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Elektrosmog - Biologische Auswirkungen elektromagnetischer Felder und Wellen auf den Menschen und einige relevante Schutzmaßnahmen - Referat
Elektrosmog - Biologische Auswirkungen elektromagnetischer Felder und Wellen auf den Menschen und einige relevante Schutzmaßnahmen
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
1. Einführung
1.1 Das Phänomen "Elektrosmog"
1.2 Ziele der Arbeit
2. Physikalische Grundlagen und Definitionen
2.1 Definition „Elektrosmog"
2.2 Physikalische Felder
2.2.1 Elektrisches Feld
2.2.2 Magnetisches Feld
2.2.3 Wechselfelder und elektromagnetische Strahlung
2.3 Frequenzspektrum
3. Untersuchungsmethoden der Wissenschaft bezüglich der
biologischen Wirkungen elektromagnetischer Felder
3.1 Epidemiologische Studien
3.2 Menschenversuche
3.3 Tierversuche
3.4 Zellexperimente
3.5 Erstellung von Wirkungsmodellen
4. Die verschiedenen Felder, ihre biologischen Wirkungen und
die eventuellen medizinischen Folgen
4.1 Vorbemerkung
4.2 Felder im Niederfrequenzbereich
4.2.1 Hormonhaushalt
4.2.2 Biorhythmus
4.2.3 Immunsystem
4.2.4 Krebs
4.2.5 Nervensystem, Verhalten, Psyche
4.2.6 Wirkungsmodelle
4.2.6.1 Körperstromdichte
4.2.6.2 Kalzium
4.2.6.3 Zellmembran
4.2.6.4 Zyklotron-Resonanz-Modell
4.2.6.5 Direkte neuronale Effekte
4.3 Felder im Hochfrequenzbereich
4.3.1 Grundlagen
4.3.2 Thermische Effekte
4.3.3 Nichtthermische Effekte
4.4 Natürliche Felder in der Umgebung des Menschen
4.4.1 Magnetische Felder (Erdmagnetfeld und Magnetstürme)
4.4.2 Elektrische Felder (Schönwetterfeld und Kleinionenkonzentration)
5. Gesetzliche Grenzwerte und einige relevante Maßnahmen
zum Schutz vor elektromagnetischer Strahlung
5.1 Gesetzliche Regelungen und Richtlinien (Grenzwerte)
5.2 Persönliche Schutzmaßnahmen
5.2.1 Bauliche Maßnahmen
5.2.1.1 Abgeschirmte und verdrillte Stromkabel
5.2.1.2 Geerdete Metallrohre
5.2.1.3 Alufolie, Maschendraht, metallische Tapete
und Abschirmfarbe
5.2.1.3 Netzfreischalter
5.2.2 Sicherheitsabstand
5.3 Eigenexperiment
6. Aussichten
7. Zusammenfassung
Literaturverzeichnis
Erklärung
1. Einleitung
1.1 Das Phänomen „Elektrosmog"
Die elektrische Energie ist eine wesentliche Basis der heutigen Wohlstandsgesellschaft. Kein Telefon, kein Computer, keine Glühbirne kommt ohne elektrischen Strom aus.
Sein Vorhandensein wird von uns als selbstverständlich angesehen, seine wirkliche Rolle für unser (Über-)Leben jedoch oft erst bei einem Stromausfall wahrgenommen.
Abgesehen von der Erzeugung (z.B. durch Kohlekraftwerke) galt der Konsum der elektrischen Energie als belastungsfrei und unschädlich für Mensch und Natur. Erst in neuerer Zeit traten Erkenntnisse zu Tage, die schädliche Einflüsse elektrischer Energie auf den biologischen Organismus Mensch feststellten.
Überall wo elektrische Energie erzeugt, verteilt oder verbraucht wird, treten elektrische und magnetische Felder auf (siehe 2.Physikalische Grundlagen). Dies bedeutet, daß Hochspannungsleitungen, aber auch elektrische Leitungen im Haus und am Arbeitsplatz sowie elektrische Haushaltsgeräte und Maschinen von elektrischen und magnetischen Feldern umgeben sind, denen der Mensch zwangsweise ausgesetzt ist.
Obwohl diese Felder schon lange wissenschaftlich untersucht und diskutiert werden, sind die von ihnen ausgehenden Risiken für Gesundheit oder Umwelt, für Mediziner, Laien und Politiker erst jetzt ein ernsthaftes Thema. Durch die kontrovers geführte Diskussion richtet sich das Augenmerk der Öffentlichkeit verstärkt auf das umgangssprachlich als "Elektrosmog" bezeichnete Phänomen.
Trotz der zahlreichen wissenschaftlichen Untersuchungen der letzten Jahre liegen noch keine abschließenden Ergebnisse vor. Das Thema ist längst noch nicht auf alle Fragen hin untersucht worden, und insbesondere bei medizinischen Auswirkungen und biologischen Effekten sind zahlreiche Zusammenhänge und Wirkungsmechanismen bisher unentdeckt geblieben.
1.2 Ziele der Arbeit
Mit dieser Arbeit möchte ich einen Überblick über die wichtigsten Grundlagen der Thematik, über die für den Menschen relevanten Felder, die zur Zeit diskutierten und/oder bereits bewiesenen medizinischen Folgen ihres Einwirkens und über ausgewählte Untersuchungsmethoden auf diesem Gebiet der Wissenschaft geben. Ferner soll auf gesetzliche Grenzwerte und einige individuelle Schutzmaßnahmen eingegangen werden. Im Hinblick auf die äußerst unterschiedlichen wissenschafltichen Standpunkte will ich versuchen, die Thematik so differenziert und so objektiv wie möglich darzustellen.
Da der Mensch neben den künstlich erzeugten Feldern auch natürlichen elektrischen/magnetischen Feldern ausgesetzt ist, wird sich diese Arbeit nicht nur mit nieder- bzw. hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern, sondern auch mit dem natürlichen elektromagnetischen Umfeld des Menschen befassen.
Um den gegebenen Rahmen einzuhalten, ist es jedoch notwendig, sich auf die wesentlichen Aspekte zu beschränken.
2. Physikalische Grundlagen und Definitionen
Bevor ich auf die Wirkungen elektromagnetischer Felder und Wellen zu sprechen komme, müssen der umgangssprachliche Begriff "Elektrosmog" ebenso wie die physikalischen Grundlagen der Entstehung von elektrischen bzw. magnetischen Feldern geklärt werden.
2.1 Definition „Elektrosmog"
"Unter dem wenig wissenschaftlichen, aber mittlerweile eingebürgerten Begriff "Elektrosmog" (Smog aus dem Englischen Smoke + Fog) subsummiert man die Gesamtheit der elektromagnetischen Felder, denen die Menschen heutzutage insbesonders in den Industriestaaten ausgesetzt sind."(Dr. Barnbas Kunsch in gsf Bericht 20/93, S.23)
2.2 Physikalische Felder
Physikalisch beschreibt das Feld einen Raum, in dem physikalische Kräfte einer bestimmten Größenordnung wirken. Bei der elektromagnetischen Strahlung sind das elektrische und das magnetische Feld von Bedeutung. In ihrem statischen Zustand (d.h.: die Felder verändern sich in Abhängigkeit von der Zeit nicht) sind sie für das Thema Elektrosmog nicht so bedeutend wie das elektrische und das magnetische Wechselfeld (d.h.: die Felder verändern sich in Abhängigkeit von der Zeit). (König/Folkerts 1992, S.12) Allerdings dienen diese einfachen Felder gut dazu, ihre Theorie zu erklären, da man elektrisches und magnetisches Feld im stationären Zustand klar voneinander trennen kann, was im Bereich der Wechselfelder und hier besonders im Hochfrequenzbereich nicht mehr möglich ist.
2.2.1 Das elektrische Feld
Physikalisch ist das elektrische Feld als ein Raum definiert, in dem auf geladene Körper Kräfte ausgeübt werden.
Um das elektrische Feld anschaulich zu beschreiben, benützt man sog. Feldlinien.
Läßt man Grießkörner oder längliche Kunststoffasern auf einer dünnen Ölschicht schwimmen und setzt sie einem elektrischen Feld aus, so kann man diese el. Feldlinien leicht sichtbar machen (siehe Abb.1 und 2 nächste Seite). (Müller/Leitner/Mráz 1991, S.28)
Außerdem haben elektrische Feldlinien folgende definierte Eigenschaften:
- Sie gehen immer von der positiven Ladung aus und enden bei der negativen.
- Sie treffen immer senkrecht auf die Leiteroberfläche.
- Sie schneiden sich nicht.
- Die Tangente an einer Feldlinie gibt die Kraftrichtung für eine Ladung am Berührungspunkt an (siehe Abb.3).
- Die Dichte der gezeichneten Feldlinien gibt das Maß der Kraft an.
(Skriptum Physik LK K12 1996, "Das el. Feld")
Verlaufen die Feldlinien parallel zueinander, so handelt es sich um ein homogenes elektrisches Feld. Das natürliche elektrostatische Feld der Erde (siehe 4.4.2) oder das Feld eines Plattenkondensators sind bekannte Vertreter dieser Feldart.
In der Praxis treten elektrische Felder auf, sobald Spannung an einem elektrischen Gerät anliegt, auch wenn noch kein Strom fließt. Sobald also der Stecker eines Gerätes in die Steckdose gesteckt wird, baut sich um das Gerät und die Anschlußleitung ein elektrisches Feld auf. Die Stärke des elektrischen Feldes hängt von der Spannung des Systems ab. Die elektrische Feldstärke (E) wird in Volt pro Meter (V/m) gemessen (siehe auch Abb. 4).
Elektrische Felder können relativ leicht abgeschirmt werden, selbst normale Bau- und biologische Materialien schwächen elektrische Felder sehr stark. Durch Hauswände normaler Bauweise werden äußere elektrische Felder um ca. 90 Prozent reduziert.
(König/Folkerts 1994, S. 16 - 19)
2.2.2 Das magnetische Feld
Magnetische Felder wirken nur auf bewegte elektrische Ladungen und magnetisierte Materie. Sie können durch Permanentmagneten (statische Felder) oder durch elektrische Ströme (statische Felder durch Gleichströme, Wechselfelder durch Wechselströme) erzeugt werden.
Im Gegensatz zu den elektrischen Feldlinien sind die magnetischen geschlossen (siehe Abb. 5 und 6). Das magnetische Feld eines stromdurchflossenen Leiters breitet sich in Kreisbahnen senkrecht zu dessen Ebene aus. Die Stärke des magnetischen Feldes hängt von der Höhe des fließendes Stromes ab. Magnetische Felder treten erst dann an elektrischen Geräten oder Anlagen auf, wenn diese eingeschaltet werden, also Strom fließt. Die Stärke des magnetischen Feldes hängt von der Höhe des fließenden Stromes ab.
Die Maßeinheit für die Magnetfeldstärke (physikalisch durch ein H beschrieben) ist Ampere pro Meter (A/m). Üblich ist aber eine Beschreibung des Magnetfeldes durch eine andere Größe, nämlich die „magnetische Kraftflußdichte" (Formelzeichen B). Ihre Maßeinheit ist Tesla (T) (siehe auch Abb.4). Die magnetische Permeabilität (auch magnetische Leitfähigkeit genannt; Formelzeichen µ), eine für jedes Material spezifische Konstante, stellt den Zusammenhang zwischen der Feldstärke H und der magnetischen Kraftflußdichte B auf folgende Weise her: F=B/µ. Für den Menschen sind insbesondere die magnetischen Eigenschaften der Luft von herausragender Bedeutung. (König/Folkerts 1992, S.14) Die Tabelle auf Seite 28 (Abb. 24) bietet einen Überblick über einige Haushaltsgeräte und ihre spezifische magnetische Kraftflußdichte.
2.2.3 Wechselfelder und elektromagnetische Strahlung
Bisher war nur die Rede von zeitlich konstanten Feldern, die auch stationäre oder statische Felder genannt werden. Im Zusammenhang mit "Elektrosmog" ist jedoch der zeitliche Charakter der Felder von großer Bedeutung.
"Polt sich ein elektrisches oder magnetisches Feld periodisch innerhalb bestimmter Zeitintervalle symmetrisch um, spricht man von einem klassischen Wechselfeld." (König/Folkerts 1992, S. 15)
Folglich ist das Feld, das ja durch die fließenden Ladungen verursacht wird, nicht mehr konstant. Es verändert sich, zeitlich gesehen, im selben Rhythmus wie die Ladungsbewegung. (Nimtz/Mäcker 1994, S.60)
Physikalisch bezeichnet man einen kompletten Umpolungsvorgang des Feldes als Schwingung. Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde ergeben schließlich die Frequenz eines Feldes, durch die der zeitliche Charakter von Wechselfeldern physikalisch beschrieben wird. Die Frequenz hat die Einheit Hertz (1 Hz = 1 Schwingung pro Sekunde) (siehe auch Abb.4). (Sievers 1997, S. 31)
Maxwell berechnete schon im vorigen Jahrhundert, daß im freien Raum ein Wechselfeld einer Art (elektrisch oder magnetisch) immer ein Wechselfeld der anderen Art (el. oder mag.) erzeugt. Dies bezeichnet man als elektromagnetische Welle, die aus zwei Komponenten besteht und sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Der Abstand von einem Wellenmaximum bis zum nächsten ist die Wellenlänge (siehe Abb. 7).
(König/Folkerts 1992, S. 15)
2.3 Frequenzspektrum
Da Felder mit einer geringen Schwingungsanzahl pro Sekunde andere Eigenschaften haben als solche mit einer hohen unterscheidet man zwischen nieder- (0Hz-30kHz) und hochfrequenten (30kHz-300GHz) Wechselfeldern. Bei Wechselfeldern im Hochfrequenzbereich sind das elektrische und das magnetische Feld besonders eng aneinander gekoppelt. Man spricht von der elektromagnetischen Strahlung (siehe Abb.7). Eine Übersicht über das gesamte elektromagnetische Spektrum gibt nebenstehende Tabelle (siehe Abb.8).
3. Untersuchungsmethoden der Wissenschaft bezüglich der biologischen Wirkungen elektromagnetischer Felder
Zum Thema Elektrosmog gibt es eine unüberschaubare Anzahl wissenschaftlicher Untersuchungen, Studien und Arbeiten. Für ein besseres Verständnis der im Rahmen dieser Arbeit angesprochenen biologischen Auswirkungen elektromagnetischer Felder und Wellen auf den Menschen sollen zuerst die verschiedenen Untersuchungsmethoden der Wissenschaft auf diesem Gebiet kurz dargestellt werden. (Katalyse e.V. 1994, S. 42)
3.1 Epidemiologische Studien:
In epidemiologischen Studien wird nach einem möglichen Zusammenhang oder einer Unabhängigkeit zwischen einer Kranken- oder Todesstatistik und einer belastenden Größe gesucht. Meist erfolgt eine Aufteilung des untersuchten Personenkreises in mehrere Belastungskategorien. Ferner benötigt man eine möglichst unbelastete Kontrollgruppe. Anschließend wird untersucht, wie oft, bzw. inwieweit, Krankheiten, von denen vermutet wird, daß sie durch die Belastungsgröße (z.B. durch elektrische Strahlung von Mobiltelefonen) verursacht oder gefördert werden, in den verschiedenen Gruppen im Vergleich zu der Kontrollgruppe auftreten. Daten, auf denen diese Untersuchungen basieren, stammen meist von Gesundheits-, Krebs- oder Sterberegistern und haben oft - durch ihr Alter bedingt - eine geringe Aussagekraft.
Bei der Erstellung derartiger Studien spielen meist folgende Faktoren hinsichtlich der Zuverlässigkeit eine große Rolle:
1) Abhängigkeit von der Fallzahl (= Anzahl der in die Studie einbezogenen Krankheits- oder Todesfälle)
2) Schwer definierbarer Wert der Belastungsgröße (Krankheits- und Todesfälle schon alt; keine oder nur mangelhafte Meßdaten, da die Fälle nur selten auf die Belastungsgröße hin untersucht wurden)
3) Schlechte oder keine Erfassung von möglichen weiteren Faktoren (Kofaktoren), die den Verlauf der Krankheit ebenfalls beeinflußt haben können
4) Fehlen eines plausiblen Erklärungsmodells für die Anzahl der Krankheitsfälle
5) Größe des Risikofaktors (= Unterschied der Häufigkeit von Krankheits- bzw. Todesfällen zwischen belasteten Gruppen und der Kontrollgruppe)
6) Deutlich ersichtlicher, linearer Zusammenhang zwischen Größe der Belastung und Anzahl der Erkrankungen ist beim Thema Elektrosmog nicht gegeben
Vorteile epidemiologischer Studien:
1) Langzeitstudien am Menschen
2) Praxisnah
3) Einzige Möglichkeit, Langzeitwirkungen auf den menschlichen Körper zu zeigen
Nachteile:
1) Gefundene Korrelation gibt nur Hinweis auf möglichen Zusammenhang, kann aber nie eine Ursache-Wirkungs-Beziehung beweisen.
2) Großer Aufwand für genaue Untersuchung nötig.
(Katalyse e.V. 1994, S. 42/43)
3.2 Menschenversuche ( "in-vivo"-Experimente)
Hier werden freiwillige Versuchspersonen exakt meßbaren äußeren Feldern ausgesetzt und Auswirkungen auf physiologische und psychologische Vorgänge ermittelt (z.B. Herz- und Pulsfrequenz, EEG, EKG, Veränderungen in Blut, Urin oder Hormonhaushalt, Gefühle und Wahrnehmungen etc.)
Vorteile dieser Art von Untersuchungen:
1) Versuche werden direkt am Menschen vorgenommen und müssen nicht von Tierversuchen oder Zellexperimenten übertragen werden
2) Einfache Wiederholbarkeit
3) Leichte Kontrollierbarkeit von möglichen Kofaktoren
Nachteile:
1) Begrenzung der Versuchsreihen auf Grund ethischer Grundsätze (z.B. hohe Feldbelastung im Langzeitversuch nicht vertretbar, da schwere Schädigungen der Versuchspersonen nicht ausgeschlossen sind)
2) Praxisnahe Bedingungen schwer herzustellen (Versuche müßten Jahre dauern)
3) Versuchspersonen meist junge, gesunde Erwachsene => Nichtbeachtung anderer Gruppen (Kinder, Alte, Kranke) (Katalyse e.V. 1994, S. 44)
3.3 Tierversuche ("in-vivo"-Experimente)
Um Auswirkungen elektromagnetischer Felder und Wellen auf den Menschen nachweisen zu können sind Tierexperimente unumgänglich, da hier Versuche durchgeführt werden können, die mit Menschen niemals zur Debatte stünden (siehe 3.2 Menschenversuche / Nachteile).
Versuchstiere werden in Gruppen exakt bestimmten äußeren Feldern ausgesetzt. Gut kontrollierte und möglichst genaue Versuchsbedingungen werden angestrebt (Ernährung, Beleuchtung, Temperatur, etc.).
Vorteile von Tierversuchen:
1) Einfache Wiederholbarkeit
2) Möglichkeit der Untersuchung synergetischer Effekte (z.B. Kombinationswirkung von Feldern und Chemikalien)
3) Ethische Barriere niedriger (auch Langzeitversuche mit hohen Belastungen möglich)
Nachteile:
1) Ethisches Grundproblem (Frage nach Relation zwischen gewonnener Erkenntnis und zugefügtem Leid)
2) Bedingte Übertragbarkeit auf den Menschen (Katalyse e.V. 1994, S. 44)
3.4 Zellexperimente ("in-vitro"-Experimente)
Auch Versuchsreihen mit Zellkulturen sind notwendig, um Aussagen über die möglichen Auswirkungen des „Elektrosmogs" treffen zu können.
Zellkulturen werden elektromagnetischen Feldern ausgesetzt (meist E.Coli Bakterien, Hefezellen, Zellen des chinesischen Hamsters oder menschliche Krebszellen). Beste Vorbedingungen sind natürlich Kolonien genetisch identischer Zellen.
Vorteile der Zellexperimente:
1) Geringer experimenteller und finanzieller Aufwand
2) Keine ethische Rechtfertigung nötig (also auch Langzeitversuche und Versuche mit hohen Feldstärken möglich)
3) Sehr gut kontrollierbare Versuchsbedingungen
Nachteil:
Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen stark eingeschränkt, da sich bestimmte Effekte erst bei der Bestrahlung ganzer Organe zeigen oder Veränderungen einzelner Zellen durch Regelmechanismen des Körpers abgewehrt oder kompensiert werden können.
(Katalyse e.V. 1994, S. 45)
3.5 Erstellung von Wirkungsmodellen
Wenn eine im Versuch herausgearbeitete Hypothese wissenschaftlich anerkannt werden soll ist dazu ein einleuchtendes Wirkungsmodell nötig, mit dessen Hilfe Voraussagen über den Ausgang weiterer Experimente unter anderen Bedingungen möglich sind.
Bei mehrfacher Bestätigung eines Wirkungsmodells durch verschiedene Experimente gilt dieses als experimentell abgesichert und wird zur Theorie.
In diesem Zusammenhang stellen sich folgende Probleme:
1) Wirkungsmodelle sind von Menschen konstruierte Abbilder der Wirklichkeit. Experimentelle Befunde, die nicht mit der Theorie übereinstimmen, dürfen keineswegs als falsch abgestempelt werden
2) Theorien stellen neben den Experimenten die Basis der wissenschaftlichen Vorgehensweise dar. Gibt es kein Wirkungsmodell, wird eine Theorie wissenschaftlich nicht anerkannt
3) Bei fast allen durch elektromagnetische Felder hervorgerufenen Effekten gibt es bislang kein Wirkungsmodell (Katalyse e.V 1994, S. 45/46)
4. Die verschiedenen Felder, ihre biologischen Wirkungen und die eventuellen medizinischen Folgen
4.1 Vorbemerkung
Wissenschaftler und Biologen vertreten völlig verschiedene Standpunkte bezüglich der Auswirkungen elektromagnetischer Belastungen. Titel wie „Strom des Lebens, Strom des Todes" oder „Elektrosmog - der unsichtbare Krankmacher" (Steinig 1994) erwecken beim Laien natürlich den Eindruck, als wäre eine von elektrischen- bzw. magnetischen Feldern ausgehende Gefahr bereits erwiesen.
Unter der Fachliteratur zu dieser Arbeit erwies sich das Buch des Katalyse e.V. „Elektrosmog - Gesundheitsrisiken, Grenzwerte, Verbraucherschutz" als objektiv. Überdies ist dieses Werk übersichtlich gegliedert und verständlich geschrieben. Daher wird in dem anschließenden Hauptteil dieser Arbeit mehrfach auf dieses Buch, welches mir von mehreren Seiten empfohlen wurde, zurückgegriffen.
4.2 Felder im Niederfrequenzbereich
Eine Übersicht über mögliche Auswirkungen gibt nebenstehende Abbildung (siehe Abb. 9).
4.2.1 Hormonhaushalt
Im Bereich der gesundheitlichen Auswirkungen von Wechselfeldern im Niederfrequenzbereich spielen die Einflüsse auf den menschlichen Hormonhaushalte eine besonders wichtige Rolle (Katalyse e.V. 1994, S. 47).
Daher werde ich auf diese Art der Beeinflussung etwas genauer eingehen:
Hormone sind körpereigene, wirkungsspezifische Stoffe und entstehen in Drüsen mit innerer Sekretion (z.B. Schilddrüse, Zirbeldrüse). Sie werden im ganzen Körper verbreitet und können so weit von ihrem Entstehungsort entfernt wirken. Hormone wirken schon in sehr niedrigen Dosen (=> treten meist in geringer Konzentration auf) und sind für viele Regulationsmechanismen des Körpers unbedingt notwendig (z.B. Blutzuckerregulierung). (Hoffmann-Graunke 1997, S.13)
In zahlreichen wissenschaftlichen Untersuchungen zum Thema Elektrosmog wird festgestellt, daß Felder im Niederfrequenzbereich das Hormon Melatonin und seine Vorstufe, das Serotonin stark beeinflussen. Das Hormon Melatonin steuert wichtige Funktionen im Bereich der Biorhythmen (z.B. Schlaf, Fortpflanzung) (siehe 4.2.2). Serotonin fungiert als Neurotransmitter, beeinflußt die Darmtätigkeit und spielt durch seine gefäßverengende Wirkung eine große Rolle beim Zustandekommen von Migräne. (Katalyse e.V. 1994, S. 47/48)
Auf der Suche nach einer „zentralen nervösen Struktur, die in der Lage ist, äußere Magnetfelder zu registrieren" (Katalyse e.V. 1994, S. 48) brachte man 1980 zum ersten mal die Zirbeldrüse (= Epiphyse oder Pinealorgan) und das von ihr gebildete Melatonin mit elektrischen und magnetischen Feldern in Verbindung (Semm u.a.).
Melatonin wird aus Serotonin gebildet, wobei die Hilfsenzyme HIOMT und NAT benötigt werden. Letzteres stellt hierbei den begrenzenden Faktor der Melatoninsynthese dar. NAT kann nicht nur in der Zirbeldrüse, sondern auch in der Netzhaut, der Leber und den Haderschen Drüsen nachgewiesen werden. (Katalyse e.V. 1994, S. 48)
Es ist wissenschaftlich erwiesen, daß die Melatoninproduktion im Normalfall während der Nacht stark ansteigt und ihr Maximum etwa zwei bis vier Stunden vor Sonnenaufgang erreicht (ca. das fünf- bis fünfzehnfache des Melatoninspiegels während des Tages). (Sievers 1997, S. 59)
Offensichtlich existieren zwei verschiedene Formen von NAT: Eine stabile, immeraktive und eine, die für das Thema Elektrosmog von besonderer Bedeutung ist, da sie durch Licht, bestimmte Chemikalien oder eben durch elektromagnetische Belastung unterdrückt werden kann (Katalyse e.V. 1994, S.48).
Durch die seit 1981 durchgeführten Versuche und angefertigten Studien (Wilson u.a.) bestätigt, gilt folgender Zusammenhang als erwiesen: Die nächtliche Melatoninsynthese wird durch einwirkende elektrische und magnetische Wechselfelder verringert. (Einwirken elektromagnetischer Felder auf die Netzhaut => weniger NAT => weniger Melatonin => gesundheitliche Auswirkungen) (siehe Abb. 10 oben) . (Katalyse e.V. 1994, S. 49)
Einige mögliche Folgen, die aus einem verminderten nächtlichen Melatoninspiegel resultieren sind in Abb. 10 zu sehen. Folgende Effekte werden ebenfalls mit einer gehemmten Melatoninproduktion in Verbindung gebracht: Schlafstörungen, Müdigkeit, Depressionen, Störungen des Tag-Nacht-Rhythmus, Immunschwäche, Auswirkungen auf den Fortpflanzungstrieb, Migräne, Menstruationsstörungen, erhöhtes Krebsrisiko, etc.
(Katalyse e.V. 1994, S. 52)
4.2.2 Biorhythmus
„Unter Biorhythmik wird das periodisch wiederkehrende Auftreten von Erscheinungen in lebendigen Systemen - Lebewesen oder auch Ökosystemen - verstanden."
(Katalyse e.V. 1994, S.54)
(Bsp: Periode der Frau, Tag-Nacht-Rhythmus).
Der Tag-Nacht-Rhythmus ist wissenschaftlich bisher am besten untersucht worden.
Eine ganze Reihe von Kontroll- und Rückkoppelungsmechanismen im Körper (z.B. Körpertemperatur) sind auf den 24 Stunden Rhythmus hin ausgerichtet. Beim natürlichen Biorhythmus des Menschen laufen sie also alle synchron. Man spricht von einer inneren Synchronisation.
Eben diese kann jedoch durch Fehlen oder Verschieben äußerer Zeitgeber (z.B. ständige Nachtarbeit, Flüge durch Zeitzonen) gestört werden. Der Mensch wird intern desynchronisiert, was Schlafstörungen, Appetitlosigkeit oder ein geringeres Leistungsvermögen zur Folge haben kann.
Einige Untersuchungen versuchen den Zusammenhang zwischen elektromagnetischen Feldern und dem Tag-Nacht-Rhythmus aufzuzeigen. Zwei verschiedene Arten der Beeinflussung gelten als möglich.
1) Einflüsse durch schwache elektrische Felder
Rütger Wever kam schon 1967 in seinen Langzeituntersuchungen zu dem Ergebnis, daß äußere elektromagnetische Felder im Niederfrequenzbereich auf den Biorhythmus wirken. Seine Versuchspersonen in einem feldfreien Raum zeigten wesentlich öfter Erscheinungen der Desynchronisation als die sich in einem nicht abgeschirmten Raum befindlichen Personen. Erstaunlicherweise konnte die Synchronisation in einem weiteren Versuch durch ein künstlich erzeugtes, sehr schwaches Feld sogar verbessert werden. Wie diese Einflüsse jedoch genau zustande kommen ist noch nicht geklärt.
2) Einflüsse auf den Melatoninspiegel
Bei Versuchen mit Ratten (Reiter 1992) konnte nachgewiesen werden, daß der Tag-Nacht-Rhythmus des Melatoninspiegels mittels elektromagnetischer Felder stark durcheinandergebracht werden kann. Durch das komplexe System der verschiedenen Rhythmen und Zyklen werden möglicherweise auch andere Biorhythmen negativ beeinflußt. Auf die Folgen eines veränderten Melatoninspiegels wurden schon oben genauer eingegangen (siehe 4.2.1 Hormonhaushalt). (Katalyse e.V. 1994, S.54-56)
4.2.3 Immunsystem
Auch auf das Immunsystem, welches uns vor dem Eindringen und der Ausbreitung bereits eingedrungener, körperfremder Substanzen und Lebewesen schützen soll, wirken äußere elektromagnetische Felder im Niederfrequenzbereich.
In verschiedenen, unabhängigen Versuchsreihen wurden einige negative Effekte gefunden, wie z.B.
- Disregulation des Immunsystems (Brinkmann/Schaefer 1992)
- Veränderungen im Kalziumstoffwechsel von Lymphozyten (Lyel u.a. 1991)
- Abnahme der Leukozytenzahl bei gleichzeitigem Anstieg der Granulozytenzahl (Schaefer
1983)
Erstaunlicherweise wurden hier, ebenso wie bei einigen Untersuchungen bezüglich der Synchronisation der Biorhythmen (siehe 4.2.2), auch durchwegs positive Beeinflussungen festgestellt. So konnte bei Mäusen, die einem elektrostatischen Feld von 200V/m ausgesetzt wurden eine wesentlich gesteigerte Immunisierung im Gegensatz zu belastungsfrei gehaltenen Kontrollmäusen festgestellt werden (Möse u.a 1973).
Die bisher angefertigten Studien liefern jedoch nur Hinweise, das elektrische/magnetische Felder das Immunsystem des Menschen beeinflussen. Auch der Zusammenhang mit Allergien und Immunschwächen, die ebenfalls in Verbindung mit dem Elektrosmog stehen könnten, ist noch nicht ausreichend untersucht, um aussagekräftige Ergebnisse vorzeigen zu können. (Katalyse e.V. 1994, S.56 - 58)
4.2.4 Krebs
Bedingt durch das enorme öffentliche Interesse an diesem Teilgebiet der Elektrosmog-Forschung existiert eine Vielzahl an Studien zu diesem Thema.
Wie aus der Tabelle (siehe Abb. 11 nächste Seite) ersichtlich wird, stellen fast alle epidemiologischen Studien, die Auswirkungen von Hochspannungsleitungen bezüglich der Krebsentstehung untersuchen, ein 1,5 bis 3faches Krebs- und insbesondere Leukämierisiko für Kinder fest. Durch grobe Schätzung der elektromagnetischen Belastung und durch die geringen Fallzahlen (Leukämie ist eine sehr seltene Krankheit) wird die Aussagekraft dieser Studien jedoch deutlich herabgesetzt. Jährlich, so wird geschätzt, könnten in Deutschland knapp zehn, durch Hochspannungsleitungen verursachte Leukämiefälle auftreten. Für Erwachsene konnte keine bemerkenswerte Risikoerhöhung festgestellt werden. Ähnliche Schlüsse lassen sich auch aus den Untersuchungen ziehen, die sich mit den gesundheitlichen Auswirkungen elektrischer Heizdecken befassen. Aus ihnen geht hervor, daß Heizdecken das Risiko für Gehirntumore und Leukämie bei Kindern erhöhen. (Katalyse e.V. 1994,
S. 58 - 61)
Anders verhält es sich mit Studien über Gefährdungen am Arbeitsplatz durch elektromagnetische Einflüsse. Ganz klar ist hier der Computer und insbesondere der Bildschirm von besonderem Interesse.
In diesem Zusammenhang wurde bei Frauen die doppelte Mißgeburtenrate festgestellt, wenn sie mehr als 20 Stunden in der Woche vor dem Bildschirm saßen (König/Folkerts 1992, S. 59). Auch bei Arbeitern in Elektroberufen wurden gesundheitliche Risiken aufgezeigt. Ein um das zwei- bis dreifach gestiegenes Risiko für Hirntumore, Tumore des zentralen Nervensystems und Leukämie wird bei Langzeitbeschäftigten dieser Branche geschätzt. Eventuelle Kofaktoren (Rauchen, giftige Dämpfe etc.) wurden in vielen Studien berücksichtigt, was die Ergebnisse zusätzlich absichert. (Katalyse e.V. 1992, S.61-63)
Wie jedoch Felder im Niederfrequenzbereich im Detail Krebs verursachen können, ist noch unklar. Folgende, biologische Mechanismen zur Krebsentstehung sind jedoch denkbar:
- Änderungen des Kalziumionenflusses (=> verändertes Zellwachstum) (Sievers 1997, S.58)
- Störung der Tumorkontrollmechanismen, die durch Immunsystem und Hormonhaus
halt gesteuert werden
- Störung der Zellkommunikation
- Aktivierung von spezifischen Gensequenzen, die Krebsgene (Onkogene) enthalten
(Katalyse e.V. 1992, S. 63)
- Einflüsse auf das Immunsystem (Sievers 1997, S. 58)
4.2.5 Nervensystem, Verhalten, Psyche
Da viele Untersuchungen zeigen, daß elektrische/magnetische Felder sich ab einer bestimmten Feldstärke auch auf das Verhalten des Menschen auswirken, muß dies ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit erwähnt werden.
In unterschiedlichen Studien wurde sowohl eine erhöhte als auch eine herabgesetzte Atemfrequenz als Reaktionen auf niederfrequente Felder festgestellt. Ebenso verhält es sich bei der Pulsfrequenz, der Reaktionszeit und der Leistungsfähigkeit der Versuchspersonen. Erklärbar werden diese unterschiedlichen Ergebnisse durch sogenannte Fenstereffekte. D.h., daß sich einige Wirkungen nur bei ganz bestimmten Feldstärken und Frequenzen zeigen. Sind die Werte etwas höher oder tiefer verändern sich diese Effekte stark oder verschwinden vollständig. (Katalyse e.V. 1994, S. 69-70)
Auch auf die menschliche Psyche nehmen Felder im Niederfrequenzbereich Einfluß. Beschwerden von Amputierten und Hirnverletzten, seelische Störungen sowie Depressionen bis hin zum erhöhten Selbstmordrisiko konnten allgemein festgestellt werden. Ein richtiges Erklärungsmodell existiert auch für diese Effekte noch nicht. Jedoch wird ein enger Zusammenhang zwischen der menschlichen Psyche und dem Hormonhaushalt (siehe Auswirkungen auf den Melatoninspiegel) vermutet. (Katalyse e.V. 1994, S.71-72)
4.2.6 Wirkungssmodelle
Die Bedeutung von Wirkungsmodellen für die Glaubhaftigkeit von Hypothesen wurde schon in Punkt 3.5 erklärt. „Ein vollständiges und widerspruchsfreies Modell existiert für die Wirkung elektromagnetischer Felder auf Organismen noch nicht." (Katalyse e.V. 1994, S. 72) Mittlerweile gibt es jedoch einige vielversprechende Ansätze, die hier kurz angesprochen werden sollen:
4.2.6.1 Körperstromdichte
Das Körperstromdichte-Modell ist eine der einfachsten und am weitest verbreiteten Modellvorstellungen. Magnetische Wechselfelder dringen fast ungehindert in den Körper ein und sorgen für induzierte Wirbelströme im Körper (siehe Abb. 13 und 14 nächste Seite). Elektrische Felder laden die Körperoberfläche elektrisch auf. Da sich das elektrische Wechselfeld jedoch mit einer bestimmten Frequenz umpolt, strömen ständig Ladungen durch unseren Körper, die versuchen das äußere Feld auszugleichen. Als Folge entstehen ebenfalls Wirbelströme im Körper (siehe Abb. 12 nächste Seite). Diese magnetische und elektrische Induktion nennt man „Körperstromdichte". Ihre Intensität wird in Ampere pro Quadratmeter (A/m²) angegeben. (Sievers 1997, S.52-53)
Das Modell bietet Vorteile, da es keine Rolle spielt, ob die Körperstromdichte durch magnetische oder elektrische Felder verursacht wurde. Jedoch stößt es schnell an seine Grenzen, da es wichtige Faktoren wie eine unterschiedliche Stromdichte im Körper (Hals stärker als Rumpf), den Einfluß von Fenstereffekten oder die speziellen Wirkungen auf bestimmte Organe (z.B. die Zirbeldrüse) nicht berücksichtigt. Dennoch stellt es die heutzutage die Basis für die Grenzwertfindung elektromagnetischer Belastungen dar (siehe 5.1). (Katalyse e.V. 1994, S.73-75)
4.2.6.2 Kalzium
Kalziumionen kommen in jeder menschlichen Zelle vor und werden ebenfalls von elektromagnetischen Feldern beeinflußt. Sie sind unerläßlich für die Muskelkontraktion (Hoffmann-Graunke 1997, S.11), die Weiterleitung von Aktionspotentialen (Hoffmann-Graunke 1997, S. 9) sowie beim Aufbau der anorganischen Knochenmasse (Katalyse e.V. 1994, S. 75). In mehreren Untersuchungen wurde festgestellt, daß sich Veränderungen der Kalziumionen auch auf die Zellteilungsmechanismen (Zusammenhang mit Krebs) und die Zellkommunikation (siehe 4.2.6.3) auswirken (Katalyse e.V. 1994, S.76).
4.2.6.3 Zellmembran
Veränderungen an der Zellmebran sollen für Störungen der Zellkommunikation oder erhöhte Kalziumausschüttungen verantwortlich sein, was z.B. auch die Veränderung des Melatoninspiegels erklären würde (gestörte Wechselwirkung zwischen Nervenzellen und Rezeptoren der Zirbeldrüse)(Katalyse e.V. 1994, S.76-77).Für einige Wissenschaftler stellt die Zellmembran den „entscheidenden Ort der Wechselwirkung zwischen lebenden Systemen und von außen darauf einwirkenden elektromagnetischen Feldern" (Katalyse e.V. 1994, S.77)dar.
4.2.6.4 Zyklotron-Resonanz-Modell
„Das Zyklotron Resonanz-Modell beruht auf der physikalischen Tatsache, daß bewegte geladene Teilchen sich im statischen Magnetfeld (z.B. dem Erdmagnetfeld) auf Kreisbahnen mit einer bestimmten Bahnfrequenz bewegen. Wirkt zusätzlich ein elektrisches oder magnetisches Wechselfeld, das mit der Bahnfrequenz des Teilchens in Resonanz ist, wird die Energie auf das geladene Teilchen übertragen." (Katalyse e.V. 1994, S. 78)
Mit diesem Modell gelingt es, die Problematik der Fensterfrequenzen (= Auftreten charakteristischer Effekte bei nur ganz bestimmten Frequenzen) zu klären (siehe 4.2.5), jedoch stellte es sich als experimentell höchst kompliziert und nur schwer nachweisbar heraus. (Katalyse e.V. 1994, S.78-79)
4.2.6.5 Direkte neuronale Effekte
Ebenfalls in der Diskussion stehen direkte Einflüsse des Elektrosmogs auf Neuronen. Es ist bekannt, daß bei der neuronalen Informationsübertragung essentielle Stromimpulse erzeugt werden. Fraglich ist, ob ein, durch ein äußeres Feld erzeugtes, Signal stark genug sein kann, um diese Kommunikation der Neuronen zu stören. Dieses Modell ist eng mit den bisherigen verbunden und kann nicht eindeutig von ihnen getrennt werden, da eine elektrische oder magnetische Störgröße gleichzeitig auch die Zellmembranen und die Kalziumionen beeinflußt. Es sollte daher mit den anderen Erklärungsmodellen im Zusammenhang gesehen werden. (Katalyse e.V. 1994, S. 79-80)
4.3 Felder im Hochfrequenzbereich
4.3.1 Grundlagen
Neben den Feldern im Niederfrequenzbereich müssen natürlich auch die elektromagnetische Strahlung im Hochfrequenzbereich (kurz HF-Strahlung), ihre möglichen biologischen Effekte und die daraus resultierenden gesundheitlichen Auswirkungen für den Menschen angesprochen werden.
Die Grenze zwischen Nieder- und Hochfrequenzbereich liegt bekanntlich bei 30 kHz (siehe 2.3 und Abb. 8). Der HF-Bereich reicht bis zu 300 GHz (Mikrowellen) hinauf, worauf die Infrarot-Strahlung folgt. HF-Strahlung wird neben ihrem Einsatz bei Radaranlagen und Mikrowellenherden hauptsächlich für die drahtlose Informationsübertragung genützt (Radio, TV, CB-Funk, Mobiltelefon).
Erst seit der flächendeckenden Verbreitung von Hochfrequenzgeräten (Handies, etc.) wird über mögliche Gefahren diskutiert. Dies ist der Hauptgrund, warum zum HF-Bereich bei weitem noch nicht soviele Studien und Untersuchungen wie zum Niederfrequenzbereich vorliegen. (Sievers 1997, S. 62)
Bei der Betrachtung der biologischen Auswirkungen von HF-Strahlung muß zwischen thermischen (Erwärmung des Körpers durch Energieaufnahme) und athermischen Effekten (direkte Auswirkungen auf den Organismus) unterschieden werden, da HF-Strahlung erst ab einem bestimmten Schwellenwert der Strahlungsintensität, der sog. „Thermischen Schwelle", durch Erwärmung des Gewebes zu einem möglichen Schaden führen kann. Obwohl Unterhalb des Schwellenwertes die Temperaturerhöhung des Gewebes zu gering für thermische Efekte ist, können ebenfalls schädliche Auswirkungen auftreten. (Katalyse 1994, S. 85).
4.3.2 Thermische Effekte
Im Gegensatz zu den bisher diskutierten Effekten sind thermische Auswirkungen wissenschaftlich weitgehend unumstritten. Sie sind die wichtigsten und gefährlichsten Auswirkungen hochfrequenter Strahlung, da der Mensch relativ hohen Strahlungsintensitäten ausgesetzt sein kann, ohne von seinem Körper davor gewarnt zu werden (Leitgeb 1991, S. 151).
Gemessen und Beschrieben wird die Intensität der HF-Strahlung durch die Leistungsflußdichte (Einheit: mW/cm²) (siehe auch Abb. 4, S.6). Die sog. „Spezifische Absorptionsrate" (Einheit: W/kg), oder kurz der SAR-Wert, wird für die Abschätzung von biologischen Effekten verwendet, da sie/er beschreibt, „wieviel Energie in einen Körper eindringt und von diesem in Wärme umgewandelt werden kann." (Sievers 1997, S. 64) (siehe auch Abb.4,S.6)
Die Erwärmung des Gewebes, die zugleich Erklärung für die angesprochenen Effekte ist, basiert auf drei physikalische Prinzipien:
„HF-Strahlung induziert hochfrequente Ströme im Körpergewebe, verursacht Orientireungsbewegungen von molekularen Dipolen und regt Moleküle zur Rotation an. Die HF-Strahlungsenergie wird dabei in Bewegungsenergie umgewandelt, die nichts anderes als eine lokale Temperaturerhöhung darstellt." (Katalyse 1994, S. 83)
Insebsondere die Umorientierungsbewegungen der Wassermoleküle (Dipole) bewirken die HF-Absorption. Das Maß der Absorption ist zusätzlich von der Frequenz der Strahlung und der Körpergröße (Mensch wirk als Antenne) abhängig. Die maximale Energieabsorption wird - physikalisch bedingt - dann erreicht, wenn die Wellenlänge der HF-Strahlung ähnlich der Körpergröße ist. Man spricht vom „Resonanzbereich". (siehe Abb. 15 und 16)
(Leitgeb 1991, S. 152)
Von etwa 13 bis ca. 21 mW/cm² Leistungsflußdichte kann der Mensch HF-Strahlung durch seine Rezeptoren in der Haut als Wärmegefühl registrieren. Jedoch können schon wesentlich geringere Leistungsflußdichten (ab ca. 0,4 mW/cm²), meist durch das Ohr, wahrgenommen werden. Die Grenze zur Schmerzwahrnehmung liegt mit ca. 3100 mW/cm² deutlich höher. Bemerkenswert ist, daß schon HF-Strahlung ab 10 mW/cm² gesundheitliche Schäden verursachen kann. Störungen bzw. Veränderungen der Zellmembranpermeabilität, sowie des Stoffwechsels, des Blut-, Immun- und Nervensystems und der Verhaltensreflexe konnten nachgewiesen werden. Die Palette wird bei höheren Leistungsflußdichten durch Beeinflussungen des Zellwachstums, embryonale Mißbildungen, Trübungen der Augenlinse (siehe unten) bis hin zu inneren Verbrennungen und Herzinfarkt ergänzt. Zu erwähnen wäre noch die Erhöhung der Gerinnungsneigung des Blutes, die allerdings nur im Bereich der extrem hohen Leistungsflußdichten (>50mw/cm²) verursacht werden kann. (Katalyse e.V. 1994, S. 87-88)
Organe wie z.B. die Hoden oder die Augen sind aufgrund ihrer geringen Durchblutung (entstehende Gewebeerwärmung wird langsamer abgebaut) besonders betroffen. Bei hohen Belastungen kann es zu einer reversiblen Sterilität kommen (selten).
Im Bereich der Augen sind die Auswirkungen von Mobiltelefonen besonders interessant. Durch ihre häufige Benutzung und ihre zwanghafte Nähe zum Kopf des Benutzers ist die HF-Strahlung besonders intensiv und vor allem auf den Kopfbereich konzentriert. Selbst bei einem praxisfremden Abstand von 30 cm zwischen Kopf und Antenne hat die einwirkende Strahlung immer noch eine Leistungsdichte von 1mW/cm². (Sievers 1997, S.67)
Das Risiko von Augenschäden, wie z.B. Trübung der Linse, grauer Star, Schädigungen der Hornhaut, etc. können jedoch nur durch Einhaltung dieser empfehlenswerten Mindestabstände signifikant reduziert werden.
(Böhm, Hermann in Süddeutsche Zeitung Nr.283/1997, S.10)
4.3.3 Nichtthermische Effekte
Auch die Existenz nichtthermischer Effekte im Hochfrequenzbereich ist heute wissenschaftlich anerkannt. Die Art und Weise, wie diese konkret den Organismus stören, ist jedoch noch nicht bekannt. (Katalyse 1994, S. 89)
Folgende biologische Auswirkungen konnten gefunden werden:
- Dreifach erhöhtes Krebsrisiko für Menschen, die teilweise HF-Strahlungen ausge-
setzt sind (siebenfaches bei Dauerbelastung)
- Abnormale Tag-Nacht-Rhythmen der Reifungsprozesse von Knochenmarkszellen (wich-
tig für Immunsystem)
- Veränderte Lympho- und Granulozytenanzahlen in Verbindung mit Fenstereffekten
(Zellexperimente ab 1 mW/cm²)
- Verändertes Antikörper-Level und veränderte Makrophagenaktivität (Tierversuche
zwischen 1 und 5 mW/cm²)
- Körperliche Befindlichkeitsstörungen (Kopfschmerzen, Reizbarkeit, Ermüdung, Augen-
reizung)
- Senkung des arteriellen Blutdrucks bei Dauerbelastung durch Mikrowellen niedriger
Intensität
- Änderung der Zellteilungsrate (Hefekulturexperimente, stark frequenzabhängig)
(Katalyse 1994, S. 92-95)
Folgende Erklärungsmodelle für diese Auswirkungen stehen zur Diskussion:
- Kalziumverlust:
Das menschliche Gehirn ist extrem empfindlich und benötigt zum störungsfreien Betrieb
ein sehr konstantes Milieu der extrazellulären Flüssigkeiten. Schwankungen von Hormo-
nen, Aminosäuren oder Kalziumionen, die im Blut des restlichen Körpers ganz natürlich
auftreten (z.B. durch Nahrungsaufnahme) werden durch die sog. Blut-Hirn-Schranke daran gehindert, sich auf die intrazerebrale Flüssigkeit (Liquor) auszubreiten. Die Diffusion der Stoffe kann verhindert werden, da die Hirnkapillaren von sog. Epithelzellen umschlossen sind.
Eine reversible Änderung der Blut-Hirn-Schranke bezüglich der Durchlässigkeit von Kalziumionen konnte bei einer Bestrahlung mit niederfrequenten modulierten Mikrowellen geringer Intensität festgestellt werden.
Obwohl die entsprechenden Versuche nur schwer durchführbar sind, gelten sie trotzdem als mögliche Erklärung für Auswirkungen von nichtthermischen Effekten. (Leitgeb 1990, S.170)
- Chemische Reaktionen:
In der Nähe von Resonanzfrequenzen könnte eine starke, kollektive Anregung von Membranbereichen verschiedener Zellen und nahen Enzymen stattfinden, welche diese gemeinsam schwingen läßt. Enzyme könnten als Folge von der Membran angezogen werden und dort eine Reaktion auslösen. In diesem Erklärungsmodell ermöglichen die Mikrowellen lediglich die Annäherung des Enzyms an die Membran, die restliche notwendige Energie könnte z.B. von Stoffwechselvorgängen stammen. Dies wäre eindeutig ein nichtthermischer Effekt, da er nicht durch Temperaturerhöhungen, sondern durch die Verbindung zweier reaktionsfähiger Komponenten zustandekäme. Bis jetzt konnte diese Hypothese jedoch noch nicht nachgewiesen werden. (Leitgeb 1991, S. 171/172)
- „Beeinflussung der „gating"-Moleküle, welche die Öffnungs- bzw. Verschlußzeiten
der Ionenkanäle in Membranen steuern" (Katalyse 1994, S. 95).
- Störung von festgebundenen Wassermolekülen in den globulären oder membran-
assoziierten Proteinen (=> veränderung physiologischer Prozesse) (Katalyse 1994, S. 95)
4.4 Natürliche Felder in der Umgebung des Menschen
Eine Übersicht über die natürlichen Felder gibt Abb. 17..
4.4.1 Magnetische Felder (Erdmagnetfeld und Magnetstürme)
Die Erdkugel ist von einem magnetischen Feld umgeben, dessen magnetische Flußdichte zwischen etwa 30 µT bis 60 µT liegt (1 µT = 10-6 Tesla). Das Feld weist in der Umgebung der magnetischen Pole eine höhere Flußdichte auf als im Bereich des Äquators; außerdem variiert das Feld örtlich. In den Dimensionen, in denen es auf uns einwirkt, kann es jedoch als homogen angesehen werden. (Katalyse e.V. 1994, S.21)
Angenähert wird das erdmagnetische Feld durch einen im Erdmittelpunkt befindlichen magnetischen Dipol, dessen Achse um 11,4° gegen die Rotationsachse der Erde geneigt ist und die Erdoberfläche an den geomagnetischen Punkten durchstößt. Diese liegen in der Nähe geographischen Pole und sind jene Punkte der Erdoberfläche, in denen die Feldlinien senkrecht stehen. (Leitgeb 1991, S. 94)
Die Bedeutung des Erdmagnetfeldes liegt darin, daß es hochenergetische, aus den Tiefen des Weltraums kommende, geladene Teilchen ablenkt und so die Erdoberfläche vor ionisierenden Strahlungen aus dem Weltraum schützt.
Es ist allgemein bekannt, daß sich schwache statische Magnetfelder auf Lebewesen auswirken, für sie sogar oft von großer Bedeutung sind. Zugvögel z.B. besitzen zur Orientierung Eisenoxidkristalle am Ende des Trigeminusnervs, die sich im Erdmagnetfeld ausrichten. Da man beim Menschen bisher kein derartiges Sinnesorgan gefunden hat, bleibt die Frage, wie wir eigentlich elektromagnetische Felder wahrnehmen offen (P.M Magazin 1/1998, S.51).
Erdmagnetische Stürme sind plötzliche, relativ starke zeitliche Variationen des erdmagnetischen Feldes. Sie sind Teil der erdmagnetischen Aktivität und werden durch besondere, in der Ionosphäre auftretende, Stromsysteme und durch starke Plasmaschwingungen, die durch die Sonnenaktivität (Eruptionen auf der Sonnenoberfläche) erzeugt werden, in der Magnetosphäre hervorgerufen (Leitgeb 1992, S. 95). Auf Grund dieser Inhomogenitäten kann das schwankende Erdmagnetfeld auf den menschlichen Organismus wie niederfrequente Wechselfelder wirken (Katalyse e.V. 1994, S.23).
Auswirkungen starker Magnetstürme auf Schizophrene und manisch Depressive konnte Becker 1993 feststellen. Eine direkte Beeinflussung der Gehirnpotentiale und Gehirnaktivitäten scheint ebenfalls stattzufinden. (Katalyse e.V. 1994, S. 71) Tiefergreifende Erkenntnisse über die detaillierten biologischen Vorgänge im Körper liegen auch hier noch nicht vor (Katalyse e.V. 1994, S. 21).
4.4.2 Elektrische Felder (Schönwetterfeld und Kleinionenkonzentration)
Elektrostatische Felder entstehen durch statische Aufladungen. Um diese zu erzeugen, muß eine Ladungstrennung stattfinden. Meist geschieht dies durch Reibung zweier verschiedener, schlecht leitender Materialien. Trockene Luft begünstigt diesen Vorgang. In der Natur geschieht dies z.B. wenn Luftschichten aneinander reiben. Es kommt zu einer Ladungstrennung und schließlich zum Gewitter (siehe Abb.17).
Durch die Aufladung der Ionosphäre (negativ im Verhältnis zur Erdoberfläche) existiert auch in der Natur ein schwaches elektrostatisches Feld. Dieses „Schönwetterfeld" liegt im Normalfall bei ca. 130 V/m, unterliegt jedoch starken Schwankungen, die vor allem durch die Jahreszeit und die Erdoberflächenbeschaffung (Wasser, Wald, Gebäude, etc.) verursacht werden (siehe Abb. 17 und 18). Es wird durch elektrische Entladungen (Blitze) der Ionosphäre aufrechterhalten.
Direkte biologische Einflüsse des Schönwetterfeldes sind sehr gering, da der menschliche Körper durch Influenzladungen ein Gegenfeld aufbaut, das ein tiefes Eindringen der Strahlung verhindert. (Katalyse 1994, S.17-19)
Indirekt beeinflußt das Schönwetterfeld den menschlichen Organismus sehr wohl, da es die Anzahl der Kleinionen, die sich in der Luft befinden, bestimmt. Kleinionen entstehen, wenn Moleküle durch die Strahlung der Sonne ionisiert werden. Verändert sich nun das Schönwetterfeld (durch natürliche Einflüsse, andere elektrostatische Felder wie z.B. das Feld eines Teppichbodens oder durch Schadstoffe in der Luft), so verändert sich auch die Kleinionenkonzentration.
Durch wissenschaftliche Untersuchungen konnte eine Relevanz der Kleinionenkonzentration für unsere Gesundheit feststellt werden.
Durch ein Absinken der Kleinionenkonzentration kann die Anfälligkeit für Infektions- und Erkältungskrankheiten erhöht werden. Auch Einflüsse auf die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit und Reaktionszeit wurden festgestellt. Insgesamt läßt sich sagen, daß eine größere Abweichung von der normalen Kleinionenkonzentration, egal ob nach oben oder nach unten, sich negativ auf den menschlichen Organismus auswirkt. Bei einer leicht erhöhten negativen Luftionenkonzentation konnten jedoch auch positive Einflüsse festgestellt werden. (Katalyse e.V. 1994, S. 19-21)
5. Gesetzliche Grenzwerte und einige relevante Maßnahmen zum Schutz vor elektromagnetischer Strahlung
Daß elektrische und magnetische Felder negative Einflüsse auf den Organismus haben
- auch wenn die genauen Wirkungsmechanismen noch ungenügend erforscht sind - ist ausreichend, um geeignete Schutzmaßnahmen in Erwägung zu ziehen. Prinzipell gibt es zwei Arten, um eine übermäßige Belastung durch elektromagnetische Felder und Wellen zu vermeiden:
5.1 Gesetzliche Regelungen und Richtlinien (Grenzwerte)
Eigentlich wäre die gesetzliche Vorschreibung von maximalen Belastungswerten, denen Menschen ausgesetzt sein dürfen, die sinnvollste Schutzmaßnahme, da hier das „Übel bei der Wurzel gepackt wird". Jedoch liefern die von der deutschen DIN-Kommission festgesetzten Grenzwerte für die berufliche wie auch die öffentliche Exposition in elektromagnetischen Feldern und Wellen genügend Diskussionsstoff und haben für den Einzelnen oft einen wenig aussagekräftigen Charakter (siehe 5.3 Eigenexperiment).
Deutschland wird aufgrund seiner hohen Grenzwerte von Experten und Umweltschützern oft als Entwicklungsland auf diesem Gebiet bezeichnet. Verantwortlich dafür ist angeblich die Dominanz der Strom-Lobby in der DIN-Kommission, die begreiflicherweise an niedrigen Grenzwerten interessiert ist. (Sievers 1997, S 75)
Durch die unterschiedlichen Auswirkungen von nieder- bzw. hochfrequenten Feldern werden auch die jeweiligen Grenzwerte durch unterschiedliche Methoden bestimmt. Im Niederfrequenzbereich basiert die Grenzwertfindung mangels Alternativen auf dem veralteten Körperstromdichtemodell (siehe 4.2.6.1). Im Hochfrequenzbereich auf dem SAR-Wert (siehe 4.3.2). (Katalyse e.V. 1994, S. 117 u. 121)
Zur Verdeutlichung der großen Unterschiede bei den Grenzwerten zeigen die Tabellen (siehe Abb. 19 und 20) die deutschen Grenzwerte im Nieder- und im Hochfrequenzbereich von 1991, bzw. 1992 im Vergleich mit Internationalen Standards und Empfehlungen.
Doch auch auf diesem Gebiet hat Deutschland in den letzten Jahren Fortschritte gemacht, wie aus Abb. 21 ersichtlich wird. Es handelt sich um einen Ausschnitt aus der deutschen Elektrosmog-Verordnung von 1997, in der die Grenzwerte schon deutlich unter denen von 1991 und 1992 liegen.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß Grenzwerte durchaus sinnvoll und notwendig sind, wenngleich sie aufgrund ihres Zustandekommens, ihrer Ermittlung mit zum Teil veralteten Wirkungsmodellen und durch ihre relativ hohen Werte noch nicht als ausreichender Schutz angesehen werden können. (Sievers 1997, S. 78/79)
5.2 Persönliche Schutzmaßnahmen
Wie kann man sich mit einfachen Maßnahmen und technischen Mitteln vor den Feldern schützen? Alleine darüber ließe sich eine eigenständige Facharbeit schreiben. Obwohl in dieser Arbeit der Schwerpunkt eindeutig auf den biologischen Auswirkungen des Elektrosmogs liegt, sollen auch einige individuelle Schutzmaßnahmen angesprochen werden.
5.2.1 Bauliche Maßnahmen
Durch bauliche Maßnahmen kann die Belastung durch elektrische/magnetische Felder schon im Vorfeld (Neubau) drastisch verringert werden. Alternativ gibt es im Handel auch einige Schutzmöglichkeiten für bereits fertige Häuser (z.B. Netzfreischalter).
Einige Beispiele:
5.2.1.1 Abgeschirmte und verdrillte Stromkabel
Die Drähte im Kabel liegen nahe beisammen und sind ineinander verdrillt, was dem Ausbreiten der Magnetfelder entgegenwirkt (Katalyse e.V., S. 158). Elektrische Felder kann man durch einen geerdeten, metallischen Schutzmantel um das Kabel am Austreten hindern (siehe Abb.22). (König/Folkerts 1992, S. 111)
5.2.1.2 Geerdete Metallrohre
Werden Stromleitungen in geerdeten Metallrohren verlegt, so verhindern diese die Ausbreitung der elektrischen Felder nach dem selben Prinzip wie es Schutzummantelungen in abgeschirmten Stromkabeln tun (Sievers 1997, S. 124).
5.2.1.3 Alufolien, Maschendraht, metallische Tapeten und Abschirmfarbe
Schützen bei korrekter Erdung vor elektrischen Wechselfeldern, die durch die Wand dringen, können aber bei unprofessioneller Installation feldverstärkende Wirkung haben (Katalyse e.V. 1994, S156).
5.2.1.4 Netzfreischalter
Unter einem Netzfreischalter versteht man eine elektrische Schaltvorrichtung im Stromverteilerkasten eines Hauses, die für alle nachgeschalteten Stromversorgungsleitungen die Versorgungsspannung automatisch abschaltet, sobald kein Verbraucher mehr in Betrieb ist (siehe Abb.23)(König/Folkerts 1992, S.126).
Will man also seinen Schlafplatz „feldrei" machen, müssen während der Schlafphase ALLE elektrischen Geräte (auch Dauerverbraucher wie z.B. Radiowecker) in diesem Stromkreis abgesteckt werden (auch kein Stand-by-Betrieb) (Sievers 1997, S. 121). Kosten: ca. 150,- bis 300,- DM
5.2.2 Sicherheitsabstand
Einfach ein bißchen Abstand zu sämtlichen elektrischen Geräten halten wäre wohl die denkbar einfachste Methode, sich vor elektromagnetischer Strahlung zu schützen. Allerdings muß dabei bedacht werden, daß die Entfernung zu einem elektrischen Gerät nicht der ausschlaggebende Faktor für die Stärke der biologischen Wirkung ist. Dies ist allein die Strahlungsintensität (elektrische und/oder magnetische Feldstärke). Diese nimmt zwar mit der Entfernung ab, jedoch kann man nicht sagen, daß sich z.B. bei halber Strahlungsintensität auch der Risikofaktor halbiert. Hinzu kommt, daß sich in einem Raum meistens die Felder mehrer Komponenten (Lampen, Bildschirm, Fernseher, Radio) überlagen. Mit der Tabelle (siehe Abb. 24) kann man sich zwar einen Überblick über die Strahlungsintensitäten vieler Haushaltsgeräte machen, um jedoch den konkreten Wert der sich überlagernden Felder zu ermitteln, müsste jeder Raum einzeln fachkundig vermessen werden.(König/Folkerts 1992, S. 104/105)
5.3 Eigenexperiment
Die Ergebnisse eines von mir durchgeführten Experimentes verdeutlichen den begrenzten Wert der gesetzlichen Grenzwerte und Empfehlungen für den Einzelnen. Der ca. 4 Jahre alte Monitor meines Computers (Modell MAG DX 17F) erfüllt laut Hersteller die schwedische Strahlungsnorm für Bildschirme MPR II, die als Grundvoraussetzung mittlerweile von allen Herstellern eingehalten wird. Nach der Tabelle (siehe Abb. 24) sollte sein Magnetfeld in 50 cm Entfernung den Wert von 0.25µT nicht überschreiten.
Bei dem durchgeführten Experiment befand sich eine sog. Hallsonde (Gerät zum Messen von Magnetfeldern) exakt 50cm vor dem Bildschirm (siehe Abb.25). Nun maß ich in Zusammenarbeit mit meinem Physiklehrer, Herrn Roth, in mehreren Versuchsreihen das Magnetfeld vor dem Monitor. Die einzige Veränderung dabei war das abwechselnde Ein- und Ausschalten des Monitors.
Durch Berechnung ergab sich schließlich eine durchschnittliche Magnetfeldänderung von 3,3µT, also etwa dem 13 Fachen der MPR II Norm. Durch die begrenzten schulischen Meßmöglichkeiten ist dieses Ergebnis jedoch sehr ungenau. In jedem Fall läßt sich aber sagen, daß mein Bildschirm - wahrscheinlich durch sein Alter bedingt - ein weit höheres Magnetfeld ausstrahlt, als er es laut Norm und Hersteller dürfte. Im Hinblick auf die mehr als 80 Stunden die ich alleine bei der Erstellung dieser Facharbeit vor dem Bildschirm verbracht habe, ist ein gesundheitlicher Risikofaktor zweifelslos gegeben.
6. Aussichten
„Noch zeichnen sich [die] Ereignisse in völlig unscharfen Konturen ab, aber sie stellen keine Fata Morgana mehr dar." (König/Folkerts 1992, S. 176)
So läßt sich der Stand der Forschung und die Aussichten für die Zukunft treffend charakterisieren. Eine potentielle gesundheitliche Bedrohung kann niemand ernsthaft bestreiten, Ausmaß und und Auswikungen im einzelnen sind bisher aber nur bedingt nachweisbar. Das wissenschaftliche wie auch das politische Interesse wird sich in den nächsten Jahren - nicht zuletzt im Hinblick auf eine zunehmend sensibilisierte und verunsicherte Öffentlichkeit - auf nachstehende Schwerpunkte konzentrieren: (König/Folkerts 1992, S. 175/176)
- Entwicklung eines umfassenden Wirkungsmodelles, welches sämtliche Einflußfaktoren und daraus resultierende biologische Effekte erklärt (Katalyse e.V. 1994, S. 96).
- Erkenntnis des Zusammenwirkens von „Elektrosmog" und anderen Belastungsfaktoren (inneren wie äußeren) auf den Menschen (siehe Abb. 26) (Sievers 1997, S. 77).
- Gefahren für den Einzelnen. Stichworte sind insbesondere die Zunahme von Strahlungsverursachern (Handies, Mikrowellen, etc.), die Vorbeugende Aufklärung der Öffentlichkeit, wirkungsvolle und kostengünstige Schutzmaßnahmen (König/Folkerts 1992, S. 176/177).
- Anpassung der Grenzwerte auf den zunehmenden Belastungsgrad (Sievers 1997, S. 75 & 79).
7. Zusammenfassung
Bedingt durch elektrische Spannung und fließenden Strom tritt eine Strahlung auf, die mit Hilfe des Feldes physikalisch beschrieben wird. Man unterscheidet zwischen dem elektrischen Feld (leicht abschirmbar) und dem magnetischen Feld (kaum abschirmbar) und nahezu alle Materialien ungehindert durchdringt. Verändert sich ein elektrisches bzw. ein magnetisches Feld in Abhängigkeit von der Zeit, spricht man von einem Wechselfeld. Abhängig von Geschwindigkeit und Häufigkeit dieser Veränderungen unterscheidet man zwischen einem nieder- bzw. einem hochfrequenten elektromagnetischem Wechselfeld (0 Hz - 30 kHz bzw. 30kHz - 300GHz).
Die Zentrale Frage dieser Facharbeit ist die Auswirkung dieser Felder auf den menschlichen Organismus. Wissenschaftlich gibt es prinzipell drei Möglichkeiten, biologische Effekte nachzuweisen:
Menschenversuche, Tierversuche und Zellexperimente.
Können auf diesen Wegen erzielte Ergebnisse mehrfach nachgewiesen werden, so entsteht eine Theorie, der ein Wirkungsmodell zugrunde liegt.
p>Von vorrangiger Bedeutung für den Menschen sind die Wechselfelder. Eine Vielzahl von Studien konnte biologische Auswirkungen sowohl im Nieder- als auch im Hochfrequenzbereich feststellen. Bei niederfrequenten Felder spielen offensichtlich die Auswirkungen auf das Hormon Melatonin eine zentrale Rolle. Einige Studien konnten auch Einflüsse auf die Biorhythmen, das Immun- und Nervensystem, auf das Verhalten des Menschen generell, seine Psyche und sogar das Wachstum von Krebszellen aufzeigen. Bei nahezu keinem dieser festgestellten Effekte konnten die biologischen Zusammenhänge im Detail zweifelsfrei geklärt werden. Es existiert insbesondere noch kein komplettes Wirkungsmodell, welches alle biologischen Effekte erklären könnte. Einige interessante Ansätze sind aber bereits vorhanden.
Im Hochfrequenzbereich unterscheidet man zwischen thermischen und nichtthermischen Effekten. Thermische Effekte, denen die Gewebeerwärmung durch Molekülbewegungen zu Grunde liegt, sind von größerer Bedeutung. Schlecht durchblutete Organe wie z.B. Hoden oder Augen sind besonders betroffen. Doch auch Auswirkungen auf den Stoffwechsel, die Zellmembranen, sowie auf das Blut-, Immun- und Nervensystem wurden festgestellt. Für diese thermischen Effekte - ebenso für nichtthermischen Effekte wie z.B. Blutdrucksenkung, Befindlichkeitsstörungen oder ein verändertes Antikörper-Level - sind Wirkungsmodelle bisher ebenfalls nur in Ansätzen vorhanden.
Natürliche Felder, die den Menschen ständig umgeben, wurden auf mögliche Zusammenhänge mit der Gesundheit des Menschen untersucht. Tiefergreifende Erkenntnisse über ihre Wirkungsmechanismen sind in den nächsten Jahren zu erwarten.
Da eine Vielzahl von biologischen Effekten durch wissenschaftliche Arbeiten erwiesen sind, haben staatliche Institutionen Maßnahmen zum Schutz der Allgemeinbevölkerung erlassen. Eine unabhängige DIN-Kommission legt zu diesem Zweck bestimmte Strahlungs-Grenzwerte fest, denen Menschen höchstens ausgesetzt sein dürfen. Diese Maximalwerte und Empfehlungen sind jedoch äußerst umstritten und in ihrer Schutzfunktion für den Einzelnen ungenügend, was sich am Beispiel eines kleinen Eigenexperimentes zeigen ließ.
Unabhängig von staatlichen Maßnahmen sind dem Einzelnen individuelle Schutzmaßnahmen anzuraten. Durch Verwendung spezieller Baumaterialien (z.B. Abschirmtapete) oder durch den Einbau von Netzfreischaltern kann die elektromagnetische Belastung im häuslichen Umfeld des Menschen signifikant reduziert werden.
Welche Bedeutung elektromagnetische Felder und Wellen für die Gesundheit des Menschen tatsächlich haben, ist zur Zeit noch weitgehend ungeklärt. Ähnlich verhält es sich mit ihrer Rolle im Zusammenspiel mit anderen Umwelteinflüssen. Um weitergehende konkrete Feststellungen zu diesem Thema machen zu können, ist es unbedingt notwendig, die biologischen Ursachen der nachgewiesenen Effekte eindeutig erklären zu können. Dafür bedarf es eines lückenlosen Wirkungsmodelles, das derzeit noch nicht zur Verfügung steht.
Kommentare zum Referat Elektrosmog - Biologische Auswirkungen elektromagnetischer Felder und Wellen auf den Menschen und einige relevante Schutzmaßnahmen:
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