Elektromagnetische Umweltverträglichkeit (auch Elektromagnetische Verträglichkeit zur Umwelt, EMVU) bezeichnet die Verträglichkeit der Immissionen elektromagnetischer Felder (EMF) auf die Umwelt, insbesondere den Menschen und legt Grenzwerte zur Gewährleistung der Sicherheit und Verhinderung möglicher gesundheitlicher Schäden fest.
Der in diesem Bereich genutzte umgangssprachliche Begriff Elektrosmog ist ein nicht wissenschaftlich genutzter Ausdruck für einen Teil an elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern, von denen angenommen wird, dass sie unerwünschte biologische Wirkungen haben könnten.Umweltbundesamt, Bundesamt für Strahlenschutz, Bundesinstitut für Risikobewertung (Hrsg.) (2005): Gesünder Wohnen – aber wie, Praktische Tipps für den Alltag. S. 39, PDF-Datei, abgerufen am 26. November 2011
Abgrenzung Elektromagnetische Wellen haben Einfluss auch auf technische Geräte. Die EMVU ist nicht mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) zu verwechseln, welche ein zentrales Thema in der Elektrotechnik ist. Dort werden die Wechselwirkungen zwischen Geräten behandelt.
Ursachen Elektrische und magnetische Felder entstehen aufgrund einer Potentialdifferenz (elektrische Spannung und magnetische Spannung) oder einer Ladungsdifferenz (elektrische Ladung) zwischen zwei Orten. Man unterscheidet elektrische Felder (elektrisches Wechselfeld und elektrostatisches Feld). magnetische Felder (magnetisches Wechselfeld und magnetisches Gleichfeld) und elektromagnetische Felder bzw. Elektromagnetische Wellen Elektrische Felder werden durch Potentialdifferenzen in Luft verursacht und treten beispielsweise unter Oberleitungen elektrischer Bahnen oder unter Hochspannungsleitungen auf.
Magnetische Gleich- und Wechselfelder werden durch Stromfluss in elektrischen Leitern verursacht (Elektrodynamik), die umso stärker sind, je weiter Leiter und Rückleiter voneinander entfernt sind und je höher die Ströme sind. Ein typisches Beispiel sind Ströme im Oberleitungsdraht und Rückströme in den Gleisen elektrischer Bahnen, wobei die Magnetfeldstärke bei Bahnen umso höher ist, je mehr Fahrzeuge im Streckenabschnitt fahren oder beschleunigen (höhere Stromaufnahme) und Strom verbrauchen.Bahnstromablagen bei gleichstrom.de Auch Hochspannungs-Freileitungen, die zwangsläufig weit voneinander entfernte Leiterseile haben, verursachen in ihrer Nähe elektrische und magnetische Felder.
In der Industrie treten wesentlich höhere magnetische Wechselfelder zum Beispiel bei der Induktiven Erwärmung, dem Widerstandsschweißen, dem Lichtbogenschweißen oder der Magnetumformung auf. Sehr hohe magnetische Gleichfelder herrschen in und um Kernspintomografen.
Installations- und Erdkabel erzeugen hingegen nur geringe elektrische und magnetische Felder.
Elektromagnetische Wellen im Freiraum entstehen beabsichtigt insbesondere durch Sendeanlagen. Dazu gehören unter anderem Rundfunksender, Radaranlagen, Mobilfunk, WLAN, Bluetooth und schnurlose Telefone, Babyphone, Near Field Communication.
Unbeabsichtigte Freisetzungen elektromagnetischer Wellen entstehen beispielsweise durch die Leckstrahlung von Mikrowellenherden, bei elektrischen Schaltvorgängen im Stromnetz oder durch Störemissionen elektronischer Geräte.
Elektrotechnische Anlagen und Geräte sowie deren Zuleitungen verursachen in der näheren Umgebung elektrische, magnetische oder hochfrequente elektromagnetische Felder, z. B. StromrichterMaike Lindenmann, Hans-Peter Leimer, Carsten Rusteberg: Ausbreitung elektromagnetischer Wellen. abgerufen am 14. Februar 2018, Transformatoren, Elektromotoren, Generatoren. Viele Haushaltgeräte erzeugen besonders magnetische Wechselfelder: Heizkissen, Aquariumpumpen, Radiowecker, Kompaktleuchtstofflampen, Leuchtstofflampen, elektrische Fußbodenheizungen, beheizbare Wasserbetten, Küchenelektrogeräte, Bügelmaschinen, Nähmaschinen, Kochplatten, Induktionsherde und viele andere mehr.EMF-Quellen im EMF-Portal, abgerufen am 14. Januar 2021
Auch Ausgleichsströme auf Datenkabeln, Schutzleitern und Gas-, Wasser-, Fernwärme-, Heizungsrohren können magnetische Felder erzeugen.
Wirkungen Ausgehend von der Definition der elektrischen Feldstärke (sie beschreibt die Fähigkeit des elektrischen Feldes, Kraft auf Ladungen auszuüben) werden überall, wo ein elektrisches Feld nachweisbar ist, Kräfte auf Ladungen ausgeübt. Wesentlich dabei ist, ob es auch zu Wirkungen auf lebendes Gewebe kommt.
Elektromagnetische Felder werden seit dem Jahr 1764Oscar Frankl: Die physikalischen Heilmethoden in der Gynäkologie., online archiviert, abgerufen am 17. Dezember 2011. in der Medizin verwendet, hauptsächlich zur Erwärmung und Durchblutungssteigerung, damit verbunden zur Verbesserung der Wund- und Knochenheilung,Nagelschmidt: Diathermie. 2. Auflage. Online archiviert, abgerufen am 17. Dezember 2011. aber auch mittlerweile als Skalpellersatz in der HF-Chirurgie zur Durchtrennung von Gewebe oder bei der Verödung von Arrhythmiezentren im Herzen (Hochfrequenzablation). Intensiv erforscht und in der Medizin therapeutisch genutzt ist vor allem die im Folgenden erläuterte thermische Wirkung hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder.
Niederfrequente elektrische Felder dringen kaum in einen leitfähigen Körper ein, sondern enden zufolge der Influenz an dessen Oberfläche, beispielsweise auch an der Oberfläche des menschlichen Körpers, von Pflanzen oder Gebäuden. Feldstärken ab etwa 1 kV/m können von empfindlichen Menschen als harmloses Kribbeln oder Vibrieren der Haare wahrgenommen werden, im Körper bleibt die Feldstärke dabei jedoch weit unterhalb der Schwelle von 2 V/m, ab der Gesundheitsschäden auftreten können.https://www.bfs.de/SharedDocs/Downloads/BfS/DE/broschueren/emf/stko-strom.pdf?__blob=publicationFile&v=8 Bundesamt für Strahlenschutz zu Elektrischen und magnetischen Feldern der Stromversorgung, abgerufen am 15. Nov. 2018. Niederfrequente magnetische Felder durchdringen hingegen Gebäude und auch den Körper. Hochfrequente elektrische Felder erzeugen einen Verschiebungsstrom, der in den Körper eindringt und vorwiegend in den oberen Hautschichten als Leitungsstrom über die Blutgefäße und Blutbahnen fließt.
Thermische Wirkung Der Wärmeeintrag der elektromagnetischen Welle in Gewebe erfolgt durch dielektrische Erwärmung und Wirbelströme und führt zu einer Dämpfung. Es kommt zu einer Eiweißzersetzung, wenn die Temperatur einen Grenzwert von etwa 40 °C überschreitet. Manche Zelltypen und Gewebe sind stärker empfindlich gegenüber Temperaturänderungen.Thermische Schäden bei Pathologie online, abgerufen am 5. Dezember 2012. Nicht erreichbar am 5. Mai 2022. Gewebe mit starker Zellteilung wie Knochenmark, Darmepithel und embryonales Gewebe enthalten hochsensible Zelltypen, Muskulatur und Nervengewebe sind vergleichsweise resistenter.
Elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen über etwa 0,5 µm übertragen zu wenig Energie, um chemisch stabile Molekülbindungen aufzubrechen, können jedoch Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser und in Biomolekülen stören und dadurch die Denaturierung und Inaktivierung von Biomolekülen auslösen. Ebenso können über Polarisationseffekte die Ladungen vorhandener Radikale (Moleküle mit reaktionsfreudigen Elektronen) umgeordnet werden, wodurch sich neue Reaktionsprodukte ergeben können.A. J. Hoff, H. Rademaker, R. van Grondelle, L. N. M. Duysens: On the magnetic fields dependence of the yield of the triplet state in reaction centers of photosynthetic bacteria. In: Biochim. Biophys. Acta. 460 (1977), S. 547–551.
Der Wärmeeintrag in biologisches Gewebe hängt von zahlreichen Faktoren ab: Leistungsflussdichte der elektromagnetischen Wellen am Ort der exponierten Person, beeinflusst durch Leistung und Richtcharakteristik der Strahlungsquelle Absorption, Reflexion, Beugung und Streuung der Strahlen zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger Abstand Einwirkdauer Im Körper von Resonanzfrequenzen der Moleküle (Schwingungsanregung von Molekülen mit Dipolmomenten, Anregung zur Rotation) Körperabmessungen im Bezug zu den Wellenlängen in Verbindung mit der Ausrichtung des Körpers im Feld elektrische Leitfähigkeit der Gewebe Wassergehalt der Gewebe auftretende Absorptionsspitzen durch im Körper stattfindende Reflexion, Beugung oder Streuung Empfindlichkeit des Gewebes, Wärmeabführung (Wärmeleitfähigkeit, Konvektion, Blutstrom), Wärmekapazität
Anlagen, in denen die Grenzwerte überschritten werden, sind abgeschirmt (etwa Mikrowellenherde) oder vor Zutritt geschützt (Sendeanlagen).
Bemerkenswert ist der Frey-Effekt, ein Phänomen, das in der Nähe von Impulsradar-Anlagen auftritt: Dabei nimmt eine Person, welche sich in unmittelbarer Nähe zur Antenne im Sendestrahl befindet, scheinbare Klicklaute wahr, die den Radarpulsen entsprechen. Der Frey-Effekt gilt als ein wissenschaftlich allgemein anerkanntes Phänomen, ausgelöst in der Hörschnecke im Innenohr, ohne pathologische Bedeutung.
Nichtthermische Wirkungen Bei nichtthermischen Wirkungen wird unterschieden zwischen athermischen (also nicht thermischen) Wirkungen, die bei größeren Strahlungsintensitäten auftreten, obwohl eine relevante Erwärmung durch Kühlung verhindert wurde, und solchen, die bei geringen Strahlungsstärken auftreten, die an sich keine relevanten Temperaturerhöhungen verursachen. Nichtthermische Wirkungen treten nicht im gesamten Hochfrequenzbereich auf, sondern nur bei spezifischen Resonanzfrequenzen, Strahlenstärken und zeitlichem Verlauf der Strahlung.
Laut einem Bericht im Auftrag des Schweizer Bundesamts für Umwelt besteht „ausreichende Evidenz“ für einen nicht-thermischen Effekt der Hochfrequenzstrahlung für Auswirkungen auf die menschlichen Hirnströme.Beurteilung der Evidenz für biologische Effekte schwacher Hochfrequenzstrahlung Im Jahr 2018 wurden die Ergebnisse einer langjährigen US-amerikanischen Behördenstudie veröffentlicht, wonach im Tierversuch die bei 2G- und 3G-Mobiltelefonen übliche Hochfrequenzstrahlung und bei über den Grenzwerten für den normalen Anwendungsfall liegenden Feldstärke Tumore auslösen kann. In dieser Studie wurden die Auswirkungen von Ganzkörperstrahlung im Radiofrequenzbereich auf Ratten und Mäuse untersucht. Dabei wurde beobachtet, dass männliche Ratten an durch die Strahlung verursachten krebsartigen Herztumoren erkrankten. Zudem gibt es schwache Beweise für die Bildung von Hirn- und Nebennierentumoren in männlichen Ratten. Diese Beobachtungen konnten allerdings sowohl bei weiblichen Ratten als auch bei männlichen und weiblichen Mäusen nicht eindeutig bestätigt werden. Auch lässt die Studie keinen Rückschluss auf die reguläre Anwendung von Mobiltelefonen zu, da bei der Studie über den zulässigen Grenzwerten liegende Feldstärken eingesetzt wurden und bei Mobilfunkanwendung keine einheitliche Ganzkörperbestrahlung, sondern eine punktuell höhere Feldstärke im Bereich des Mobilfunkgeräts auftritt.High Exposure to Radio Frequency Radiation Associated With Cancer in Male Rats. National Institute of Environmental Health Sciences, 2018. Bei Mäusen wurden jedoch auch unterhalb geltender Grenzwerte tumorpromovierende Effekte reproduzierbar festgestellt.
Nach Auswertung des damaligen Standes der Forschung stufte die Internationale Agentur für Krebsforschung der WHO 2011 hochfrequente elektromagnetische Felder als possibly carcinogenic to humans (möglicherweise karzinogen für Menschen) ein.IARC Monographs, Vol. 102, Non-Ionizing Radiation, Part 2: Radiofrequency Electromagnetic Fields, Lyon, 2013 Neuere und umfangreichere Untersuchungen sehen dagegen kein erhöhtes Krebsrisiko bei selbst intensiver Nutzung von Mobiltelefonen. Auch in der Nähe liegende Rundfunkantennen und Mobilfunksendemasten erhöhen ebenfalls nicht die Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken.
Rechtliche Grundlagen