Schutz vor niederfrequenten
elektrischen und magnetischen Feldern
der Energieversorgung und -anwendung

Quelle: Bundesamt für Strahlenschutz
Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Felder in der Umgebung von Einrichtungen der elektrischen Energieversorgung und -anwendung
2.1 Hierarchie der elektrischen Energieversorgung
2.2 Physik des elektrischen und des magnetischen Feldes
2.3 Quantifizierung der Felder der Energieversorgung
2.4 Elektrische Felder im Alltag
2.5 Magnetfelder im Alltag .
2.6 Magnetfeldmessung
3. Physikalische und biologische Wirkungen niederfrequenter elektrischer und magnetischer Felder und deren gesundheitliche Beurteilung
3.1 Mechanismen der physikalischen Wechselwirkung
3.2 Das biogene elektrische Feld als Basis für das Verständnis biologischer Wirkungsmechanismen
3.3 Biologische Wirkungen
3.4 Funktionsbeeinflussung von Implantaten
4. Beurteilung epidemiologischer Studien
5. Forschungsbedarf
6. Internationale Empfehlungen zur Expositionsbegrenzung
7. Empfehlungen der Strahlenschutzkommission
7.1 Grenzwerte
7.2 Zusätzliche Möglichkeiten zur Feldstärkeverringerung
8. Zusammenfassung
9. Literatur

Anhänge
A 1 Beispiele von Untersuchungen der Jahre 1989 - 1995 mit schwachen, sinusförmigen 50/60 Hz-Feldern (B < 100 µT)
A 2 Darstellung einzelner epidemiologischer Studien und deren Bewertung
A 3 Möglichkeiten für die zusätzliche Verringerung von Feldstärken an Aufenthaltsorten von Personen


3.3 Biologische Wirkungen

Eine Übersicht über den Stand der biologischen Forschung auf diesem Gebiet gibt Cridland [Cri 93]. Danach deuten bisher vorliegende Ergebnisse auf einen möglichen Promotor-Effekt der Felder für die Karzinogenese hin - allerdings bei sehr starken Feldern. Es ist festzustellen, daß die Schwellenwerte für in der Literatur berichtete biologische Wirkungen um mehrere Größenordnungen höher liegen als die Feldstärken, bei denen epidemiologische Studien durchgeführt wurden (vgl. Kap. 4). Magnetfelder mit Flußdichten von etwa 0,2 µT bis 0,5 µT führen zu elektrischen Feldern und Stromdichten im Körper, die etwa um 2 bis 3 Größenordnungen unter- halb der natürlicherweise vorkommenden Stromdichten in den meisten, elektrisch nicht aktiven Organen des Körpers liegen.

Die durch Influenz oder Induktion in oder am Körper erzeugten Felder stellen eine direkte Wirkung dar. Indirekte Wirkungen von elektrischen oder magnetischen Feldern können dagegen nur durch Vermittlung von Objekten und Geräten, wie z.B. Metallteilen, Fahrzeugen oder Herzschrittmachern, zustande kommen.

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3.3.1 Direkte Feldwirkungen

Bisher sind die Wirkungen diskutiert worden, die zu elektrischen Erregungsvorgängen führen. Es werden aber auch Phänomene vermutet, die unterhalb der Schwelle der elektrischen Erregung liegen.

Die Beurteilung direkter elektrischer und magnetischer Feldwirkungen auf den Körper folgt einem Stufensystem der Wirksamkeit unterschiedlicher Stromdichtebereiche, welches zum ersten Mal in einem Dokument der Weltgesundheitsorganisation WHO eingeführt wurde [WHO 87]. Mit zunehmender Stromdichte werden die biologischen Wirkungen immer ausgeprägter.

Unterhalb von 5 mV/m oder 1 mA/m2 sind keine wissenschaftlich abgesicherten biologischen Wirkungen bekannt. Solche Feldstärken oder Stromdichten können im Organismus des Menschen durch elektrische Felder von mehr als etwa 2 kV/m oder durch magnetische Flußdichten von über etwa 100 µT erzeugt werden (vgl. Kap. 3.1.2). Die Stromdichte von 1 mA/m2 entspricht im allgemeinen der natürlicherweise vorhandenen Stromdichte in elektrisch nicht aktiven Organen und Geweben des Körpers; die vom Herzen oder im Gehirn erzeugten Felder liegen in der Größenordnung bis zu 50 mV/m, entsprechend 10 mA/m2.

Bei Laborversuchen an Zellkulturen - wie auch mit Nagetieren - mit Stromdichten von 1 mA/m2 bis 10 mA/m2 sind vorübergehende biologische Effekte beobachtet worden. Entsprechende Beobachtungen beziehen sich zumeist auf Auswirkungen auf die Melatoninproduktion der Zirbeldrüse sowie Veränderungen der Kalziumverteilungen. Häufig werden Effekte nur bei bestimmten Frequenz- oder bestimmten Feldstärkebereichen beobachtet (Fenstereffekte) [Pos 86]. Diese Befunde müssen jedoch weiter im Hinblick auf ihre pathogene Bedeutung der Effekte für die Auslösung von Spätwirkungen überprüft werden.

Ab Feldstärken oberhalb entsprechend 10 mA/m2 werden Veränderungen von Enzymaktivitäten, Änderung der Protein- und DNS-Synthese, Verschiebungen von Ionen, Metaboliten und Wirkstoffen, Beeinflussung der Zellteilung und -differenzierung sowie mögliche Effekte auf das Nervensystem beobachtet. Diese Befunde wurden von mehreren Untersuchern verifiziert und können daher als bestätigt gelten.

Aus Untersuchungen, bei denen man elektrische Gewebefeldstärken mit Hilfe von Elektroden erzeugt hat, kennt man die Gefahrenschwellen (vergl. Tab. 3.2). Bei Körperstromdichten in Bereichen von 100 mA/m2 bis 1000 mA/m2 können die Reizschwellen im erregbaren Gewebe erreicht werden und Veränderungen in der Erregbarkeit des zentralen Nervensystems beobachtet werden; hier sind Gesundheitsgefahren möglich. Bei Stromdichten oberhalb von 1000 mA/m2 können Extrasystolen und Herzkammerflimmern auftreten [WHO 87].

Die strahlenhygienische Bewertung der Wirkungen auf zellulärer Ebene hat heute zu der international akzeptierten Empfehlung geführt, daß die felderzeugte Körperstromdichte einen Wert von 10 mA/m2 nicht wesentlich überschreiten sollte.

In letzter Zeit mehren sich experimentelle Untersuchungsergebnisse, die bei magnetischen Flußdichten unterhalb des Grenzwertes von 100 µT bis herab zu etwa 10 µT Effekte nachweisen. Diese Effekte, die bei Untersuchungen auf zellulärer Ebene, an Zellsystemen und an Säugetieren festgestellt wurden, können prinzipiell folgenden Kategorien zugeordnet werden:


Die angesprochenen Untersuchungen unterscheiden sich durch Konkretheit der Versuchsbedingungen und Sorgfalt der Auswertung von vielen früheren Arbeiten. Die Bewertung der derzeitigen Befunde von Untersuchungen in Feldern unterhalb des von der Internationalen Strahlenschutzvereinigung (INIRC/IRPA) [IRPA 90] festgesetzten Grenzwertes von 100 µT führt zu dem Schluß, daß sie derzeit nicht als Begründung für eine Korrektur dieses Grenzwertes dienen können. Konkret lassen sich die Gründe wie folgt zusammenfassen:


Diese Schlußfolgerung unterstreicht die im Kapitel 5 ausgeführte Notwendigkeit weiterer Grundlagenforschung auf diesem Gebiet.

Im Anhang A1 sind die Ergebnisse von Experimenten der Jahre 1989 - 1995 mit sinusförmigen Feldern im 50- bzw. 60 Hz-Bereich erläutert, die sich auf Veränderungen bei Flußdichten von bzw. unterhalb von 100 µT beziehen.

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3.3.2 Indirekte Feldwirkungen

Nicht nur beim Menschen, sondern auch bei anderen leitfähigen Objekten, wie z.B. bei Kraftfahrzeugen, können in starken elektrischen Feldern Oberflächenladungen erzeugt werden. Diese sind umso größer, je stärker das elektrische Feld und je größer das (gegenüber Erde isolierte) Objekt ist. Bei Annäherung an solche aufgeladenen leitfähigen Objekte können Funkenentladungen zwischen Person und Objekt entstehen, oder es kann bei anschließender Berührung ein elektrischer Strom über den Körper zur Erde abfließen. Solche Effekte, die auch durch statische Aufladung ohne eine Einwirkung elektrischer Felder auftreten können, sind aus dem Alltagsleben durchaus bekannt. Beispiele hierfür sind Entladungsströme an Kraftfahrzeugen oder an Türgriffen nach dem Begehen isolierender Bodenbeläge, deren Auswirkung von einer Wahrnehmung bis hin zu einem schmerzhaften Funkenüberschlag reichen kann. Man bezeichnet diese Vorgänge als "elektrischer Schlag".

Die biologischen Auswirkungen solcher Entladungen können von der Wahrnehmung und der unwillkürlichen Muskelkontraktion bis zur Schädigung des Organismus reichen. Die Schwere der Auswirkung hängt von Faktoren ab wie dem Ableitwiderstand zur Erde, der Stärke und Dauer des Kontaktstromes sowie der Größe und Anordnung des Gegenstandes sowie der elektrischen Feldstärke. Über die Wirkungen elektrischer Ströme und die Schwellenwerte für die Auswirkungen gibt es umfangreiche Untersuchungen (siehe Übersichten [Ber 88; W H 0 84]). Einige Wirkungen elektrischer Ströme sind in Tab. 3.3 zusammengestellt. Die Stromschwellenwerte für die Wahrnehmung sind für Männer, Frauen und Kinder unterschiedlich. Die Schwellenwerte für Frauen und für Kinder liegen bei 2/3 bzw. 1/2 der Werte für Männer. Die Stärke der Empfindung ist umso größer, je größer das leitfähige Objekt und die herrschende Feldstärke ist. Die bei Feldstärken unterhalb von 10 kV/m durch indirekte Wirkungen hervorgerufenen Stromdichten im Körper werden als nicht gesundheitsgefährdend angesehen, können aber als Schmerz bzw. als erhebliche Belästigung empfunden werden.

Beispiele direkter und indirekter Wirkungen beim Menschen, die durch Felder von 50 Hz oder 60 Hz hervorgerufen werden, sind in Tab. 3.4 aufgeführt. Diese Tabelle ist einerseits ein Auszug aus einer umfangreicheren Übersicht [ W H 0 93], in der die Frequenzabhängigkeit der erwähnten Wirkungen angegeben ist; andererseits enthält Tab. 3.4 neben Daten aus Originaluntersuchungen Umrechnungen der in Tab. 3.3 angegebenen Schwellenwerte für Wirkungen elektrischer Ströme unter Berücksichtigung des Körperableitungswiderstandes des Menschen gegenüber Erde, der Eigenkapazitäten der erwähnten Fahrzeuge sowie der unterschiedlichen Stromschwellenwerte für Männer, Frauen und Kinder.

Die in Tab. 3.4 genannten Schwellenwerte für Wirkungen elektrischer Ströme konnten durch Untersuchungen in einem Hochspannungsprüffeld bestätigt werden [Hau 90]. Bei diesen Prüffeldmessungen wurden influenzierte Berührungsspannungen und -ströme an Pkw, Lkw und Bussen über einen Körperwiderstand von 1 k gemessen. Ein wichtiges Ergebnis war dabei, daß die Ableitströme durch niedrige Reifenwiderstände bzw. bei isolierter oder nicht isolierter Fahrzeugaufstellung nicht nennenswert reduziert waren. Die Meßwerte der Ableit- oder Berührungsströme können unter Berücksichtigung der in Tab. 3.3 genannten Schwellenwerte für die Wirkungen elektrischer Ströme auf die in Tab. 3.4 genannten Schwellenwerte für Feldstärken umgerechnet werden. Diese Schwellenwerte der Tab. 3.4 sind eine wertvolle Hilfe zur Beurteilung von im Alltag gemessenen oder berechneten Feldstärken im Hinblick auf die dort genannten Wirkungen sowie auch zur Beurteilung des Grenzwertes 5 kV/m für 50 Hz-Wechselfelder.

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4. Beurteilung epidemiologischer Studien

Seit 1979, als Wertheimer und Leeper [Wer 79] zum ersten Mal über einen möglichen Zusammenhang zwischen der Exposition durch elektromagnetische Felder mit Netzfrequenz und der Entstehung kindlicher Leukämie berichteten, sind mehr als 35 epidemiologische Untersuchungen durchgeführt worden, um die Vermutung zu überprüfen, ob eine lang andauernde Exposition mit schwachen Magnetfeldern die Krebsentstehung fördern könnte. Die Untersuchungen über Spätwirkungen befassen sich mit Expositionen durch Felder in der Wohnumgebung, durch "Elektrogeräte" sowie durch Felder am Arbeitsplatz. Das untersuchte Gesundheitsrisiko ist Krebs, insbesondere Leukämie, Gehirnkrebs sowie Brustkrebs. Die Ergebnisse werden als Werte des "relativen Risikos" angegeben, das (bei Fall-Kontroll-Studien) durch Vergleich des Anteils der exponierten Personen unter den Erkrankten mit dem Anteil der exponierten Personen unter den Kontrollen berechnet wird. Die Breite der Konfidenz-Intervalle ist ein Zeichen der statistischen Unsicherheit. Eine Übersicht über die Ergebnisse einiger Studien findet sich im Anhang A 2.

In den letzten Jahren sind mehrere Wissenschaftler (z.B. [Lei 93, Irn 94, Mic 93]) sowie nationale und internationale Gremien bei der Beurteilung epidemiologischer Studien im Hinblick auf ihre Aussagekraft zu dem Ergebnis gekommen, daß ein Zusammenhang zwischen einer Exposition durch magnetische Felder, wie sie im Alltag vorkommen, und einem vermehrten Auftreten von Krebs nicht erwiesen ist. Die Kritik betrifft Mängel der statistischen Auswertung, unzureichende Ermittlung der bei der Exposition vorkommenden Feldstärken (Dosis-Wirkungs-Beziehungen), Unzulänglichkeiten bei der Abgrenzung von Begleitfaktoren sowie das Fehlen von Untersuchungsergebnissen zur Erkennung eines Wirkungsmechanismus, der für die behaupteten Spätwirkungen verantwortlich sein könnte. Auch die Weltgesundheitsorganisation [WHO 87], die Internationale Strahlenschutzvereinigung [IRPA 90] und das britische nationale Strahlenschutzamt (NRPB) [Den 91] sehen einen Zusammenhang als nicht erwiesen an. Übereinstimmend wird jedoch darauf hingewiesen, daß zur endgültigen Abklärung der Frage nach Spätwirkungen weitere Forschungsarbeiten sowohl auf dem Gebiet der Epidemiologie als auch im Bereich der biologischen Wirkungsmechanismen notwendig sind.

Im Mai 1993 hat die Internationale Kommission für den Schutz vor nichtionisierenden Strahlen (ICNIRP) die Daten über eine mögliche krebserzeugende Wirkung von magnetischen Feldern geprüft [ICNIRP 93]. Die kritische Beurteilung umfaßte alle wissenschaftlichen Daten, die seit der Veröffentlichung der Grenzwerte der INIRC/IRPA [IRPA 90] veröffentlicht oder öffentlich vorgetragen wurden. Die Kommission erkannte an, daß die neuesten Daten einige Verbesserungen in der Methodik der Laborstudien und der epidemiologischen Studien sowohl bei Berufstätigen als auch bei der Bevölkerung zeigten. Nach sorgfältiger Überprüfung der Hinweise kam die Kommission zu dem Schluß, daß die auf Krebs bezogenen Daten keine Grundlage für die Bewertung des Gesundheitsrisikos bei der Exposition des Menschen durch magnetische Felder mit Netzfrequenzen darstellen. Die Kommission bestätigte die 1990 veröffentlichten vorläufigen Richtlinien der IRPA/INIRC.

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5. Forschungsbedarf

Obgleich in den letzten Jahren eine steigende Anzahl qualifizierter wissenschaftlicher Untersuchungen zur Wirkung niederfrequenter elektromagnetischer Felder unterhalb der elektrischen Reizschwelle publiziert worden ist, unterstreicht die in Kap. 3.3 dargestellte Situation die dringende Notwendigkeit, die Grundlagenforschung auf diesem Gebiet zu fördern. Nur die Kenntnis der vielfältigen möglichen Mechanismen elektromagnetischer Felder erlaubt es, potentielle Wirkungen richtig abzuschätzen.

Bei Feldern unterhalb der Reizschwelle besteht auf folgenden Teilgebieten besonderer Forschungsbedarf:

(1) Aufklärung von Ort und Mechanismen primärer Einwirkung der magnetischen und elektrischen Komponente des niederfrequenten Feldes.

Dabei ist beispielsweise zu klären:


(2) Aufklärung intrazellulärer und physiologischer Reaktionen (Kaskaden), die zur Verstärkung der Primärreaktionen führen.

Dabei ist beispielsweise zu klären:


(3) Wertung der nachgewiesenen Veränderungen entsprechend ihrer potentiellen Pathogenität.

(4) Aufklärung der Feldverteilung im Inneren des Körpers bei vorgegebenen elektromagnetischen Feldern der Umgebung auf anatomischer und zytologischer Ebene.

Dabei ist beispielsweise zu klären:


(5) Meta-Analyse epidemiologischer Studien.

(6) Weitere wissenschaftliche Absicherung der Begründung von Feldstärkewerten

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7. Empfehlungen der Strahlenschutzkommission


7.1 Grenzwerte

Die Strahlenschutzkommission empfiehlt, für die Exposition der Bevölkerung durch elektrische und magnetische Felder der Frequenz 50 Hz die Grenzwertempfehlungen der ICNIRP [ICNIRP 93] anzuwenden, d.h. bei Expositionen bis zu 24 Stunden pro Tag die abgeleiteten Grenzwerte 5 kV/m bzw. 100 µT einzuhalten (vgl. Tab. 6.1). Für 16 2/3 Hz werden die derzeit bei ICNIRP diskutierten Grenzwerte von 10 kV/m bzw. 300 µT empfohlen. Bei Einhaltung dieser Grenzwerte kann davon ausgegangen werden, daß eine felderzeugte Körperstromdichte von 2 mA/m2 nicht überschritten wird (vgl. Tab. 3.1).

Diese Grenzwerte basieren auf dem gesicherten Wissen über akute Wirkungen niederfrequenter elektromagnetischer Felder. Bei Einhaltung dieser Grenzwerte sprechen alle bisher vorliegenden Kenntnisse und Erfahrungen gegen gesundheits-schädigende Wirkungen. Zweck dieser in der internationalen Fachwelt anerkannten Grenzwerte ist es, den Gesundheits- und Belästigungsschutz sicher zu gewährleisten und damit das Schutzbedürfnis der betroffenen Bevölkerung, eingeschlossen Personengruppen mit erhöhter Empfindlichkeit, zu berücksichtigen.

Die empfohlenen Grenzwerte bilden die Basis für die strahlenhygienische Bewertung von Anlagen, die elektrische oder magnetische Felder erzeugen. Bei der Ermittlung der Immissionen ist zu beachten, daß die Summe aller Immissionen die Grenzwerte nicht überschreiten darf. Eine kurzzeitige Überschreitung der Grenzwerte ist zulässig, vorausgesetzt, daß durch geeignete Maßnahmen gefährliche Berührungsspannungen bzw. Körperströme vermieden werden können. Bei stark inhomogenen Magnetfeldern, wie sie z.B. bei Kleingeräten auftreten (s. Tab. 2.2), bezieht sich der Grenzwert auf den im Expositionsabstand über eine Fläche von 100 cm2 gemittelten Wert der magnetischen Flußdichte.

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7.2 Zusätzliche Möglichkeiten zur Feldstärkeverringerung

Die Feldstärkegrenzwerte nach Kap. 7.1 sind so festgelegt, daß gesundheitsschädigende Wirkungen auf Personen der Bevölkerung bei ganztägigem Aufenthalt am Einwirkungsort nach heutiger wissenschaftlicher Kenntnis nicht eintreten können. Da Feldstärken unterhalb dieser Grenzwerte nach dem Stand der Wissenschaft und der Erfahrung den Menschen nicht gefährden, sind zusätzliche Maßnahmen zur Feldstärkereduktion an Anlagen und Geräten aus strahlenhygienischen Gründen nicht erforderlich.

Jedoch sollte die Tatsache nicht unberücksichtigt bleiben, daß technische Möglichkeiten zur Feldstärkeverringerung auch unterhalb der angegebenen Grenzwerte bestehen. Der Gedanke einer zusätzlichen Feldstärkeverringerung kommt Befürchtungen entgegen, durch spätere Forschungsergebnisse könnten bei kleinen Feldstärken auftretende Bioeffekte (s. Anhang A 1), die bisher als gesundheitlich unbedenklich erachtet wurden, doch größere Bedeutung erlangen. Besorgnisse, daß Fehlfunktionen am Körper getragener oder implantierter medizintechnischer Geräte hervorgerufen werden könnten, spielen im Bereich unterhalb der Grenzwerte ebenfalls eine Rolle.

Eine zusätzliche Feldstärkereduktion kommt in erster Linie für neue Anlagen und Produkte in Frage. Für einfach anwendbare Reduktionsmaßnahrnen gibt die Strahlenschutzkommission im Anhang A3 einige Hinweise.

Im Interesse des angemessenen Einsatzes von Mitteln wird häufig die Frage gestellt, welches Feldstärkeniveau das Ziel von zusätzlichen Maßnahmen zur Feldstärkeverminderung sein sollte. Für den Bereich der Bevölkerung liegen allgemein verbindliche Zahlen hierzu bisher nicht vor; internationale Organisationen haben noch keine endgültige Empfehlung abgegeben. Für die Bevölkerung ist eine untere Grenze für eine sinnvolle Feldstärkeverminderung sicher dann erreicht, wenn die durch die normalen Körperfunktionen bedingten biogenen Feldstärkeniveaus um ein Mehrfaches unterschritten werden; noch weitergehende Feldstärkeverminderungen würden zu einem nutzlosen Aufwand führen. Für zusätzliche Maßnahmen ergibt sich nach diesem Grundsatz daher ein Ermessensspielraum, der für magnetische und elektrische Felder unterschiedlich ist.

Für magnetische Felder stellte eine Feldstärkeverminderung um eine Größenordnung unterhalb des Grenzwertes von 100 µT einen sinnvollen Ermessensspielraum dar. Die bei 50 Hz durch 100 µT induzierten Stromdichten liegen im unteren Bereich der körpereigenen Stromdichten. Fehlfunktionen am Körper getragener oder implantierter medizintechnischer Geräte werden erst oberhalb von 20 µT (für 50 Hz) berichtet.

Für elektrische Felder kann der Ermessensspielraum kleiner angesetzt werden. Bei einer Feldstärkereduktion um etwa den Faktor 3 unterhalb des Grenzwertes können Störbeeinflussungen von unipolaren Herzschrittmachern zuverlässig ausgeschlossen werden. Die im Kopf und Rumpf des Körpers bei einer elektrischen Feldstärke von 1,5 kV/m - 2 kV/m noch erzeugten Stromdichten liegen im unteren Bereich der körpereigenen Stromdichten. Die Wahrnehmungsschwellen werden hierbei nur noch bei ca. 10% aller Personen überschritten. Aus den genannten Gründen wird ein Ermessensspielraum bis zu einem Faktor 3 unterhalb des Expositionsgrenzwertes von 5 kV/m als ausreichend für zusätzliche Feldstärkeverminderungen angesehen.

Des öfteren erhobene weitergehende Forderungen zur Feldstärkeverminderung wie

· Einhaltung eines Mindestabstandes von Geräten im Haushalt und Büro,
· Einbau von Netzfreischaltern,
· Einbau von aktiven Kompensationseinrichtungen,
· Änderung von Hausverteilungen

sind in diesem Sinne nicht als sinnvoll anzusehen.

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8. Zusammenfassung

Eine Exposition der Bevölkerung durch niederfrequente elektrische und magnetische Felder erfolgt im wesentlichen durch die von Versorgungsleitungen ausgehenden Felder sowie durch elektrische Geräte und Versorgungsleitungen im Bereich der Wohnungen. Elektrische Feldstärken im Nahbereich von Freileitungen können mit 6 kV/m, 4 kV/m und 2 kV/m für 380 kV-, 220 kV- und 110 kV-Leitungen angesetzt werden. Mit zunehmender Entfernung von der Trassenmitte nehmen die Feldstärken stark ab: Eine Feldstärke von 1 kV/m wird für das 380 kV-System bei etwa 40 m, für das 220 kV-System bei etwa 20 m und für das 110 kV-System bei etwa 10 m Abstand unterschritten. Da die Geräte des Alltags nur mit 220 V bzw. 380 V betrieben werden, ist das in ihrer Umgebung erzeugte elektrische Feld meistens deutlich kleiner als bei Hochspannungsleitungen. Unmittelbar an der Geräteoberfläche kann die elektrische Feldstärke zwischen 10 V/m und 100 V/m liegen.

Die magnetischen Flußdichten im Nahbereich von Freileitungen betragen bei halber Maximallast der Leitungen etwa 15 µT bei 380 kV-, etwa 8 µT bis 10 µT bei 220 kV- und etwa 6 µT bei 110 kV-Leitungen. In seitlicher Entfernung zur Leitungstrasse fallen die magnetischen Flußdichten stark ab: 2 µT bis 3 µT werden für 380 kV-Systeme bei etwa 50 m, für 220 kV-Systeme bei etwa 30 m und für 110 kV-Systeme bei etwa 15 m Abstand unterschritten. Bei Erdkabeln liegen die magnetischen Flußdichten direkt über dem Kabel im Abstand von 1 m etwa zwischen 10 µT und 35 µT je nach Strombelastung. Im Abstand von 5 m ist die Flußdichte unter 1 µT abgefallen. Die magnetische Flußdichte in der Nähe von Transformatoren hängt stark von der Leistung und von der Konstruktion der Stromleiter ab. Erfahrungsgemäß ist die Flußdichte in einem Abstand von 1 m bis 2 m auf 1 µT und weniger abgefallen. Die magnetischen Flußdichten in der Umgebung von Geräten des Alltags können direkt an deren Oberfläche beachtliche Werte annehmen, insbesondere wenn es sich um Geräte mit Motoren handelt. Die Felder sind extrem inhomogen. Bereits in 30 cm Entfernung weist kein Gerät eine Feldstärke mit einer Flußdichte von mehr als 30 µT auf, im Mittel liegen die Flußdichten unter 1 µT. Im Abstand von 1 m liegen die magnetischen Flußdichten im Mittel etwa 3 Größenordnungen unterhalb der Grenzwerte.

Zu den biologischen Wirkungen elektrischer Felder gehören Aufladungseffekte an der Körperoberfläche, die über Berührungsrezeptoren in der Haut wahrgenommen werden können. Eine Feldstärke von 1 kV/m wird von etwa 1% der Versuchspersonen, 10 kV/m von etwa 20 % und 20 kV/m von etwa 50 % der Versuchspersonen wahrgenommen. Die Wahrnehmung elektrischer Felder durch Oberflächeneffekte wird gelegentlich als Belästigung und Beeinträchtigung des Wohlbefindens empfunden. Bei leitfähigen Objekten, wie z.B. Autos, können in starken elektrischen Feldern Oberflächenladungen erzeugt werden. Bei Annäherung an solche aufgeladenen leitfähigen Objekte können Entladungen zwischen Personen und Objekten entstehen; es kann bei Berührung ein elektrischer Strom durch den Körper zur Erde abfließen. Die biologischen Auswirkungen solcher Entladungen können von der Wahrnehmung und der unwillkürlichen Muskelkontraktion bis zur Schädigung des Organismus reichen. Die Stromschwellenwerte für die Wahrnehmung sind für Männer, Frauen und Kinder unterschiedlich; die Schwellenwerte für Frauen und für Kinder liegen bei 2/3 bzw. 1/2 der Werte für Männer. Die bei Feldstärken unterhalb von 10 kV/m durch solche indirekten Wirkungen hervorgerufenen Stromdichten im Körper werden als nicht gesundheitsgefährdend angesehen, können aber als Schmerz bzw. als erhebliche Belästigung empfunden werden. Die Belästigungsschwelle bei 10 % aller Personen für Stromentladungen zwischen Finger und kleinen Gegenständen infolge Aufladungen der Person liegt bei 2 kV/m bis 3 kV/m, die Wahrnehmungsschwelle liegt etwa um den Faktor 2 bis 3 niedriger.

Zeitlich veränderliche Magnetfelder erzeugen in biologischen Objekten elektrische Wirbelfelder, die vergleichbar den mit Elektroden applizierten elektrischen Feldern wirken und z.B. Nerven und Muskelzellen erregen können, wenn bestimmte Schwellenwerte überschritten werden. Zur Erzeugung von Stromdichten von etwa 1 mA/m2 für den Kopf sind etwa 300 µT bis 600 µT erforderlich; für periphere Bereiche des Rumpfes oder für den Herzbereich genügen bereits 100 µT bis 200 µT, um diese Stromdichte zu erzeugen. Zum Vergleich: Die vom Herzen und Gehirn erzeugten elektrischen Stromdichten bzw. Feldstärken an der Peripherie des Körpers liegen in der Größenordung von etwa 0,2 mA/m2 bis 10 mA/m2 bzw. 1 mV/m bis 50 mV/m. Ist ein von außen appliziertes Feld so stark, daß sich das Membranpotential signifikant ändert, so kann es in Muskel- oder Nervenzellen Erregungen auslösen. Dies führt unmittelbar zu einer biologischen Antwortreaktion - bei Muskelzellen z.B. zu Kontraktionen und Krämpfen.

Die Beurteilung direkter elektrischer und magnetischer Feldwirkungen auf den Körper folgt einem Stufensystem der Wirksamkeit unterschiedlicher Stromdichtebereiche. Die Gefahrenschwellen liegen bei Körperstromdichten in Bereichen oberhalb von 100 mA/m2. Im Bereich von 100 mA/m2 bis 1000 mA/m2 können die Reizschwellen im erregbaren Gewebe erreicht werden. Die strahlenhygienische Bewertung der Wirkungen auf zellulärer Ebene und einer Reihe gut bestätigter Effekte - visuelle Effekte und mögliche Nervensystemeffekte - hat heute zu der international akzeptierten Empfehlung geführt, daß die felderzeugte Körperstromdichte einen Wert von 10 mA/m2 nicht signifikant überschreiten sollte. In letzter Zeit mehren sich experimentelle Untersuchungen auf zellulärer Ebene, die dem Stromdichtebereich von 1 mA/m2 bis 10 mA/m2 zuzuordnen sind. Bei den dabei festgestellten Effekten handelt es sich beispielsweise um Einwirkungen auf Regulations- und Boten-Systeme der Zelle (Signaltransduktion), Beeinflussung der Zellteilung und Zelldifferenzierung und um komplexe physiologische Phänomene. Es liegen jedoch widersprüchliche Befunde unterschiedlicher Labors vor, und es fehlt der Nachweis der pathogenen Rolle dieser Effekte. Weitere Grundlagenforschung auf diesem Gebiet ist notwendig. Die elektromagnetische Beeinflussung eines Herzschrittmachers führt häufig zu einem Umschalten auf einen festen Rhythmus; eine Lebensgefährdung durch eine Störbeeinflussung ist extrem selten. Eine Störbeeinflussung von unipolaren Herzschrittmachern kann durch 50 Hz Wechselfelder von mehr als 20 µT bzw. 2,5 kV/m hervorgerufen werden. Als Regel kann gelten, daß ein Abstand zwischen felderzeugendem Alltagsgerät und Herzschrittmacher von 30 cm und mehr eine Funktionsbeeinflussung ausschließt. Beim Aufenthalt unter 380 kV-Freileitungen kann der Schrittmacher auf Störbetrieb umschalten, deswegen ist für Herzschrittmacherpatienten hier Vorsicht angezeigt.

1979 wurde zum ersten Mal über einen möglichen Zusammenhang zwischen der Exposition durch elektromagnetische Felder mit Netzfrequenz und der Entstehung kindlicher Leukämie berichtet. Seither sind mehr als 35 epidemiologische Untersuchungen durchgeführt worden, um die Vermutung zu prüfen, ob eine langandauernde Exposition mit schwachen Magnetfeldern die Krebsentstehung fördern könnte. In den letzten Jahren sind mehrere Wissenschaftler sowie nationale und internationale Strahlenschutzgremien bei der Beurteilung epidemiologischer Studien im Hinblick auf ihre Aussagekraft zu dem Ergebnis gekommen, daß ein Zusammenhang zwischen einer Exposition durch magnetische Felder, wie sie im Alltag vorkommt, und einem vermehrten Auftreten von Krebs nicht erwiesen ist.

Internationale Empfehlungen sind durch die unabhängige Internationale Kommission für den Schutz vor nichtionisierenden Strahlen (ICNIRP) abgegeben worden. ICNIRP empfiehlt, daß die durch Exposition mit elektrischen oder magnetischen Feldern mit Netzfrequenz erzeugten Körper stromdichten bei beruflich Exponierten einen Grenzwert von 10 mA/m2 nicht wesentlich überschreiten sollten. Für die Dauerexposition der Bevölkerung wird ein Grenzwert der Stromdichte von 2 mA/m2 (Sicherheitsfaktor 5 auf 10 mA/m2) empfohlen. Für die Praxis werden Grenzwerte leichter meßbarer Größen angegeben. Im niederfrequenten Bereich sind dies die elektrische und die magnetische Feldstärke. Für die Dauerexposition durch elektrische und magnetische Felder gelten folgende Grenzwertempfehlungen: 5 kV/m für die elektrische Feldstärke und 100 µT für die magnetische Flußdichte. Der Grenzwert von 5 kV/m gewährt einen wesentlichen Schutz gegen erhebliche Belästigungen, verursacht durch kurzzeitige oder andauernde Kontaktströme, eliminiert jedoch nicht die Wahrnehmung elektrischer Felder, da die Wahrnehmungsschwelle unter halb von 5 kV/m liegen kann.

Die Strahlenschutzkommission empfiehlt, bei Exposition der Bevölkerung; durch elektrische und magnetische Felder der Energieversorgung und -anwendung die international empfohlenen Grenzwerte der Internationalen Kommission für den Schutz vor nichtionisierenden Strahlen (ICNIRP) anzuwenden. Diese Grenzwerte von S kV/m bzw. 100 µT für die Frequenz 50 Hz basieren auf dem gesicherten Wissen über akute Wirkungen niederfrequenter elektromagnetischer Felder. Bei Einhaltung dieser Grenzwerte sprechen alle bisher vorliegenden Kenntnisse und Erfahrungen dafür, daß keine gesundheitsschädigenden Wirkungen auftreten. Da Immissionen unterhalb der Grenzwerte nach dem Stand der Wissenschaft und der Erfahrung den Menschen nicht gefährden, sind aus strahlenhygienischer Sicht keine zusätzlichen Feldstärkeverminderungen an Anlagen und Geräten erforderlich. Jedoch sollte die Tatsache nicht unberücksichtigt bleiben, daß technische Möglichkeiten zur Feldstärkeverringerung auch unterhalb der angegebenen Grenzwerte bestehen. Dem Gedanken einer zusätzlichen Feldstärkeverminderung liegt u.a. die Berücksichtigung von Befürchtungen zugrunde, durch spätere Forschungsergebnisse könnten bei k

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