Elektromagnetische Felder - Kleinwächter GmbH...Elektromagnetische Felder Frequenzbereich 0 Hz -...

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Elektromagnetische Felder Frequenzbereich 0 Hz - 300 GHz Autoren: Hauke Brüggemeyer, Hannover Karl-Friedrich Eichhorn, Leipzig Siegfried Eggert, Berlin Hans-Joachim Förster, Eningen u.A. Werner Heinrich, Erlangen Norbert Krause, Köln Barnabas Kunsch, Wien Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung .................................................... 3 2. Physikalische Grundlagen ....................................... 5 2.1 Statisches Feld .......................................... 5 2.1.1 Elektrisches Feld ................................... 5 2.1.2 Magnetische Felder .................................. 6 2.2 Periodisch veränderliche Felder ............................. 7 2.2.1 Niederfrequenzbereich ............................... 9 2.2.2 Hochfrequenz- und Mikrowellenbereich .................. 9 3. Quellen und Anwendungen ..................................... 10 4. Biologische Wirkungen ........................................ 15 4.0 Einführung ............................................. 15 4.1 Niederfrequente Felder .............................. 17 4.1.1 Direkte Wirkungen ............................ 18 4.1.1.1 Oberflächeneffekte ...................... 18 4.1.1.2 Innere Wirkungen ....................... 18 4.1.1.3 Reizwirkungen .......................... 18 4.1.1.4 Andere biologische Effekte ................ 21 4.1.1.5 Mutagene/Teratogene Effekte ............. 21 4.1.1.6 Felder und Krebs ....................... 21 4.1.1.7 Felder und andere Erkrankungen ........... 22 4.1.1.8 “Elektrosensibilität” ...................... 22 4.1.2 Indirekte Feldwirkungen ........................ 23 4.1.2.1 Mittelbare Feldwirkungen ................. 23 4.1.2.2 Elektronische Implantate .................. 24

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  • Elektromagnetische FelderFrequenzbereich 0 Hz - 300 GHz

    Autoren: Hauke Brüggemeyer, HannoverKarl-Friedrich Eichhorn, LeipzigSiegfried Eggert, BerlinHans-Joachim Förster, Eningen u.A.Werner Heinrich, ErlangenNorbert Krause, KölnBarnabas Kunsch, Wien

    Inhaltsverzeichnis

    1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

    2. Physikalische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1 Statisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

    2.1.1 Elektrisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1.2 Magnetische Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

    2.2 Periodisch veränderliche Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2.1 Niederfrequenzbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.2.2 Hochfrequenz- und Mikrowellenbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    3. Quellen und Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    4. Biologische Wirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154.0 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154.1 Niederfrequente Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

    4.1.1 Direkte Wirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184.1.1.1 Oberflächeneffekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184.1.1.2 Innere Wirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184.1.1.3 Reizwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184.1.1.4 Andere biologische Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . 214.1.1.5 Mutagene/Teratogene Effekte . . . . . . . . . . . . . 214.1.1.6 Felder und Krebs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.1.1.7 Felder und andere Erkrankungen . . . . . . . . . . . 224.1.1.8 “Elektrosensibilität” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

    4.1.2 Indirekte Feldwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.1.2.1 Mittelbare Feldwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.1.2.2 Elektronische Implantate . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

  • 4.2 Hochfrequente Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.2.1 Direkte Feldwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

    4.2.1.1 Thermische Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.2.1.2 Athermische Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    4.2.2 Mittelbare Feldwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274.3 Computer-Monitore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

    5. Zulässige Werte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285.1 Grenz- und Richtwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

    5.1.1 Internationale Regelungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.1.2 Regelungen in der Europäischen Union . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365.1.3 Regelungen in der Bundesrepublik Deutschland . . . . . . . . . . . 36

    5.2 Vorsorgeempfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    6. Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456.1 Meßverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456.2 Meßgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456.3 Hinweise zur Vorbereitung und Durchführung von Messungen . . . . 456.4 Besonderheiten in den einzelnen Frequenzbereichen . . . . . . . . . . . 46

    6.4.1 Niederfrequenzbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466.4.2 Hochfrequenzbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476.4.3 Höchstfrequenz- (Mikrowellen-) Bereich . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    6.5 Meßorte und Meßpunkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486.6 Meßprotokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486.6 Kontrollmessungen und Nachkalibrierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496.7 Rechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    7. Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497.1 Niederfrequente Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497.2 Hochfrequente Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

    8. Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

    9. Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    10. Adressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

  • 1. Einleitung

    Mit dem weit verbreiteten und immer noch zunehmenden Einsatz von elek-trischen Anlagen hat sich die elektromagnetische Umwelt des Menschen wesentlichverändert. Neben den seit jeher vorhandenen natürlichen Feldern hat die Stärke dervom Menschen erzeugten Felder in der Umwelt, im Wohnbereich und an Arbeits-plätzen innerhalb kurzer Zeit erheblich zugenommen. In der Öffentlichkeit ist dieMeinung verbreitet, daß diese Felder für den Organismus schädlich sein könnten. Daßdiese Felder im allgemeinen unseren Sinnen nicht direkt zugänglich sind, sonderngemessen bzw. berechnet werden müssen, fördert die Verunsicherung.

    Seit einiger Zeit wird in vielen Staaten intensiv wissenschaftlich untersucht, obund unter welchen Umständen eine Gefährdung durch die Wirkungen elektro-magnetischer Felder vorliegen kann. Die Zuordnung von Exposition und Wirkungsowie die zugehörigen Wirkungsmechanismen sind für akute Effekte überprüft undauch elektrophysiologisch verstanden. Die Schwellen hierfür werden in der Regel beiim Alltag auftretenden Feldern nicht erreicht. Für die in der Umwelt und im Wohnbe-reich fast ausschließlich vorkommenden niedrigen Feldstärken gibt es aber vor allemim Hinblick auf chronische Wirkungen sehr viele Widersprüchlichkeiten bei dendurchgeführten Untersuchungen. Dies führt zu Meinungsverschiedenheiten über dieBewertung derartigen Befunde. Daraus folgt eine erhebliche Bandbreite von Vor-schlägen für zulässige Werte zum Schutz der Bevölkerung und für den Arbeitsschutz.

    Der physikalische Begriff der elektromagnetischen Felder bzw. Wellen umfaßtneben den nieder- und hochfrequenten Feldern zwischen den Frequenzen von 0 Hzbis 300 GHz auch das Licht und die Röntgen- bzw. Gammastrahlung (Bild 1.1). DieserLeitfaden beschäftigt sich nur mit Feldern im Frequenzbereich von 0 Hz - 300 GHz.Der Frequenzbereich 0 Hz - 30 kHz umfaßt die statischen und niederfrequenten Felder(NF). Der Bereich 30 kHz - 300 GHz wird oft als Hochfrequenz bezeichnet, es ist dasGebiet der Radio- und Mikrowellen. Die Abgrenzung der Bereiche ist international nichteinheitlich definiert (Tabelle 1.1).

  • Tabelle 1: Frequenzbereiche:

    Frequenzbereich Wellenlängenbereich Internationale Bezeichnungvon bis von bis

    0 Hz 30 Hz über 100 km Sub ELF

    30 Hz 300 Hz ELF (Extremely Low Frequency)

    300 Hz 3 kHz VF (Voice Frequency)

    3 kHz 30 kHz 100 km 10 km VLF (Very Low Frequency)

    30 kHz 300 kHz 10 km 1 km LF (Low Frequency)

    300 kHz 3 MHz 1000 m 100 m MF (Medium Frequency)

    3 MHz 30 MHz 100 m 10 m HF (High Frequency)

    30 MHz 300 MHz 10 m 1 m VHF (Very High Frequency)

    300 MHz 3 GHz 1m 0,1 m UHF (Ultra High Frequency)

    3 GHz 30 GHz 10 cm 1 cm SHF (Super High Frequency)

    30 GHz 300 GHz 10 mm 1 mm EHF (Extremely High Frequency)

    Der Bereich von 0 bis 30 kHz wird als NF (Niederfrequenz), 30 kHz bis 300 MHz wird vielfach als HF (Hochfrequenz), der Bereichvon 0,3 bis 300 GHz als MW (Mikrowelle) bezeichnet.

    Bild 1.1: Elektromagnetisches Spektrum mit für die jeweiligen Frequenzbereiche typischen Quellen und Wirkungen

  • 2. Physikalische Grundlagen

    Der Begriff Feld wird im physikalisch-technischen Sinn für Raumgebieteverwendet, in denen sich eine physikalische Größe als Funktion der Raum- undZeitkoordinaten darstellen läßt. Falls sich die Größen nicht mit der Zeit ändern sprichtman von statischen Feldern.

    2.1 Statisches Feld

    2.1.1 Elektrisches Feld

    Statische elektrische Felder werden durch die Anwesenheit von elektrischenLadungen im Raum hervorgerufen.

    Bringt man in das elektrische Feld eine kleine ruhende Probeladung q ein, sowirkt auf diese Ladung die Coulomb-Kraft F. Die elektrische Feldstärke E am Ort derProbeladung ist dabei ein Maß für die Stärke der auf die Probeladung wirkenden Kraft:

    F = q # E

    Die Einheit der elektrischen Feldstärke E ist Volt pro Meter V/m.Die elektrische Feldstärke ist wie die Kraft ein Vektor, d.h., sie besitzt einen

    Betrag und eine Richtung.Bild 2.1 zeigt ein schematisches flächenhaftes Feldlinienbild zwischen zwei

    Kugelladungen. Die Dichte der Feldlinien ist dabei ein Maß für den Betrag derFeldstärke, während ihre Tangente die Richtung des Feldstärkevektors in jedem Punktangibt. Vereinbarungs- gemäß ist dieser stets von derpositiven zur negativen Ladung gerichtet.

    Bild 2.1 Feldbild zur Definition der elektrischen Feldstärke E

    Wird die Probeladung von einem Punkt im Raum zu einem anderen bewegt, soist hierfür aufgrund der auf die Ladung wirkenden Kraft Arbeit notwendig, und diepotentielle Energie W = q # ∆φ der Probeladung ändert sich entsprechend. Dieauftretende Potentialdifferenz ∆φ wird auch als elektrische Spannung U bezeichnet.Bei Bewegungen senkrecht zur Kraftrichtung ist keine Arbeit notwendig, und es trittauch keine Veränderung der potentiellen Energie auf. Diese Orte konstanten

  • Potentials, auch Äquipotentiallinien oder im Räumlichen Äquipotentialflächen genannt,können zusätzlich zu den Feldlinien in die Feldbilder eingetragen werden und stehenstets senkrecht auf den Feldlinien. Bild 2.2 zeigt einee n t s p r e c h e n d e Darstellung.

    Bild 2.2 Darstellung des elektrostatischen Feldes durch Feldlinien und Äquipotentiallinien

    Elektrische Felder sind immer dann vorhanden, sobald zwischen zwei Punkteneine Potentialdifferenz, also eine elektrische Spannung besteht oder Ladungen imRaum vorhanden sind.

    2.1.2 Magnetische Felder

    Magnetfelder lassen sich durch ihre Kraftwirkung auf bewegte elektrischeLadungen beschreiben.

    F = q # (v x B)

    Statische magnetische Felder werden durch die gleichförmige Bewegung vonLadungsträgern, wie z.B. in einem von Gleichstrom durchflossenen Leiter, verursachtund lassen sich wie elektrische Felder durch Feldbilder veranschaulichen. Bild 2.3zeigt schematisch den Verlauf der magnetischen Feldlinien um einenstromdurchflossenen Leiter.

    Im Gegensatz zu elektrischen Feldern, wo die Feldlinien an positiven Ladungenbeginnen und an negativen enden, sind magnetische Feldlinien in sich geschlossenund umschließen gleichzeitig den sie erzeugenden Strom. Die magnetische FeldstärkeH ist wiederum ein Maß für Betrag und Richtung der Kraftwirkung und ist wie dieelektrische Feldstärke ein Vektor. Ihr Betrag ist umso größer, je größer die Summe derumschlossenen elektrischen Ströme ist. Diese Möglichkeit zur Feldverstärkung machtman sich in Magnetspulen mit vielen Windungen zunutze.

  • Bild 2.3 Magnetische Feldlinien um einen stromdurchflossenen Leiter

    Die Einheit der magnetischen Feldstärke H ist Ampere pro Meter A/m. Zur Beschreibung von Magnetfeldern im Niederfrequenzbereich wird auch die

    magnetische Induktion oder magnetische Flußdichte B verwendet, die über dieMaterialkenngröße Permeabilität µ = µ # µ mit der magnetischen Feldstärke verknüpft0 rist:

    B = µ # H

    Die Einheit der magnetischen Flußdichte ist Tesla: 1 T = 1 Vs/m². Diese Einheithat die ältere aber noch immer häufig anzutreffende Einheit Gauß (G) abgelöst, wobeigilt: 1 G = 0,1 mT = 100 µT. In Luft und auch biologischen Gewebe ist µ � 1, so daßreine magnetische Feldstärke von 1 A/m einer magnetischen Flußdichte von 1,257 µTentspricht.

    Magnetische Felder sind, immer an die Bewegung von Ladungsträgern, alsoeinen Stromfluß gekoppelt.

    Bei statischen Magnetfeldern nimmt ebenso wie bei entsprechenden statischenelektrischen Feldern die Feldstärke mit zunehmendem Abstand von der Quelle ab.

    2.2 Periodisch veränderliche Felder

    Bild 2.4: Harmonische Schwingungen zum Beispiel der elektrischen Feldstärke mit Effektivwert E, Maximalwert Ê undPeriodendauer T

    Ändern sich Strom und Spannung zeitlich, so schlagen sich diese Änderungenauch in den Feldern nieder, die durch sie verursacht werden.

  • Die elektrischen und magnetischen Feldstärken besitzen im Gegensatz zustatischen Feldern keinen konstanten Wert mehr, sondern ändern sich im Takt der sieverursachenden Spannungen und Ströme. Abbildung 2.4 zeigt den zeitlichen Verlaufder elektrischen Feldstärke, wie sie durch eine sinusförmige Wechselspannungverursacht wird.

    Zur Beschreibung von Wechselfeldern sind weitere Kenngrößen notwendig, dieim folgenden eingeführt werden.Als Frequenz f bezeichnet man die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde oder denKehrwert der Periodendauer T:

    f = 1 / T

    Bei Ausbreitungsvorgängen und höheren Frequenzen wird häufig statt derFrequenz die Wellenlänge � angegeben, die sich als Quotient aus Ausbreitungs-geschwindigkeit c (der elektromagnetischen Welle) und Frequenz f berechnet:

    � = c / f

    Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist im Vakuum am größten und dort gleich derLichtgeschwindigkeit c . In Materie nimmt die Ausbreitungsgeschwindigkeit umso mehroab, je mehr die dielektrischen und magnetischen Eigenschaften des Mediums vomVakuum abweichen.

    Alle zeitabhängigen Größen werden durch ihre Effektivwerte oder Spitzenwertebeschrieben.

    Aufgrund der physikalischen Gegebenheiten können bei statischen undniederfrequenten Feldern das elektrische und magnetische Feld getrennt voneinanderbetrachtet, also als entkoppelt angenommen werden. Dies bedeutet, daß daselektrische Feld nur von der Spannung U und das magnetische Feld nur vom Strom Iabhängt. Mit zunehmender Frequenz (f > 30 kHz) ist diese Betrachtungsweise immerweniger zulässig, da jede Änderung elektrischer Felder ein Magnetfeld bedingt undgleichzeitig jede Änderung des Magnetfelds elektrische Felder erzeugt. Diemathematische Beschreibung dieser Tatsache findet sich in den MaxwellschenGleichungen.

    Da im Fernfeld bei hohen Frequenzen keine Trennung von elektrischem undmagnetischem Feld mehr vorgenommen werden kann, spricht man hier vonelektromagnetischen Feldern.

    Während niederfrequente Felder bedingt durch die geometrischenAbmessungen im Wesentlichen an ihre Quellen gebunden sind, kann es imhochfrequenten Bereich zu einer Ablösung und Ausbreitung von elektromagnetischenWellen in den Raum kommen. Man spricht dann von der Ausbreitung elektro-magnetischer Strahlung.

    Sowohl niederfrequente als auch hochfrequente elektrische, magnetische oderelektromagnetische Felder können in leitfähigen Körpern Ströme influenzieren bzw.induzieren (siehe Abschnitt 4).

    Manche Wirkungen elektromagnetischer Wechselfelder lassen sich nur mit Hilfedes Dualitätsprinzips veranschaulichen, indem sie nicht nur als wellenförmigeVorgänge, sondern auch als Strahlungsquanten (Photonen) betrachtet werden.

  • Die Quanten- oder Photonenenergie W ergibt sich als Produkt aus dem PlankschenWirkungsquantum h und der Frequenz f:

    W = h # f

    Da die Quantenenergie mit steigender Frequenz zunimmt, erhält man dengrößten Wert für die höchste Frequenz im betrachteten Frequenzbereich. Mit f = 300GHz ergibt sich eine maximale Quantenenergie von 2·10 Ws, die um etwa 4-22

    Größenordnungen unterhalb der zur Ionisation erforderlichen Energie liegt. Deshalbrechnet man die Strahlung in diesem Frequenzbereich auch der nichtionisierendenStrahlung (Bild 1.1) zu.

    2.2.1 Niederfrequenzbereich

    Im gesamten Niederfrequenzbereich, aber insbesondere bei den in derelektrischen Energieversorgung eingesetzten Frequenzen, ist eine Vernachlässigungder Kopplung zwischen elektrischem und magnetischem Feld zulässig, so daßelektrische und magnetische Felder getrennt betrachtet werden können. Dabei ist daselektrische Feld mit der Spannung und das magnetische Feld mit dem Strom verknüpftist. Die Feldstärken verhalten sich je nach Art der Quelle mindestens umgekehrtproportional zum Abstand (Bild 2.5).

    Bild 2.5 Beispiele für die Abnahme der magnetischen Feldstärke mit zunehmender Enfernung von der Feldquelle(willkürliche Einheiten)

  • 2.2.2 Hochfrequenz- und Mikrowellenbereich

    In diesem Frequenzbereich können sich elektromagnetische Wellen von derQuelle ablösen und in den Raum ausbreiten. Durch diesen Prozeß wird Energie in denelektrischen und magnetischen Anteilen des elektromagnetischen Feldes von derQuelle in den Raum abgestrahlt. Die Strahlungsleistung pro Flächeneinheit wird auchals Strahlungsintensität bezeichnet und ist gleich dem vektoriellen Produkt auselektrischer und magnetischer Feldstärke.

    Die Einheit der Strahlungsintensität ist Watt pro Quadratmeter W/m². Häufigfindet man auch Angaben in Milliwatt pro Quadratzentimeter mW/cm², dabei gilt:1 W/m² = 0,1 mW/cm².

    Beim Durchgang durch Materie kann je nach Frequenz und MaterialStrahlungsenergie der elektromagnetischen Welle in unterschiedlichem Maßeabsorbiert und in Wärme umgewandelt werden. Der Begriff Eindringtiefe kennzeichnetjene Weglänge in der Materie, nach der die Leistungsdichte auf ca. 37% ihresAusgangswertes (entsprechend 1/e) abgenommen hat.

    Wird die in Wärme umgewandelte Strahlungsenergie auf die Masse desbetrachteten Körpers bezogen, so erhält man die spezifische Absorptionsrate SAR, diein Watt pro Kilogramm (W/kg) angegeben wird.

    Das Abstrahlverhalten einer Strahlungsquelle wird im wesentlichen vomVerhältnis der größten Abmessung der Strahlungsquelle zur Wellenlänge bestimmt,wobei die Bündelung bei Flächenantennen umso stärker ist, je größer dieAntennenabmessung im Vergleich zur Wellenlänge ist.

    Die Eigenschaften des Strahlungsfeldes hängen aber auch von der Entfernungzur Antenne ab. Man unterscheidet hier das Nahfeld und Fernfeld. Ist der Abstandvon der Antenne groß gegenüber der Wellenlänge der Strahlung, so befindet man sichim Fernfeld. Im Fernfeld sind die elektrische und magnetische Feldstärke in Phase undihre Vektoren stehen senkrecht aufeinander. Das Verhältnis aus elektrischer undmagnetischer Feldstärke ist eine reelle konstante Größe und wird als Wellenwider-stand bezeichnet.

    Zur Beschreibung der Strahlungsbedingungen genügt bei idealen Bedingungenim Fernfeld die Angabe der Leistungsdichte nach Betrag und Richtung. DurchReflexionen und Überlagerungen können sich jedoch auch im Fernfeld örtlich starkunterschiedliche Feldbedingungen ergeben.

    Im Nahfeld sind die Verhältnisse wesentlich komplizierter. Das Feld ist sehrinhomogen, elektrische und magnetische Feldstärke sind nicht mehr in Phase, ihrVerhältnis ist weder reell noch konstant. Daraus folgt das sowohl das elektrische wieauch das magnetische Feld getrennt betrachtet werden müssen. Die Ausdehnung desNahfelds hängt im allgemeinen von der Wellenlänge und der Größe der Sendestrukturab und kann 1 - 6 Wellenlängen betragen.

    Weitere Definitionen und Festlegungen zu diesem Themenkomplex sind in derDIN VDE 0848-1 "Sicherheit in elektrischen, magnetischen und elektromagnetischenFeldern; Meß- und Berechnungsverfahren” zu finden.

  • 3. Quellen und Anwendungen

    Die Anwendungen elektrischer, magnetischer und elektromagnetischer Felder in derIndustrie und der Kommunikationstechnik sind sehr vielseitig. Dabei wird inunterschiedlicher Weise der gesamte Frequenzbereich zwischen 0 Hz und 300 GHzausgenutzt. Eine Übersicht über die unterschiedlichen Anwendungsgebiete enthältTabelle 3.1.

    Es gibt eine Vielzahl von Quellen für elektrische und magnetische Felder. Obund in welcher Stärke diese Geräte und Anlagen Felder verursachen, hängt von derjeweiligen technischen Ausführung ab. Die Tabellen 3.2, 3.3, 3.4 und 3.5 geben einenÜberblick über die Feldstärken von typischen Quellen im Alltag, in der Industrie undder Medizin.

    Tabelle 3.1 Frequenzbereiche und Anwendungsgebiete

    Frequenzbereich Anwendungsgebiete

    statische Felder Medizin, Elektrolyse, Galvanotechnik,Hochenergiebeschleunigertechnologie, Metallurgie

    < 30 kHz (NF) Energieversorgung, Bahnstromleitungen, Induktionswärme

    < 3 MHz (VLF,LF,MF) Schweißen, Schmelzen, Rundfunk, Radioverkehr, Radionavigation

    3 -30 MHz (HF) Industrie, Aufwärmen, Trocknen, Schweißen, Leimen, Polymerisieren,Sterilisieren, Landwirtschaft, Medizin, Radioastronomie, Rundfunk

    30 - 300 MHz (VHF) Industrie, Medizin, Rundfunk, Fernsehen, Luftverkehrskontrolle, Radar,Radionavigation

    300 - 3000 MHz Fernsehen, Radar, Richtfunk, Mobilfunk, Telemetrie, Medizin,(UHF) Mikrowellenöfen, Nahrungsmittelindustrie

    3 - 30 GHz (SHF) Höhenmesser, Radar, Navigation, Richtfunk, Satelliten

    30 - 300 GHz (EHF) Radioastronomie, Radiometrologie, Raumforschung, Radiospektroskopie

  • Tabelle 3.2: Beispiele für Feldstärken durch hochfrequente elektromagnetische Felder bei medizinischen Anwendungen.

    Quelle Frequenz Abstand Typische Werte für Feldstärken/ Bemerkungen (MHz) (m) Leistungsdichten / SAR

    Kurzwellen- 27,12 0,2 bis 1000 V/m Behandlungs- diathermie 0,5 bis 500 V/m personal

    1 bis 200 V/m bis 0,4 A/m100-1000 V/m Patient,bis 1,6 A/m unbehandelte

    Körperstellen

    Mikrowellen- 433 0,5 25 W/m Behandlungs-erwärmung 1 10 W/m personal

    2450 0,3 - 3 6-100 W/m 433 20 - 140 W/m Hyperthermie-2450 behandlung von

    2

    2

    2

    2

    Patienten, unbe-handelteKörperstellen

    Magnetische 6 -100 im Gerät bis 1 W/kg Patient, gemittelt Resonanz über den ganzen

    Körper

    Tabelle 3.3: Beispiele für die Feldstärken durch niederfrequente Felder.

    Meßbedingungen elektrische Magnetfeld-Feldstärke stärke

    V/m µT

    400 kV Hochspannungsfreileitung 50 Hz (6 Leiter, 1300A/Phase, Spannfeldmitte)- unter den Leitungen 10 000 15- 50 Meter von Trassenmitte 250 2,5- 200 Meter von Trassenmitte - 0,1

    110 kV Hochspannungsfreileitung 50 Hz (6 Leiter, 325A/Phase)- unter den Leitungen 2000 4,2- 50Meter von Trassenmitte

  • Fernseher 15 kHz, 30 cm Entfernung 1 - 10 0,2

    Niederspannungskabel 50 Hz (3 Leitungen, 50 A/Phase,unsymetrische Belastung 5 A)- auf dem Leiter 0,8- 3 m Abstand 0,3

    Induktionsschmelzofen 50 Hz (Industriearbeitsplätze) 0,5 - 1 m Abstand 100 - 1 000

    Induktives Erwärmen 0,15 - 10 kHz0,1 -1 m Abstand (Industriearbeitsplatz) 15 - 1250

    Glühen von Schweißnähten 10 kHz - 0,3 m Abstand (Industriearbeitsplatz) 2200 - 0,7 m Abstand 62

    Kernspintomograph (0 Hz)- Patient 2000000- Personal im Raum 100000

    Erdmagnetfeld (0 Hz) 30 -60

  • Tabelle 3.4: Beispiele für Feldstärken durch hochfrequente elektromagnetische Felder in Wohngebieten.

    Quelle Frequenz Abstand Typische Werte Bemerkungen

    Mikrowellen- 2,45 GHz 0,05m 0,62 W/m Gerätestandard: In 5 cmKochgeräte 0,3 m < 0,06 W/m Liestungdichte < als 50 W/m

    2

    2 2

    Mittelwerte aus 130 Messungen

    Verkehrs- 9 - 35 GHz 3 m < 250 mW/m Leistung: 0,5 - 100 mWradar 10 m < 10 mW/m

    2

    2

    Diebstahl- 0,9 - 10 GHz < 2 mW/m im Nutzstrahlsicherung

    2

    CB-Funk 27 MHz 5 cm bis 1000 V/m Leistung: wenige WattWalkie- bis 0,2 A/mTalkies 12 cm bis 200 V/m

    bis 0,1 A/m

    Starke 87,5-108 MHz �1,5 km < 50 mW/m Leistung:Rundfunk- 47-68 MHz " < 20 mW/m bis 100 kWTV-Sender; 100 - 300 kWUKW VHF-TV

    2

    2

    UHF-TV 470-890 MHz �1,5 km < 5 mW/m Leistung: bis 5 MW2

    Kurzwelle 3,95-26,1MHz 220 m 27,5 V/m Leistung: 750 kWBänder 50 m 121 V/m

    Lang- und 23 kHz 100 m 25 V/m Leistung: 490 kWMittelwelle 830 kHz 100 m 10 V/m 100 kW

    HF- Rundfunk- Anteile der US-Bevölkerung Exposition in und Fern- > 200 mW/m 0,02 %Ballungs- sehsender > 10 mW/m 1 %gebieten > 0,05 mW/m 50 %(USA 89) > 0,02 mW/m 90 %

    2

    2

    2

    2

    Mobiltelefon D-Netz 10 cm 10 - 30 V/m Leistung: 2 W

    Flugüber- 1 -10 GHz 0,1-1 km 0,1 - 10 W/m CW- Leistung: 0,2- 20 kWwachungs- > 1 km < 0,5 W/mundMilitärradars

    2

    2

    Richtfunk 10-20 GHz 500 m 0,4 mW/m im Hauptstrahl2

    2 µW/m 20 m unter Hauptstrahl 2

    0,5 Watt Leistung

  • Tabelle 3.5: Beispiele für Feldstärken am Arbeitsplätzen bei industrieller Anwendung von Hochfrequenz.

    Verfahren Frequenz Leistung Abstand Typische Werte Bemerkungen

    Induktive 2 -100 kW 0,5 - 1 m 250 A/m;Erwärmung 1000 V/m300 kHz - 1 MHz Ort der 0,2 - 12 A/m100 kHz - 10 MHz Bedienperson

    Induktives Löten - " 800 V/m abgeschirmt300 - 600 kHz

    Dielektrisches 1-10 kW Rumpf 50 - 1000 V/mPlastikschweißen bis 8 A/m27,12 MHz Hände bis 1500 V/m

    Dielektrische 2 kW 0,5 m 170 V/mPressmaschinen 1,5 kW 0,5 m 200 V/m- Vorwärmung - Ort der 6-8 V/m- Verleimung Bedienperson - Trocknung 27,12 MHz

    Induktives Härten 4 kW Ort der 0,43 A/m27,12 MHz Bedienperson

    Dielektrisches Vulkanisieren - Ort der 0,7 - 5 W/m915 MHz - 2,45 Ghz Bedienperson

    bis 7A/m

    2

    Nachrichten- bis 1000 V/m Unmittelbar anübertragung x 2700 W/m AntenneMW und LW Sender bis 5 A/m bzw.Generator x 10000 W/mSendergeneratoren bis 2000 W/m

    2

    2

    2

  • 4. Biologische Wirkungen

    4.0 Einführung

    Die Wirkungen elektromagnetischer Felder auf biologische Systeme hängen imallgemeinen von der Frequenz und der Intensität der einwirkenden Felder ab. Individu-elle Eigenschaften (z.B. Körpergröße) und physikalische Randbedingungen (z.B.Erdung, Ausrichtung zum Feld) können auch eine Rolle spielen.

    Bei der Wirkung auf den Menschen werden drei Frequenzbereicheunterschieden, die im folgenden näher erläutert werden: Statische Felder - bei statischen Magnetfeldern treten quantenelektronische und magneto-

    mechanische Wechselwirkungen sowie auf bewegten Ladungen auch induktiveWirkungen auf.

    - bei statischen elektrischen Feldern können Effekte wie Aufrichten der Haare,Elektrisierung und Entladungen auftreten.

    Niederfrequente Felder (bis ca. 30 kHz)- hier dominieren bei den akuten Wirkungen die Reizwirkungen auf Sinnes-,

    Nerven- und Muskelzellen Hochfrequenz (30 kHz - 300 GHz) - hier sind die thermischen Wirkungen vorherrschend.Im Bereich 10 kHz - 100 kHz müssen abhängig von der Frequenz teilweise beide Wir-kungen berücksichtigt werden, da beide relevante Beiträge liefern können.

    Neben den aufgeführten Reiz- und thermischen Wirkungen werden in derLiteratur weitere nichtthermische (athermische) Wirkungen beschrieben, ihrebiologische Relevanz wird zur Zeit intensiv untersucht. Dabei werden sowohlLaborexperimente mit Zellen, Tieren und Menschen durchgeführt als auch epi-demiologische Untersuchungen (Bild 4.1). Auch wenn einige der beobachteten Effektean Zellen schon bestätigt sind, so ist ihre biologische Relevanz für den Menschennoch weitgehend unklar.Bedenken gegenüber starken elektrischen Feldern haben ursprünglich vor etwa 30Jahren Berichte über unspezifische vegetative Störungen bei Arbeitnehmern inrussischen Höchstspannungsanlagen ausgelöst. Diese Ergebnisse konnten jedoch inder Folge im Westen nicht verifiziert werden und wurden daher nicht auf direkteEinflüsse von elektrischen Feldern sondern auf mangelhafte Versuchsdurchführung,indirekte Effekte und belastende Umweltbedingungen zurückgeführt.

    Eventuelle Auswirkungen von Langzeitexpositionen gegenüber Magnetfeldern,wie sie im Alltag auftreten, werden seit etwa 20 Jahren mit Hilfe epidemiologischerStudien untersucht. Auf die Ergebnisse, aber auch auf die Probleme dieserUntersuchungen wird in Kap. 4.1.1.6 näher eingegangen.

    Zur Verunsicherung der Bevölkerung tragen von den Medien geprägte Begriffewie “Elektrosmog”, nichtwissenschaftliche Berichte, die Felder mit einer Reihe vonneurovegetativen Störungen in Verbindung bringen, aber auch die ungeklärte Frageder Elektrosensibilität bei. Einen besonders kritischen Standpunkt nehmen sogenannteBaubiologen ein.

  • Zu den folgenden Themen sind schon Untersuchungen zubiologischen Wirkungen elektrischer und magnetischer

    Felder durchgeführt worden s Studien an Probanden

    3 Wahrnehmung und Belästigung3 Verhalten und Physiologie3 "Elektro-Sensibilität"3 Änderungen der Signale des EEG und EKG3 Biologische Rhythmen, Melatonin

    s Epidemiologische Studien3 Korrelation Krebs bei Kindern und Wohnen in der Nähe von

    Hochspannungsfreileitungen3 Korrelation Krebs und Arbeit in "elektrischen Berufen"3 Korrelation Magnetfeld und Alzheimererkrankung

    s Studien an Tieren3 Einflüsse auf Neuroendokrines System und Zentralnervensystem3 Biologische Rhythmen, Melatonin3 Beeinflussung der Hormonproduktion der Zirbeldrüse,Melatonin3 Einflüsse auf den Kreislauf3 Einflüsse auf die Fortpflanzung, das Wachstum und die Entwicklung3 Verhaltensänderungen3 Krebsentstehung3 Co-Promoter Krebs

    s Studien an Pflanzen3 Wachstum und Entwicklung

    s Studien an Zell- und Gewebekulturen3 Änderung von Potentialen an Zellmembranen, Calcium3 Änderung zellulären Wachstums3 Modulation von biochemischen Reaktionen3 Zell-Kommunikation3 Immunantwort3 Genexpression 3 Melatonin

    Bild 4.1: Schematische Darstellung von Versuchen bei denen Effekte durch elektrische undmagnetische Felder an Zellen, Tieren und an Menschen in der Literatur beschriebenworden sind. Über die Frage, ob diese Untersuchungen einem Zusammenhangaufzeigen konnten, ob diese Effekte eine biologische Relevanz haben oder wie gut dieValidität der Ergebisse ist, wird damit nicht ausgesagt.

  • E

    4.1 Niederfrequente Felder

    Unter direkter Wirkung werden Effekte verstanden, die auf die unmittelbareEinwirkung von Feldern auf den Körper zurückgehen. Dazu gehören die Oberflächen-effekte in starken elektrischen Feldern und die Wirkung im Körperinneren, die vonelektrischen und magnetischen Feldern verursacht werden (Bild 4.2, 4.3). Von dendirekten Wirkungen werden indirekte (mittelbare) Wirkungen unterschieden. Dieseentstehen bei der Berührung von Metallkörpern im elektrischen Feldern (Bild 4.4), zuihnen zählt man aber auch die Auswirkungen, die aus der Beeinflussung vonmedizinischen Implantaten resultieren.

    Bild 4.2: Beispiel für eine kapazitive Einkopplung eines induzierten Körperstroms (unmittelbare Feldwirkung)

    Bild 4.3: Beispiel für eine induktive Einkopplung eines induziertenKörperstromes (unmittelbare Feldwirkung)

    Bild 4.4: Beispiel für eine galvanische Einkopplung einesinduzierten Körperstroms (mittelbare Feldwirkung)

  • 4.1.1 Direkte Wirkungen

    4.1.1.1 Oberflächeneffekte

    In starken elektrischen Wechselfeldern werden Körperhaare durch Influenz undelektrostatische Abstoßungsvorgänge zu Bewegungen angeregt, wodurch diese Felderwahrnehmbar und ab etwa 10 kV/m für empfindliche Personen belästigend werdenkönnen. Das vorhandene Datenmaterial beschränkt sich auf die energietechnischenFrequenzen 50 bzw. 60 Hz. Empfindungen können auch von Mikroentladungenzwischen scharfkantigen Objekträndern wie z.B. Brillenfassungen, Krägen,Manschetten u. dgl. und der Haut ausgehen.

    4.1.1.2 Innere Wirkungen

    Die biologischen Wirkungen reichen je nach der Stärke der einwirkenden Felderüber einen weiten Bereich. Es ist sinnvoll, zwischen Reizwirkungen und anderenbiologischen Effekten zu unterscheiden.

    4.1.1.3 Reizwirkungen

    Die Wirkungen starker elektrischer und magnetischer Felder im Körperinnerenbestehen in der Erregung (Stimulation) von Nervenzellen oder erregbarem Muskel-gewebe und können durch die von den Feldern influenzierten bzw. induziertenintrakorporalen elektrischen Stromdichten erklärt werden. Das Stromdichtemodell, dasfür die Erklärung der Reizwirkung ausreichend ist, erlaubt, unter Anwendunggesicherter physikalischer Grundgesetze, äußere elektrische und magnetische Feldergemeinsam zu diskutieren. Dabei kann auf bereits gut fundiertes Wissen überReizwirkungen zurückgegriffen werden. Dazu gehören die in zahlreichen Versuchenseit der Entdeckung der Elektrizität, wie die im Zusammenhang mit der Analyse vonElektrounfällen und die bei der medizinischen Anwendung der Reizstromtherapie imVerlauf vieler Jahrzehnte gewonnenen Ergebnisse. Reizwirkungen sind unmittelbar andie Präsenz des Feldes gebunden. Bleibende Veränderungen können ausgeschlossenwerden.

    Für Reizwirkungen ist die Existenz einer Schwelle und dieFrequenzabhängigkeit charakteristisch:1. Es existiert eine Reizschwelle, die überschritten werden muß, um eine Erregungauszulösen. Die Erregung einer Zelle selbst jedoch gehorcht dem “Alles- oder Nichts-”Gesetz und kann durch größere Reizstärken oberhalb der Reizschwelle nicht mehrgesteigert werden.2. Die Auslösung der Erregung hängt vom zeitlichen Reizverlauf ab : Zu geringezeitliche Reizänderungen ( zu niedrige Frequenzen) und zu kurze Reize (zu hoheFrequenzen) können auch bei hoher Reizstärke keine Erregung auslösen.

  • 1 10 100 1000 1 1041

    10

    100

    Spur 1Spur 2

    JN( )f

    J( )f

    f

    Bild 4.6 Prinzipielle Abhängigkeit der reizwirksamen Stromdichte von der Frequenz. Als Bezugswert dient derBasiswert 2mA/m t. Kurve A: Ausgleichsvorgänge in der Membran die das Lapiquesches Gesetz beschreibt.2

    Kurve B: In der Norm verwendete vereinfachter Geradenzug.

    In Abhängigkeit von der Stromdichte können bei niedrigen Frequenzen folgendeWirkungsbereiche unterschieden werden.

    Tabelle 4.2 Stromdichten, die zwischen 3 und 300 Hz zu den angegebenen biologischen Wirkungen führen. Wirkungen Stromdichten in mA/m²

    Extrasystolen und Herzkammerflimmern möglich, deutliche Gesundheitsgefahren > 1000

    Veränderung in der Erregbarkeit des zentralen Nervensystems bestätigt; Reizschwellen; 100 -1000Gesundheitsgefahren möglich

    Gut bestätigte Effekte, visuelle (Magnetophosphene) und mögliche Nervensystemeffekte; 10 -100Berichte über beschleunigte Knochenbruchheilung

    Berichte über subtile biologische Wirkungen 1 - 10

    Abwesenheit gut gesicherter Effekte < 1

    Diese Wirkungen sind Stromdichten infolge der Einwirkung von elektrischer undmagnetischer Feldern gemeinsam. Aus den Stromdichten können mit Hilfe vonModellrechnungen die dazugehörigen äußeren Feldstärken berechnet werden. DieAngaben verschiedener Autoren über den Zusammenhang zwischen den äußerenFeldstärken und den durch sie im Körperinneren verursachten Stromdichtenunterscheiden sich jedoch. Der Grund dafür liegt in der Wahl unterschiedlicher Modellezur Nachbildung des menschlichen Körpers, seiner äußeren Form und innerenKomplexität. Bei der Festlegung von Grenzwerten wird den Vereinfachungen derModellrechnungen und der eingeschränkten Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse,die der Tab. 4.2 zugrunde liegen, mit Hilfe von zusätzlichen Faktoren Rechnunggetragen.Je nach Feldart und Frequenz ergeben sich folgende Zusammenhänge:a) Elektrostatische Felder

    Aufgrund der Influenzwirkung ist das Körperinnere feld- und stromdichtefrei;durch Leckströme verursachte Stromdichten können vernachlässigt werden.b) Elektrische Wechselfelder

    Der Gesamtstrom durch den Körper infolge der kapazitiven Ankopplung läßtsich sowohl meßtechnisch als auch theoretisch gut ermitteln. Die abgeschätztenStromdichten J im Körperinneren hängen jedoch von der gewählten Modellvorstellung

  • und dem betrachteten Körperbereich ab. In 1. Näherung läßt sich bei Mittelung übernicht zu kleine Flächen folgender Zusammenhang angeben:

    J = k # 2% # f # � # Eo o

    k Formfaktor Mensch: 13....18; Kugel: 3J Körperstromdichte (A/m²)f Frequenz (Hz)E ungestörte Feldstärke (V/m)o� elektrische Feldkonstante 8,854� 10 As/Vmo

    -12

    Für die Influenz einer Stromdichte von 1 mA/m² im Kopf oder Herzbereich eineshomogenen Modells sind unter Zugrundelegung ungünstigster Expositionsbe-dingungen folgende äußere Feldstärken erforderlich:Kopf 7 kV/m bis 20 kV/mHerzbereich 7 kV/m bis 14 kV/m

    An anderen Körperstellen wie z.B. den Knöcheln mit der vergleichsweisegeringen Querschnittsfläche bei einem relativ hohen Anteil schlecht leitender Knochenund Sehnen liegen lokale Stromdichten erheblich (um mehr als das 10fache) höher. c) Magnetostatische Felder

    In einem statischen Magnetfeld können in einem Körper elektrischeSpannungen induziert werden, wenn sich im Körper bewegte Ladungsträger befinden(Hall-Effekt) oder wenn sich der gesamte Körper in einer Weise bewegt, daß sich dieDurchflutung ändert (Induktion). Im Falle des Menschen geschieht dies in nennens-wertem Ausmaß in den großen Blutgefäßen des Kreislaufes mit rasch fließendem Blutbzw. im sich rasch bewegenden Herzen oder wenn der ganze Körper rotiert. Dieelektrische Spannungen bewirken in leitfähigen Geweben eine Stromdichte.

    Die Stromdichte kann mit der Bewegungsgeschwindigkeit v und demspezifischen Widerstand ) abgeschätzt werden zu

    J = (B # v) # ) B magnetische Flußdichte (T), v Bewegungsgeschwindigkeit (m/s)) (1/6 # m)

    d) Magnetische WechselfelderWährend die intrakorporale Stromdichteverteilung infolge elektrischer

    Wechselfelder über dem Körperquerschnitt lediglich aufgrund der inhomogenenLeitfähigkeitsverteilung variiert, ist im Fall magnetischer Wechselfelder zusätzlich diedurch den Induktionsvorgang bedingte starke Ortsabhängigkeit zu berücksichtigen. ImKörperzentrum ist die Stromdichte Null und erreicht im Oberflächenbereich ihrMaximum. Für kreisförmige Strombahnen erhält man für die Stromdichte dieBeziehung

    J = B # % # f # r # ) r Radius der Kreisbahn des Stroms im Körper, (m)

    aus der hervorgeht, daß die Stromdichte porportional dem Radius und derLeitfähigkeit ist.

    Üblicherweise verwendet man für den Menschen die folgenden Parameter:

  • Radius 0,1 m (Kopf); 0,2 m (Thorax) und die Leitfähigkeit 0,1- 0,4 (1/6m). BeiBerücksichtigung längsgestreckter Strombahnen erhöhen sich beim Menschen dieberechneten Stromdichten gegenüber dem kreisförmigen Fall um etwa einen Faktor 2.

    Es gibt auch schon Rechenmodelle (z.B. FDTP, finite-difference-time domain),die mit hoher räumlicher Auflösung die Stromdichte im Körper berechnen können. Eszeigt sich, daß die Stromdichten im Körper sehr inhomogen ist.

    4.1.1.4 Andere biologische Effekte

    In der Literatur werden neben der Reizwirkung auch andere biologische Effektebeschrieben, für die noch keine Wirkungsmodelle bekannt sind und die auch teilweiseschon unterhalb der Schwelle für Reizwirkungen auftreten.

    Während das Modell der direkten Wirkung intrakorporaler Stromdichten beijenen Effekten Berechtigung besitzt, die eine makroskopische Betrachtungsweiseerlauben, muß für andere Effekte, wie z. B. Freisetzung von Kalziumionen oder dieAktivierung von Enzymen an der Zellmembran auf zusätzliche Wechselwirkungs-hypothesen, wie die Existenz weiterer z.B. lokaler Phänomene, zurückgegriffenwerden. Ein Reihe von Effekten, die sowohl bei Versuchen mit Zellkulturen als auchmit Organen und Tieren gefunden wurden, deutet an, daß magnetische Felder auf den“Spiegel” und damit auf die Wirkung des Hormons Melatonin einen Einfluß ausübenkönnen.

    Gemeinsam ist diesen Effekten, daß sie derzeit - auch wenn gewisseexperimentell in in-vitro Versuche an Zellen oder Organen gesichert erscheinen - imHinblick auf ihre gesundheitliche Bedeutung für Gesamtsysteme nicht bewertet werdenkönnen.

    4.1.1.5 Mutagene/Teratogene Effekte

    Bei sehr großen Flußdichten (30 mT) wurde eine schwache teratogene Wirkungan Ratten gefunden. Andere Studien zur teratogenen Wirkung und zu anderennegativen Beeinflussungen der Schwangerschaft durch elektromagnetische Felder(insbesondere Arbeit während der Schwangerschaft an Bildschirmarbeitsplätzen)waren meist negativ oder ergaben keine signifikanten Effekte. Das gleiche gilt für dieStudien zur Wirkung Feldern, die von Haushaltsgeräten, insbesondere für elektrischeHeizdecken, erzeugt werden.

    Es gibt keine experimentellen oder epidemiologischen Hinweise darauf, daß inder Praxis vorkommende elektrische oder magnetische Felder Veränderungen amErbgut bewirken könnten. So haben die Studien, die den Zusammenhang zwischender Exposition von Vätern und Krebserkrankungen der Kinder untersuchten, keineverwertbare Aussage ergeben.

    4.1.1.6 Felder und Krebs

    Zur Frage, ob schwache niederfrequente elektrische und magnetische Felder zueiner Erhöhung der Krebsinzidenz beitragen, wurden in den letzten 15 Jahren mehr als100 epidemiologische Studien durchgeführt. Die meisten Studien betrafenBeschäftigte in sogenannten "elektrischen" Berufen, ein zweiter Schwerpunkt waren

  • Kinder in ihrer Wohnumwelt. Obwohl das Studiendesign sehr uneinheitlich war, kannman feststellen, daß am häufigsten die Frage gestellt wurde, ob der "elektrische" Berufoder der Aufenthalt in erhöhten Magnetfeldern (Größenordnung einige Zehntel µT) zueiner Häufung von Krebs ohne Differenzierung nach der Art des Krebses oder beispezifischen Krebsarten zu einer Häufung von Leukämie und Gehirntumoren geführthat.

    Eine Reihe von Studien zeigte einen schwachen Zusammenhang zwischen derFeldexposition und der untersuchten Krebsart. Wenn mehrere Studien zusammenbetrachtet werden (Metastudie) ergibt sich häufig eine nicht signifikante Verdoppelungdes betrachteten Krebsrisikos. Es gibt auch eine Reihe von Studien, die keinenZusammenhang finden konnten. Die Ergebnisse der Studien müssen aber sehrdifferenziert betrachtet werden.

    Generell kann festgestellt werden, daß bei einer Bewertung der Ergebnisse derepidemiologischen Studien insbesonders deren statistische Aussagekraft, die Art undWeise der Expositionsbestimmung und allgemein das Fehlen von Modellvorstellungenfür eine Krebsverursachung problematisch sind. Diese und weitere gravierendeMängel müssen durch einschlägige Forschung behandelt werden, bevor dieEpidemiologie eine klärende Rolle in der Krebsfrage spielen kann. Deshalb bestehtinternational Übereinstimmung mit der Konsequenz, daß in die Grenzwert-überlegungen die Ergebnisse der epidemiologischen Studien nicht einbezogenwerden. Dafür, daß elektrische und magnetische Felder bei Feldstärken, wie sie amArbeitsplätzen oder auch in der Wohnumgebung auftreten, Krebs auslösen können,gibt es keine Hinweise.

    Neben den epidemiologischen Studien gibt es eine Reihe vonLaborexperimenten an Zellen und Tieren, die auf einen Zusammenhang von einerBeschleunigung des Krebswachstums und dem Vorhandensein von magnetischenFeldern im Bereich von 1 - 100 µT hindeuten. So wurde bei Ratten mit chemischinduziertem Brustkrebs bei Magnetfeldstärken von 50 und 100 µT ein schnelleresWachstum der Tumoren beobachtet. Diese und auch andere Tierexperimente sind zurZeit aber noch nicht von anderen Arbeitsgruppen wiederholt worden. Es gibt eineVielzahl von Versuchen, die teilweise einen Zusammenhang nahelegen, teilweise aberkeine Wechselwirkungen finden. Eine einheitliche Bewertung der verschiedenenLaborversuche ist zur Zeit noch nicht möglich, da es kein Wirkungsmodell gibt und dieÜbertragung auf den Menschen nicht geklärt ist.

    4.1.1.7 Felder und andere Erkrankungen

    In der letzten Zeit wurden epidemiologische Untersuchungen publiziert, die aufeinen Zusammenhang zwischen dem Auftreten der Alzheimer-Krankheit und derExposition gegenüber Magnetfeldern von Nähmaschinen in Textilberufen befassen. Daüber die Ursachen der Alzheimer-Krankheit wenig bekannt ist und keine Umständebekannt sind, die einen Zusammenhang nahelegen, müssen weitere Untersuchungenabgewartet werden, bevor Aussagen gemacht werden können.

    4.1.1.8 “Elektrosensibilität”

    Die Frage der Elektrosensibilität, d.h. ob es Personen mit einer besonderen

  • Empfindlichkeit für elektrische und/oder magnetische Felder gibt, wird derzeit durchmehrere Forschergruppen mit unterschiedlichen Ansätzen untersucht. Die vonmanchen Personen geäußerten Vermutungen hinsichtlich einer eigenen besonderenEmpfindlichkeit konnten in Experimenten nicht verifiziert werden. Die Trennung vonunspezifischen psychosomatischen Beschwerden ist schwierig.

    4.1.2 Indirekte Feldwirkungen

    4.1.2.1 Mittelbare Feldwirkungen

    Mittelbare Feldwirkungen beruhen auf Körperströmen und Berührungs-spannungen, die sich durch Annäherung oder Berührung von elektrisch leitfähigenTeilen ergeben (Bild 4.4). Auch die Störung und Beeinflussung von Körperhilfen (z.B.Herzschrittmacher) kann als mittelbare Feldwirkung angesehen werden.

    In elektrischen Feldern können sich isolierte leitfähige Objekte (z.B.Kraftfahrzeuge unter Hochspannungsleitungen) aufladen, und wenn sie berührtwerden, gibt es eine Entladung (Mikroschock). Solange das Objekt berührt wird, fließtim Wechselfeld ständig Strom zur Erde ab. Die Wahrnehmungsschwellen fürFunkenentladungen und die Ströme sind abhängig von der Empfindlichkeit derbetreffenden Person und den Eigenschaften des berührten Gegenstandes. So könnenim elektrischen Feld einer Hochspannungsleitung unter ungünstigen Umständen schonFeldstärken von bis zu 0,5 kV/m wahrgenommen werden. Bei diesen Effekten zeigtesich, daß Frauen und Kinder empfindlicher als Männer sind. Auch wenn die im Alltagauftretenden Effekte durch indirekte Wirkungen nicht sehr häufig sind und in derRegel als nicht gesundheitsschädlich angesehen werden, so können sie doch alsBelästigung empfunden werden.

    Tabelle 4.4 Schwellenwerte für die Wirkung elektrischer Strömen (50 /60 Hz), die durch den Körper fließen (aufgrundexperimenteller Daten für 50% aller Männer). Zu beachten ist, daß die Stromschwelle für Frauen etwa 2/3, diefür Kinder nur die Hälfte der angegebenen Werte beträgt. Bei einem geringen Prozentsatz aller Personenliegen die Schwellenwerte deutlich niedrieger (Strahlenschutzkommission 95).

    Wirkung Schwellenwerte des Stroms in mA

    Herzkammerflimmern (Einwirkzeit länger als 1 Sekunde) für 0,5 % der Personen 100

    Schwerer elektrischer Schlag (Loslassen unmöglich) 23

    Schmerzhafter elektrischer Schlag, unwillkürliche Muskelkontraktion (Griffkontakt; 16Stromstärke, die bei 50 % aller Männer das Loslassen nicht mehr gestattet)

    Schmerzhafter elektrischer Schlag, unwillkürliche Muskelkontraktion (Griffkontakt; 9Stromstärke, die bei 0,5 % aller Männer das Loslassen nicht mehr gestattet)

    Schmerzhafter elektrischer Schlag (Fingerkontakt) 1,8

    Elektrischer Schlag, nicht schmerzhaft (Griffkontakt) 1,8

    Wahrnehmung (Griffkontakt) 1,1

    Berührungswahrnehmung (Fingerkontakt) 0,36

  • 4.1.2.2 Elektronische Implantate

    In Mitteleuropa sind ca. 4 % der Menschen auf einen implantiertenelektronischen Herzschrittmacher angewiesen. Werden in dem Schrittmacher selbstoder über die Sonde zum Herzinneren durch äußere elektromagnetische FelderSignale eingekoppelt, so kann dies zu einer Beeinflussung der Funktion desSchrittmachers führen. Eine ganze Reihe von Geräten, wie z.B. elektrischeBohrmaschinen, Diebstahlsicherungsanlagen, Diathermiegeräte usw., können Herz-schrittmacher potentiell stören. Die Bandbreite der möglichen Beeinflussungen reichtvon einer eher unbedeutenden einmaligen Intervallverlängerung bis hin zu "Stolper-rhythmen", wenn zum Eigenrhythmus des Herzens noch der des Herzschrittmacherskommt. Berichte über Gefährdungen sind sehr selten, die Dunkelziffer ist jedochunbekannt. Erschwerend kommt hinzu, daß die Empfindlichkeit der verschiedenenSchrittmachertypen (z.Z ca. 250) unterschiedlich ist bzw. bei modernen Geräten an dieBedürfnisse des Patienten angepaßt werden kann.

    Beeinflussungen durch elektronische Geräte im Haushalt, die sich in einemAbstand von mehr als 30 cm vom Herzschrittmacher befanden, sind nicht bekanntgeworden.

    Neben den Herzschrittmachern gibt es noch eine ständig wachsende Anzahlvon elektronischen Implantaten (z.B. Insulinpumpen, Hörgeräte). Über deren Beein-flußbarkeit durch elektromagnetische Felder ist nicht sehr viel bekannt.

    4.2 Hochfrequente Felder

    4.2.1 Direkte Feldwirkungen

    4.2.1.1 Thermische Effekte

    Die Energie hochfrequenter Felder wird von biologischem Gewebe absorbiert.Die Energieübertragung erfolgt durch verschiedene frequenzabhängige Mechanismen,hauptsächlich jedoch durch Polarisation gebundener Ladungen, Orientierungsschwin-gungen permanenter Dipole (z.B. Wasser), Schwingungs- und Rotationsbewegungeninnerhalb von Molekülen oder Verschiebung freier Ladungsträger. Bei diesen Vor-gängen entsteht infolge von Reibung im Gewebe Wärme. Auf molekularer undzellulärer Ebene ist die pro Zeiteinheit absorbierte Energie von den Gewebeeigen-schaften und der jeweiligen Feldstärke im Material abhängig. Durch die absorbierteEnergie kann es zu lokalen Erwärmungen oder zu einer Erwärmung des ganzenKörpers kommen. Weiter können Ladungsverschiebungen in der Umgebung undinnerhalb einer biologischen Zelle dazu führen, daß Membranspannungen sich ändern(die sich daraus ergebenden Reizwirkungen sind nur unterhalb von ca. 30 kHzrelevant). Beide Effekte sind stark frequenzabhängig.

    Der menschliche Körper stellt für das elektromagnetische Feld eine Antenne(resonanzfähiges Gebilde) dar. Je nachdem in welchem Verhältnis die Körpergröße(auch Teile des Körpers) zur Wellenlänge steht, kann der Körper unterschiedlich gutEnergie aus dem Feld aufnehmen (Bild 4.7).

  • Hot Spot

    Bereich

    Resonanzbereich

    GanzkörperTeil-

    körper

    (Kopf)

    Subresonanz-

    bereich

    Oberflächen-

    absorptions-

    bereich

    30 300 400 2000 f (MHz)

    Bild 4.7: Qualitativer Verlauf der im Körper absorbierten Leistung (SAR) durch die Absorptionscharakteristik einesMenschen. Voraussetzung: Gleiche Feldstärken für die unterschiedlichen Frequenzen

    Im unteren Frequenzbereich (Subresonanzbereich, unterhalb von 30 MHz)nimmt die absorbierte Energie etwa mit dem Quadrat der Frequenz zu. Die Ein-dringtiefe dieser Felder in den menschlichen Körper ist groß. Die Verteilung derabsorbierten Leistung im Körper ist inhomogen. Im Resonanzbereich (30 - 300 MHz)sind die Maße der absorbierenden Strukturen (z.B. Größe des Menschen oder vonKörperteilen) und die Wellenlänge der elektromangetischen Felder von ähnlicherGrößenordnung und der Körper kann am effektivsten Energie aus dem Feldabsorbieren. Die Resonanzfrequenzen für Kinder höher liegen als für Erwachsene.Oberhalb des Resonanzbereiches (300 MHz - 300 GHz) ist die Wellenlänge hingegenklein im Vergleich zu den beim Menschen auftretenden geometrischen Abmessungen.Mit steigender Frequenz wird die Eindringtiefe der elektromagnetischen Felder immerkleiner. Bei 433 MHz beträgt die mittlere Eindringtiefe in Muskelgewebe ca. 2 cm, bei2,4 GHz nur noch 6 mm. Oberhalb von 10 GHz ist die Temperaturerhöhung auf dieOberfläche des Körpers begrenzt. Durch Überlagerung kann es im Frequenzbereichvon 400 - 3000 MHz zu räumlich eng begrenzten Erwärmungen im Körper kommen(Hot Spots). Das Phänomen des "Hörens" von pulsförmig amplitudenmodulierterHochfrequenzstrahlung (1 - 1000 µs-Pulse), wie sie bei Radarstrahlung imFrequenzbereich von 200 - 3000 MHz auftreten kann, kann ebenfalls durch thermischausgelöste Effekte erklärt werden. Die Größe des Effektes ist stark abhängig von derFrequenz, der Intensität und der jeweiligen Pulsfrequenz. Bei 2,45 GHz liegt dieHörschwelle für diesen Effekt (Impulsbreiten von 1 - 32 µs) beiSpitzenimpulsflußdichten zwischen 10 und 400 kW/m .2

    Da die Wechselwirkung von Hochfrequenzenergie mit biologischen Objektensehr komplex ist (z.B. durch die Abhängigkeit von der äußeren und inneren Geome-trie), wird bei den Betrachtungen für den Schutz von Personen das System dadurchbeträchtlich vereinfacht, daß nur die Konfigurationen mit den maximalen Energieab-sorptionen betrachtet werden. Bei der Beschreibung einer Ganzkörperexposition wirddie absorbierte Leistung räumlich über den ganzen Körper integriert und durch dieKörpermasse dividiert. Diese Größe ist die durchschnittliche spezifische absorbierteRate (SAR), in [W/kg]. Werden nur Teile des Körpers bestrahlt (z.B. bei körpernahenSendern) oder müssen Inhomogenitäten im Körper berücksichtigt werden (z.B. dieAugenlinse), so ist die Verwendung lokaler SAR notwendig. Dabei wird über eine

  • kleinere Masse (1, 10, 100 g) gemittelt. Die Absorption im Körper ist abhängig von der jeweiligen Gewebeart, was zu

    sehr ungleichförmigen SAR-Werten führt. Zusätzlich wird durch die unterschiedlicheDurchblutung die Wärme unterschiedlich gut abtransportiert, was Temperatur-unterschiede im Körper zur Folge hat. Weitere Effekte (lokale SAR-Erhöhungen durchReflexion) können sich durch metallische Implantate ergeben.

    Der durchschnittliche energetische Grundumsatz des Menschen beträgt ca. 1W/kg, beim Gehen erhöht sich der Umsatz des Organismus auf 3 bis 5 W/kg. EineEinstrahlung von 4 W/kg führte bei verschiedenen Versuchen nach ca. 30 min zu einerdurchschnittlichen Temperaturerhöhung von weniger als 1 Grad. Wie ein Organismusauf den zusätzlichen Wärmeeintrag reagiert, hängt von verschiedenen Umge-bungsparametern (Temperatur, Luftfeuchte) sowie der Leistungsfähigkeit der Thermo-regulation des jeweiligen Individuums ab. Der Mensch verfügt über eine Reihe vonTemperatursensoren und -regelkreisen. Um auch bei Menschen mit gestörterThermoregulation zu keinen negativen Effekten durch die eingestrahlte Hochfrequenzzu kommen, sollte die Temperaturerhöhung nicht mehr als 0,1 - 0,5 Grad betragen. Inlokal begrenzten Bereichen kann durch eine schlechte Durchblutung und/oderBrechung der einfallenden Welle die Temperaturerhöhung erheblich höher sein.Leistungsdichten von mehr als 1 kW/m² (über einige Minuten) können in derAugenlinse zur Kataraktbildung führen. Ob bei chronischer Exposition oder beigepulster Strahlung auch bei niedrigeren Leistungsdichten schon Effekte am Augeauftreten, ist noch nicht abschließend geklärt. Bei der Hochfrequenzwärmetherapiewerden SAR-Werte von 10 bis 50 W/kg verwendet, um das betreffende Gewebeaufzuwärmen und so einen therapeutischen Effekt zu erzielen. Für die meistenFrequenzen ist die Oberflächenwahrnehmung von Wärme und Hitzeschmerz ein unzu-verlässiger Indikator, da die Energie hauptsächlich in den tieferen Schichten, d.h.unterhalb der Hautrezeptoren für Wärme, absorbiert wird. Bei Bestrahlung von Tierendurch elektromagnetische Felder zeigte sich, daß bei einem mittleren SAR-Wert von4 W/kg schon Temperaturerhöhungen in Teilen des Körpers auftreten, es aber zukeiner Erhöhung der Körperkerntemperatur um mehr als ein Grad kommt. ThermischeWirkungen unter 3-4 W/kg (Ganzkörperexposition) sind in der Literatur nichtbeschrieben worden.

    4.2.1.2 Athermische Effekte

    Bei Versuchen an Tieren und Zellkulturen traten bereits zwischen 0,4 und1 W/kg verschiedene Effekte auf. So gibt es Berichte über Beeinflussungen desZentralnervensystems, Wirkungen auf die blutbildenden Organe, von funktionellenStörungen, Veränderungen von Reflexen bei Versuchstieren, Beeinträchtigung derSinneswahrnehmung, Veränderungen in Wirkungsmechanismen und der Wirksamkeitvon Medikamenten. Viele in der Literatur vorgestellte Effekte (z.B. Änderung desCalcium-Flusses von Zellen) können nicht mit dem Konzept der Wärmewirkung erklärtwerden. Diese sogenannten athermischen Effekte treten teilweise schon bei Wertenauf, die weit unterhalb der Grenze für thermische Wirkungen (3-4 W/kg) liegen. Siesind jedoch oft nur auf spezielle Frequenzen und Intensitäten begrenzt. MancheEffekte traten nur bei gepulsten Feldern auf. Dies gilt besonders für niederfrequentamplitudenmodulierte Hochfrequenzfelder, wie sie z.B. für das Radar und dieMobilfunk-GSM-Netze benutzt werden. Für solche Felder werden verschiedeneEffekte, wie z.B. die Änderung der Signalleitungsgeschwindigkeit im autonomen

  • Nervensystem des Menschen, in der Literatur beschrieben. In der Schweiz ergabenUntersuchungen in der Umgebung eines Kurzwellensenders (6 - 21 MHz) Hinweise aufeine mögliche Beinflussung des Schlafverhaltens. Es liegen aber sehr wenigekonsistente Daten für Effekte am Menschen vor. Die Mechanismen, die zu diesenathermischen Effekten führen, sind zur Zeit nicht bekannt und daher derzeit Themader Forschung. Ob und welche der gefundenen Effekte für die Gesundheit desMenschen eine Bedeutung haben könnten, ist derzeit noch unklar.

    4.2.2 Mittelbare Feldwirkungen

    Auch im hochfrequenten Bereich kann es zu mittelbaren Feldwirkungenkommen. So kann es beim Berühren von leitfähigen Gebilden zu Verbrennungen (sog.Hochfrequenzverbrennungen) oder Schocks kommen. Zündfähige Gasgemischekönnen durch Funkenentladungen zur Explosion gebracht werden. Diese Effektehängen sehr von der Geometrie des leitfähigen Gebildes ab (optimale Abstimmung aufden jeweiligen Sender). Auch eine Beeinflussung von Herzschrittmachern, z.B. durchSender, ist möglich. Mobiltelefone (Handies) können einige Typen vonHerzschrittmachern beeinflussen. Aber wenn ein Abstand von ca. 30 cm(Schrittmacher bis zum Handy) eingehalten wird, ist eine Beinflussung sicherauszuschließen.

    4.3 Computer-Monitore

    Computer-Monitore haben wenig mit den biologischen Wirkungen vonelektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern zu tun. Dieses wurdedurch eine Vielzahl von Untersuchungen gezeigt. Sie wecken aber in zweilerleiHinsicht Aufmerksamkeit.

    Die Eigenschaft “strahlungsarm” assoziiert einen Schutz. Sie ist ursprünglich inSchweden nur aus der Orientierung an einem mittleren Emissionswerten vonverschiedenen Monitore entstanden, ist somit ein Produktstandart, ohne jeden Bezugzu biologischen Wirkungen.

    Die meisten derzeitigen Monitore arbeiten mit einer Elektronenstrahlröhre,deren Strahl mit magnetischen Feldern abgelenkt wird. Dieses Prinzip bewirkt einegroße Empfindlichkeit gegenüber äußeren Feldern, die Bilder verzerren und Farbenverfälschen können. Elektrische Felder lassen sich leicht abschirmen, und spielenpraktische keine Rolle. Dagegen können magnetische Felder ab ca. 0,5 µT stören;dabei sind große strahlungsarme Monitore empfindlicher als kleine. Dieses Problemläßt sich in der Regel gut durch eine Vergrößerung des Abstand zur Feldquelle lösen.Ist dies nicht möglich gibt es auch Abschirmungen, diese sind aber sehr kostspielig.

  • 5. Zulässige Werte

    5.1 Grenz- und Richtwerte

    Alle Institutionen, die für dieses Gebiet Grenzwertempfehlungen erarbeitethaben, sind nach dem folgenden Muster vorgegangen: Nach Sichtung der in derLiteratur beschriebenen Effekte wurde überprüft, welche dieser Effekte schon alsgesichert angesehen werden können. Dann wurde untersucht, welche dieser Effektezu biologisch relevanten Wirkungen führen. Dann wurde untersucht, welche dieserEffekte zu biologisch relevanten Wirkungen im Sinne einer Schädigung, Gefährdungoder wesentlichen Belästigung führen. Grenzwerte wurden dann unterhalb derniedrigsten Schwelle für als gesundheitsrelevant erachtete Wirkungen mit unter-schiedlichen Abständen zu diesen festgelegt. Nicht gesicherte Effekte und solche, dieauf Grund des aktuellen Wissensstandes nicht erwartet bzw. erklärt werden, bildenkeine Basis für solche Grenzwertfestlegungen. Dazu gehören insbesonders dieResultate der epidemiologischen Untersuchungen zum Thema Magnetfelder undKrebs.

    Da die Wirkungen, die einer Grenzwertempfehlung zu Grunde liegen, für dieBereiche der Hoch- und der Niederfrequenz verschieden sind, gibt es für beideBereiche auch unterschiedliche Empfehlungen und Festlegungen.

    Im Niederfrequenzbereich ist die biologisch relevante Größe die durchelektrische Wechselfelder influenzierte oder durch magnetische Wechselfelderinduzierte elektrische Stromdichte, im Hochfrequenzbereich ist es die spezifischeAbsorptionsrate. Man bezeichnet sie daher als Basisgrößen, die für sie festgelegtenGrenzwerte als Basisgrenzwerte. Zur Begrenzung der Oberflächeneffekte, die imNiederfrequenzbereich zu Belästigungen führen können, wird hier auch für dieelektrische Feldstärke ein Basisgrenzwert festgelegt. Da im Körper erzeugteStromdichten und SAR-Werte meßtechnisch nicht zugänglich sind, werden aus denBasisgrenzwerten mit Hilfe von Modellrechnungen unter konservativen Annahmenzulässige äußere elektrische und magnetische Feldstärken und Leistungsdichtenberechnet, die die Grundlage für die Beurteilung einer Expositionssituation bilden. Beider Festlegung der Grenzwerte für die abgeleiteten Größen werden von denverschiedenen Institutionen teilweise auch indirekte Effekte und die Beeinflussung vonImplantaten implizit mit berücksichtigt oder explizit durch eigene Werte abgedeckt.Zusätzliche Komplikationen, die einen unmittelbaren Vergleich zwischen den in denverschiedenen Ländern geltenden oder vorgeschlagenen Grenzwerten erschweren,wenn nicht unmöglich machen, ergeben sich durch die unterschiedliche Definition ihrerAnwendungsbereiche. Beispielsweise wird von IRPA/ INIRC/, ICNIRP/, WHO undvielen Ländern zwischen beruflicher Exposition und der Exposition der Allgemein-bevölkerung unterschieden. Ein alternatives Konzept ist die Differenzierung nachExpositionsbereichen wie in Deutschland und USA, wobei aber selbst hier dieExpositionsbereiche nach etwas unterschiedlichen Kriterien festgelegt werden.

    Die Tabellen 5.2 und 5.3 geben einen Überblick über eine Reihe vonabgeleiteten zulässigen Werten, die von verschiedenen Institutionen in den unter-schiedlichen Ländern veröffentlicht worden sind. Neben den zulässigen Werten für diedirekte Feldeinwirkung (V/m, A/m und W/m ) bei Berufstätigen und der Bevölkerung2

    gibt es im allgemeinen noch zulässige Werte für indirekte Feldeinwirkungen, Herz-schrittmacher, Sender kleiner Leistung, Teilkörperexposition, Kurzzeitexposition,gepulste Strahlung usw..

  • Tabelle 5.1a Basiswerte für beruflich exponierte Personen (Entwurf ICNIRP1997)

    Frequenzen Induzierte SAR Lokale SAR Lokale SAR Leistungsfluß-Stromdiche Gesamtkörper (Gliedmaßen) (Kopf und dichte

    (mA/m²) mittelwert (W/kg) Rumpf) (W/m²)(W/kg) (W/kg)

    1 - 4 Hz 40 /f

    4 - 1000Hz 10

    1000 Hz - 100 kHz f/100

    100 kHz - 10 MHz f/100 0,4 10 20

    10 MHz -10 GHz 0,4 10 20

    10 Ghz - 300 GHz 50

    Tabelle 5.1b Basiswerte für allgemeine Bevölkerung (Entwurf ICNIRP1997)

    Frequenzen Induzierte SAR Lokale SAR Lokale SAR Leistungsfluß-Stromdiche Gesamtkörper (Gliedmaßen) (Kopf und dichte

    (mA/m²) mittelwert (W/kg) Rumpf) (W/m²)(W/kg) (W/kg)

    1 - 4 Hz 8 /f

    4 - 1000Hz 2

    1000 Hz - 100 kHz f/500

    100 kHz - 10 MHz f/500 0,08 2 4

    10 MHz -10 GHz 0,08 2 4

    10 Ghz - 300 GHz 10

  • Tabelle 5.2a: Einige national und international zulässige Werte für berufliche Exponierte im Frequenzbereich 0 Hz- 30 kHz oder kontrollierter Bereich

    Land Frequenz f Expositionsgrenzwerte Bemerkungen

    Hz V/m A/m mT

    IRPA/INIRC (1990) 50-60 10000 400 0,5

    USA ANSI (1991) 3000 - 30000 614 163

    Europäischer Rat (1994) < 1 6,14*10 1,63*10 200Auslöseschwellen

    4 5

    1 - 10 6,14*10 1,63*10 /f 200/f4 5 2 2

    10 - 1000 614000/f 16300/f 20/f

    1000 - 30000 614 16,3 0,02

    CENELEC (1995) 0 - 0,1 42000* 200° Für 8 Stunden

    * Grenzwertabhängig von Aufenthalts-zeiten

    °8 StundenMittelwerthöhere Wertefür kurzeAufenthalts-zeiten

    0,1 - 0,23 140°

    0,23 - 1 320/f

    0,1 - 50 30000*

    1 -4 320/f²

    4 - 1500 80/f

    50 - 1500 1500000/f*

    1500 - 10000 1000 0,053

    DIN 0848 (1995) zusätzlicheExpositionsbereich 1 Werte für

    0 - 1 67,9 Es gibt

    verschiedeneAufenthalts-zeiten

    0 - 35,53 30000

    1 - 1000 67,9/f

    35,53 - 1000 1066000/f

    1000 - 30000 1066 0,0679

    Schweiz (1994) 0 40 000 60 000 75Suva

    16 2/3 36 800 960 1,2

    50 12 300 320 0,4

    400 1 500 40 0,05

    Österreich 0 28000 7000 8,75 zeitlichÖ-Norm (1994) unbegrenzter

    Aufenthalt

    *) f in Hz°) f in kHz

    0 - 4 5000 6,25

    4 - 250 20000/f *) 25,0/f *)

    250 - 10000 80 0,10

    10000 - 30000 3,660f °) 0,00457f °)1,34 1,34

    0 - 25 20000

    25 - 815 500000/f *)

    815 - 30000 614

  • Tabelle 5.2b : Einige national und international zulässige Werte für die Bevölkerung im Frequenzbereich 0 Hz - 30kHz oder unkontrollierter Bereich

    Land Frequenz f Expositionsgrenzwerte Bemerkungen

    Hz V/m A/m mT

    BImSchV (1996) 16 E 10000 0,350 5000 0,1

    IRPA/INIRC (1991) 0 2000 Ganzkörper

    IRPA/INIRC (1990) 50-60 5000 80 0,15000 Extremitäten

    USA ANSI (1991) 3000 - 30000 614 163

    CENELEC (1995) 0 - 0,1 14000 40

    0,1 - 0,18 28

    0,18 - 235 32/f

    235 - 10000 0,021

    0,1 - 60 10000

    60 - 1500 600000/f

    1500 - 10000 400

    DIN 0848 (1995) 0 - 16,67 20000 Expositionsbereich 2

    0 - 1 21,22

    16,67 - 1000 333300/f

    1 - 1000 21,22/f

    1000 - 30000 333,3 0,02122

    Schweiz (1993) 10 - 25 10 000 4 000/f 5/fBUWAL

    25 - 2874 250 000/f 4 000/f 5/f

    2874 - 5500 87 4 000/f 5/f

    5500 - 100000 87 0,73 0,00091

    Österreich 0 14000 1400 1,75Ö-Norm (1993)

    *) f in Hz

    °) f in kHz

    0 - 4 1000 1,25

    4 - 250 4000/f *) 5/f *)

    250 - 10000 16 0,02

    10000 - 30000 0,13f °) 0,00016f °)2,09 2,09

    0 - 25 10000

    25 -910 250000/f *)

    910 - 30000 275

  • Tabelle 5.3a: Einige national und international zulässige Werte für beruflich Exponierte im Hochfrequenzbereich(f in MHz) oder kontrollierter Bereich

    Land Frequenz f Expositionsgrenzwerte Bemerkungen

    MHz V/m A/m W/m2

    IRPA/INIRC (1988) 0,1 - 1 614 1,6/f -

    1 - 10 614/f 1,6/f -

    10 - 400 61 0,16 10

    400 - 2000 3f 0,008f f/401/2 1/2

    2000 - 300000 137 0,36 50

    Europäischer Rat 0,01 -0,3 614 16,3 Dauer-(1994) expositionAuslöseschwellen 8 Stunden0,3 - 1 614 1,6/f

    1 - 10 614/f 1,6/f

    10 - 30 61,4 1,6/f 10

    30- 400 61,4 0,163 10

    400 - 2000 3f 0,00816f 0,025f1/2 1/2

    2000 - 150000 137 0,364 50

    150000 - 300000 0,35f 9,36*10 f 0,000334f1/2 -4 1/2

    CENELEC (1995) 0,01 - 0,038 1000 42

    0,038 - 0,61 1000 1,6/f

    0,61 - 10 614/f 1,6/f

    10 - 400 61,4 0,16 10

    400 - 2000 3,07f 8,14*10 f f/401/2 -3 1/2

    2000 - 150000 137 0,364 50

    150000 - 300000 0,354 f 9,4*10 f1/2 -4 1/2 3,334*10 f-4

    DIN 0848 (1991) 0,03 - 0,1 1500 2,158/f - EinwirkzeitExpositionsbereich 1 > 6 Min

    1,355

    0,1 - 0,41 1500 4,89/f -

    0,41 - 10 614/f 4,89/f -

    10 - 30 61,4 4,89/f -

    30 - 400 61,4 0,16 10

    400 - 2000 3,07f 0,00814f f/401/2 1/2

    2000 - 300000 137 0,36 50

    Schweiz (1994) 13,56 61,4 0,36 10Suva

    27,12 61,4 0,18 10

    40,68 61,4 0,16 10

    433,92 63,9 0,17 11

    2450 137 0,36 50

    5800 137 0,36 50

    24125 137 0,36 50

    Österreich 0,03 - 3 614 7,05706fÖ-Norm (1995)

    -1,1332

    3 - 30 1842 f 7,05706f-1 -1,1332

  • Land Frequenz f Expositionsgrenzwerte Bemerkungen

    MHz V/m A/m W/m2

    30 - 300 61,4 1,6

    300 - 1500 3,57202 f 8,68945 10 f 3,33333 10 f0,49667 -3 0,51072 -2

    1500 - 30000 137 0,36 50

    Australien (1985) 0,3 - 9,5 194 0,51 100Beruflich BeschäftigteKategorie A

    Kategorie B

    9,5 - 30 1841/f 4,9/f 9000/f2

    30 - 300000 61 0,16 10

    0,3 - 3 614 1,6 1000

    3- 30 1841/f 4,9/f 9000/f2

    30 - 300000 61 0,16 10

    USA ANSI (1991) 0,003 - 0,1 614 163

    0,1 - 3 614 16,3/f

    3 - 30 1842/f 16,3/f

    30 - 100 61,4 16,3/f

    100 - 300 61,4 0,163 10

    300 - 3000 - - f/30

    3000 - 15000 - - 100

    15000 - 300000 - - 100

    UdSSR 0,06 - 3 50 5 - * t =(1976,1983) Expositions-

    **

    zeit inStunden** bis 1,5MHz

    3 - 30 20 - -

    30 - 50 10 0,3 -

    50 - 300 5 0,15 -

    300 - 300000 - - 2/t*

  • Tabelle 5.3b: Einige national und international zulässige Werte für die Bevölkerung im Hochfrequenzbereich (f inMHz) oder unkontrollierter Bereich

    Land Frequenz f Expositionsgrenzwerte Bemerkungen

    MHz V/m A/m W/m2

    BImSchV (1996) 10 - 400 27,5 0,073

    400 - 2000 1,375 �f 0,0037 �f

    2000 - 300000 61 0,16

    IRPA/INIRC 0,1 - 1 87 0,23/f -(1988)

    1/2

    1 - 10 87/f 0,23/f -1/2 1/2

    10 - 400 27,5 0,073 2

    400 - 2000 1,375f 0,0037f f/2001/2 1/2

    2000 - 300000 61 0,16 10

    CENELEC (1995) 0,01 - 0,042 400 16,8

    0,042 - 0,68 400 0,7/f

    0,68 - 10 275/f 0,7/f

    10 - 400 27,5 0,07 2

    400 - 2000 1,37 f 3,64*10 f f/2001/2 -4 1/2

    2000 - 150000 61,4 0,163 10

    150000 - 0,158f 4,21*10 f 6067*10 f300000

    1/2 -4 1/2 -5

    Australien (1985) 0,3 - 9,5 86,8 0,23 20

    9,5 - 30 825/f 2,19/f 1800/f2

    30 - 300000 27,5 0,073 2

    USA 0,003 - 0,1 614 163ANSI (1991)

    0,1 - 1,34 614 16,3/f -

    1,34 - 3 823,8/f 16,3/f -

    3 - 30 823,8/f 16,3/f -

    30 - 100 27,5 156,3/f -1,668

    100 - 300 27,5 0,0729 2

    300 - 3000 - - f/150

    3000 - 15000 - - f/150

    15000 - 300000 - - 100

    DIN 0848 (1991)Expositionsbereich 2

    0,03 - 0,14 300 16 - Einwirkzeit

    0,14 - 0,92 300 2,19/f - > 6 min

    0,92 - 10 275/f 2,19/f -

    10 - 30 27,5 2,19/f -

    30 - 400 27,5 0,07 2

    400 - 2000 1,37f 0,00364f f/2001/2 1/2

    2000 - 300000 61,4 0,16 10

    Schweiz (1990) 0,1 - 1 87 0,23/fBUWAL

    ½

  • Land Frequenz f Expositionsgrenzwerte Bemerkungen

    MHz V/m A/m W/m2

    1 - 10 87/f 0,23/f½ ½

    10 - 400 27,5 0,073 2

    400 - 2000 1,375f 0,0037/f f/200½ ½

    2000 - 300000 61 0,16 10

    Österreich 0.03 - 3 275 3,15601 fÖ-Norm (1992)

    -1,11332

    3 - 30 824 f 3,15601 f-1 -1,11332

    30 - 300 27,5 0,072 2

    300 - 1500 1,59615 f 3,97876 10 f 6,66666 100,49907

    -3 0,50763 -3

    f

    1500 - 300000 61,5 0,16 10

    UdSSR 0,03 - 0,3 25 - -(1984)

    0,3 - 3 15 - -

    3 - 30 10 - -

    30 - 300 3 - -

    300 - 300000 - - 0,1

    5.1.1 Internationale Regelungen

    In der Weltgesundheitsorganisation (WHO) publiziert die "Division ofEnvironmental Health" in regelmäßigen Abständen in Zusammenarbeit mit der IRPAund dem United Nations Environment Programme "Environmental Health Criteria"(EHC) Dokumente. In diesen werden die wissenschaftlichen Grundlagen für denStrahlenschutz zusammengetragen, die vorliegenden biologischen Befunde bewertetund der bestehende Forschungsbedarf identifiziert. Für die IRPA/ICNIRP stellen dieseDokumente die wissenschaftliche Grundlage für die eigenen Empfehlungen dar. Diewichtigsten WHO-Publikationen auf diesem Gebiet sind:

    EHC 35 "Extremely Low Frequency (ELF) Fields”,EHC 69 "Magnetic Fields"EHC 137 “Electromagnetic Fields (300 Hz - 300 GHz)”

    Nach der Bewertung der WHO sind im Bereich der Niederfrequenz die gesundheit-lichen Wirkungen durch die induzierten Ströme im Körper zu begrenzen. Für anderebeobachtete Effekte sind bislang die wissenschaftlichen Erkenntnisse nicht aus-reichend, um daraus Grundlagen für eine Expositionsbegrenzung abzuleiten.

    Es liegt eine IRPA/INIRC Interim-Empfehlung für die Netzfrequenzen 50/60 Hzvor. Für den Hochfrequenzbereich 100 MHz bis 300 GHz gibt es eine IRPA Grenzwert-Empfehlung. In der Risikobewertung der IRPA werden nur die oben beschriebenenEffekte berücksichtigt. Für die Netzfrequenzen sollte nach IRPA ein Sicherheits-grenzwert für die induzierte Stromdichte (Kopf und Rumpf) von 10 mA/m nicht2

    überschritten werden (abgeleitete Grenzwerte siehe Tabelle 5.2). Für den Bereich 10Mhz bis 300 Ghz sind die Grundlange der Grenzwerte spezifische Absorptionsraten imKörper (SAR)(siehe Tabelle 5.) Die abgeleiteten Grenzwerte sind in den Tabellen 5.2und 5.3 enthalten.

  • Fast alle Länder gehen heute von denselben Basisgrenzwerten aus. Ein Teilder Unterschiede in den abgeleiteten Grenzwerten ist in den unterschiedlichen Um-rechnungsmodellen von den Basisgrenzwerten in äußere Feldstärke, der Größe derSicherheitszuschläge und der Auswahl der zu berücksichtigenden Effekten begründet.Es ist wenig sinnvoll von den internationalen Festlegungen abweichende nationaleGrenz- und Richtwerte für den Gesundheitsschutz festzulegen.

    5.1.2 Regelungen in der Europäischen Union

    Für den Bereich des Arbeitsschutzes liegt zur Zeit ein Entwurf der Kommissionder Europäischen Gemeinschaft "Vorschlag für eine Richtlinie des Rates überMindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vorGefahren durch physikalische Einwirkungen" vor. In dieser Richtlinie wird ein eigenesGrenzwertkonzept angewendet, welches sich aber weitgehend an die Empfehlungender IRPA anlehnt.

    Richtwerte für die Emission von technischen Arbeitsmitteln werden zur Zeit imRahmen der Maschinenrichtlinie bei der europäischen Normungsorganisation CENerarbeitet.

    Das Europäische Komitee für elektrotechnische Normung (CENELEC) hat fürden Bereich Schutz vor elektromagnetischen Feldern die Vornorm ENV 50166-1 undENV 50166-2 vorgelegt, die teilweise von den Werten der EU und der ICNIRPabweichen (Tab. 5.2/ 5.3).

    5.1.3 Regelungen in der Bundesrepublik Deutschland

    In der Bundesrepublik ist der Schutz der Allgemeinbevölkerung in der 26.Verordnung nach dem Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) geregelt. DieFestlegungen der Grenzwerte richten sich nach den Empfehlungen der ICNIRP. DerWert für die Bahnfrequenz 16(2/3)Hz wurde nach den Kriterien der ICNIRP festgelegt,da dort keine Werte angegeben worden sind. Damit beruhen diese Werte auf dem zurZeit abgesicherten Stand der wissenschaftlichen Erkenntnis.

    Anforderungen nach dem BImSchG richten sich immer an den Betreiber einerAnlage, die gewerblichen Zwecken dient oder im Rahmen wirtschaftlicher Unter-nehmungen Verwendung findet. Als untergesetzliches Regelwerk kann die Verordungnur Bereiche regeln, die dem Recht der Wirtschaft zugeordnet werden können.

    Hochfrequenzanlagen im Sinne dieser Verordnung sind ortsfesteSendefunkanlagen mit einer Sendeleistung von 10 Watt EIRP (äquivalente isotropeStrahlungsleistung) oder mehr, die elektromagnetische Strahlung im Frequenzbereich10 MHz - 300 GHz erzeugen.

    Niederfrequenzanlagen im Sinne dieser Verordnung sind folgende ortsfesteAnlagen zur Umspannung und Fortleitung von Elektrizität: a) Freileitungen und Erdkabel mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung

    von 1000 V oder mehr; b) Bahnstromfern- und -oberleitungen einschließlich der Umspann- und Schalt-

    anlagen mit einer Frequenz von 16 2/3 Hz oder 50 Hz; c) Elektroumspannanlagen einschließlich der Schaltfelder mit einer Frequenz von

    50 Hz und einer Oberspannung von 1000 V oder mehr. Diese aufgeführten Anlagen stellen eine abschließende Aufzählung da, alle

  • anderen Anlagen, die sonst oft auch mit dem Begriff Niederfrequenzanlagenbezeichnet werden, fallen nicht unter diese Verordung.

    Die Festlegungen des §§ 2, 3 sind Immissionsgrenzwerte (Tabellen 5.2, 5.3),die auch von Altanlagen eingehalten werden müssen. Deshalb besteht auch eineNachrüstpflicht für Altanlagen. In § 10 sind die Übergangsvorschriften geregelt.Danach müssen alle bestehenden Anlagen unverzüglich auf die Einhaltung derGrenzwerte überprüft werden. Können innerhalb von drei Jahren diese Über-schreitungen nicht beseitigt werden, kann bei der zuständigen Behörde auf Grundeines begründeten Antrages eine Fristverlängerung zugelassen werden.

    Der Bereich, in dem diese Grenzwerte eingehalten werden, besteht ausGebäuden und Grundstücken, die nicht nur zum vorübergehenden Aufenthalt vonMenschen bestimmt sind. Damit sind in erster Linie Wohngebäude, aber auchKrankenhäuser, Schulen, Kindergärten, Arbeitsstätten, Spielplätze, Gärten odersonstige Orte gemeint, an denen nach der konkreten bestimmungsgemäßen Nutzungregelmäßig längere Verweilzeiten (mehrere Stunden) von Personen auftreten.Maßgebend ist die Aufenthaltsdauer der einzelnen Person. Nicht erfaßt sind damitbeispielsweise Orte wie Fernstraßen oder Bahnsteige, an denen sich zwar u.U. ständigMenschen aufhalten, die Verweildauer des Einzelnen aber in der Regel gering ist.Nicht dazu gehören landwirtschaftlich genutzte Flächen, Wälder, Parks, Lager- undVerkehrsflächen.

    Die Immissionsgrenzwerte, die aus biologisch begründeten Basisgrenzwertenabgeleitet worden sind, müssen unterhalb des Basisgrenzwertes von 2 mA/m² bzw.0,08 W/kg liegen. Erst weit oberhalb dieser Schwelle ist nach den Auswertungen derICNIRP mit Gesundheitsgefahren zu rechnen. Die Grenzwerte für das elektrische Feldgewährleisten auch einen weitgehenden Schutz vor wesentlichen Belästigungen, diedurch Kontaktströme oder kapazitive Entladungen verursacht werden können. DerSchutz von Herzschrittmacherträgern ist nicht Gegenstand dieser Verordnung.

    Auch die Grenzwertregelung mit den kurzzeitigen Feldstärkespitzen und denkleinräumigen Überschreitungen ist in Übereinstimmung mit dem Konzept der ICNIRP,da zum einen diese Werte von einer Dauerexposition ausgehen und vorübergehendeÜberschreitungen ausdrücklich für unbedenklich erachtet werden. Solche Wertekönnen z.B. durch Schaltvorgänge oder durch einen Ausfall oder Reparatur vonParallelleitungen auftreten. Eine kleinräumige Überschreitung der Grenzwerte deselektrischen Feldes (16 2/3 und 50 Hz) ist in der Regel unkritisch, da Gebäude undBepflanzungen eine weitgehende Abschirmung des elektrischen Feldes sicherstellenund so diese Werte zu keiner erhöhten Expostion beitragen. Treten aber wesentlicheBelästigungen durch indirekte Wirkungen auf, müssen diese vom Anlagenbetreiberabgestellt werden.

    Anlagen müssen die Immissionsgrenzwerte auch unter der höchsten betrieb-lichen Anlagenauslastung einhalten, deshalb kann die Überprüfung der Einhaltung derGrenzwerte in der Regel nur mit Hilfe von Rechnungen erfolgen. Es gibt eine Reihevon Rechenprogrammen, die Felder von Niederfrequenzanlagen mit guter Genauigkeitberechnen können. Messungen werden in der Regel erheblich geringere Feldstärkenergeben, da fast alle Anlagen weit von ihrer thermischen Grenzlast betrieben werden.So werden Verbundhochspannungsfreileitungen in der Regel bei ca. 1/3 dermaximalen Leistung betrieben. Dadurch ist sowohl der Strom geringer als auch derDurchhang der Leitungen und damit auch das magnetische und elektrische Feld.Müssen zum Nachweis der Einhaltung der Grenzwerte Messungen durchgeführtwerden, so müssen diese mit geeigneten Umrechenverfahren auf die höchstebetriebliche Anlagenauslastung hochgerechnet werden. Bei allen Messungen und

  • Berechnungen sind die Anforderungen der DIN VDE 0848 Teil 1 zu beachten.Grenzwerte für die anderen Frequenzen liegen zur Zeit noch nicht vor, sollen

    aber eingefügt werden, wenn die ICNIRP ihre angekündigte Empfehlung für diesenBereich veröffentlicht. Von der Strahlenschutzkommission (SSK) gibt es Veröffent-lichungen aus 1995, in der die Werte der ICNIRP erläutert werden.

    Neben der Verordnung gibt es zur Zeit noch für die Beurteilung der Einwirkungauf die Arbeitnehmer und auch für die Bevölkerung eine DIN -VDE-Vornorm 0848.Diese Norm weicht zur Zeit von der Verordnung ab, soll aber durch die ent-sprechenden Fachkommissionen des DIN angepaßt werden.

    Für den Bereich Arbeitsschutz gibt es derzeit noch keine konkreten rechtlichenVorschriften. Es wird aber zur Zeit an einer betreffenden Unfallverhütungsvorschrift aufGrundlage des Arbeitsschutzgesetzes gearbeitet. Dazu liegt ein veröffentlichterVorschlag der Berufsgenossenschaft der Feinmechanik und Elektrotechnik als “Regelnfür Sicherheit und Gesundheitsschutz an Arbeitsplätzen mit Exposition durchelektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder” vor. Auf Basis dieserRegeln soll im Laufe des Jahres 1997 eine Unfallverhütungsvorschrift für elektro-magnetische Felder entwickelt werden.

    Auch bei Einhaltung der Grenzwerte nach IRPA können elektrische Felderbelästigend wirken und das Wohlbefinden beeinträchtigen. Dabei sind aber auch fürlangfristige Einwirkungen von solchen niederfrequenten elektrischen Feldern keineGesundheitsschäden bekannt, wenngleich eine wesentliche Belästigung vorliegenkann. Die Grenzwerte stellen auch keinen sicheren Schutz für die Träger vonHerzschrittmachern dar.

    Bei allen bis jetzt vorgestellten Grenzwerten ist zu berücksichtigen, daß sie aufdie Wirkung nur eines einzigen Umwelteinflusses zugeschnitten sind. Ein möglichesZusammenwirken mit anderen Einflüssen bleibt, wie auch in der Regel bei allenanderen Umwelteinwirkungen, unberücksichtigt (Synergismuseffekte), da derWissensstand dazu gering ist.

    Die Bilder 5.1 und 5.2 zeigen die Arbeitschutzgrenzwerte der berufsgenossen-schaftlichen Regeln für die Expositionsbereiche 1 und 2. Die Bilder 5.3 und 5.4 zeigeneine Auswahl von zulässigen Werten nach Tabelle 5. 2 und 5.3.

  • Bild 5.2: Nach berufsgenossenschaftlichen Regeln zulässige Werte der magnetischen Feldstärke für den Frequenz-bereich 0 - 300 GHz

    Bild 5.1: Nach berufsgenossenschaftlichen Regeln zulässige Werte der elektrisch Feldstärke für den Frequenzbereich0 - 300 GHz

  • Bild 5.3 Einige Beispiele für den graphischen Verlauf der Expositionsgrenzwerte im Nf-Bereich

  • Bild 5.4 Einige Beispiele für den graphischen Verlauf der Expositionsgrenzwerte im Hf-Bereich

  • 5.2 Vorsorgeempfehlungen

    National und international besteht bei den Gremien, die für die Erstellung vonGrenzwerten verantwortlich sind, Übereinstimmung darüber, daß Grenzwerte dazudienen, Gefährdungen oder Störungen im Sinne von wesentlichen Beeinträchtigungendes Wohlbefindens von Personen zu vermeiden. Die unterschiedlichen Regelungenwerden dieser Zielsetzung alle gerecht, auch wenn die zweifellos vorhandenenUnsicherheiten unterschiedlich bewertet wurden. Es wird deshalb immer wieder dieFrage nach weitergehenden Regelungen gestellt.

    Die 26. Verordnung nach den BImSchG enthält in seinem § 4 einige An-forderungen zur Vorsorge für Niederfrequenzanlagen. Diese Anforderungen richtensich immer nur an den Betreiber und können nur für neue Anlagen oder fürwesentliche Änderungen gefordert werden. Als eine wesentliche Änderung kann eineMaßnahme angesehen werden, die die Exposition durch magnetische oder elektrischeFelder erhöhen kann. Dazu zählen eine Änderung der Spannungsebene, stärkereLeiterseile, neue Masttypen usw.. Keine wesentliche Änderung sind u.a. Austauschvon Komponenten gegen baugleiche Komponenten, Erhaltungsmaßnahmen und aucheine Nutzung zu anderen Zwecken. Die Vorsorgeanforderungen beinhalten, daß in derNähe von Wohnungen, Krankenhäusern, Schulen, Kindergärten, Kinderhorten, Spiel-plätzen oder ähnlichen Einrichtungen die maximalen Effektivwerte der elektischen undmagnetischen Feldstärke nicht über den Immissionsgrenzwerten (Tabelle 5.2) fürDaueraufenthalt liegen dürfen. Diese Vorgabe ist so gewählt, daß in der Praxis dieAnlagen so ausgelegt werden müssen, daß sich für die Langzeitexposition in derRegel ein geringerer Wert als 10 µT (50 Hz) bzw. 30 µT (16 2/3 Hz) ergibt oder ihnzumindest nicht wesentlich überschreiten. Dies sind auch Werte, die deutschenStrahlenschutzkommission zur Vorsorge von der als vertretbar angesehen werden.

    Für Hochfrequenzanlagen wurde eine über die Regelungen des § 2 hinaus-gehende Festlegung zur Vorsorge zur Zeit als nicht zu begründen angesehen unddeshalb auch keine Vorsorgeregelungen festgelegt.

    In einigen Ländern gibt es Regelungen, die implizit zu einer Expositions-verringerung der Bevölkerung beitragen. In mehreren Staaten der USA gibt esBauverbote im sogenannten “Right of Way”, einem Landstreifen entlang vonHöchstspannungsleitungen. Die Verbindlichkeit der Richtwerte ist sehr unterschiedlichund teilweise ist die Anwendung den Planungsträgern auch freigestellt (Tabelle 5.4).In Italien gibt es neben den Grenzwertempfehlungen der ICNIRP auch eineverbindliche Abstandregelung zu Hochspannungsleitungen.

    Über Grenzwertregelungen hinaus werden in manchen Ländern auch andereVorsorge-Überlegungen angestellt. Dazu gehören das ALARA-Prinzip und der Begriffder “Prudent Avoidance”(klugen Vermeidung). Im wesentlichen geht es darum, dieExposition von Personen gegenüber elektromagnetischen Feldern so weit zu senken,wie es techisch bzw. wirtschaftlich vernünftig möglich ist. Dieser Begriff “vernünftig” istnatürlich mit großen Unsicherheiten behaftet, in Schweden wurde dazu vorgeschlagen,die wirtschaftlichen Kosten im Vergleich zu üblichen Ausgaben zur Reduktion vonOpfern z.B. im Straßenverkehr oder durch ionisierende Strahlung (z.B. Radon,Medizin) zu beurteilen.

    In der Schweiz soll bei einem Bruchteil der vom BUWAL empfohlenenGrenzwert eine sog. Überprüfungsschwelle eingeführt werden. Unterhalb dieser sollz.B. eine Anlage oder eine Freileitung im Bezug auf elektromagnetische Felder nichtmehr Gegenstand weiterer Optimierungsanforderungen sein. In Schweden existierteine Norm mit Grenzwerten zur Abstrahlung von Computer-Monitoren, die sich nur an

  • dem technisch “vernünftig” Machbaren orientiert. Auch die SSK macht in ihrer neuenStellungnahme Aussagen zu einer möglichen Vorsorge bei Feldern der Energie-versorgung und -anwendung. Es wird ausgeführt, daß eine Reduktion aus strahlen-hygienischen Gründen nicht notwendig sei. Als ein sinnvoller Ermessensspielraumwird bei magnetischen Feldern eine Reduktion um eine Größenordnung und beielektrischen Feldern um den Faktor 3 angegeben, denn dann lägen die durch dieäußeren Felder induzierten Stromdichten im unteren Bereich der körpereigenenStromdichten. In vielen Fällen können beim Bau von Anlagen und Geräten erheblicheVerringerung der Exposition ohne nennenswerte Mehrkosten ereicht werden, wennman die Expositionsminimierung als Ziel bereits in der Planungs- bzw. Designphaseberücksichtigt.

    Tabelle 5.4: Empfehlungen und Festlegungen für Hochspannungsleitungen, die mit Netzfrequenz(50/60 Hz) betrieben werden. Aussagen über die Verbindlichkeit der einzelnenEmpfehlungen sind nicht enthalten

    .

    Land Hochspannungs- Art der Beschränkung Abstand elektrisches Feld Magnetfeldsystem m kV/m µT

    USA / Montana alle Systeme Am Rande der Trasse (RoW) 5) 1

    USA / Minnesota alle Systeme Maximum auf der Trasse (RoW) 8

    USA / New Jersey alle Systeme Am Rand der Trasse (RoW) 3

    USA / New York alle Systeme Am Rand der Trasse (RoW) 1,6 15 1)

    USA / North Dakota alle Systeme Maximum auf der Trasse (RoW) 9

    USA / Oregon alle Systeme Maximum auf der Trasse (RoW) 9

    USA / Florida 500 kV Maximum auf der Trasse (RoW) 10

    230 kV und Maximum auf der Trasse (RoW) 8kleiner Am Rande der Trasse (RoW) 2 15

    Am Rande der Trasse (RoW) 2 20 3)

    Schweden (NEA) 2) alle Systeme Schulen, Kindertagesstätten usw6) 20-80 0,2 - 0,3

    Italien 4) 132 kV Wohnbebauung u.a.7) 10 5 100230 kV 18 5 100380 kV 28 5 100

    Lux