Hagen Scherb, Kristina Voigt, Ralf Kusmierz

Institut für Biomathematik und Biometrie Niedersächsisches Landesgesundheitsamt (NLGA), Abteilung 3, Arbeitsbereich Umweltepidemiologie, Fachgespräch am 12 März 2012

“Verlorene Mädchen“

Untersuchungen zum sekundären Geschlechterverhältnis in der Umgebung des TBL Gorleben

Inhalt

Hintergrund und Motivation

Mutagenität Vorarbeiten

Daten und Statistische Methoden

TBL Gorleben

Zusammenfassung

Ausblick – Weitere Forschung

Hintergrund und Motivation – Ionisierende Strahlung – Chemikalien

Kumulativer Ausstoß mutagener und cancerogener Stoffe aus Industrie- und Nuklearanlagen – zunehmende Belastung der Biosphäre

Fanta4 (1999) mfg, mit freundlichen Grüßen die Welt liegt uns zu Füßen, denn wir stehen drauf. Wir gehen drauf für ein Leben voll Schall und Rauch ...

Hintergrund und Motivation Atombombentests

The "Baker" explosion, part of Operation Crossroads, a nuclear weapon test by the United States military at Bikini Atoll, Micronesia, on 25 July 1946“ (WIKIPEDIA, visited 11/4/2011)

Hintergrund und Motivation Tschernobyl

Fallout Southwest Europe < Rest of Europe

Aerial view of the damaged core on May 3, 1986 (WIKIPEDIA, visited 11/4/2011)

Hintergrund und Motivation Fallout/Dosis – klein-räumlich – zeitlich

Thyroid doses in the United States resulting from atmospheric nuclear tests at the Nevada Test Site, 1951-1962

Bayern ehemalige DDR

Cs Fallout nach Tschernobyl

Hintergrund und Motivation Emissionen 3H 14C Neutronen (?)

154 m „vent stack“ „Abluftkamin“ – NPP Neckarwestheim

Hintergrund und Motivation – Mutagenität – HJ Muller

1927 Muller discovered X-ray mutagenesis 1946 Nobel Prize for the discovery that mutations can be induced by X-rays Supported Linus Pauling against nuclear weapons tests (WIKIPEDIA)

Rice University • Columbia University • University of Texas

Entdeckung der Mutagenität (Änderung/Zerstörung der Erbinformation) durch ionisierende Strahlung

Hintergrund und Motivation – Atomwaffen – Fallout – L Pauling

1954 Nobel Prize in Chemistry 1962 Nobel Peace Prize Initiated the Partial Test Ban Treaty (PTBT), signed by John F. Kennedy and Nikita Khrushchev in 1963 (WIKIPEDIA)

1000 births defects per mT TNT atomic bomb equivalent 500 mT atmospheric atomic bomb test yield prior to 1996 http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/coll/pauling/peace/corr/corr198.3-lp-kennedy-19620301.html

Totgeburten in Europa (1999)

Perinatalsterblichkeit in D (2000)

Fehlbildungen in Bayern (2003)

Schilddrüsenkrebs in der CR (mit Lengfelder) (2004)

Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalten in Bayern und DDR (2004)

Sex Odds: Europa (2007)

Analytische ökologische Epidemiologie am Beispiel Sex Odds (2009)

Sex Odds: Nuklearanlagen in D + CH (mit Kusmierz) (2010)

Sex Odds: Atombombentests – Tschernobyl – Nuklearanlagen (2011)

FactSheets Version 1.0 – 3.0 zu Gorleben (mit Kusmierz) (2011)

Mögliche epigenetische Mechanismen (mit Sperling) 2011

Down Syndrom in Europa (mit Sperling und Neitzel) (2012)

Hintergrund und Motivation – Tschernobyl – Vorarbeiten

Hintergrund und Motivation – Down Syndrom in Belarus

0.0000

0.0005

0.0010

0.0015

0.0020

0.0025

0.0030

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

Down Syndrome in Belarus 1981 - 1992

Dec 1986 / Jan 1987

Hintergrund und Motivation Idee Ralf Kusmierz KiKK + Tschernobyl

Hintergrund und Motivation Idee Ralf Kusmierz KiKK + Tschernobyl

male female1 Biblis PWR 1975 - 223 648 211 753 1.0017 0.5804 0.00072 Obrigheim PWR 1969 - 2005 164 321 155 447 1.0026 0.4733 0.00103 Neckarwestheim PWR 1976 - 380 463 360 212 1.0017 0.4640 0.00054 Philipsburg BWR/PWR 1980 - 333 967 314 761 1.0063 0.0133 0.00195 Grafenreihnfeld PWR 1981 - 95 714 90 722 1.0006 0.8957 0.00076 Isar I und II BWR/PWR 1977 - 67 059 63 341 1.0041 0.4627 0.00117 Gundremmingen BWR 1966 - 142 702 135 276 1.0005 0.8986 0.00068 Fessenheim PWR 1977 - 99 148 93 694 1.0036 0.4290 0.00129 Beznau I und II PWR 1969 - 337 335 317 880 1.0065 0.0106 0.003110 Goesgen PWR 1979 - 220 979 208 604 1.0047 0.1308 0.000511 Leibstadt BWR 1984 - 143 467 135 293 1.0057 0.1354 0.000812 Muehleberg BWR 1971 - 218 795 207 560 0.9998 0.9387 0.000413 Emsland PWR 1988 - 55 502 52 301 1.0065 0.2915 0.001114 Grohnde PWR 1984 - 84 739 80 308 1.0008 0.8791 0.000915 Wuergassen BWR 1972 - 1994 34 453 32 643 1.0010 0.8960 0.001016 BR* PWR 1962 - 1987 5 332 5 288 0.9563 - -17 Doel* PWR 1974 - 392 512 375 500 0.9914 - -18 Tihange* PWR 1975 - 122 594 117 476 0.9897 - -19 Dodewa* BWR 1968 - 1997 5 926 5 710 0.9843 - -20 Brunsbuettel BWR 1977 - 21 085 20 003 0.9997 0.9779 0.001021 Brokdorf PWR 1986 - 15 505 14 769 0.9957 0.7073 0.000922 Kruemmel BWR 1984 - 35 882 33 745 1.0085 0.2662 0.001223 Stade PWR 1975-2003 43 456 40 771 1.0109 0.1174 0.002124 Unterweser PWR 1979 - 86 010 81 341 1.0029 0.5608 0.001025 Lingen BWR 1968 - 1977 19 372 18 400 0.9985 0.8862 0.000726 Karlsruhe BWR 1966 - 1991 149 269 140 584 1.0070 0.0624 0.000727 Ahaus NSS 2000 - 26 427 24 866 1.0080 0.3701 0.000928 Juelich NSS 2000 - 75 735 71 688 1.0020 0.7076 0.000829 Ellweiler UM 1969 - 31 361 29 450 1.0100 0.2225 0.001330 Menzenschwand UM 1969 - 132 037 124 574 1.0052 0.1892 0.001231 Gorleben NSS 2000 - 1 753 1 573 1.0570 0.1108 0.001032 Hanau/Kahl NFE 1969 - 54 772 51 343 1.0118 0.0577 0.0021

< 35 km from NF 2 532 471 2 393 556 1.0035 ** 0.0008

> 35 km from NF 7 948 690 7 538 729 1.0000 1.0000

Live births < 35 km during NF operation, lagged for gestation

Sex odds ratio vs. last row of

this Table

p-value(Chi2)

hold one NF outp-value (Chi2),compare to **

No. (s. Fig. 2) NF Type In operation

since/to

Motivation Gorleben

Fig. 4 Improved 35km-jump function and Rayleigh function models for the live births sex odds (male/female) depending on distance form nuclear facilities (NF) in Germany and Switzerland (Kusmierz et al. 2010)

Hintergrund und Motivation – Situation um Nuklearanlagen CH + D

Daten und Statistische Methoden – Stand der Untersuchungen

Berlin, Sachsen, Thüringen

noch nicht erfasst bzw. bearbeitet

Daten und Statistische Methoden – log odds – Normalverteilung ?

Schon ab 200 Geburten hervorragende Approximation der log odds durch die Normalverteilung => Gültige p-Werte – evtl. Korrektur für „Overdispersion“

Daten und Statistische Methoden – log odds – Normalverteilung ?

Exakte Verteilung der log odds

1.0 0.5 0.5 1.0

0.2

0.4

0.6

0.8

N ≈ 20

0.4 0.2 0.2 0.4

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

N ≈ 200

Rote gestrichelte Linien Normalverteilung mit: µ = ln(m/f) σ2 = 1/m + 1/f

Criterion Value DF Value/DF Pr > ChiSq Deviance 56.92 54 1.054 0.367 Pearson 56.92 54 1.054 0.367

Analysis of Maximum Likelihood Estimates

Standard Wald Parameter Estimate Error Chi-Square Pr > ChiSq

Intrcpt 0.0533 0.000401 17635.6787 <.0001 tu -0.00224 0.000251 79.5937 <.0001 te -0.00247 0.000543 20.7330 <.0001 d87 0.00200 0.000523 14.5855 0.0001 t87 0.00419 0.000689 36.8871 <.0001 dt2000 -0.00474 0.00121 15.4755 <.0001 dusa -0.00423 0.000451 88.1824 <.0001

Daten und Statistische Methoden – Logistisches Modell – Prototyp

393 Millionen Geburten

eindrucksvolle empirische Bestätigung der Binomial-bzw. Normalverteilungsannahme

TBL Gorleben – geographische Lage

TBL Gorleben – Lage umliegender Gemeinden (BKG - GN250)

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Lower Saxony

Mecklenburg-West Pomerania

Brandenburg

Saxony Anhalt

TBL Gorleben – Abweichungen NLGA von amtl. Statistiken bzw. „KVS“

Keine Abweichungen in Niedersachsen und Brandenburg

1066 diskrepante Fälle in Mecklenburg-Vorpommern und Sachsen-Anhalt, s. FactSheet 3.0

Zwei Koordinatensysteme verwendet ATKIS vs. GN250/GDZ/BKG

96 % Übereinstimmung von NLGA mit „KVS“

Not ascertained or overseen by the NLGA study (p. 18, Tabelle 4.3) Municipalities in Mecklenburg West-Pomerania 1991 - 2009

km from TBL (BKG/GN250) tot<1996 m < 1996 f < 1996 tot>=1996 m >= 1996 f >= 1996

Wootz 3.89 1 1 0 0 0 0Besandten 7.11 2 2 0 0 0 0Lenzen/Elbe 11.53 13 9 4 0 0 0Lanz 18.09 8 3 5 0 0 0Tripkau 22.94 9 2 7 0 0 0Kaarßen 26.83 14 7 7 0 0 0Groß Laasch (listed in Tab 4.3) 37.58 36 19 17 98 54 44Total NLGA (ATKIS) < 35 km 83 43 40 98 54 44Not ascertained or overseen by the NLGA study (p. 16, Tabelle 4.1) Municipalities in Saxony Anhalt 1991 - 2009

km from TBL (BKG/GN250) tot<1996 m < 1996 f < 1996 tot>=1996 m >= 1996 f >= 1996

Mechau 18.05 5 2 3 34 14 20Wahrenberg 23.35 7 0 7 39 21 18Vissum 23.82 8 2 6 28 15 13Böddenstedt 25.71 3 2 1 0 0 0Rademin 26.26 8 4 4 20 9 11Fleetmark 26.82 26 12 14 89 47 42Lübars 29.18 25 12 13 33 17 16Andorf 30.57 2 1 1 0 0 0Lüge 30.71 3 2 1 0 0 0Jeggeleben 30.82 15 6 9 49 24 25Schieben 31.39 1 0 1 0 0 0Jeetze 32.82 22 12 10 35 17 18Brunau (> 1992) 32.88 12 6 6 68 33 35Packebusch 32.88 13 6 7 37 24 13Gladigau 33.00 13 4 9 35 17 18Winterfeld (<1994) 33.42 8 4 4 0 0 0Badel 33.73 8 5 3 36 17 19Rossau 33.78 7 4 3 39 14 25Wallstawe 34.12 12 4 8 52 25 27Krevese 34.22 11 7 4 41 25 16Güssefeld 34.93 9 5 4 30 17 13Barnebeck 34.97 2 2 0 0 0 0Total (BKG/GN250) < 35 km 220 102 118 665 336 329

TBL Gorleben – Sex Odds Trend im 40 km Bereich (Sprung: p=0.0042)

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

SO

with

in 4

0 km

from

the

TBL

1st Castor to Gorleben in April 1995

1st Castor from la Hague to Gorleben in March 1997

TBL Gorleben – Sex Odds Ratio (SOR) Abstandstrend bis 300 km

0.95

1.00

1.05

1.10

1.15

0 50 100 150 200 250 300

Distance from the TBL Gorleben [km]

SOR

TBL Gorleben – ±70 km „displacement“ der R und H Koordinaten

(0,0) (-70,0) (+70,0)

(0,+70) (-70,+70) (+70,+70)

(0,-70) (-70,-70) (+70,-70)

p=0.0025 0.4874

p=0.2991

p=0.8035 p=0.7601 p=0.7195

p=0.8835 p=0.1424 p=0.7250

TBL Gorleben – Zusammenfassende Statistiken

TBL Gorleben – p-Werte Feinanalysen 35 km und 40 km Gebiete

p-Werte mit dem Uniformly Most Powerful Unbiased Test (UMPUT) – exakter randomisierter Fisher-Test für 2x2-Tafelen *

* Scherb H. Determination of uniformly most powerful tests in discrete sample spaces. METRIKA 53 (1): 71- 84, 2001 {full text}

TBL Gorleben – Direkte oder indirekte Effekte von Neutronen? Neutron dose in the village of Gorleben

0.00

0.05

0.10

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0.20

1985 1990 1995 2000 2005 2010

Neu

tron

dos

e [m

Sv/a

]

First Castor transport to Gorleben April

"Six Pack" to Gorleben March 1997

Zusammenfassung

Sex Odds Veränderungen (Sex Odds: Lebendgeburten männlich/weiblich) empfindlicher genetischer Indikator

nach Injektion radioaktiven Materials in die Biosphäre (optimal erkennbar nach Tschernobyl)

in der Nähe und während der Laufzeit von Nuklearanlagen

massiv in der Nähe des TBL Gorleben

Eingriff in die Biologie (Keimbahn) des Menschen – Körperliche Unversehrtheit – Grundrechtsverletzung (GG Art. 2 in Verbindung mit Art. 19, Embryonenschutz-gesetz ?)

Ausblick – Weitere Forschung

Komplettierung unserer Studien: Deutschland/Schweiz und Tschernobyl

Tschernobyl: Kuba und euro-asiatische Sowjetrepubliken (Armenia, Azerbaijan)

Frankreich – Daten und Gemeindekoordinaten vorhanden – noch nicht ausgewertet

Zwischenlager (z. B. an KKW-Standorten, Ahaus, Jülich, Lubmin, Morsleben)

Rückbau von Anlagen (z. B. Rheinsberg)

Weitere Freisetzungen – z. B. Absturz von Raumfahrzeugen mit Kernreaktoren

Stahlwerke

Kohlekraftwerke

Chemie-Parks (z. B. Bitterfeld/Leuna/Buna, Ludwigshafen)

ARD: Fukushima ARD 18.03.2011

Ausblick – Weitere Forschung – Fukushima März 2011

Ausblick

Wichtige Daten zu unterschätzten Umwelt- und Gesundheitsrisiken sind vorhanden

In der Regel gibt es keine Nutzung der existierenden Datenbestände

Chemikalien werden z. Z. untersucht (Voigt, Kusmierz, Scherb: iEMSs 2012)

Anstrengungen von Statistikern und Substanzwissenschaftlern werden benötigt, Daten zu erschließen und auszuwerten

Methodische und technische Möglichkeiten müssen ausgeschöpft werden

Verbesserte interdisziplinäre Fähigkeiten auf allen Ebenen der Umwelt- und Gesundheitsforschung sind erforderlich

"Verlorene Mädchen" - Untersuchungen zum sekundären Geschlechterverhältnis in der Umgebung des TBL Gorleben

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

http://www.helmholtz-muenchen.de/ibb/homepage/hagen.scherb/index.html

Dr. Hagen Scherb, Dr. Kristina Voigt, Dipl.-Ing. Ralf Kusmierz Institut für Biomathematik and Biometrie, Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt Ingolstaedter Landstr. 1, D-85764 Neuherberg, Deutschland scherb@helmholtz-muenchen.de