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Strahlenschutz bei Radio- und Mikrowellen
Radio- und Mikrowellen gehören zu den hochfrequenten elektromagnetischen Feldern, kurz "HF-Felder" genannt. Diese spielen in vielen Bereichen des Alltags eine Rolle: Mit Mikrowellengeräten im Haushalt werden Speisen erwärmt, Händler setzen elektronische Warensicherungen auf HF-Basis ein, um Diebstählen vorzubeugen. Hauptsächlich werden HF-Felder jedoch in der Nachrichtentechnik verwendet: Rundfunk und Fernsehen, Mobiltelefone und Radaranlagen arbeiten mit ihrer Hilfe. Die Zahl der Geräte, die hochfrequente elektromagnetische Felder erzeugen, nimmt ständig zu. Die Frage, ob die Gesundheit dadurch beeinträchtigt wird, bewegt daher viele Menschen. Die Problematik des Mobilfunks wird in gesonderten Ausgaben der Strahlenthemen ausführlich behandelt.
Seit 1997 gilt in Deutschland die "Verordnung über elektromagnetische Felder" auf der Grundlage des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (26. BImSchV). Im hochfrequenten Bereich regelt sie - weitgehend im Konsens mit internationalen Regelungen - den Schutz der Bevölkerung vor der Abstrahlung ortsfester Sendeanlagen, u.a. beim Mobilfunk. Bisher sind schädliche Gesundheitswirkungen bei Expositionen unterhalb der Grenzwerte der Verordnung wissenschaftlich nicht nachgewiesen. Das BfS setzt sich dafür ein, dass vorsorglich auch mögliche Risiken, die bisher wissenschaftlich nicht nachgewiesen werden konnten, minimiert werden und die Exposition der Bevölkerung durch hochfrequente Felder möglichst gering gehalten wird. Es ist wichtig, die Bevölkerung über den wissenschaftlichen Kenntnisstand und über Vorsorgeaspekte umfassend zu informieren. Vorsorge wird auch über Forschungsaktivitäten auf diesem Gebiet verwirklicht.
Wie wirken HF-Felder auf den Menschen?
Im menschlichen Körper treten elektrische Ladungen auf in Wassermolekülen und anderen polaren Molekülen, an Zellwänden und als Ionen - das sind geladene Atome oder Moleküle.
Ladungen verschieben sich unter dem Einfluss elektromagnetischer Felder; polare Moleküle richten sich im ständig wechselnden Feld stets neu aus. Sie schwingen im Takt der angelegten Frequenz. Ionen werden hin und her bewegt. Durch diese Wirkungen werden HF-Felder im Körper aufgenommen ("absorbiert").
Haupteffekt: Es entsteht Wärme. Die beschriebenen Vorgänge bei der Absorption von HF-Feldern spielen sich auf molekularer Ebene ab. Sie sind von der Frequenz abhängig.
Biologische Wirkungen aufgrund von Wärmeentwicklung treten erst auf, wenn bestimmte Schwellenwerte überschritten werden. Im Tierexperiment wurden z.B. gesundheitliche Wirkungen nachgewiesen, wenn sich die Körpertemperatur über einen längeren Zeitraum um deutlich mehr als 1 °C erhöht hatte: Stoffwechselvorgänge wurden gestört, es traten spezielle Verhaltensänderungen ein und Störungen der Embryonalentwicklung wurden beobachtet.
Energieaufnahme - Grundlage für biologische Wirkungen
Maßgebend für die biologische Wirkung von HF-Feldern ist die vom Körper aufgenommene - "absorbierte" - Strahlungsleistung. HF-Felder, die zu SAR-Werten von im Mittel 4 W/kg führen, bewirken beim Menschen im Allgemeinen Temperaturerhöhungen von weniger als 1 °C. Im Vergleich dazu: Durch normale Muskelaktivitäten werden Leistungen von 3 bis 5 W/kg freigesetzt. Der Körper hat eigene Regulationsmöglichkeiten, um eine Überhitzung zu verhindern: Man schwitzt, die Poren weiten sich, die Haut wird stärker durchblutet.
Basisgröße für thermische Wirkungen ist die Spezifische Absorptionsrate SAR, Maßeinheit: Watt pro Kilogramm - W/kg. Sie gibt die Leistung (Energie pro Zeit) an, die pro Kilogramm Gewebe absorbiert wird.
Zum Erwärmen von Speisen nutzt man in Mikrowellengeräten HF-Felder mit Frequenzen von 2,45 GHz und Leistungen von mehreren hundert Watt. Eine Strahlengefahr geht von intakten Geräten nicht aus. Messungen haben gezeigt: Geringfügige Leckstrahlung tritt zwar bei allen Geräten auf - jedoch mit Intensitäten weit unterhalb zulässiger Gerätegrenzwerte.
Standortverfahren für ortsfeste Sendefunkanlagen
Vor der Inbetriebnahme einer ortsfesten Sendefunkanlage mit einer Strahlungsleistung von 10 Watt oder mehr, hat der Betreiber bei der Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (Reg TP) eine Standortbescheinigung zu beantragen (www.regtp.de/tech_reg_tele/start/in_06-04-01-00-00_m/). Im Rahmen des Standortverfahrens werden unter anderem Sicherheitsabstände festgelegt. Die Bescheinigung darf nur erteilt werden, wenn die Belastung durch hochfrequente elektromagnetische Felder unter Berücksichtigung auch benachbarter Anlagen die Grenzwerte der 26. Verordnung zum Bundesimmissionsschutzgesetz (26. BImSchV) nicht überschreitet und keine Störung von Herzschrittmachern zu erwarten ist.
Frequenz (f) in MHz Elektrische Feldstärke *) (E) in V/m Magnetische Feldstärke *) (H) in A/m
10 - 400 27,5 0,073
400 - 2000 1,375 x f1/2 0,0037 x f1/2
2000 - 300.000 61 0,16
*)Effektivwerte, quadratisch gemittelt in 6-Minuten-Intervalle
Hochfrequente Felder im elektromagnetischen Spektrum
Von Hochfrequenz spricht man im Frequenzbereich zwischen ca. 100 Kilohertz (100.000 Hertz) und 300 Gigahertz (300 Milliarden Hertz). Je höher die Frequenz der HF-Felder ist, desto höher ist auch ihre Energie, und desto geringer ist ihre Wellenlänge.
Weitere Einflußgrößen
Die Spezifische Absorptionsrate und ihre Verteilung im Körper ist von vielen Bedingungen abhängig: Neben der Frequenz spielen weitere Eigenschaften des elektromagnetischen Feldes eine Rolle - z.B. die räumliche Ausbreitung und zeitliche Veränderung des Feldes. Daneben sind elektrische Eigenschaften und Strukturen des biologischen Gewebes von Bedeutung - Knochengewebe nimmt z.B. die Energie anders auf als gut durchblutetes Muskelgewebe.
Wie tief HF-Felder in biologisches Gewebe eindringen, hängt ebenfalls von der Frequenz ab: Bei den Mobilfunkfrequenzen (siehe Tabelle) beträgt die Eindringtiefe in den menschlichen Körper je nach Frequenz und Beschaffenheit des Gewebes etwa zwischen 1 und 10 cm. In größeren Tiefen ist die Intensität der Felder bereits um mehr als ein Drittel gedämpft. Bei Frequenzen über 10 Gigahertz, wie sie bei Radargeräten vorkommen, beträgt die Eindringtiefe weniger als 1 mm. Bei noch höheren Frequenzen wirken HF-Felder ähnlich wie infrarote Wärmestrahlung - an der Hautoberfläche.
Es ist bekannt, dass im Körper natürliche elektrische Potenziale an Zellwänden auftreten. Äußere elektro-magnetische Felder können diese überlagern und dadurch Zellfunktionen beeinflussen. Diese Wirkungen spielen nur bei niedrigen Frequenzen unter 10 MHz eine Rolle und sind in den Strahlenschutzrichtwerten der EU berücksichtigt.
Der wesentliche, wissenschaftlich nachgewiesene Effekt von HF-Feldern beim Menschen ist die Wärmeentwicklung im Körper. Eine spezielle Wirkung von HF-Feldern wird durch kurze starke Pulse hervorgerufen. Unter bestimmten Bedingungen sind diese als Summen oder Klicken wahrnehmbar. Man spricht vom "Mikrowellenhören". Um derartige Effekte zu vermeiden, wird die Pulsenergie begrenzt. Die Felder des Mobilfunks können Mikrowellenhören nicht auslösen.
Strahlenschutzmaßnahmen
Ziel von Strahlenschutzmaßnahmen ist es, bekannte Risiken zu vermeiden und mögliche Risiken durch Vorsorgemaßnahmen so gering wie möglich zu halten. Daher müssen Erhöhungen der Gewebetemperatur durch HF-Felder unter 1 °C bleiben. Nach dem bisherigen gesicherten Erkenntnisstand werden damit alle wissenschaftlich nachgewiesenen gesundheitsschädlichen Wirkungen ausgeschlossen. Zum Schutz von beruflich exponierten Personen wurde international ein Basisgrenzwert von 0,4 W/kg festgelegt (gemittelt über den ganzen Körper). Gesundheitliche Beeinträchtigungen sind bei einem gesunden Menschen unter normalen Bedingungen bei diesem SAR-Wert nicht zu erwarten. Zum Schutz der allgemeinen Bevölkerung wurde ein weiter reduzierter Grenzwert von 0,08 W/kg festgelegt.
Dadurch wird auch der Schutz besonders empfindlicher Personengruppen - z.B. von Säuglingen, älteren Menschen und Kranken - gewährleistet und der Möglichkeit längerer Expositionen als am Arbeitsplatz Rechnung getragen.
Für Teilkörperbereiche sind 2 W/kg zulässig (gemittelt über 10 g).
Alle wissenschaftlich gesicherten akuten Wirkungen werden durch die Grenzwerte abgedeckt. Nach gegenwärtigem Kenntnisstand ist ein ausreichender Schutz der Bevölkerung gewährleistet, wenn die Grenzwerte eingehalten werden.
Forschung zu offenen Fragen
In der Diskussion um gesundheitliche Wirkungen von HF-Strahlen, wie sie in der Funktechnik eingesetzt werden, gibt es eine Reihe von Hinweisen auf verschiedene ungeklärte Wirkungen: Berichtet wird über Änderungen des Schlafverhaltens, Beeinflussung der Gehirnströme oder der Hormonproduktion. Bei Experimenten an Zellen wurden geringfügige Änderungen der Konzentration verschiedener Botenstoffe, wie z.B. Kalzium, beobachtet. Eine Beeinflussung der Blut-Hirn-Schranke durch HF-Exposition wird diskutiert. Zu den aktuellen Themen der Forschung gehören auch Untersuchungen zur Aufklärung eines Zusammenhangs zwischen dem Auftreten von Krebserkrankungen und HF-Feldern. Bisher gibt es keinen wissenschaftlichen Nachweis für einen solchen Zusammenhang bei Intensitäten unterhalb der Grenzwerte.
BfS setzt sich für Vorsorge ein
Die sorgfältige Prüfung des wissenschaftlichen Kenntnisstandes hat ergeben, dass gesundheitliche Auswirkungen aus den bisher vorliegenden Untersuchungsergebnissen bei Intensitäten unterhalb der Grenzwerte nicht abgeleitet werden können. Eine Herabsetzung der Grenzwerte, die dem Schutz vor wissenschaftlich nachgewiesenen Gefahren dienen, ist deshalb nicht erforderlich. Wissenschaftliche Hinweise auf mögliche - wenn auch wahrscheinlich kleine - Risiken erfordern jedoch Vorsorgemaßnahmen insbesondere dann, wenn viele Menschen betroffen sein können. Vorsorge umfaßt verschiedene Bereiche:
Möglichst geringe Intensitäten von HF-Feldern, denen die BürgerInnen ausgesetzt sind.
Umfassende Information der BürgerInnen, Offenlegung von Informationen.
Klärung wissenschaftlicher Unsicherheiten durch Förderung und Koordinierung der Forschung.
Im Alltag werden die Grenzwerte für HF-Strahlung in der Regel eingehalten, oft weit unterschritten. Aus Gründen der Vorsorge ist es dennoch zu begrüßen, wenn unmittelbare Feldeinwirkungen möglichst gering gehalten werden.
Im Nahbereich von Fernsehsendeantennen (etwa 50 m) können Strahlenbelastungen über dem Grenzwert auftreten. Im Fernbereich - an der Hausempfangsantenne - sind die Grenzwerte weit unterschritten.
Diebstahlsicherungen in Kaufhäusern arbeiten bei sehr unterschiedlichen Frequenzen. Einige strahlen im Bereich von 1 MHz bis 10 GHz Hochfrequenzfelder ab. Radaranlagen auf Flugplätzen strahlen ihre Energie vorwiegend in den Luftraum ab, um fliegende Objekte zu erfassen. Die Feldeinwirkungen im Umkreis der Radaranlagen sind in den öffentlich zugänglichen Bereichen derart gering, dass Beeinträchtigungen für die Bevölkerung nicht zu erwarten sind. Übliche Verkehrs-Radargeräte, die auf Schiffen und im Straßenverkehr verwendet werden, sind auch in geringer Entfernung von einigen Metern gesundheitlich unbedenklich.
Quelle Frequenz Messabstand Typischer Messwert der Exposition Strahlen-
schutz-
richtwert Grenzwert
(26. BImSchV)
Rundfunksender
Mittelwelle 1,4 MHz Bei Leistung
1,8 MW 73,5 V/m
50 m 450 V/m
300 m 9 V/m
Richtwerte ab ca. 350 m eingehalten
Kurzwelle 6 - 10 MHz Bei Leistung
750 kW 27,5 - 36 V/m
50 m 121,5 V/m
220 m 27,5 V/m
Richtwerte ab ca. 220 m eingehalten
UKW 88 - 108 MHz Bei Leistung
<= 100 kW 2 W/m2 27,5 V/m
ca. 1,5 km < class="Apple-tab-span" style="white-space:pre">
Grenzwert ab ca. 250 m eingehalten
CB-Funk
Antennen-
anlage* 27 MHz Leistung
wenige W 2 W/m2 27,5 V/m
Fernsehsender
VHF 174 - 216 MHz Bei Leistung
<= 300 kW 2 W/m2 27,5 V/m
ca. 1,5 km < class="Apple-tab-span" style="white-space:pre">
Grenzwert ab ca. 150 m eingehalten
UHF 470 - 890 MHz Bei Leistung
<= 5 MW 2 - 4 W/m2 30 - 41 V/m
ca. 1,5 km < class="Apple-tab-span" style="white-space:pre">
Grenzwert ab ca. 75 m eingehalten
Mobilfunk Basisstationen
D-Netz* 890 - 960 MHz
(GSM 900) 4 Kanäle,
je 15 W** 4,5 W/m2 41 V/m
50 m 0,06 W/m2
E-Netz* 1710 - 1880 MHz
(GSM 1800) 4 Kanäle,
je 10 W** 9 W/m2 58 V/m
50 m 0,04 W/m2
UMTS um 2 GHz 2 Kanäle,
je 20 W** 10 W/m2 61 V/m
50 m 0,04 W/m2
Grenzwert nach wenigen Metern eingehalten
Radargeräte
Flugüber-
wachung (zivil und militärisch)*** 1 - 10 GHz Leistung
0,2 kW - 2,5 MW 10 W/m2 61 V/m, zusätzliche Begrenzungen der Spitzenwerte
(§ 2 Pkt. 2)
Wetterradar 1 - 10 GHz Leistung
0,1 - 0,25 MW 61 V/m
100 m 10 W/m2
1 km 0,1 W/m2
Grenzwert in öffentlich zugänglichen Bereichen eingehalten
Verkehrsradar 9 - 35 GHz Leistung
0,5 - 100 mW 10 W/m2 61 V/m
3 m 0,25 W/m2
10 m < class="Apple-tab-span" style="white-space:pre">
Grenzwert in öffentlich zugänglichen Bereichen eingehalten
HF-Diebstahlsicherung
1 MHz - 10 GHz Zugänglicher Bereich < class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 28 - 87 V/m je nach Frequenz
*) Für Handgeräte werden die SAR-Werte bei folgenden Leistungsbegrenzungen eingehalten:
CB-Funk bis 4 W,
D-Netz bis 2 W (bezogen auf den Spitzenwert),
E-Netz bis 1 W (bezogen auf den Spitzenwert),
UMTS bis 1 W.
**) Typische Leistungswerte, wie sie in Standortverfahren bei der RegTP beantragt werden.
***) Die Strahlenbelastung, die bei leistungsstarken Radaranlagen durch Röntgenstrahlung entsteht, wird bei bestimmungsgemäßem Gebrauch durch Abschirmung auf ein zu vernachlässigendes Maß reduziert.
MINI - LEXIKON PHYSIK
Frequenz f
Maßeinheit 1/s = 1 Hz (Hertz) (MHz = 106 Hz; GHz = 109 Hz)
gibt die Anzahl der Schwingungen des elektrischen bzw. magnetischen Feldes in einer Sekunde (s) an.
Elektrische Feldstärke E
Magnetische Feldstärke H
Maßeinheiten: |E| = V/m; |H| = A/m
Maß für die Stärke und Richtung der Kraft auf ein ruhendes oder bewegtes geladenes Teilchen im elektromagnetischen Feld. Bei hochfrequenten elektromagnetischen Wellen sind elektrisches und magnetisches Feld eng miteinander gekoppelt.
Leistungsflussdichte S
Maßeinheit W/m2
Maß für die Stärke einer Hochfrequenzstrahlung; S charakterisiert die Energie, die pro Zeiteinheit eine Fläche senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der HF-Strahlung durchströmt. S ist das Produkt aus elektrischer und magnetischer Feldstärke. Je weiter man von der Antenne entfernt ist, desto geringer wird die Leistungsflussdichte S.
Resonanzfrequenz
hier: Frequenz, bei der die größte Leistungsaufnahme erfolgt (die SAR ist maximal). Die Resonanzfrequenz ergibt sich, wenn die halbe Wellenlänge der Strahlung etwa der Größe des Objekts entspricht. Für den normalen Menschen werden 70 bis 100 MHz angenommen, bei Kindern liegt sie etwas höher, etwa bei 200 bis 400 MHz.
