Elektromagnetische Felder zwischen Lebensnotwendigkeit und Hysterie

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1 Elektromagnetische Felder zwischen Lebensnotwendigkeit und Hysterie oder: Elektrosmog : Ein seriöser oder spekulativer wissenschaftlicher Begriff? oder: Wie kann die Diskrepanz zwischen öffentlicher Risikoeinschätzung und wissenschaftlich abschätzbarem Risiko bei elektromagnetischen Feldern verringert werden? Prof. Dr. Achim Enders, Institut für EMV, TU Braunschweig, Schleinitzstraße 23, Braunschweig Tel /7722, Fax: /7724, achim.enders@tubs.de 1/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

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3 Was sind Elektromagnetische Felder (EMF)? Biologische Organismen bestehen, wie alle anderen Stoffe auch, aus Ladungen. Ladungen üben aufeinander Kräfte über elektromagnetische Felder aus. Diese Kraftfelder sind nötig für die Existenz von Materie und bilden damit die Basis für unser Dasein. Die Bestrahlung mit äußeren elektromagnetischen Feldern ist teilweise lebensnotwendig (Wärme, Licht). 3/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

4 Das elektromagnetische Spektrum (Quelle: Wikipedia): ionisierend, nichtionisierend, natürliche und technische Quellen RFID RFID RFID ionisierende Strahlung nicht ionisierende Strahlung 4/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

5 Themenfelder I. Wissenschaftlicher Diskurs: Welches Erfahrungswissen, welche Experimente und welche epidemiologischen Untersuchungen geben Auskunft zur Beeinflussung biologischer Organismen? Welche GrenzwertBestimmungen werden hieraus abgeleitet und als wie sicher können diese gelten? Da die NullHypothese einer nicht existierenden Beeinflussung prinzipiell unbeweisbar ist, muss zunächst eine Risikoabschätzung und dann ein Vergleich mit anderen akzeptierten Risiken erfolgen, dies ist ein Gebot der Vernunft! Spekulative wissenschaftliche Modelle (Fröhlich etc.) II. Sonstiger Diskurs (psychologisch, gesellschaftlich, soziologisch, esoterisch.. ): Subjektive Risikoeinschätzung und ihre emotionale und archaische Beeinflussbarkeit gesellschaftliche Situation: Kultur der Panik oder eine Kultur der Ignoranz? 5/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

6 Beispiel: Korrelation von Leukämie mit 50 HzMagnetfeldern bei Kindern Wir schätzen, dass nur etwa 3 bis 4 der jährlich 620 Leukämiefälle in Deutschland bei Kindern auf die Magnetfeldexposition zurückzuführen wären, Zitat Prof. Dr. Michaelis/ Universität Mainz (wenn die gefundene Korrelation tatsächlich ursächlich wäre ein an dieser Stelle ausgeblendeter Aspekt) Sterbefälle je Person und Stunde Beispiel Akzeptanz bei 1 zu öffentlicher Verkehr überwiegender Fremdverantwortung naturgegeben MEM: minimale endogene Mortalität des Menschen BlitzTotschlag in Deutschland (!) Risikokennzahlen in diesem Bereich sind Meteoriteneinschlag (!?) wissenschaftlich kaum Hypothetisches Restrisiko quantitativ erfassbar (?), Elektrosmog (?) es sei denn, man findet die Ursache Wirkungsbeziehung (!) Erkrankungsrate je Stunde an Leukämie für Kinder zusätzliche Erkrankungsrate je Stunde an Leukämie für Kinder, falls durch Magnetfelder ursächlich bedingt 6/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

7 Biologische Beeinflussung durch EMF? Ob nützliche oder schädliche Wirkung: Notwendige Voraussetzung ist, dass mit dem Feld physiologische/biochemische Prozesse beeinflusst werden. Also wird ein Vergleich zwischen den natürlichen biologischen und den feldinduzierten Verhältnissen auf der molekularen Skala benötigt (zeitlich und räumlich). Bemerkungen: Elektrische Systeme reagieren empfindlicher auf Felder als die belebte Natur, weil u.a. metallische Leiterbahnen Felder wirksam auf kleinste Distanzen aufkonzentrieren können. Dies muss zur Sicherheit des Menschen absolut beherrscht werden (klassische bzw. technische EMVProblematik, z.b. bei Herzschrittmachern). Deshalb sind Grenzwerte für biologische Organismen manchmal höher als für technische Geräte. Bei medizinischen Implantaten sollte dies natürlich nicht so sein! Für Physiker: relevant ist die Energie, die ein BewegungsFreiheitsgrad von einer Ladung q innerhalb der ImpulsRelaxationszeit τ (mittlere Stoßzeit) aufnehmen kann, wenn sich q mit υ im zusätzlichen äußeren Feld E bewegt. Gilt also q E υ τ «k B T oder nicht? Wenn ja klassischthermodynamische Modelle sind gültig. 7/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

8 Einteilung der Wirkungsmechanismen (I) Klassischthermodynamische Modelle a) biolog. Organismus hat eine Temperatur von 37 C; dies entspricht einer mittleren molekularen thermischen Energie ( Wimmelbewegung mit k B T 30 mev) b) Leben entsteht aus energiegepumpten molekularen Prozessen oberhalb dieses Energieniveaus c) Es sind keine biologischen Effekte zu erwarten, wenn elektromagnetische Wechselwirkung (e.m. Ww) schon gegen a) klein bleibt. Oberhalb tritt auf: Hochfrequenz: thermische Erwärmung Niederfrequenz: Reizwirkung (Störung Ionenverteilung) Hiernach gibt es FeldstärkeSchwellenwerte; unterhalb gibt es im Gegensatz zur ionisierenden Strahlung prinzipiell keine biologische Beeinflussungsmöglichkeit. heutige Basisgrenzwerte und Normen 8/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

9 ICNIRPBasisgrenzwerte für die Bevölkerung (International Commission on NonIonizing Radiation Protection) Frequenzbereich 010 GHz bis 1 Hz 14 Hz 4 Hz1 khz 1100 khz 100 khz 10 MHz 10 MHz 10 GHz Frequenzbereich GHz Stromdichte für Kopf und Rumpf (ma/m 2 ) (Effektivwerte) 8 8/f 2 f/500 f/500 Durchschnittliche GanzkörperSAR (W/kg) Lokale SAR (Kopf und Rumpf) (W/kg) 0,08 2 0,08 2 Leistungsflussdichte (W/m 2 ) (Effektivwerte) 10 Lokale SAR (Gliedmaßen) (W/kg) 4 4 Bemerkung: Diese Expositionsbedingungen sind für 24h für alle Personen (Kinder, Kranke etc.) zulässig! 9/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

10 Abgeleitete ReferenzGrenzfeldstärken ( reference field strengths ) Frequenzbereich bis 1 Hz 18 Hz 8 Hz 25 Hz 0,0250,8 khz 0,83 khz 3150 khz 0,151 MHz 110 MHz MHz MHz 2300 GHz Elektrische Feldstärke (V m 1 ) /f 250/f /f 1/2 28 1,375f 1/2 61 Magnetische Feldstärke ( A m 1 ) 3,2 x ,2 x 10 4 /f /f 4/f 5 5 0,73/f 0,73/f 0,073 0,0037f 1/2 0,16 BFeld (µt) 4 x x 10 4 /f /f 5/f 6,25 6,25 0,92/f 0,92/f 0,092 0,0046f 1/2 0,2 Äquivalente Leistungsdichte bei ebenen Wellen S eq (W m 2 ) 2 f/ /Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

11 Einteilung der Wirkungsmechanismen (II) Ww mit Energie «k B T beeinflusst Organismus. Nichtlineare Ww, Voraussetzung: Kohärenz der technischen Felder nichtthermische Modelle FröhlichResonanzen und abgeleitete Modelle Stochastische Resonanz Diese theoretischen Modelle erfordern teilweise niedrigere Grenzwerte: Sind sie biologisch relevant? Diese Modelle müssen immer dafür herhalten, wenn eine wissenschaftliche Begründung für Beeinflussungen biologischer Organismen unterhalb heutiger Grenzwertbestimmungen gesucht wird. 11/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

12 Das FröhlichModell Spekulation über nichtthermische Wirkungen elektromagnetischer Strahlung an Biomolekülen DNSMolekül Hämoglobin biologische Membran Bisher nicht als reproduzierbar nachgewiesen (trotz großer Anstrengungen) Voraussetzungen für seine Existenz in der belebten Natur offensichtlich nicht gegeben: nämlich thermische Entkopplung quantenmechanischer Schwingungsmoden der Biomoleküle von ihrer Umgebung, d.h. ihrem Umgebungs Wärmebad Nachweis wäre Nobelpreisverdächtige Sensation und auch technisch extrem interessant, da neues Detektionsprinzip! Einen Nachweis für die Nichtexistenz, d.h. den Beweis der Nullhypothese, kann Wissenschaft aber nicht liefern. 12/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

13 Sind die Grenzwerte sicher? Erfahrungswissen zu den Feldern Kohärente technische Wechselfelder werden seit über 100 Jahren ohne reproduzierbare Beeinträchtigungen eingesetzt, selbst bei Einhaltung von älteren Grenzwertbestimmungen. Auch gepulste Modulationsarten werden genauso lange eingesetzt; jede Morseübertragung wie z.b. Marconis erste Transatlantikübertragung ist gepulst! Patienten werden zu medizinischen Heilzwecken oft über Jahrzehnte mit Expositionen behandelt, die bis zu 3 Größenordnungen über heutigen Grenzwertbestimmungen liegen; nie sind schädliche Langzeitwirkungen beobachtet worden, so dass auch kumulierte Dosiswirkungen auszuschließen sind. NMRGeräte ("Kernspintomograph"): Kombination aus BFeldern und HF gepulst (DC 12T, NF bis einige mt, HF MHz, alles weit oberhalb Grenzwertbestimmungen) keine schädlichen Auswirkungen bekannt. Radargeschädigte Bundeswehrsoldaten wurden durch die Röntgenstrahlung der Verstärkerröhren geschädigt, nicht durch die eigentliche RadarStrahlung Die klassischthermodynamischen Modelle beschreiben offensichtlich unser gesamtes Wissen am besten, die Grenzwerte sind wohlbegründet (siehe auch: R.K. Adair, Biophysical Limits on Athermal Effects of RF and Microwave Radiation, Bioelectromagnetics 24, 3948 (2003) sowie die ICNIRPReferenz auf Folie 14) 13/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

14 Fazit: Wie sind RFID Feldexpositionen einzuschätzen? RFIDHersteller müssen die Geräte nach den geltenden Regularien, d.h. Grenzwertempfehlungen bzw. gesetzlichen und/oder berufgenossenschaftlich vorgegebenen Grenzwerten, konsequent auslegen und entsprechende Angaben in den Bedienungsanleitungen machen. Dann ist nach bestem Wissen ein Gefährdungspotenzial ausgeschlossen allerdings können Sonderregelungen für Träger aktiver Implantate wie Herzschrittmacher erforderlich sein (d.h. größerer Abstand!). Missbräuchliche bis hin zu kriminellen Aktivitäten sind im Bereich RFID denkbar, die Expositionen oberhalb der Grenzwerte bedingen (z.b. verbotene Fernauslesung oder gewollte Zerstörung der TAGs). Selbst hier ist das Gefährdungspotenzial auf den Menschen durch die Felder als gering anzusehen. Zusätzliche Infos siehe z.b. unter: Es hat in der Vergangenheit mehrere, teilweise in den Medien vielbeachtete "Appelle" von Ärztegruppierungen gegeben, die vor den angeblichen Gefahren übermäßiger elektromagnetischer Feldbelastung warnen, meistens im Zusammenhang mit dem Mobilfunk. Zur Einschätzung bzw. zur Stichhaltigkeit der Argumentation siehe z.b. den reviewartikel "Physicians appeals on the dangers of mobile communication what is the evidence? Assessment of public health data"; Int. J. Hyg. Environ. Health (2009), doi: /j.ijheh /Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

15 Relative Risiken ( Risikokennzahlen ) (I): gesicherte Zahlen, wissenschaftlicher Diskurs Sterbefälle je Person und Stunde 1 zu zu zu Beispiel Extremsport Individualverkehr, Haushalt öffentlicher Verkehr MEM: minimale endogene Mortalität 2 * 10 8 des Menschen naturgegeben 10 8 ausschließlicher Fremdverantwortung Umgebung von Industrieanlagen Akzeptanz bei ausschließlicher Eigenverantwortung überwiegender Eigenverantwortung überwiegender Fremdverantwortung BlitzTotschlag in Deutschl. (!) Risikokennzahlen in diesem Bereich sind Meteoriteneinschlag (!?) wissenschaftlich nur extrem schwer quantitativ erfassbar (?), Hypothetisches Restrisiko Elektrosmog (?) es sei denn, man findet die : Ursache Wirkungsbeziehung (!) 15/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

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17 Relative Risiken ( Risikokennzahlen ) (II): individuelle Wahrnehmung, sonstiger Diskurs aber: Erlebt man einen sehr unwahrscheinlichen Unfall in unmittelbarer Umgebung, schätzt man das Risiko subjektiv viel höher ein ( dynamische Wertung ): archaischer Reflex. Auch besitzt der Mensch kein natürliches Gefühl für sehr kleine, nur in Größenordnungen fassbare Risiken. Besitzt man selbst keine Erfahrungsbasis zur Risikokennzahl, verlässt man sich meist auf plausibel klingende Information. Insbesondere für die Weitergabe von Risikoinformation ist es immer interessanter und plausibler, dass irgendwas Schädigendes gefunden wurde als die Annahme der Nullhypothese. Umso fremdverantworteter Risiken sind, umso mehr empfindet man sie als aufgezwungen mit dem Gefühl der Unsicherheit. Aber umso mehr kann man sich ohne Verantwortung zu tragen emotional entrüsten (umgekehrt: besitzt er das Gefühl der Situationskontrolle, akzeptiert er geradezu horrende Risiken). Dies gilt insbesondere bei emotional besetzten Risiken (z.b. Kinder Leukämierisiko): Kinder können nichts dafür. 17/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

18 Relative Risiken ( Risikokennzahlen ) (III): mögliche Handlungsoptionen aufgrund unterschiedlicher Risikowahrnehmung, was ist hier vernünftig? absolutistische Einstellungen, pro/contra von Maßnahmen: pro Ein Risiko mit z.b. den Folgen einer Kinderleukämie darf in keinem Fall toleriert werden (moralisch scheint man damit aus dem Schneider) (z.b. Forderung: allmähliche Umrüstung des Energieverteilnetzes auf entsprechend kleine Feldstärken) con (i) bei sehr kleinen Risikokennzahlen und weiteren wissenschaftlichen Argumenten gegen eine ursächliche Wirkung darf man gar nichts tun, wenn die mit den Maßnahmen verbundenen anderen Risiken das Ursprungsrisiko deutlich übersteigen (von den Kosten abgesehen, würden bei dieser Umrüstung garantiert mehr Unfalltote durch erhöhten Straßenverkehr und bei der Umrüstungsarbeit entstehen) con (ii) bei derartig kleinen Risikokennzahlen muss auch erwogen werden, dass die Angst vor dem in den Vordergrund gedrängten Risiko (gerade durch umfangreiche Maßnahmen) ebenfalls ein Krankheitsrisiko darstellt (Beispiel aus Die Zeit vom : Huhnalarm! Die Vogelgrippe macht die ersten Deutschen krank vor Angst ) aber Im Falle der LeukämieRisikokennzahl ist dies alles irrelevant angesichts der Frage: Wenn (fast) kein Leukämiefall bei Kindern auf NFMagnetfelder zurückzuführen ist, was um alles in der Welt ist dann die Ursache? 18/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

19 Verzerrte Risikowahrnehmung: Panikmache oder schlicht Ignoranz? Bei gleicher Umgebung lebt doch jeder in einer anderen Welt Arthur Schopenhauer Panik entsteht in diesem Zusammenhang aus Ignoranz, wodurch die immer latente subjektive Wahrnehmung natürlicherweise die Oberhand gewinnt: Vernunftgeleitete Darstellung, Interpretation und Vergleich von Risiken bedarf einer intellektuellen und emotionalen Anstrengung eine enorme Herausforderung in jeder Hinsicht, deren Bewältigung bisher weder genügend artikuliert, geschweige denn finanziell genügend unterstützt wird (auch hier muss ein Ruck durch die Gesellschaft gehen). Die Gesellschaft scheint von der Wissenschaft auch deshalb entkoppelt, weil weitere wichtige Multiplikatoren in der Gesellschaft diese Herausforderung nicht angehen (z.b. Medienvertreter, Ärzte, Lehrer.). Zitat R. Korbmann aus Bild der Wissenschaft 1/98: Was in unserem Lande fehlt, ist vor allem Vernunft. Wir brauchen einen vernünftigen Umgang mit Risiken. Der Elektrosmog kam gerade noch rechtzeitig. Vielleicht lernen viele Wissenschaftler und Ingenieure dadurch endlich, in unserer emotionsgeladenen Gesellschaft zu argumentieren und zu agieren und erwerben sich so Vertrauen. 19/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09

20 Solange die Leute an Gedankenübertragung glauben, für Ferngespräche aber Mobiltelefone benutzen, ist die Wissenschaft nicht ernstlich in Gefahr die gesellschaftliche Vernunft aber schon! 20/Symposium RFID und Medien TFH Wildau, 6./7. Okt 09