Strahlenexposition der Bevölkerung
P. Steinmann, S. Estier Sektion Umweltradioaktivität URA / BAG, 3003 Bern
Zusammenfassung
Der grösste Anteil an der Strahlenbelastung der Bevölkerung stammt vom Radon in Wohn- und Arbeitsräumen sowie von medizinischen Untersuchungen. Die Bevölkerung ist von diesen Strahlungsquellen unterschiedlich stark betroffen. Bei Personen, die in ihrer beruflichen Tätigkeit mit Strahlen umgehen, gab es 2017 eine Überschreitung eines Grenzwertes.
Strahlendosen der Bevölkerung
Die Strahlenexposition der Bevölkerung wird aus den Strahlendosen natürlicher und künstlicher Strahlenquellen ermittelt. Die drei wichtigsten Ursachen für die Strahlenbelastung der Bevölkerung sind das Radon in Wohnungen, die medizinische Diagnostik sowie die natürliche Strahlung (Figur 1). Für alle künstlichen Strahlenexpositionen (ohne Medizin) gilt für die allgemeine Bevölkerung ein Dosisgrenzwert von 1 mSv pro Jahr. Die berufliche Strahlenbelastung, insbesondere für Junge und Schwangere, ist durch besondere Bestimmungen geregelt.
Strahlenbelastung durch Radon
Radon-222 und seine Folgeprodukte in Wohn- und Arbeitsräumen liefern den grössten Dosisbeitrag für die Bevölkerung. Diese Nuklide gelangen über die Atemluft in den Körper. Die internationale Strahlenschutzkommission ICRP schätzt heute das Lungenkrebsrisiko aufgrund von Radon etwa doppelt so hoch ein wie in früheren Einschätzungen (ICRP 115, 2010). Folglich muss die durchschnittliche «Radondosis» für die Schweizer Bevölkerung auch nach oben korrigiert werden. Sie beträgt mit den neuen Risikofaktoren etwa 3.2 mSv pro Jahr statt den 1.6 mSv, die mit den alten Dosisfaktoren aus der Publikation ICRP 65 geschätzt wurden. Die Radonbelastung der Bevölkerung ist nicht einheitlich. Der angegebene Mittelwert leitet sich aus der durchschnittlichen Radonkonzentration von 75 Bq/m3 ab.
Bestrahlung durch medizinische Diagnostik
Die Dosis aufgrund medizinischer Anwendungen (Diagnostik) beträgt auf die gesamte Bevölkerung umgerechnet 1.4 mSv/Jahr pro Person (Auswertung der Zwischenerhebung 2013). Dies ist ein Anstieg von 0.2 mSv in 5 Jahren seit der letzen Auswertung (Erhebung 2008; 1.2 mSv/Jahr pro Person). Mehr als zwei Drittel der jährlichen kollektiven Strahlendosis in der Röntgendiagnostik verursachen computertomografische Untersuchungen. Wie beim Radon ist die Belastung durch die medizinische Diagnostik ungleichmässig verteilt. Rund zwei Drittel der Bevölkerung erhalten praktisch keine Dosis durch Diagnostik, bei einigen wenigen Prozenten der Bevölkerung sind es mehr als 10 mSv.
Terrestrische und kosmische Strahlung
Die Dosis aufgrund der terrestrischen Strahlung (d.h. Strahlung aus Boden und Fels) macht im Mittel 0.35 mSv pro Jahr aus und hängt davon ab, wie der Untergrund zusammengesetzt ist. Die Dosis durch kosmische Strahlung beträgt im Mittel etwa 0.4 mSv pro Jahr. Die kosmische Strahlung nimmt mit der Höhe über Meer zu, da dadurch die abschwächende Lufthülle der Erde dünner wird. In 10 km Höhe ist die kosmische Strahlung deshalb rund 100-mal stärker als auf 500 m über Meer. Aus diesem Grund ergibt ein Überseeflug (retour) eine Exposition von typischerweise rund 0.06 mSv. Das Flugpersonal kann eine Dosis von bis zu einigen mSv pro Jahr erhalten.
Radionuklide in der Nahrung und im Tabak
Radionuklide gelangen auch über die Nahrung in den menschlichen Körper und führen zu Dosen von rund 0.35 mSv. Das 40K im Muskelgewebe liefert mit rund 0.2 mSv den grössten Beitrag. Weitere Radionuklide in der Nahrung stammen aus den natürlichen Zerfallsreihen von Uran und Thorium. Auch künstliche Radionuklide kommen in der Nahrung vor ; hauptsächlich die Nuklide 137Cs und 90Sr von den Kernwaffenversuchen der 1960er-Jahre und vom Reaktorunfall von Tschernobyl im April 1986. Die regelmässigen Ganzkörpermessungen an Schulklassen ergeben heute Dosen durch aufgenommenes 137Cs von weniger als einem Tausendstel mSv pro Jahr. Bei Rauchern und Raucherinnen führt das Inhalieren von natürlichen Radioisotopen, welche im Tabak enthalten sind, zu einer zusätzlichen Strahlendosis. Gemäss neueren Studien liegt der Mittelwert für die effektive Dosis beim Rauchen von einem Paket Zigaretten (20 Stück) täglich bei 0.2 - 0.3 mSv pro Jahr.
Übrige (künstliche) Strahlenquellen
Zu den bisher erwähnten Strahlendosen kommt ein geringer Beitrag von ≤ 0.1 mSv pro Jahr aus den Strahlenexpositionen durch Kernkraftwerke, Industrie, Forschung, Medizin, Konsumgüter und Gegenstände des täglichen Lebens sowie künstliche Radioisotope in der Umwelt. Der radioaktive Ausfall durch den Reaktorunfall von Tschernobyl im April 1986 und den oberirdischen Kernwaffenversuchen (1960er-Jahre) machen heute nur noch wenige Hundertstel mSv pro Jahr aus. Die Dosis durch die Ausbreitung von radioaktiven Stoffen nach dem Reaktorunfall in Fukushima 2011 ist in der Schweiz vernachlässigbar. Die Emissionen radioaktiver Stoffe über Abluft und Abwasser aus den Schweizer Kernkraftwerken, dem PSI und dem CERN ergeben bei Personen, die in unmittelbarer Nähe wohnen, Dosen von höchstens einem Hundertstel mSv pro Jahr.
Berufliche Strahlenexposition
Im Berichtsjahr waren in der Schweiz ca. 96´000 Personen beruflich strahlenexponiert. Diese Zahl steigt kontinuierlich (+ 35 % in den letzten 10 Jahren), ca. drei Viertel dieser Personen arbeiten im medizinischen Bereich. Im Rahmen seiner Aufsichtstätigkeit untersucht das BAG in den Bereichen Medizin und Forschung alle Ganzkörperdosen über 2 mSv im Monat sowie alle Extremitätendosen über 10 mSv. Die meisten erhöhten Dosen gab es in den dosisintensiven Bereichen Nuklearmedizin und interventionelle Radiologie. Im Berichtsjahr wurde eine Überschreitung des Jahresgrenzwertes für die Ganzkörperdosis festgestellt. Die Auswertung des Dosimeters einer Pflegefachperson auf einer Notfallstation ergab eine Dosis von 30 mSv. Trotz einer Untersuchung durch das Spital und das BAG konnte keine Dosisursache ermittelt werden. Aufgrund der Abklärungen ist es aber unwahrscheinlich, dass es sich um eine echte Personendosis handelt. Die restlichen Monatsdosen der Person waren das ganze Jahr bei 0 mSv.
Der ausführliche Jahresbericht «Dosimetrie der beruflich strahlenexponierten Personen in der Schweiz» wird im Sommer 2018 auf www.bag.admin.ch/dosimetrie-jb publiziert werden.
Figur 1: Durchschnittliche Strahlendosen der Schweizer Bevölkerung [mSv pro Jahr pro Person]. Die Belastung durch Radon muss nach der neuen Beurteilung (ICRP 115, 2010) deutlich höher eingeschätz werden als zuvor (ICRP 65). Der Wert für die medizinische Diagnostik beruht auf der Erhebung von 2008 bzw. auf der Zwischenerhebung von 2013. Die natürliche Exposition setzt sich aus terrestrischer Strahlung (t), Inkorporation (i) und kosmischer Strahlung (c) zusammen. Zu «übrige» gehören Kernkraftwerke und Forschungsanstalten sowie künstliche Radioisotope in der Umwelt.
Exposition de la population aux rayonnements ionisants
P. Steinmann, S. Estier Section Radioactivité de l’environnement URA / OFSP, 3003 Berne
Résumé
La plus grande partie de l’exposition de la population aux rayonnements est due au radon dans les habitations et sur les lieux de travail, ainsi qu’aux examens médicaux. L’exposition à ces sources varie largement d’un individu à l’autre. Concernant les personnes exposées aux rayonnements dans l’exercice de leur profession, un dépassement de limite de dose a été observé en 2017.
Doses de rayonnement reçues par la population
L’exposition de la population est déterminée à partir des doses de rayonnement provenant de sources naturelles et artificielles. Elle provient principalement du radon dans les habitations, du diagnostic médical et de la radioactivité naturelle (figure 1). La valeur limite de dose due à des expositions artificielles (applications médicales exceptées) est fixée à 1 mSv par an pour la population. L’exposition aux rayonnements dans le cadre professionnel est réglementée par des dispositions spécifiques, en particulier pour les jeunes et les femmes enceintes.
Doses de rayonnement dues au radon
Le radon 222 et ses descendants radioactifs, présents dans les locaux d’habitation et professionnels, constituent la majeure partie de la dose de rayonnement reçue par la population. Ces radionucléides pénètrent dans le corps par l’air respiré. La Commission internationale de protection radiologique (CIPR) estime que le risque de cancer du poumon dû au radon est environ deux fois plus élevé que lors de son évaluation précédente (CIPR 115, 2010). En conséquence, la dose moyenne de radon à laquelle la population suisse est exposée doit être corrigée vers le haut. Elle s’élève maintenant à 3.2 au lieu de 1.6 mSv par an, valeur qui avait été calculée sur la base des anciens facteurs de dose figurant dans la publication 65 de la CIPR. A noter toutefois que la dose de rayonnement due au radon n’est pas la même partout. La valeur moyenne est calculée à partir de la concentration moyenne de radon, à savoir 75 becquerels par mètre cube (Bq/m3).
Doses de rayonnement dues au diagnostic médical
La dose moyenne reçue par la population par le biais d’applications médicales (diagnostic radiologique) est de 1.4 mSv par an et par personne selon l’évaluation de l’enquête intermédiaire de 2013. Ceci correspond à une augmentation de 0.2 mSv par rapport à l’enquête de 2008. Plus des deux tiers de la dose collective annuelle en radiodiagnostic sont dus aux examens de tomodensitométrie. Comme dans le cas du radon, l’exposition par le diagnostic médical est très inégalement répartie entre les personnes. Environ deux tiers de la population ne reçoit pratiquement aucune dose associée au radiodiagnostic, alors que la dose excède 10 mSv pour un faible pourcentage de la population.
Rayonnement terrestre et cosmique
Le rayonnement terrestre, c’est-à-dire le rayonnement provenant du sol et des roches, induit une dose moyenne de 0.35 mSv par an et dépend de la composition du sol. La dose associée au rayonnement cosmique s’élève en moyenne à 0.4 mSv par an. Ce rayonnement augmente avec l’altitude, car la couche d’air qui l’atténue diminue. Il est environ 100 fois plus élevé à 10’000 mètres d’altitude qu’à 500 mètres. Ainsi, un vol transatlantique (aller-retour) représente une dose d’environ 0.06 mSv. Pour le personnel navigant, la dose peut atteindre quelques mSv par an.
Aliments et tabac
Des radionucléides naturels sont également assimilés dans le corps humain via l’alimentation et produisent une dose moyenne d’environ 0.35 mSv par an, la part la plus importante provenant du potassium 40 (40K) fixé dans les tissus musculaires (environ 0.2 mSv par an). En plus du 40K, les aliments contiennent des radionucléides issus des séries naturelles de l’uranium et du thorium. On y trouve aussi des radionucléides artificiels, principalement du césium 137 (137Cs) et du strontium 90 provenant des retombées des essais nucléaires atmosphériques des années 1960 ainsi que de l’accident de Tchernobyl, survenu en avril 1986. Les mesures au corps entier régulièrement réalisées sur des collégiens ont montré que les doses liées à l’incorporation de 137Cs étaient inférieures à un millième de mSv par an. Chez les fumeurs, l’inhalation de radionucléides naturels qui sont contenus dans le tabac conduit à une dose supplémentaire. D’après les études récentes, fumer un paquet de cigarettes (20) par jour occasionne une dose efficace moyenne s’élevant à 0.2 - 0.3 mSv par an.
Autres sources de rayonnement (artificielles)
Aux doses de rayonnement mentionnées précédemment vient s’ajouter une faible contribution, ≤ 0,1 mSv par an, qui comprend l’irradiation due aux centrales nucléaires, aux industries, à la recherche et à la médecine, aux biens de consommation et aux objets usuels ainsi qu’aux radioisotopes artificiels présents dans l’environnement. Notons que les doses occasionnées par les retombées de l’accident de Tchernobyl et par les essais nucléaires atmosphériques des années 1960, ne représentent plus aujourd’hui que quelques centièmes de mSv par an. Les doses provenant de la dispersion des substances radioactives après l’accident du réacteur nucléaire de Fukushima sont négligeables en Suisse. Les doses reçues par les personnes habitant à proximité immédiate des centrales nucléaires suisses, du PSI ou du CERN, et qui sont attribuables aux substances radioactives émises par ces installations dans l’air et dans les eaux usées, atteignent au maximum un centième de mSv par an.
Exposition aux rayonnements dans le cadre professionnel
En Suisse, environ 96’000 personnes ont été exposées aux rayonnements dans l’exercice de leur profession en 2017. Ce nombre est en constante augmentation (+ 35% dans les dix dernières années) ; environ 75 % de ces personnes travaillent dans le domaine médical. Dans les secteurs de la médecine et de la recherche, l’OFSP effectue une analyse en cas de dépassement de 2 mSv pour la dose mensuelle au corps entier ainsi que pour les doses aux extrémités dépassant 10 mSv. C’est dans les domaines de la médecine nucléaire et de la radiologie interventionnelle que les doses élevées ont été les plus nombreuses. Un dépassement de la limite de dose annuelle a été constaté en 2016, une dose au corps entier de 30 mSv ayant été mesurée chez un membre du personel soignant des urgences. Malgré des études approfondies menées par l’OFSP et par l’hôpital en question, il n’a pas été possible d’en déterminer la cause. Sur la base des clarifications, il s'avère cepandent improbable qu'il s'agisse ici d'une réelle dose individuelle, les doses mensuelles restantes de la personne concernée étant passées inaperçues.
Une statistique détaillée figure dans le rapport annuel «Dosimétrie des personnes exposées aux radiations dans l’exercice de leur profession en Suisse», qui sera publié sur www.bag.admin.ch/dosimetrie-rapports en été 2018.
Figure 1 Doses moyennes de rayonnement reçues par la population suisse [en mSv/an/ personne]. La dose inhérente au radon est, selon la nouvelle évaluation de la CIPR (115, 2010), sensiblement revue à la hausse par rapport à l’estimation de la CIPR 65. La dose induite par le radiodiagnostic médical a légèrement augmenté depuis l’enquête de 2008 (enquête intermédiaire de 2013). La dose provenant de la radioactivité naturelle résulte du rayonnement terrestre (t), de l’incorporation (i) et du rayonnement cosmique (c). La rubrique « autres » englobe les centrales nucléaires, les instituts de recherche ainsi que les radio-isotopes artificiels présents dans l’environnement.