Radioaktivität
Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide in Baumaterialien
(Quelle: Bundesamt für Strahlenschutz)

Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide in Baumaterialien

Bei der Verwendung von Gesteinen und Erden zu Bauzwecken können in diesen Materialien enthaltene oder aus ihnen freigesetzte Radionuklide zu einer Strahlenexposition der Bevölkerung führen. Von besonderer Bedeutung sind dabei die Radionuklide aus den radioaktiven Zerfallsreihen des Uran-238 und des Thorium-232 sowie das Kalium-40.

Ursache der durch natürliche Radionuklide in Baustoffen verursachten Strahlenexposition beim Aufenthalt in Gebäuden sind:

die von den Radionukliden in den Baumaterialien ausgehende, von außen auf den Körper wirkende Gammastrahlung sowie
die Inhalation des aus den Baumaterialien in die Räume freigesetzten Radons und seiner Zerfallsprodukte

Bei der Gewinnung und Verarbeitung von Gesteinen und Erden können sich in Endprodukten und Reststoffen infolge technologischer Prozesse Veränderungen der spezifischen Aktivität und der Materialeigenschaften ergeben, die die mit der Verwendung dieser Stoffe verbundenen Strahlenexpositionen wesentlich beeinflussen. Da Reststoffe in zunehmendem Maße wiederum als Sekundärrohstoff verwendet werden, erfordert ihre Verwendung auch aus der Sicht des Strahlenschutzes besondere Aufmerksamkeit.

Zum Schutz der Bevölkerung vor Strahlenexpositionen werden in Deutschland seit mehr als 20 Jahren Untersuchungen und Bewertungen der radioaktiven Stoffe in Baumaterialien durchgeführt. Durch das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) wurden bislang in mehr als 1500 Proben von Natursteinen, Baumaterialien und mineralischen Reststoffen die Aktivitätskonzentrationen natürlicher Radionuklide bestimmt (s. Tabelle).

Der Mittelwert der durch die natürlichen Radionuklide in den Baumaterialien bedingten Gamma-Ortsdosisleistung (ODL) in Gebäuden beträgt rund 80 Nanosievert pro Stunde (nSv/h). Werte der ODL über 200 nSv/h sind selten.

Das durch radioaktiven Zerfall aus Radium-226 entstehende Radon-222 ist aus der Sicht des Strahlenschutzes von besonderer Bedeutung. In den häufig in Deutschland verwendeten Baustoffen wie Beton, Ziegel, Porenbeton und Kalksandstein liegt die spezifische Aktivität für Radium-226 in einem Bereich, bei dem Überschreitungen der von der Europäischen Kommission empfohlenen Richtwerte für die Radonkonzentration in Wohnungen (vgl. Infoblatt 04/2003) nicht zu erwarten sind. Üblicherweise ist der Beitrag des Radon-222 aus Baumaterialien zur Radonkonzentration in Wohnräumen kleiner als 100 Becquerel pro Kubikmeter (Bq/m3).

Freisetzungsraten von Radon, die höhere Konzentrationen im Raum zur Folge haben können, wurden vereinzelt an Natursteinen mit erhöhten Radium-Konzentrationen gemessen. In einigen Ländern wurden solche Verhältnisse bei Chemiegipsen (Rückständen der Phosphatindustrie) und auch bei Leichtbetonen festgestellt, die unter Verwendung von Alaunschiefer hergestellt wurden. Vereinzelt findet man auch überdurchschnittliche Radonkonzentrationen in den traditionellen Gebieten des Bergbaus, wenn Abraum oder Reststoffe der Erzverarbeitung mit erhöhter Radiumkonzentration als Baumaterial, als Beton- oder Mörtelzuschlagstoff sowie zur Fundamentierung bzw. Hinterfüllung beim Hausbau verwendet wurden.

In Deutschland wurden keine zu Bauzwecken verwendbaren Materialien festgestellt, die infolge erhöhter Thoriumkonzentrationen zu höheren Konzentrationen des Radon-220 (Thoron) in Räumen führen könnten.

Die Verwendung bestimmter Rückstände zu Bauzwecken ist seit Juli 2001 in der Strahlenschutzverordnung geregelt. Darüber hinaus wurden 1999 von der Europäischen Kommission Prinzipien zur Begrenzung der natürlichen Radioaktivität von Baumaterialien (European Commission: Radiation Protection 112 "Radiological protection principles concerning the natural radiactivity of building materials", Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 2000, ISBN 92-828-8376-0) verabschiedet und den Ländern der Europäischen Union zur Anwendung empfohlen. Durch die Zusammenarbeit des Deutschen Instituts für Bautechnik mit dem BfS bei der Erteilung von Zulassungen für neue Baustoffe, Bauteile und Bauarten werden unter Berücksichtigung der oben genannten Regelungen im Rahmen einer Umweltverträglichkeitsprüfung die Belange des Strahlenschutzes berücksichtigt.

Da auch bei der Erstellung harmonisierter europäischer Normen die Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide in Baumaterialien Beachtung findet, besteht für die Bauherren eine hohe Sicherheit, dass durch die in Deutschland verwendeten Bauprodukte keine erhöhte Strahlenexposition beim Aufenthalt in daraus errichteten Bauwerken verursacht wird.

Material Radium-226 in Bq pro kg Thorium-232 in Bq pro kg Kalium-40 in Bq pro kg
Mittelwert Bereich Mittelwert Bereich Mittelwert Bereich
Granit 100 30 - 500 120 17 - 311 1000 600 - 4000
Gneis 75 50 - 157 43 22 - 50 900 830 - 1500
Diabas 16 10 - 25 8 4 - 12 170 100 - 210
Basalt 26 6 - 36 29 9 - 37 270 190 - 380
Granulit 10 4 - 16 6 2 - 11 360 9 - 730
Kies, Sand, Kiessand 15 1 - 39 16 1 - 64 380 3 - 1200
Natürlicher Gips, Anhydrit 10 2 - 70 < 5 2 - 100 60 7 - 200
Tuff, Bims 100 < 20 - 200 100 30 - 300 1000 500 - 2000
Ton, Lehm < 40 < 20 - 90 60 18 - 200 1000 300 - 2000
Ziegel, Klinker 50 10 - 200 52 12 - 200 700 100 - 2000
Beton 30 7 - 92 23 4 - 71 450 50 - 1300
Kalksandstein, Porenbeton 15 6 - 80 10 1 - 60 200 40 - 800
Kupferschlacke 1500 860 - 2100 48 18 - 78 520 300 - 730
Gips aus der Rauchgasent-
schwefelung
20 < 20 - 70 < 20   < 20  
Braunkohlenfilter-
asche
82 4 - 200 51 6 - 150 147 12 - 610

 

Bild: Häufigkeitsverteilung des Ra-226 in Mauerziegeln

 

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