Ermittlung der Unsicherheiten der Strahlenexpositionsabschätzung in der Wismut-Kohorte - Teil I - Vorhaben 3616S12223

Abstract

Teil 1 des Forschungsvorhabens „Ermittlung der Unsicherheiten der Strahlenexpositionsabschätzung in der Wismut-Kohorte“ umfasste folgende Aufgaben: (1) Beschreibung der Arbeitsbedingungen in der Wismut und der Vorgehensweise bei der Abschätzung der beruflichen Exposition gegenüber Radon und seinen Folgeprodukten und (2) Identifizierung möglicher Quellen von Unsicherheiten sowie eine vorläufige Bewertung von deren möglicher Relevanz. Die Quantifizierung der Unsicherheiten sowie ihres Einflusses auf die Risikoschätzung sind Teil eines Folgeforschungsvorhabens und nicht Gegenstand dieses Berichts. In der Betriebszeit der Wismut von 1946 bis 1990 war eine Vielzahl von Bergbauobjekten unter Tage, im Tagebau, in der Aufbereitung und über Tage in Betrieb. In den Anfangsjahren (1946-1955) waren die Arbeits- und Strahlenschutzbedingungen sehr schlecht, da nur künstliche Bewetterung vorhanden war. Zu dieser Zeit waren die Radonkonzentrationen sehr hoch. Erst mit Einführung von Maßnahmen zur Verbesserung der Belüftung ab 1955 verbesserten sich die Arbeitsbedingungen zunehmend und die Radonexpositionen sanken ab den 1970er Jahren deutlich auf durchschnittliche Jahreswerte unter 4 Working Level Months (WLM). Um 1955 wurde bei der Wismut mit den ersten Messungen der Radongaskonzentration in der Atemluft an den Arbeitsplätzen begonnen. Diese wurden nach und nach ausgedehnt. 1966 führte die Wismut in Sachsen und 1975 in Thüringen regelmäßige Messungen der Radonfolgeproduktkonzentration ein. Messungen mit Personendosimetern wurden während der Betriebszeit der Wismut nicht durchgeführt und stehen daher für die Kohorte nicht zur Verfügung. Die Wismut-Kohortenstudie wird seit 1995 durchgeführt. Sie umfasst rund 59 000 ehemalige männliche Mitarbeiter der Wismut (Beobachtungszeitraum 1946-2013). Die Kohortenmitglieder wurden zufällig mittels einer geschichteten Stichprobe ausgewählt (Kriterien: Jahr des Beschäftigungsbeginns, Arbeitsplatz, Bergbaugebiet). Darüber hinaus wurden alle Mitarbeiter von "Objekt 09", die zwischen 1955 und 1970 ihre Tätigkeit aufgenommen haben, sowie alle nach 1970 beschäftigten Mitarbeiter in die Kohorte aufgenommen. Damit sind die Kohortenmitglieder nicht repräsentativ für die gesamte Wismut-Belegschaft. Für jeden Mitarbeiter wurde aus den Lohn- und Gehaltsunterlagen der Wismut eine detaillierte Arbeitsanamnese abgeleitet. Sie enthält Informationen über Beginn und Ende der Beschäftigung und tagesgenaue Informationen über den Arbeitsplatz (unter Tage, Tagebau, Aufbereitung, Oberfläche), das Bergbauobjekt und den Schacht sowie über die Art der Tätigkeit. Darüber hinaus wurden Fehlzeiten und spezielle Untertageschichten von Übertagearbeitern erfasst. In der Kohorte wurden 76,1 % der gesamten Arbeitsjahre in untertägigen Bergwerken geleistet. Die Bergbau-Berufsgenossenschaft in Gera und der Hauptverband der gewerblichen Berufs-genossenschaften in St. Augustin entwickelten 1998 eine detaillierte Job-Exposure-Matrix (JEM) zur Abschätzung der Strahlenexposition für Wismutbeschäftigte. Diese wurde 2004 für wissenschaftliche Zwecke weiterentwickelt und 2005 in einem Softwareprogramm umgesetzt. Die JEM enthält Abschätzungen der Radonfolgeproduktexposition in WLM für jeden Arbeitsplatz (unter Tage, Tagebau, Aufbereitung oder Oberfläche), jedes Bergbauobjekt, jedes Kalenderjahr (1946-1989) und jede Berufsgruppe. Für die Zeiträume ohne Messungen (unter Tage 1946 bis etwa 1954, im Tagebau 1946 bis 1989) wurde die Radonexposition durch eine Expertengruppe auf der Grundlage der ersten verfügbaren Radongas-Messungen im Jahr 1955 in einem Referenzobjekt geschätzt, dabei wurden Urangehalt und -ausbringung, Belüftung und Grubenarchitektur über die Zeit berücksichtigt. Alle diese Parameter wurden anhand umfangreicher Informationen über den Altbergbau und frühere Bergbauaktivitäten hergeleitet. In Aufbereitungsbetrieben wurde die Radonexposition für jede Prozessstufe ermittelt; Expertenschätzungen in Jahren ohne Messungen basierten auf verfügbaren Messungen in Referenz-Aufbereitungsbetrieben sowie auf der Menge und der Qualität des verarbeiteten Erzes, den Arbeitsbedingungen und Einzelmessungen im betrachteten Objekt. Für Jahre, in denen nur Radongasmessungen zur Verfügung standen, wurden die mittleren jährlichen Radongaskonzentrationen in den verschiedenen Schächten mit Gleichgewichtsfaktoren von 0,6 bis 0,2, je nach Belüftungssituation, in WLM umgerechnet. Die Expositionsabschätzungen für Betriebe unter Tage und im Tagebau wurden für die Referenztätigkeit Hauer durchgeführt. Für Aufbereitungsbetriebe wurden die Expositionen auf andere Art und Weise abgeschätzt, hier bezogen sich die Schätzungen weder auf eine Referenzaktivität noch auf eine Referenzstufe. Die entwickelte Software ermöglicht die Verknüpfung zwischen der JEM und den Arbeitsanamnesen. Dabei werden die jährlichen Radonfolgeproduktwerte in der JEM mit einem tätigkeitsspezifischen Wichtungsfaktor (zwischen 0 und 1) multipliziert. Dieser Faktor für Beschäftigte unter Tage oder im Tagebau berücksichtigt den Anteil der Zeit mit Erzkontakt und die Belüftungsrate im Vergleich zu einem Hauer. Insgesamt wurden rund 700 verschiedene Tätigkeiten von einer Expertengruppe bewertet und in die JEM aufgenommen. Quellen für potenzielle Unsicherheiten in der Expositionsabschätzung werden im Bericht beschrieben und systematisiert. Die Struktur der Unsicherheiten ist komplex, da die mehrstufige Bestimmung der Exposition zeitlich und in Abhängigkeit der Arbeitsbedingungen variiert und somit unterschiedliche Arten und Größen von Fehlern erzeugt. Fehler bei der Expositionsbestimmung können durch die Verallgemeinerung von Expositionsmessungen zu einer JEM mit objekt-, kalenderjahr- und tätigkeitsspezifischer Exposition (Generalisierungsfehler), durch die Zuordnung der Werte in der JEM zu einzelnen Beschäftigten (Zuordnungsfehler) und durch Schätzfehler in allen Stufen des Prozesses der Expositionsschätzung entstehen. Generalisierungsfehler und Zuordnungsfehler wirken sich auf die Expositionsschätzungen der gesamten Kohorte aus. Die Größe und Relevanz des Schätzfehlers hängt vom Schätzverfahren ab. Bei den radonexponierten Kohortenmitgliedern (unter Tage, Tagebau, Aufbereitung) basierten die Expositionsschätzungen bei etwa einem Drittel der gesamten Arbeitsjahre auf Radongaskonzentrationsmessungen, bei einem Drittel auf Radonfolgeproduktmessungen und einem Drittel auf Expertenwissen. Die Bergbauobjekte mit dem höchsten Anteil an den Gesamtarbeitsjahren unter Tage waren Aue ("Objekt 09", 33,61 %) in Sachsen und Schmirchau (12,43 %) in Thüringen. Insgesamt wurden rund 200 000 Messungen in Objekten in Sachsen und 195 000 in Objekten in Thüringen durchgeführt. Der Schätzfehler besteht aus mehreren gleichzeitig wirkenden Fehlern: prozeduraler Messfehler, Dokumentationsfehler, Parameterunsicherheiten, Expertenfehler, Übertragungsfehler und Approximationsfehler. In einer vorläufigen Bewertung werden der Generalisierungsfehler (z.B. Verwendung von Durchschnittswerten für Objekt oder Schacht) und die Parameterunsicherheiten (z.B. Bewertungskoeffizient) als möglicherweise besonders relevant erachtet.