Benutzer:Dreiundvierzig/Bastelecke/Elektrosmog

Version vom 19.Jan 14h02

Elektrosmog ist ein zusammengesetztes Kunstwort aus Elektro und Smog, das wiederum aus den englischen Wörtern Smoke (Rauch) und Fog (Nebel) entstand. Dabei handelt es sich um elektromagnetische Felder und Strahlung im Lebensumfeld. Der Ausdruck ist bewusst gewählt, um negative Auswirkungen auf den Menschen zu implizieren.

In der Öffentlichkeit wird der Begriff auch als Schlagwort in der Diskussion um die angebliche Schädlichkeit von Mobiltelefonen und Mobilfunksendestationen verwendet. Ein endgültiger wissenschaftlicher Beweis – für die Schädlichkeit ebenso wie für die völlige Unschädlichkeit des Mobilfunks – steht noch aus. Die Diskussion wird daher zum Teil heftig und emotional geführt.

Grundlagen

Man unterscheidet folgende Arten elektrischer und elektromagnetischer Felder:

Elektrostatisches Feld

Diese Art Feld entsteht zwischen einer positiv und einer negativ geladenen Elektrode. Im elektrostatischen Feld bewegt sich keine elektrische Ladung. Deshalb gibt dieses Feld auch keine Energie ab. Jedoch richten sich Dipole im elektrostatischen Feld aus und Ionen, die sich im Feld befinden, wandern zu derjenigen Elektrode mit der entgegengesetzten Ladung.

Aus dem Alltag ist Elektrostatik bekannt durch das „elektrostatische Aufladen“ beim Gehen über Kunststoffteppich und der danach erfolgenden Entladung beim Berühren für Metallteilen.

In Wohnräumen mit elektrisch nicht leitfähigen Bodenbelägen (z. B. Laminat) können sich elektrostatische Felder aufbauen. Erkennbar ist dies z. B. an den Staubansammlungen („Wollmäusen“). Durch das elektrostatische Feld kann es zu einer Trennung der in der Luft in geringer Menge vorhandenen positiv und negativ geladenen Ionen kommen, was von manchen Menschen als Beeinträchtigung des Raumklimas empfunden wird.

Statisches Magnetfeld

Statische Magnetfelder entstehen in der Umgebung von elektrischen Leitungen, die von Gleichstrom durchflossen sind. Da die Feldstärke dieser Felder ebenso wie die der elektrostatischen Felder sich zeitlich nicht verändert, wird auch hier keine Energie abgegeben.

Die Wirkung von elektrisch erzeugten statischen Magnetfeldern ist die gleiche wie die von Ferritmagneten. Um hohe Feldstärken zu erzeugen, kann die elektrische Leitung mit vielen Windungen um einen Eisenkern gewickelt werden. Eine technische Anwendung ist z. B. die Trennung von Eisen- und Nicht-Eisen-Metallen beim Recycling.

Im Alltag begegnet man, abgesehen vom Erdmagnetfeld, konstanten Magnetfeldern eher selten. Ein Beispiel ist die Fahrleitung von gleichstromgespeisten Straßenbahnen.

Niederfrequente Wechselfelder

Niederfrequente Wechselfelder entstehen in der Umgebung von elektrischen Leitungen und Geräten. Eisenbahnoberleitungen haben z. B. eine Frequenz von 16 2/3 Hz, Haushaltsgeräte werden in der Regel mit Netzfrequenz von 50 Hz betrieben. Hochspannungsleitungen erzeugen starke elektromagnetische Felder mit der Netzfrequenz. Bei niederfrequenten Wechselfeldern wird die magnetische und elektrische Komponente getrennt betrachtet. Die elektrischen Felder bilden sich um Leiter aus, die an der Netzspannung angeschlossen sind, unabhängig davon, ob ein Strom fließt. Die magnetischen Felder dagegen entstehen erst dann, wenn ein Strom durch einen Leiter fließt.

Hochfrequente elektromagnetische Felder

Elektromagnetische (EM-)Felder sind durch ihre Frequenz (= Schwingungszahl) und Feldstärke (= Amplitude = Höhe der Schwingung) charakterisiert. Höherfrequente Schwingungen (> 100 kHz) in elektronischen Anlagen führen zu einer Energieabstrahlung von der Quelle in Form von elektromagnetischen Wellen. Die praktische Anwendung dieses Effekts sind funktechnische Sendeanlagen. Bei Annahme einer punktförmigen Quelle, der Antenne, nimmt die Feldstärke mit dem Quadrat des Abstandes von der Quelle ab.

Entgegen der durch die Wortbedeutung vermittelten Vorstellung, Elektrosmog breite sich wie eine Dunstglocke gleichmäßig über die Häuser aus, ist die Feldstärke bei Mobilfunk-Sendeanlagen aufgrund der starken vertikalen Richtwirkung der Sendeantennen und der Abschattungen lokal sehr ungleichmäßig verteilt. Neben dem oft beschriebenen Hauptstrahl gibt es viele Nebenkeulen. Diese sorgen für sehr ungleichmäßige Felder im Bereich des Antennenstandortes. Hinzu kommen Reflektionen an Nachbargebäuden. Die direkten Wellen überlagern sich mit den reflektierten Wellen, was an dem einem Standort zur Addierung der Feldstärken und schon wenige Zentimeter daneben zur gegenseitigen Auslöschung der Wellen führen kann (Interferenz).

Elektromagnetische Strahlung

Als elektromagnetische Strahlung bezeichnet man elektromagnetische Felder, die sich im Raum fortpflanzen. Das elektromagnetische Spektrum umfasst alle möglichen Frequenzen (einschließlich Radiowellen, Licht, Röntgenstrahlung etc.). Elektromagnetische Strahlung besitzt sowohl Wellen- als auch Teilchencharakter. Die Welleneigenschaften zeigen sich beispielsweise in den oben erwähnten Interferenzeigenschaften. Bei der Wechselwirkung mit Atomen oder Molekülen treten die Teilcheneigenschaften der elektromagnetischen Strahlung in den Vordergrund: Eine elektromagnetische Welle kann Energie nur "paketweise" abgeben, d.h. nur Vielfache einer gewissen Energiemenge: Elektromagnetische Felder sind quantisiert. Diese kleinstmögliche Energiemenge entspricht einem Photon. Die Energie der Photonen ist proportional zur Frequenz der elektromagnetischen Strahlung. Um Erbgutschädigungen zu verursachen, müssen im genetischen Material chemische Bindungen aufgebrochen werden, wofür die Photonen eine gewisse Mindestenergie besitzen müssen. Diese Schwelle liegt am kurzwelligen Ende des sichtbaren Lichtes. Die Photonenergie bei Funkwellen reicht bei weitem nicht aus, sie liegt rund 6 Zehnerpotenzen (das ist ein Millionstel) unter dieser Schwelle.

Wirkungen auf den Organismus

Eine gesicherte physiologische Wirkung elektromagnetischer Felder mit Frequenzen bis hinauf zu denen des sichtbaren Lichtes auf Lebewesen beruht auf Absorption der eingestrahlten Leistung, d. h. auf Erwärmung des Körpergewebes. Dies ist u. a. das Funktionsprinzip von Mikrowellenöfen oder auch Infrarot-Heizstrahlern. Bekannt sind auch Kurzwellensender zur Wärmetherapie innerer Organe in der Humanmedizin. Hohe Energiemengen etwa in unmittelbarer Nähe von starken Radarsendeantennen können Verbrennungen, Linsentrübungen und andere Schäden hervorrufen. Solche Wirkungen sind aber bei Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte (s. u.) absolut ausgeschlossen.

Unabhängig von der Erwärmung soll es jedoch mit der Modulation zusammenhängende weitere Effekte elektromagnetischer Wellen auf Lebewesen geben. Insbesondere sollen pulsförmige und breitbandige Modulationsarten, die der Übertragung digitaler Daten dienen, andere Einflüsse ausüben als niederfrequent modulierte Signale.

Es handle sich meistens um Veränderungen der Permeabilität von Zellmembranen. Aber auch eine verminderte Melatonin-Ausschüttung während der Nacht wurde beobachtet, sowie Veränderung des Erbmaterials und Schwächungen des Immunsystems. Insgesamt wurde eine komplexe Abhängigkeit solcher Effekte von Intensität und Frequenz beobachtet, wobei spezielle Frequenzbereiche besonders wirksam sind.

Diese Membraneffekte wurden vielfach bestätigt, so dass ihre Existenz heute als gesichert gilt. Hervorzuheben ist, dass die SAR-Werte hierbei teilweise kleiner als 0,01 W/kg sind und damit erheblich unterhalb thermisch relevanter Intensitäten liegen. Die bisherigen Ergebnisse sind für Mobilfunksysteme jedoch nicht relevant, da sie sich auf Modulationen im Bereich von 6 bis 20 Hertz — einem typischen Frequenzbereich von Gehirnwellen — beziehen, welche aber im Bereich des Mobilfunks nicht vorkommen.

Erkrankungen

Einzelne Tierversuche und epidemiologischen Untersuchungen mit pulsierender und stetiger elektromagnetischer Strahlung im Hochfrequenzbereich ergaben ein erhöhtes Krebs-Risiko (Leukämie und Gehirntumore). Dahingegen zeigten zahlreiche parallel laufende Untersuchungen keine derartigen Ergebnisse.

Der aktuellen UMTS-Ausbau der Mobilfunknetze wird von den Gegnern als besonders kritisch angesehen. 2003 zeigte eine von der niederländischen Regierung beauftragte Studie bei UMTS-Feldern deutliche Auswirkungen auf das gesundheitliche Wohlbefinden der Anwohner. Getestet wurde bei rund einem Tausendstel des deutschen Grenzwerts, einer Strahlenbelastung, wie sie in Wohnungen mit nahe gelegenen Sendeanlagen auftreten kann. Elektrosensible litten statistisch signifikant unter Schwindel, Unwohlsein, Nervosität, Brustschmerzen, Atemnot, Kribbel- oder Taubheitsgefühl und Konzentrationsstörungen.

Die gesundheitlichen Auswirkungen sind in der Wissenschaft umstritten. Es gibt kein Wirkmodell, das als Grundlage für den geforderten wissenschaftlichen Beweis gesehen wird. Daher ist man auf groß angelegte epidemiologische Studien angewiesen. Die Interphone-Studie der WHO wird in 13 Ländern gleichzeitig durchgeführt; ihre Ergebnisse werden für 2005 erwartet.

Wissenschaftlich abgesichert ist allein die Erkenntnis, dass die Angst vor vermeintlich schädlichen magnetischen oder elektrostatischen Feldern auf die Dauer krank machen kann.

Elektrosmog durch GSM-Mobilfunk

Ein Großteil der Diskussion um Elektrosmog dreht sich um die Wirkungen des Mobilfunks. Dass hierbei zwischen GSM und UMTS bezüglich der möglichen Wirkungen unterschieden werden muss, weil Modulationsverfahren und Signalformen unterschiedlich sind, ist allgemein bekannt. Es wird jedoch meist nicht berücksichtigt, dass es allein bei GSM drei völlig unterschiedliche Formen von Sendesignalen gibt, die bei der Diskussion und bei der Bewertung der Aussagekraft eines Forschungsergebnisses auseinander gehalten werden müssen.

Sendesignale von Mobilgeräten

GSM arbeitet mit einem Zeitschlitzverfahren von acht Zeitschlitzen pro Frequenz. Für ein Gespräch wird einem Teilnehmer ein Zeitschlitz zugewiesen. Somit sendet das Mobilgerät dann nur auf dem zugewiesenen Zeitschlitz nicht jedoch auf den anderen sieben Zeitschlitzen. So entsteht das gepulste Sendesignal mit ca. 217 Pulsen pro Sekunde.

Beim UMTS-Verfahren wird kein Zeitschlitzverfahren benutzt. Das Sendesignal ist nicht gepulst, sondern in Amplitude und Phase in komplexer Weise moduliert (CDMA).

Sendesignale der ersten Sendestufe von Mobilfunkzellen

Jede GSM-Funkzelle hat mindestens eine Sendestufe und oft auch nur diese eine. Auf der Frequenz dieser einen oder ersten Sendestufe muss die Basisstation auf allen acht Zeitschlitzen mit gleicher und konstanter Sendeleistung senden. Dies ist erforderlich, damit Mobilgeräte, die eingeschaltet werden oder in benachbarten Funkzellen sind, das Vorhandensein der Zelle als solche überhaupt erkennen können. Auf Zeitschlitzen, die gerade keinem Gespräch zugeordnet sind, werden Füllsignale gesendet. Somit ist das Sendesignal als Ganzes betrachtet nicht gepulst, sondern es handelt sich um ein Dauerstrichsignal, wie es jeder Radio- und Fernsehsender auch aussendet. Alle Überlegungen und Befürchtungen zu gepulsten EM-Wellen sind hier also fehl am Platze.

Sendesignale der zweiten und folgenden Sendestufe von Mobilfunkzellen

Die zweite und ggf. weitere Sendestufe einer Funkzelle sendet nur bei Bedarf, also wenn mehr Gespräche geführt werden, als Zeitschlitze auf der ersten Sendestufe verfügbar sind. Dies ist in der Regel in der so genannten Hauptverkehrstunde des Tages der Fall (meist später Vormittag und früher Abend). Somit ist das Sendesignal ständigen Veränderungen unterworfen. Wenn ein Gespräch begonnen oder beendet wird, wird einer der Zeitschlitze ein- bzw. ausgeschaltet. Während des Gesprächs wird die Sendeleistung des Zeitschlitzes durch die dynamische Leistungsregelung häufig verändert. Somit führt jedes Gespräch und jede Leistungsregelung zu einer Veränderung der Signalform, ähnlich der Balkenanzeige am Syntheziser einer höherwertigen HiFi-Anlage.

D. h. die zweite Sendestufe kann pulsen, tut dies aber nur während eines geringen Teil des Tages und insbesondere nicht nachts. Die Signalform, also die Form des Pulsens, ändert sich ständig. Dies ist ein wichtiger Unterschied zum Sendesignal des Mobilgerätes. Wichtig nämlich in Bezug auf die mögliche athermische Wirkung; denn es ist genau ein möglicher Effekt bekannt, wie Signale geringer Leistung irgendetwas schädigen könnten und das ist die Resonanz. Wenn es also etwas im Organismus gibt, das durch die Pulsfrequenz der Mobilgeräte von 217 Hz in Resonanz geraten und geschädigt werden kann, dann hat die zweite Sendestufe der Funkzelle aufgrund ihrer ständig wechselnden Signalform wenig "Chancen" die gleiche Schädigung hervorzurufen.

Die Wahrscheinlichkeit für eine Schädigung durch die Funkzelle ist also ungleich geringer, als die durch die Mobilgeräte.

Unterschiedliche Frequenzbereiche bei GSM

Für GSM sind mehrere unterschiedliche Frequenzbereiche standardisiert worden. Zwei hiervon werden in Europa verwendet, nämlich der Bereich um 900 MHz und der um 1.800 MHz. Da die eine Frequenz ungefähr doppelt so hoch ist wie die andere, können Erkenntnisse über die Schädlichkeit oder Unschädlichkeit des einen Frequenzbereichs nicht einfach auf den anderen Frequenzbereich übertragen werden.

Mit den drei in den vorherigen Abschnitten beschriebenen Signalformen und den zwei Frequenzbereichen gibt es also in Summe sechs unterschiedliche Sendesignale, deren mögliche Wirkungen man getrennt betrachten muss.

Grenzwerte

In Deutschland ist der Schutz der Bevölkerung vor elektromagnetischen Feldern und Strahlung durch die frequenzabhängigen Grenzwerte aus der 26. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz geregelt. Sie beruhen auf Empfehlungen der Strahlenschutzkommission beim Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit sowie auf denen der International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection(ICNIRP) und orientieren sich allein an den thermischen Effekten der Strahlung. Beispielsweise muss die Feldstärke von Mobilfunk-Sendeanlagen der Frequenz 900 MHz unter 41,25 V/m (bzw. 0,11 A/m oder 4,5 W/m^2) bleiben. Für Haushaltsgeräte wie z. B. Handys gelten weitere Grenzwerte bezüglich der abgestrahlten Leistung. Die Einhaltung der Grenzwerte wird vom Bundesamt für Strahlenschutz überwacht. Technische Messungen obliegen der Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (RegTP) und den kommunalen Ordnungsbehörden. Der Schutz von Arbeitnehmer ist in der Unfallverhütungsvorschrift BGV B11 geregelt.

In der Schweiz existiert die Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung, welche die Immissionen vorsorglich begrenzt. Für die GSM-Frequenz 1.800 MHz gilt ein Grenzwert von 58 V/m für ungepulste Strahlung (Sendemasten).

Es gibt eine ganze Reihe Empfehlungen für Grenzwerte, die sich nicht ausschließlich an den erforschten thermischen Wirkungen orientieren. Sie kommen von Vereinigungen und Strömungen, die der Mobilfunktechnik kritisch gegenüberstehen und Gefahren im Bereich der gültigen Grenzwerte vermuten. Sie geben deshalb eigene Vorsorgewerte heraus.

• BUND 1997 für HF-Felder im 900MHz Bereich: 0,045 µW/cm² = 450 µW/m² (Info aus Handbuch aaronia.de: HF-Detektor II)
• BUND 1997 für HF-Felder im 1800MHz Bereich: 0,090 µW/cm² = 900 µW/m²
• ECOLOG-Empfehlung 2003 für UMTS/E-Netz/D-Netz (900MHz-2100MHz): 0,3 µW/cm² = 3000 µW/m²
• ECOLOG-Empfehlung für WLAN-Belastung an Arbeitsplätzen: 0,1µW/cm² = 1000 µW/m²
• Oekotest 2001: < 10 µW/m² = geringe Belastung, 10-100 µW/m² = mittlere Belastung, >100 µW/m² = hohe Belastung
• das Nova-Institut hat wichtige Grenzwerte und Vorsorgwerte zusammengefasst

Maßeinheiten und Umrechnungstabellen

Umrechnung von ${\frac {\mu W}{cm^{2}}}$ in ${\frac {\mu W}{m^{2}}}$ und ${\frac {W}{m^{2}}}$

${\frac {\mu W}{cm^{2}}}$	${\frac {\mu W}{m^{2}}}$	${\frac {W}{m^{2}}}$
0,001	10	0,00001
0,01	100	0,0001
0,1	1.000	0,001
1	10.000	0,01
10	100.000	0,1

${\frac {\mu W}{cm^{2}}}$ in ${\frac {dBm}{m^{2}}}$ und ${\frac {dBW}{m^{2}}}$

${\frac {\mu W}{cm^{2}}}$	${\frac {dBm}{m^{2}}}$	${\frac {dBW}{m^{2}}}$
0,001	-20	-50
0,01	-10	-40
0,1	0	-30
1	10	-20
10	20	-10
100	30	0
1.000	40	10
10.000	50	20
100.000	60	30
1.000.000	70	40

Schutzmaßnahmen

Zum Schutz vor Elektrosmog werden verschiedene Maßnahmen angeboten. Etliche unseriöse Anbieter nutzen die Unsicherheit und Hysterie besorgter Bürger aus und verkaufen wirkungslose Schutzeinrichtungen.

Grundsätzlich gilt:

• elektrische Felder können durch geeignete Metallkonstruktionen abgeschirmt werden (Faraday'scher Käfig)
• magnetische Felder lassen sich schlechter abschirmen (zum Beispiel durch MU-Metall).
• scheinbar massiv erscheinende Trennwände (Beton) sind insbesondere für niederfrequente elektromagnetische Wellen keine wirksame Abschirmung.
• Verringerung der Spannung (beispielsweise durch Niedervolt-Halogen-Beleuchtungen) bei gleicher Leistung verringert zwar das elektrische Feld, erhöht jedoch zugleich den Strom und somit das magnetische Feld.

Weblinks

• Heise-Artikel über Mythos und Realität v. Elektrosmog
• Bundesamt für Strahlenschutz (zuständige Fachbehörde)
• Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (Schweiz)
• Elektrosmog-Informationsseite von Ralf Woelfle

Siehe auch

Elektromagnetische Verträglichkeit - ionisierende Strahlung

Kategorie:Elektrotechnik Kategorie:Umweltschutz Kategorie:Mobilfunk