Wie gefährlich ist Mobilfunk? Prof. Dr.-Ing. M. Hartje Labor für elektrische Messtechnik Hochschule Bremen

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1 Wie gefährlich ist Mobilfunk? Prof. Dr.-Ing. M. Hartje Labor für elektrische Messtechnik Hochschule Bremen VDE/ /Ha Übersicht Gefahren? Gesundheit was ist das? Grundlagen des Mobilfunks/Funkausbreitung Technische Strahlungsreduktion Persönliche Maßnahmen bei Handybetrieb Vorsorge und Grenzwerte / Empfehlungen Zusammenfassung VDE/ /Ha - 2 -

2 Gefahr -- Definition Eine Gefahr ist eine Situation oder ein Sachverhalt, der zu einer negativen Auswirkung führen kann. In den Ingenieurwissenschaften definiert die VDE 1000 allgemeine Leitsätze für das sicherheitsgerechte Gestalten technischer Erzeugnisse : "Gefahr ist eine Sachlage, bei der das Risiko größer als das Grenzrisiko ist. VDE/ /Ha Definition Gesundheit (WHO) Gesundheit ist mehr als nur die Abwesenheit von Krankheit. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) definiert diese als: Zustand des vollkommenen körperlichen, seelischen und sozialen Wohlbefindens (engl.: "well-being" = "Wohl-sein"). VDE/ /Ha - 4 -

3 Definition Gesundheit Körperliche Faktoren Gesunde Nahrung Gesunde Umwelt Gesicherte Umgebung Körperliche Betätigung Genug Schlaf Soziale Beziehungen Seelisch-geistige Faktoren Geliebt sein und lieben Sicherheit: Geborgenheit, Lebenssinn Freiheit Verbundenheit VDE/ /Ha Wert der Gesundheit Gesundheit ist ein wichtiger persönlicher und gesellschaftlicher Wert. Ihre Bedeutung wird oft erst bei Krankheit oder mit zunehmendem Alter erkannt. Welche Einschränkungen mit dem Verlust von Gesundheit verbunden sind, wird meist erst dem alternden Menschen bewusst - durch eigene durchgestandene Krankheiten, gesundheitliche Probleme im Umfeld und das sich nähernde Lebensende. Jüngere Menschen leben unbeschwerter und risikofreudiger. Vorsorgeprogramme für jüngere Altersgruppen werden propagiert, laufen aber oft ins Leere. VDE/ /Ha - 6 -

4 Problemlage Mobilfunk 1,5 Mio Basisstationen weltweit (ca in D) Einfluss auf Gesundheit: Körpertemperatur um > 1 erhöht Absorption größer als bei Rundfunk und FS (höhere Frequenz) Breite Nutzung seit gut 15 Jahren Schwache Beeinflussung erst nach langer Beeinflussungsdauer! VDE/ /Ha Studienlage Krebs noch kein Zusammenhang jüngst: kein Zusammenhang mit Krebsrisiko bei ~ Dänen ( ) Andere Einflüsse durch schwache Felder werden untersucht Kognition Schlafverhalten WHO: : Bewertung der Risiken Kommunikation zu Angst Ästhetische Aspekte VDE/ /Ha - 8 -

5 Sozialwissenschaftliche Herangehensweise Quelle: BfS VDE/ /Ha EMF - damit befasst? Quelle: Infas 2005 ( VDE/ /Ha

6 Informationsstand Quelle: Infas 2005 ( VDE/ /Ha Gesundheitliche Beeinträchtigungen erwartet? Zukünftige Entwicklung? VDE/ /Ha

7 Im Falle gesundheitlicher Beeinträchtigungen Verzicht der Nutzer VDE/ /Ha Infas: Sorge Mobilfunk nicht besorgt besorgt Befragung von 2508 Personen Von den Besorgten: 20 % Basisstationen 20 % Handy Rest: anderes Quelle: VDE/ /Ha

8 Sorgen aus Beobachtung Befindlichkeitsstörungen Konzentrationsstörungen Kopfschmerzen (massive) Schlafstörungen Einzelne Krankheitsfälle Fragen Grenzwertverletzung? Dauerhafte Gefahr durch Mobilfunk? Welche Risiken gehen wir ein? VDE/ /Ha Aussage BfS Der vom Mobilfunk ausgehende Beitrag zur Strahlenbelastung insgesamt darf jedoch nicht unberücksichtigt bleiben. Mobilfunk muss berücksichtigt werden! Quelle: Im Jahr 2007 werden Fachgespräche zu den biologischen Schwerpunkten "Wirkmechanismen" und "chronische Effekte" stattfinden. VDE/ /Ha

9 Grundlagen Mobilfunk Eine kleine Einführung in ausgewählte Themen VDE/ /Ha Elektromagnetisches Spektrum VDE/ /Ha

10 Felder und Quellen Magnetisches Feld Elektrisches Feld Einteilung der Quellen und Felder in Langsam veränderlich und statisch Schnell veränderlich (elektromagnetisches F.) Ionisierende Strahlung Schnell veränderliche Felder = Mobilfunk VDE/ /Ha Quellen Elektrosmog VDE/ /Ha

11 Funk quellen im Haushalt Mobilfunkgeräte (80 Mio.) Mikrowellengerät Schnurlostelefone WLAN Funkkopfhörer Funkthermometer Funk-Video / Audio-Übertragung VDE/ /Ha Mobilfunk Einige weitere Aspekte VDE/ /Ha

12 Technische Anforderungen Mobilfunk Versorgung überall (an jeder Stelle?) Verfügbarkeit zu jedem Zeitpunkt Möglichst alle Gesprächswünsche parallel Ein leicht bedienbares Gerät für alles Betrieb mit Akzeptanz und Nachfrage Lange Betriebszeit der Geräte Geringe Kosten (Geräte, Betrieb) Keine Gefährdung der Bevölkerung VDE/ /Ha Große Ingenieurleistung Soll funktionieren Weltumspannendes Netz Losgelöst von politischen Wirren Auch bei und nach Naturkatastrophen Es ist daher Komplexer als die Mondlandung Jedes Handy hat heute ein mehrfaches der Rechenleistung des Lunarlanders VDE/ /Ha

13 Prinzip der Mobilfunksysteme Basisstation an herausgehobener Stelle (Relaisstellen zum Festnetz / Fernnetz) Mobiltelefone als Gegenstellen Heutiger Standard (GSM) Telefon + (Daten) Neuer Standard (UMTS) Daten + (Telefon) Nächste Entwicklung Daten (auch Telefon) VDE/ /Ha Mobilfunksystem (Fläche) Basis Basis Basis Basis Aufteilung der Fläche in Teilgebiete Basisstation mit 3 Antennen Basis mit Zentralrechner verbunden VDE/ /Ha

14 Situation Bremen Neustadt Quelle: VDE/ /Ha So funktioniert Mobilfunk Quelle: VDE/ /Ha

15 Historie des Mobilfunk Zeit Quelle: Wikipedia umts: 2006 VDE/ /Ha UMTS in Phasen Phase 1999 Breitband-Codemultiplexverfahren W-CDMA Frequency Division Duplex Time Division Duplex Zeitmultiplexverfahren Bis 1920 kbps Downloadrate High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) (ab 2006 zunächst in Großstädten) 10,8 MBit/s Netto (Praxis: weniger) VDE/ /Ha

16 Antennen & Strahlung VDE/ /Ha System Basisstation Sender 10 Watt Antennenkabel Leitungsverluste Antenne Antennengewinn Sender = 10 Watt Leitungsverluste (sehr gering) Antennengewinn [in Dezi-Bel] 1,5 15 db = 10 = 31-fache Leistung VDE/ /Ha

17 Wellenausbreitung Wellen breiten sich kugelförmig aus Die gesamte Sendeleistung wird auf die Kugeloberfläche F verteilt Mit zunehmendem Kugelradius (r) wird die Sendeleistung auf eine größere Oberfläche (F) verteilt {π = } F = 4 π r 2 Dadurch erhält eine entfernte Fläche (z.b. die Projektion eines menschlichen Körpers) deutlich geringere Feldstärke als eine nähere Fläche (Person gleicher Größe) VDE/ /Ha Antennengewinn Bezugsgröße für eine Gewinn- und Verlustbetrachtung ist Kugelförmige Ausstrahlung (sogenannter isotroper Strahler) Eigenschaft: rundum-abstrahlung auf die Kugeloberfläche VDE/ /Ha

18 Reale Antennen keine kugelförmige Abstrahlung Einschränkung der Strahlungswinkel viele gemeinsam strahlende Strahler in einer Antenne zusammengesetzt (Array) bewirken Überlagerung der Einzelfelder und Hervorhebung bestimmter Bereiche Horizontal Vertikal Abschwächung unerwünschter Bereiche Konzentration der verfügbaren Sendeleistung auf eine deutlich geringere Fläche VDE/ /Ha Antennenwinkel Rundstrahler Richtstrahler Kerze Taschenlampe VDE/ /Ha

19 Cammouflage-Antennen VDE/ /Ha Können wir den Strom wahrnehmen? Manche meinen ja! Aber -- wo ist der empfindliche Bereich? VDE/ /Ha

20 Belastung durch elektromagnetisches Feld Problem: keine direkte Wahrnehmung Aber inzwischen gefunden bei Tieren: Magnetische Sensoren bei Vögeln Nur indirekte Wahrnehmung beim Menschen nachgewiesen, aber es gibt: Chemische Wirkungen Thermische Wirkungen Athermische Wirkungen Mit anderen Sinnen (Akustisch, optisch) VDE/ /Ha Elektrosensibilität Def: Angabe von körperlichen, geistigen Beschwerden häufig bei EMF, häufiger und mehr bei gepulst als bei Dauerstrich mehrere Kurzzeitstudien können E. bisher nicht bestätigen TNO-FEL-Report 2003: schwach signifikant: UMTS ja, GSM nicht. ETH-Studie 2005: widerlegte das! aber: Teile der Fachwelt: Hypothese: Simulieren? Symptome einbilden? Entsprechen einer psychosomatische Erkrankung! Soll untersucht werden VDE/ /Ha

21 Wirkungsnachweis problematisch Studien Laborexperiment Feldversuche Zellen Tierversuche epidemiologischer Studien (Mensch) Unabhängige Studien (Doppel-Blind-Versuch) Trennung der unterschiedlichen Einflüsse Einwirkungszeit ist unterschieden kurz / lang VDE/ /Ha Hinweise auf Einflüsse Wirkung/Effekt Methode Klassifizierung schwache Hinweise Hinweise starke Hinweise konsistente Hinweise Ecolog emf 2/2005 Nachweis Krebs Krebs, insgesamt Epidemiologie. Experiment: Tier Leukämie Epidemiologie Lymphdrüsenkrebs Epidemiologie Experiment: Tier Gehirntumoren Epidemiologie Experiment: Tier Lungenkrebs Epidemiologie Brustkrebs Epidemiologie Experiment: Tier Augenkrebs Epidemiologie Hodenkrebs Epidemiologie Hautkrebs Experiment: Tier Zentrales Nervensystem Neuroendokrines Syst. Experiment: Tier Blut-Hirn-Schranke Experiment: Tier, Zellsystem Gehirnfunktionen Experiment: Mensch, Tier kognitive Funktionen, Verhalten Experiment: Mensch, Tier Motorische u. psych. Funktionen Epidemiologie Immunsystem Lymphozyten Experiment: Zelle VDE/ /Ha

22 Thermische Wirkungen Nur über eine Wirkung des Stromes nachweisbar analog zur Wärmewirkung Gleichstrom auch bei unterschiedlichen Frequenzen Elektromagnetische Felder erzeugen Wellen Elektromagnetische Wellen erzeugen Felder Felder erzeugen Stromfluß in Leitern Stromfluß in Leitern erzeugt Wärme VDE/ /Ha Sender Empfänger Q: FgF.de VDE/ /Ha

23 Berechnung der Feldstärke (Grenz- und Vorsorgewerte) m 10m 1 m Ecolog Vors. BÄrtzteK 100 µ 10 µ 1 µ 0,1 µ Messung Hrd 1 d 2 Teile aus imst, ergänzt um eigene Betrachtungen VDE/ /Ha Feldstärke mit unterschiedlichen Orten für Basisstationen im Ort Rand außerhalb Feldstärke E Schwache Netznutzung erlaubt Alternativen VDE/ /Ha

24 Mögliche Weiterentwicklungen VDE/ /Ha Neue technische Ansätze (1) Neuartige Netzstrukturen Relaisbasierte Picozellulare Netze (Wiederholer am Haus) Selbstorganisierende Netze WLAN-Heimnetze Hochfliegende Plattformen Intelligente Antennensysteme Bessere Strahlformung Mehrantennensysteme (Raum-Zeit- Optimierung) VDE/ /Ha

25 Neue technische Ansätze (2) Intelligente Signalverarbeitung Höhere Empfindlichkeit der Empfänger Mehrträgerverfahren Störunterdrückung Datenkompression Alternative Frequenzbereiche Millimeter-Wellen Niedrigere Frequenzbänder mit weniger Dämpfung UWB, Chirp Quelle: BMBF gefördert: miniwatt-studie VDE/ /Ha Strahlungsgerichtete Antennen heute Ziel: Nur der aktive Teil wird mit Strahlung Versorgt, alle anderen Bereich sind reduziert morgen Quelle: gg: miniwatt BMBF VDE/ /Ha

26 Verbesserung der Technik Ausnutzung aller heute bekannten Optionen ermöglicht voraussichtlich in den nächsten Jahren (2007 bis 2012) Mittlere Leistung der Basisstation: 1 : 800 bis 1 : reduzieren Maximale Leistung der Basisstation 1 : 100 bis 1 : Davon tragen Einzelmaßnahmen Basisstationen bei mit 1:10 bis 1:100 Reduzierung der Handyleistungen: 1 : 10 Quelle: gg: miniwatt BMBF VDE/ /Ha Leistungsgewinne nutzen Bessere, schnellere Datenübertragung oder Reduzierung der Strahlungsleistungen zum Schutz der Bevölkerung Kompromiss im Sinne aller erforderlich VDE/ /Ha

27 Erwartete Entwicklungen GSM wird für mehrere Jahre ( < 2010) noch für das Telefonieren eingesetzt Abschaltung GSM erst wenn UMTS deutlich schneller geworden ist Strahlungsminimierung wird ein wichtiges Ziel Gesundheitsstudien werden erst jetzt breit angelegt gesicherte Erkenntnisse bis 2010 Neue Konzepte und Nutzerverhalten könnten dazu führen, dass weniger Strahlung freigesetzt wird VDE/ /Ha Gefahren durch Mobilfunk Eigenes Gerät (Handy) Nutzung Elektromagnetische Felder Basisstationen Elektromagnetische Felder Lebensraum, Ästhetik VDE/ /Ha

28 Persönliche Schutzmaßnahmen VDE/ /Ha Besonders für Kinder Persönliche Möglichkeiten (Empfehlungen des BfS) Festnetzanschluss statt Handy nutzen Ganz kurze Telefonate Möglichst nicht bei schlechtem Empfang Handys, bei denen Ihr Kopf möglichst geringen Feldern ausgesetzt ist (niedrigere SAR-Wert) Nutzen Sie Head-Sets SMS statt Telefonat Gerät erst nach Verbindungsaufbau an den Kopf Quelle: VDE/ /Ha

29 Strahlungsarme Handys EN50360 (Produktnorm) EN50361 (Messung) Liste von 814 aktuellen Handys: BfS 4 W/kg 1 Erwärmung des Körpers 2 W/kg: Empfehlung des BfS 1,94 0,6 0,1 Watt/kg: aktuelle Handys Blauer Engel: 0,6 W/kg Mehr Nachfrage nach Technik statt SAR VDE/ /Ha Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung VDE/ /Ha

30 Grenzwerte Vorsorgewerte Diskussion auf der Basis von Grenzwerten (rechtlich belastbare Standards) Grenzwerte national stark unterschiedlich Grenzwerte für Beruflich exponierte Gruppen Bevölkerung Aber: Experiment am lebenden Objekt Keine unbelasteten Vergleichsgruppen (für epidemiologische Studien) VDE/ /Ha Empfehlungen Ecolog an das BfS (1) Quelle: Strategiepapier für das BfS (2002/3) Empfehlungen werden vom BfS für die Weiterentwicklung der Vorsorgestrategie übernommen Empfehlungen sind: Umwelt- und Gesundheitspolitik nicht auf eindeutige Gefahren begrenzen Vorsorgeprinzip: Umwelt- und Gesundheitsbelastungen verhindern oder zumindest einschränken! bei allen Entscheidungen und Bewertungen stärker berücksichtigt werden Forderung, alle rechtlichen technischen planerischen Mittel einsetzen, um die Exposition zu mindern VDE/ /Ha

31 Empfehlungen BfS (2) Soziale Dimension: Information der Behörden Offenlegung der Planungen durch Turnusgespräche Vorlaufende Abstimmung und Unterrichtung von Kommunen und Bürgern über Auf- und Umbauten an Basisstationen Verbindliche Einbeziehung der Kommunen in die Standortwahl mit Stellungnahme binnen 8 w Gemeinsame Nutzung von Antennenanlagen Alternative Standortprüfung mit Immissionsgutachten sowie Offenlegung der Entscheidungsgrundlagen durch Antragsteller Berücksichtigung der Gesamtimmission VDE/ /Ha Einordnung von Grenzwerten Volt / meter Kommentar Prozent 42,3 Grenzwert in der Bundesrepublik (WHO) für D-Netz 100,00 5,1 Grenzwert in der Schweiz (Einzelanlage D+E-Netz) 12,00 3,8 Grenzwert in der Schweiz (Einzelanlage nur D-Netz) 9,00 1,3 oberer Wert Hardenberg D-Netz 3,00 0,7 unterer Wert Hardenberg D-Netz 1,70 0,6 Empfehlung Bundesärtztekammer, Salzburg (1998), Qualitätsziel 0,06 Salzburg 2002 Summe D+E-Netz aussen 0,02 Salzburg 2002 Summe D+E-Netz innen 0,00002 Schweiz: Mindestversorgungspegel im Freien 0,00005 Grenzwerte sind höher als Vorsorgewerte und technische notwendige Mindestversorgungspegel VDE/ /Ha

32 Empfehlungen (Ecolog) Belastung der Bevölkerung so gering wie möglich halten Gesamtexposition in sensiblen Bereichen (Wohngebiete, Kindergärten, Schulen, Krankenhäuser) im Außenbereich weniger als 10mW/m 2 Grenzwert im internat. Vergleich hoch Vorsorgewert = 1/10 des Grenzwertes (In anderen Bereichen sind Vorsorgewerte großenteils deutlich niedriger: z.b. toxische Chemie: 1/100 bis 1/1000) VDE/ /Ha Empfehlung zu Basisstationen Unfreiwillig eingegangenes Risiko Dauerhafte Belastung Sehr viele Menschen sind betroffen, so dass kleine Risiken stärker gewichtet werden sollten (Gesetz der Statistik) Für gepulste Strahlung keine Grenz-, Richt- und Vorsorgewerte Alle Möglichkeiten zur Minimierung der Strahlung sollten genutzt werden Minimierungsprinzip statt Maximalversorgung Quelle: ecolog VDE/ /Ha

33 Zusammenfassung Übersicht und Einleitung Gefahren und Gesundheit Grundlagen und Wirkung von elektromagnetischen Feldern Grenzwerte Ansätze zur Reduktion der Strahlungswirkung (technisch, personal) VDE/ /Ha