- Lexikon
- Physik Abitur
- 4 Elektrizitätslehre und Magnetismus
- 4.6 Elektromagnetische Schwingungen und Wellen
- 4.6.1 Elektromagnetische Felder
- Elektrosmog und Strahlenschutz
Elektrosmog und Strahlenschutz
Elektrosmog – was ist das?
Die Übertragung des Begriffs „Smog“, der für Luftverschmutzung steht, auf den Bereich der Elektrizitätslehre hat einen triftigen Grund: Zwar wird Elektrizität seit etwa 100 Jahren in ständig zunehmendem Maße genutzt. Diese Nutzung hat aber mit der Entwicklung der Elektrotechnik und der Elektronik seit den Achtzigerjahren des 20. Jahrhunderts neue Dimensionen erreicht. Heute sind wir überall von elektrischen und elektronischen Geräten umgeben, telefonieren mit dem Handy, arbeiten stundenlang am Computer, sitzen vor dem Fernsehgerät, machen uns das Essen in einer Mikrowelle warm. Nachrichtensatelliten und Mobilfunkantennen (Bild 1) senden elektromagnetische Wellen aus. Auch Radar und GPS-Empfänger arbeiten mit elektromagnetischen Wellen. Beim Röntgen sind wir ebenfalls diesen Wellen ausgesetzt. Deshalb ist es nicht übertrieben zu formulieren: Die Belastung des Menschen durch elektromagnetische Wellen hat sich in den letzten Jahrzehnten wesentlich verstärkt. Wir sind tatsächlich ständig einem für uns in der Regel nicht wahrnehmbaren Elektrosmog, also elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Frequenzen, ausgesetzt. Auch wenn die gesundheitlichen Auswirkungen umstritten sind, wurden in den letzten Jahren für verschiedene Bereiche Grenzwerte festgelegt. Sie müssen so festgelegt werden, dass niemand beim normalen Gebrauch von Geräten gesundheitliche Schäden erleidet.
Von Mobilfunkantennen geht hochfrequente elektromagnetische Strahlung aus.
Elektromagnetische Wellen, die uns ständig umgeben
Die Strahlung, um die es hier geht, bezeichnet man im Unterschied zur radioaktiven Strahlung und Röntgenstrahlung als nichtionisierende Strahlung . Das bedeutet: Die Energie dieser Strahlung reicht nicht aus, um die Atome oder Moleküle zu ionisieren, also in einen elektrisch geladenen Zustand zu versetzen. Die Strahlung kann aber trotzdem Wirkungen auf den Menschen haben. Insbesondere kann es zu einer Erwärmung von Körpergewebe kommen, eine Wirkung, die im medizinischen Bereich bewusst genutzt wird, etwa bei der Hochfrequenz-Wärmetherapie. Auch in der Technik wird die Erwärmung durch elektromagnetische Wellen angewendet, z. B. bei einer Mikrowelle.
Die Strahlenbelastung, die der einzelne Mensch ausgesetzt ist, hat unterschiedliche Quellen:
- Es gibt natürliche Strahlungsquellen wie die Sonne oder elektromagnetische Felder bei Gewittern. Diesen Strahlenquellen sind Menschen seit Jahrtausenden ausgesetzt. Nachweisbare Wirkungen gibt es hier nicht, wenn man vom UV-Bereich der Sonnenstrahlung absieht.
- Entscheidend für die Strahlenbelastung sind künstliche Strahlungsquellen . Das sind alle Geräte und Anlagen, die mit Wechselstrom arbeiten, angefangen von Hochspannungsleitungen bis zum Computerbildschirm. Es sind aber vor allem die modernen Systeme der Kommunikationstechnik, die mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen arbeiten.
Nach der Wellenlänge (siehe Bild 2) kann man drei Bereiche unterscheiden:
- Der optische Bereich umfasst ultraviolette, sichtbare und infrarote Strahlung. Genauere Informationen dazu sind unter den betreffenden Stichwörtern zu finden.
- Es schließt sich die hochfrequente Strahlung an, der auch als Bereich der hertzschen Wellen bezeichnet wird. Moderne Kommunikationstechnik einschließlich der Handys arbeitet in diesem Bereich.
- Niederfrequente Strahlung, meist mit einer Frequenz von 50 Hz, tritt überall dort auf, wo elektrische Energie erzeugt, transportiert, umgewandelt und genutzt wird.
Hinzu kommen elektrostatische Felder, die z. B. durch Reibungselektrizität ständig auftreten. Dabei kommt es auch zu kleinen elektrischen Schlägen, die in der Regel harmlos sind. Elektrostatische und magnetostatischen Felder (z. B. das Erdmagnetfeld) werden nachfolgend nicht betrachtet.
Bereich der nichtionisierenden Strahlung. Angegeben ist die Frequenz in Hertz und die Wellenlänge in Meter.
Elektromagnetische Felder um elektrische Geräte und Anlagen
Es handelt sich hierbei um niederfrequente elektromagnetische Felder, meist von Frequenzen von 50 Hz (Netzspannung) oder von 16,67 Hz (Deutsche Bahn). Messungen der elektrischen Feldstärke in der Nähe elektrischer Geräte ergaben in einem Abstand von 30 cm folgende Werte:
| Gerät | elektrische Feldstärke E in V/m |
| Boiler | 260 |
| Bügeleisen | 120 |
| Kühlschrank | 120 |
| Toaster | 80 |
| Föhn | 80 |
| Fernsehgerät | 60 |
| Staubsauger | 50 |
| Glühlampe | 5 |
Als Grenzwert für eine Dauerbelastung ist 5000 V/m festgelegt. Überschreitungen treten im Einzelfall in unmittelbarer Nähe von Hochspannungsleitungen auf. Dabei ist aber wichtig zu wissen: Durch Häuserwände wird das äußere elektrische Feld im Innern bis zu 90 % abgeschirmt.
Um eine Hochspannungsleitung bildet sich ein elektromagnetisches Feld aus.
Die magnetischen Flussdichten im gleichen Abstand von verschiedenen Geräten sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.
| Gerät | magnetische Flussdichte in Mikrotesla |
| Mikrowelle | 4 - 8 |
| Bohrmaschine | 2 - 3,5 |
| Staubsauger | 2 - 20 |
| Geschirrspüler | 0,6 - 3 |
| Leuchtstofflampe | 0,5 - 2 |
| Fernsehgerät | 0,04 - 2 |
| Computer | < 0,01 |
Der Grenzwert für Dauerbelastung liegt hier bei 100 Mikrotesla. Er wird bei 30 cm Entfernung von allen Geräten deutlich unterschritten, bei einer Entfernung von 3 cm sind aber auch deutliche Überschreitungen möglich, beispielsweise bei einem elektrischen Rasierapparat (15 – 1500 Mikrotesla) oder einem Föhn (6 – 2000 Mikrotesla). Aufgrund der kurzzeitigen Einwirkungen sind keine gesundheitlichen Beeinträchtigungen zu erwarten.
Die beiden genannten Grenzwerte gewährleisten, dass im menschlichen Körper Stromdichten von nicht überschritten werden. Das ist der international vereinbarte Basiswert, bei dem auch bei Dauereinwirkung keinerlei gesundheitliche Beeinträchtigungen zu erwarten sind.
Hochfrequente elektromagnetische Felder
Es handelt sich hierbei um elektromagnetische Wellen, wie sie im Bereich des Rundfunks, des Fernsehens oder bei Handys genutzt werden.
Die Wirkungen auf Menschen hängen von verschiedenen Faktoren ab:
- Die Eindringtiefe der Strahlung in den Körper ist frequenzabhängig. Bei hertzschen Wellen im Mittelwellenbereich beträgt sie 10 – 30 cm, beim Mobilfunk, der mit einer deutlich höheren Frequenz arbeitet, sind es nur einige Zentimeter.
- Da der Körper für solche hochfrequenten elektromagnetischen Wellen wie eine Art Antenne wirkt, spielen auch Resonanzeffekte eine erhebliche Rolle (Bild 5). Von der Körpergröße ist es abhängig, in welchen Frequenzbereich ein Mensch besonders viel Energie der auftreffenden Strahlung absorbiert. Je kleiner die Person ist, desto höher ist die Resonanzfrequenz.
Die Energie der hochfrequenten Strahlung wird im menschlichen Körper in Wärme umgewandelt, die lokal zu Erwärmungen und damit auch zu Schäden führen kann. Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, dass gesundheitliche Auswirkungen auftreten können, wenn sich einzelne Körperbereiche oder der gesamte Körper um mehr als 1 °C erwärmen. Im Bereich niederer Intensitäten gibt es Hinweise auf biologische Wirkungen, z.B. auf Änderungen des Schlafverhaltens, eine Beeinflussung der Gehirnströme und der Reaktionszeit. Inwieweit es Zusammenhänge zwischen Krebserkrankungen und der Einwirkung von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern gibt, es bisher umstritten.
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Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.
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