Standzeit zur Ertragsbildung notwendig, soll nicht nach sich selbst und nicht nach Luzerne angebaut werden
Aussaat/Pflanzung: Vermehrung erfolgt vegetativ durch Auspflanzung von Rhizomstücken, Pflanzenabstände 1,5 x 1,5 Meter, Mikrovermehrung ist möglich
Düngung: 100 kg Stickstoff, 200 kg Kalium und 100 kg Phosphat je Hektar/Jahr, aufgrund großer Biomasseentwicklung ist der Nährstoffbedarf hoch
Pflanzenschutz: systematischer Pflanzenschutz ist nicht notwendig, Schädlinge und Krankheiten treten meist nur gelegentlich auf, Unkrautentwicklung wird ab dem zweiten Standjahr durch Abschattung des Bodens unterdrückt
Ernte: bisher nur Ernte der Stiele für Saft- und Mischobstprodukte sowie Wurzeln von Medizinalrhabarber üblich, Ernte wenig mechanisiert, keine großflächige Wurzelernte
Ertrag: unter mitteleuropäischen Bedingungen nach drei bis vier Jahren Wurzelerträge von ca. 50 Tonnen/Hektar/Jahr, Stielertrag ca. 50 bis 70 Tonnen/Hektar/Jahr; Herstellung von Gerbmitteln für Lederverarbeitung.

Literatur:

_{Franke, W.: Nutzpflanzenkunde. Nutzbare Gewächse der gemäßigten Breiten, Subtropen und Tropen; Thieme Verlag Stuttgart 1997}
_{Franke, W.: Nutzpflanzenkunde, Thieme Verlag Stuttgart 1992}
_{KATALYSE Institut für angewandte Umweltforschung (Hrsg.): Leitfaden Nachwachsende Rohstoffe – Anbau, Verarbeitung, Produkte; C.F. Müller Verlag Heidelberg 1998}
_{Rehm, S.: Die Kulturpflanzen der Tropen und Subtropen: Anbau und wirtschaftliche Bedeutung, Verwertung. 3. Auflage Stuttgart 1996}
_{Bellmann, H. et. al.: Steinbachs Großer Tier- und Pflanzenführer; Ulmer Verlag 2005}

Pilze

P. sind keine Pflanzen. Es sind Organismen, die ebenso wie die Pflanzen (Plantae) und Tiere (Animalia)zu einem eigenständigen Organismenreich zusammengefasst werden.

Folgende drei "Gemeinsamkeiten" sind vorhanden und werden fälschlicherweise oft als Argumente für eine Verwandtschaft zwischen Pflanzen und Pilzen herangezogen:

Zellen von Pflanzen und P. sind von einer Zellwand umgeben, tierische Zellen sind zellwandlos. Jedoch gibt es auch Zellwände bei Prokaryoten (Bakterien, Blaualgen), andererseits sind die Wände der drei genannten Organismengruppen (Reiche) molekular unterschiedlich (sie enthalten unterschiedliche Molekülklassen), und ihr Biosynthesemodus und die Art des Zellwachstums sind verschieden.
Bei Pflanzen und Pilzen kommt ein Generationswechsel vor, der der P. ähnelt dem mancher Rotalgen. Generationswechsel findet auch im Tierreich (z.B. bei Coelentheraten) statt. Außerdem ist bekannt, dass sich der "Generationswechsel" selbst im Pflanzenreich im Verlauf der Evolution mehrfach und unabhängig voneinander entwickelt hat.
Deutlicher sind die Unterschiede zwischen den beiden Reichen: Die unterschiedliche Ernährungsweise: Pflanzen können Lichtenergie nutzen und sind autotroph, d.h., ihre Existenz und ihr Wachstum sind (in der Regel) von den Aktivitäten anderer Lebewesen unabhängig.
P. sind stets heterotroph; sie auf organisches Material angewiesen. Verwerter von totem organischem Material nennt man Saprophyten, jene, die lebende Zellen angreifen, Parasiten.

P. bestehen oft aus verzweigten Fäden (Hyphen), die zu einem Geflecht, dem Myzel, miteinander verwoben sind. Neben der geschlechtlichen kommt bei vielen P. auch eine ungeschlechtliche Form der Vermehrung vor. Bei ungünstigen Umweltbedingungen können sich einzelne Zellen, Zellgruppen oder auch das gesamte Myzel in Dauerformen umwandeln, die erst durch günstige Standortverhältnisse wieder zu neuem Wachstum angeregt werden.

Einige P. leben zusammen mit Algen in Symbiose. Diese Lebensgemeinschaften werden als Flechten bezeichnet. Mittel gegen Pilzbefall bezeichnet man als Fungizide (Pflanzenschutzmittel, Holzschutzmittel).

Als Schimmelpilze werden P. aus verschiedenen taxonomischen Gruppen zusammengefasst, die sehr schnell auf Lebensmitteln oder anderen organischen Substraten (Staub, Tapeten u.a.) ein watteartiges Myzel, den Schimmel, bilden.

Die meisten Schimmelpilze sind Nahrungsmittelverderber, einige wenige Arten (Aspergillus flavus) scheiden hochgiftige Mykotoxine aus. Schimmelpilze vermehren sich ungeschlechtlich durch Sporenbildung. Bei massivem Schimmelbefall von Nahrungsmitteln und in Gebäuden kann es zu beträchtlichen Sporenkonzentrationen in der Luft kommen. Bei sensibilisierten Personen kann das zu ernsten allergischen Reaktionen führen (Schimmelpilze in Gebäuden, Allergie).

Quelle: Thorsten Kraska: Plant Pathology Internet Guide Book; Institute for Plant Diseases, University of Bonn, Germany

Sporen

Sonnenstudio

Sonnenschutzmittel

Die einzige Möglichkeit, die Bestrahlungsdauer durch UV-Strahlung, ohne das Risiko eines Sonnenbrandes zu erhöhen, besteht in der Verwendung von S..

Die Sonnenschutzwirkung von Cremes wird mit Hilfe von Filtersubstanzen, auch UV-Absorber genannt, erreicht. Über 20 verschiedene Stoffe sind in der Kosmetikverordnung erlaubt. S. enthalten i.d.R. Filter für UV-B- und UV-A-Licht (UV-Strahlung).

Der Lichtschutzfaktor gibt an, wie stark die Schutzwirkung des Filters ist: Bei einer Eigenschutzzeit von 10 min (Hauttyp I) und einem Sonnenschutzfaktor 12 kann man 120 min in der Sonne bleiben. Die auf den Sonnenschutzcremes deklarierten Lichtschutzfaktoren geben allerdings nur Anhaltspunkte, wie Tests ergeben haben.

So kann ein deklarierter Sonnenschutzfaktor 6 nur dem von 4 entsprechen. Um den Schutz im Wasser aufrechtzuerhalten, wurden wasserfeste S. entwickelt.

Siehe auch: Sonnenbaden, Sonnenbrand, UV-Strahlung, Ozonabbau