Guten Tag! Dr. Ulrich Kilian. science & more redaktionsbüro

Transkript

1 Guten Tag! Dr. Ulrich Kilian science & more redaktionsbüro In Betzen Frickingen Tel uk@science-and-more.de

2 Elektromagnetische Felder Physikalische Grundlagen & Biologische Wirkungen

3 EMF an allem schuld? Herzrasen Schlafstörungen... Gelenkschmerzen, Ohrensausen, epileptische Anfälle, Drehschwindelattacken, Gedächtnisschwund, motorische Ausfälle, Zittern, Muskelzucken, Herz- Kopfschmerzen und Kreislauferkrankung mit Herzinfarkt, Überreaktion des Immunsystems, Schwindel, Sprach- und Gedächtnisstörungen, Abfall der Lympho- und Leukozyten, Kiefer- und Kopfschmerzen, Augenreizungen, Verklumpung der roten Blutkörperchen, ständige fieberhafte Defekte auf Grund der Immundefizite, Pilzbefall, erhöhter Blutdruck, Impotenz, BSE, Erderwärmung... Tinnitus Krebs Hirntumoren

4 Was denkt der Bürger? Ü Telefonumfrage des BfS , 2009, 2013 Ü 2500 Personen ab 14 Jahren Ü Fragen zu: - Beeinträchtigungen - Sorgen bzgl. Mobilfunk - Handynutzung - Wohnort etc.

5 Nutzung Q: LINK Institut im Auftrag des BfS

6 Nichtnutzung

7 Gründe gegen Handy

8 Informationen

9 Sorgen...

10 ... und Beeinträchtigungen

11 Physikalische Grundlagen Ü Was sind elektrische Felder? Ü Was sind magnetische Felder? Ü Was sind elektromagnetische Wellen?

12 Elektrische Ladungen

15 Elektrisches Feld d U = E d [U] = 1 Volt - [E] = Volt / m U

18 Elektrisches Feld

19 Abschirmung

20 Abschirmung

21 Magnetfeld?

22 Magnetisches Feld Oersteds Versuch

23 Magnetisches Feld Ursache ist ein Stromfluss

24 Magnetisches Feld

25 Magnetisches Feld Spule

26 Magnetische Feldgrößen Ü magnetische Feldstärke H definiert über Felderregung I Ü magnetische Flussdichte B berücksichtigt Materialeigenschaft B = μ H

27 Flussdichte

28 Flussdichte Einheit von B: Tesla 1 T = 1 Vs / m 2 Nikolaus Tesla ( )

29 Magnetisches Feld

30 Magnetfeld der Erde

31 Feld = Feld? statische Felder Niederfrequenz Hochfrequenz

32 Statische Magnetfelder 48 µt 7 T Bilder passend zur Tabelle auf nächster Folie 100 µt 50 µt

33 Niederfrequenz

34 Wechselfelder V/m Zeit

35 Wechselfelder V/m T 2T 3T Zeit

36 Wechselfelder Frequenz f = 1 / Schwingungsdauer = 1 / T [Frequenz] = 1 / s = Hz

37 Niederfrequenz: Lokale Felder

38 Magnetfelder im Alltag

39 Abschirmung

40 Hochspannungsleitungen

41 Hochspannungsleitungen Ü Drehstrom

42 Hochspannungsleitungen Elektrisches Feld:

43 Hochspannungsleitungen Magnetfeld:

44 Erdkabel

45 Kompakt: Elektrisches Feld Ü Entsteht überall dort, wo Spannung anliegt Ü Kein Stromfluss nötig Ü Elektrische Feldstärke E, [E] = Volt / Meter Ü Nimmt mit steigender Spannung zu Ü Nimmt mit Entfernung von Quelle ab Ü Lässt sich leicht abschirmen

46 Kompakt: Magnetfeld Ü Entsteht, wenn Strom fließt Ü Magnetische Flussdichte B, [B] = Tesla Ü Nimmt mit Stromstärke zu Ü Nimmt mit Entfernung zur Quelle ab Ü Lässt sich nur schwer abschirmen

47 Magnetfeld Strom Magnetfeld Magnetfeld Strom? Induktion

48 Induktion Faraday

49 Elektromagnetische Wellen Magnetfeld E-Feld E-Feld Magnetfeld?

50 James Clark Maxwell

51 Maxwell-Gleichungen

52 Ausbreitung elektromagn. Wellen

53 Ausbreitung elektromagn. Wellen H und E sind im Fernfeld fest verknüpft: Z 0 = E/H 377Ω

54 DAS ELEKTROMAGNETISCHE SPEKTRUM Gleichfelder Frequenz Wellenlänge Kernspintomographie Dauermagnet Magnetische Heilmittel Kraftwirkung Gleichfelder wechseln ihre Polarität nicht und haben somit eine Frequenz von null Hertz (Hz). Nicht ionisierende Strahlung Ionisierende Strahlung Niederfrequente Wechselfelder Hochfrequente Wechselfelder Infrarot Röntgenstrahlung Gammastrahlung 0,3 Hz 3 Hz 16 2/3 Hz 30 Hz 50 Hz 300 Hz 3 khz 30 khz 300 khz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30 GHz 300 GHz 3 THz 30 THz 300 THz 3x10 15 Hz 3x10 16 Hz 3x10 17 Hz 3x10 18 Hz 3x10 19 Hz 3x10 20 Hz 1 Mio. km km km km km 100 km 10 km 1 km 100 m 10 m 1 m 100 mm 10 mm 1 mm 100 µm 10 µm 1 µm 100 nm 10 nm 1 nm 100 pm 10 pm 1 pm Bahnstrom Stromversorgung und Elektrogeräte im Haushalt Rundfunk LW/MW/KW Mobilfunk und Internet Funkverbindungen im Haushalt Mikrowellen Licht UV-Licht Ionisation Wärmewirkung Reizwirkung Von niederfrequenten Wechselfeldern wird gesprochen, wenn eine Frequenz von 0,1 Hz bis 30 khz vorliegt. Hochfrequente Felder haben eine Frequenz zwischen 30 khz und 300 GHz. Licht, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung werden in dieser Broschüre nicht behandelt.

55 NF und HF NF: HF:

56 Reflexion, Beugung

57 Informationsübertragung interessiert uns nicht

58 Nebeneffekt : Energietransport Energieabsorption

59 Energietransport Ü Energie wird abgestrahlt Ü Energie wird evtl. absorbiert Fläche Leistung

60 Leistungsflussdichte Verbreitung Keule zeichnen! Leistungsflussdichte S (Intensität) [S] = W/m 2 oder mw/cm 2

61 Leistungsflussdichte - Feldstärke S = E H, E = Z 0 H S = E2 Z 0

62 Energietransport Herdplatte Mobilfunk- Basisstation W/m 2 0,2 W/m 2 10 m Abstand

63 Abstrahlverhalten

64 Handy Max. Sendeleistung: 1 2 W Praxis: bis 1000mal weniger Leistungsflussdichte: = mal

65 Kompakt: EM Wellen Ü lösen sich von der Quelle Ü E und H fest verknüpft (Fernfeld) Ü unterscheiden sich durch Frequenz Ü typische Welleneigenschaften Ü transportieren Energie Ü Leistungsflussdichte

66 Biologische Wirkungen Niederfrequenz Hochfrequenz Direkte Wirkungen ü Thermische Wirkungen ü Indirekte Effekte Athermische Wirkungen??

67 Niederfrequenz Ü Beeinträchtigen elektrische und magnetische Felder die Gesundheit? Ü Verursachen sie Krebs? No single study is a smoking gun. Ü Was sagen epidemiologische Studien? Ü Was ergeben Tierversuche? Ü Wie sind Grenzwerte definiert? Ü Was leisten sie?

68 Niederfrequenz Bekannte Wirkungen

69 Grenzwerte

70 Magnetfeld

71 Elektrisches Feld Quelle: J. Silny, RWTH Aachen

72 Basisgrenzwerte induziertes Stromdichte elektrisches Feld

73 Stromdichten

74 Grenzwerte Stromdichte/elektrisches Feld Basisgrenzwerte Abgeleitete Grenzwerte

75 Grenzwerte E-Feld ICNIRP-Empfehlung 5000 V/m bei 50 Hz doppelt-log. Darstellung

76 Grenzwerte Magnetfeld

77 Forschung

78 Forschung Epidemiologische Studien

79 Kohortenstudien

80 Fallkontrollstudien

81 Epidemiologische Studien Ü Nachteile und Probleme: w keine Ursachenforschung w falsche Kontrollgruppe w Expositionsbestimmung Wahrscheinlichkeiten w Expositionsmaß w kleine Fallzahlen

82 Magnetfeld + Krebs Ü Wertheimer/Leeper (1979) w 344 an Krebs gestorbene Kinder w Exposition: Verkabelungscode w signifikante Risikofaktoren Ü Feychting/Ahlbom (1993) w alle schwedischen Hochspannungsanlieger zwischen 1960 und 1985 w Exposition: historische Daten w Leukämierisiko für Kinder

83 Epidemiologische Studien Ü Zusammenfassende Studien (gepoolt) w UKCCS (USA 1999): 12 Studien w Ahlboom (Schweden 2000): 9 Studien

84 Epidemiologische Studien Ü International Agency for Research on Cancer (IARC, 2001): niederfrequente magnetische Felder sind possibly carcinogenic to humans Ü Statische Felder, elektrische Felder: not classifiable as to their carcinogenicity to humans

85 kindliche Leukämie Übersicht Risikoschätzer (korrigiert nach Geschlecht, Alter und sozioökonomischem Status) zu kindlicher Leukämie aus der gepoolten Analyse von (Kheifets, Ahlbom et al. 2010). Referenzniveau: < 0.1 μt

86 kindliche Leukämie Übersicht aus: BFE Literaturmonitoring 2015

87 Rolle der Statistik Q: Leitgeb, N. (2015) Synoptic Analysis Clarifies Childhood Leukemia Risk from ELF Magnetic Field Exposure. Journal of Electromagnetic Analysis and Applications, 7,

88 Leukämie Hypothese Ü Sozioökonomischer Status? Ü Kriechströme?

89 kindliche Leukämie Übersicht Although many epidemiologic studies have examined a variety of environmental exposures, ionizing radiation remains the only generally accepted environmental risk factor for childhood leukemia. Among suspected risk factors, infections, exposure to pesticides, and extremely low frequency magnetic fields are notable. Mezei, Sudan et al. 2014

90 Wirkungsmechanismus? Ü Kalziumionentransport? Ü In der Diskussion seit 1970er-Jahre Ü Quantenmechanische Modelle: + = Effekt Ü Sun et al., Bioelectromagnetics, : keine experimentelle Bestätigung

91 Computermonitore Ü TCO 99: w Ergonomie w Emissionen w Ökologie Für elektrische Felder Frequenzbereich Die TCO Werte 5 Hz bis 2 khz < 501 V/m 30 und 50 cm vor der Vorderseite 2 khz bis 400 khz < 1,1 V/m 30 cm vor der Vorderseite und 50 cm im Umkreis Für magnetische Felder Frequenzbereich Die TCO Werte 5 Hz bis 2 khz < 201 nt 30 cm vor der Vorderseite und 50 cm im Umkreis 2 khz bis 400 khz < 26 nt 50 cm im Umkreis

92 Hochfrequente Felder Ü Rundfunk Ü Fernsehen Ü Mobilfunk Ü Radar Ü Mikrowellengerät...alles was strahlt...

93 Thermische Wirkungen Ü Temperaturerhöhung durch Absorption Leistungsflussdichte Absorption Spezifische Absorptionsrate SAR [W/kg]

94 SAR Vorkommen Größenordnung Relation zum Schwellenwert Temperaturanstieg (nach 30 min.) bis zu besondere Regulationsmechanismen Sport, Spitzenwert 20 W/kg 5 = 500% > 1 C Schwitzen, Abstrahlung Grundumsatz 1 W/kg 0,25 = 25% nein nein starkes HF-Feld 4 W/kg 1 = 100% 1 C Abtransport über Blut, Konvektion HF, Basisgrenzwert berufl. HF, Basisgrenzwert Bevölk. 0,4 W/kg 0,1 = 10% 0,1 C nein 0,08 W/kg 0,02 = 2% nein nein

95 Thermische Belastung abgeleiteter Grenzwert Leistungsflussdichte S Basisgrenzwert SAR

96 Grenzwerte Hochfrequenz Ü nur thermische Wirkung berücksichtigt Ü Körper soll durch zusätzliche Erwärmung nicht beansprucht werden Ü Temperaturerhöhung < 1 C Ü Sicherheitsfaktor Ü Basisgrenzwerte für verschiedene Frequenzbereiche: SAR-Wert Ü Abgeleitet: Leistungsflussdichte

97 E oder S E Fernfeld S = E H = E 2 / Z S

98 Grenzwerte Mobilfunk DECT Elektrische Feldstärke mittlere Leistungs- flussdichte Ab- stand elektr. Feldstärke GSM V/m 4,5 W/m 2 0,5 m 0,7-4,9 V/m GSM V/m 9 W/m 2 1,5 m 0,2-1,6 V/m 3 m 0,1-0,8 V/m UMTS 61 V/m 10 W/m 2 7 m 0,05-0,4 V/m

99 Grenzwerte Hochfrequenz Quelle:Bayerisches Landesamt für Umwelt

100 Hochfrequenzfelder Verschiedene Quellen

101 Mobilfunk und andere Quellen

102 Nähe?

103 Herzschrittmacher Ü Können durch NF- und HF-Felder gestört werden Ü NF: Starke und ausgedehnte Quellen notwendig Ü Kritisch: Zuleitung Schrittmacher-Elektrode Ü Gefahrbereiche:

104 Hochfrequenz Ü Gibt es athermische Wirkungen? Ü Gibt es eine besondere Wirkung gepulster Felder? Ü Gibt es eine Gesundheitsgefährdung? Studien, Studien, Studien...

105 Tierexperimente Ü Mäusestudie Repacholi (1997): Mobilfunkstrahlung (900 MHz) verdoppelt Krebsrate Ü Wiederholung Utteridge et al. (2002): Bei keiner Strahlungsstärke gab es einen signifikanten Unterschied in der Blutkrebsrate zwischen den der Strahlung ausgesetzten Mäusen und der Kontrollgruppe.

106 Tierexperimente Ü Keine Bestätigung der Beeinflussung der Bluthirnschranke (Replikation der Salford-Experimente : McQuade 2005; Shirai 2005 und Masuda 2005; auch nicht im In-vitro- Modell: Franke 2004, 2005) Ü Keine Erhöhung der Lymphomrate bei transgenen Mäusen bei UMTS Exposition (Sommer 2004, 2005) Ü Kein Effekt auf das Immunsystem (Antikörper, Immunzellen) bei 900 MHz (Nasta 2005)

107 Epidemiologische Studien

108 Epidemiologie Interphone Ü Interphone: Weltweit größtes Forschungsprogramm zu Hirntumoren (WHO) Ü 20 beteiligte Arbeitsgruppen aus 13 Ländern Ü 6420 Patienten ( )/7658 Gesunde (30 59) befragt Ü Gliom (gut- oder bösartiger Hirngewebstumor) Ü Meningeom (meist gutartiger Hirnhauttumor) Ü Akustikusneurinom (gutartiger Hörnervtumor) Ü Ohrspeicheldrüsenkrebs (überwiegend gutartig)

109 Epidemiologie Interphone Ü Gliom: Risiko bei Patienten, die das Mobiltelefon regelmäßig an der Kopfseite mit dem Tumor benutzten, tendenziell höher als bei Patienten, die auf der gegenüberliegenden Seite telefonierten Ü Insgesamt: kein erhöhtes Tumorrisiko durch den Gebrauch von Mobiltelefonen

110 Epidemiologie Interphone Ü Kritik Ü Erinnerungsfehler ( recall bias ) Ü rasante Steigerung der Intensität der Mobiltelefonnutzung nicht berücksichtigt Ü DECT-Telefone unberücksichtigt Ü 12 Jahren Beobachtungszeitraum keine Langzeitwirkungen Ü Alter > 30 Jahre

111 Epidemiologie Interphone Ü Weitere Forschung Ü Internationale Fall-Kontroll-Studie MOBI-KIDS: 13 Ländern (u.a. Deutschland), 5 Jahre, Auswirkungen von Kommunikationstechnologie (u.a. Mobilfunk) und Umweltfaktoren auf die Entstehung von Hirntumoren in jungen Menschen zwischen 10 und 24 Jahren Ü Langzeit-Kohortenstudie COSMOS: Langzeitwirkungen (20 30 Jahre) bei Mobilfunknutzern über 18 Jahre

112 Epidemiologie Interphone Ü Süddeutsche Zeitung , Seite 1: Handys können Krebs auslösen! Ü BILD: KREBS-ANGST

113 Epidemiologische Studien Dänische Kohortenstudie: zwei Gruppen 1) Mobilfunk-Vetrag zw und ) Rest Auswertung mit Hilfe des Krebsregisters keine erhöhten Raten Vorteil: große Kohorte, lange Laufzeit Nachteil: grobe Einteilung, Vortäuschung von Zusammenhängen

114 Exposition: Interphone Dänische Studie

115 NTP (2016)

116 NTP (2016) 25 Mio Dollar Ratten, Mäuse (2 Gruppen) Männchen, Weibchen (2 Gruppen) Schein, 1.5, 3, 6 W/kg SAR* (4 Gruppen) Modulation GSM oder CDMA (2 Gruppen) Multiple Pathologie (> 10 Gewebe) *0,08 W/kg Ganzkörpergrenzwert

117 NTP (2016) 5 Tage nach Befruchtung Mutter 2 Jahre 18 Stunden pro Tag, 10-min-Intervalle

118 NTP (2016) Schwannoma

119 NTP (2016) Gehirntumore

120 NTP (2016) Kritik warum nur bei Männchen? warum kein Tumor bei nicht bestrahlten Tieren? (historische Fallzahlen bei Kontrollen: 1.3 % (0 6%) Schwannome 2.0 % (0 8 %) Gliome Überlebensrate: männliche unbestrahlte Tiere: 28 % bestrahlte Tiere: 55 %

121 NTP (2016) Kritik > 100 W 75 kg 9 h: 1,5 W/kg Ganzkörper SAR 100 Akkuladungen

122 NTP (2016) Kritik 29 kcal/tag 34 Wh/Tag 122 kj/tag 50 % Reduktion des Nahrungsmittelbedarfs?

123 NTP (2016) Problem Kontrollen Zu erwarten: Kontrollgruppe: 0 Tumore

124 NTP (2016) Problem Kontrollen Annahme: Kontrollgruppe (männl.) 1 Schwannoma 0 1 statistisch signifikant statistisch nicht signifikant

125 Elektrosensibilität Ü elektromagnetische Hypersensibilität (EHS) Ü keine typischen Symptome Ü vielfältige Auslöser Ü unterschiedliche Zeitskalen Ü kein offizielles Krankheitsbild Ü kein Mechanismus Ü meisten Studien: kein Zusammenhang EMF EHS Ü Widerspruch Experiment subjektives Erleben

126 Danker-Hopfe et al. (2010) Feldstudie : 365 Kein Effekt

127 E-Sensibilität Übersicht Q: SCENIHR 2015

131 Humanstudien Ü Bisher keine bestätigten elektrosensiblen Personen Ü Bisher keine Hinweise auf EMF-induzierte Erkrankungen am Arbeitsplatz (zahlreiche Messungen zur Exposition am Arbeitsplatz) Ü Einzelfallstudien liefern bisher keine Hinweise auf systematische Fehler im Grenzwertkonzept

132 Übersicht Beurteilung der Evidenz für biologische Effekte schwacher Hochfrequenzstrahlung, Bericht im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), 2014

133 Übersicht

134 Athermische Wirkungen? Vergleich der Kräfte: 2 W/kg (Grenzwert Mobilfunk 1 GHz): 0,001pN (1 pn = 1 pikonewton = Newton)

135 Athermische Wirkungen? Vergleich der Energien:

136 Athermische Wirkungen? Vergleich der Leistungsflussdichten:

137 Beweise?! Forsch ung? Hinweise...

138 Fazit Ü Schwedischer Rat für Arbeitsleben und Sozialforschung (FAS): Die mehr als zehnjährige intensive Forschung bietet keine neuen Erkenntnisse zu Interaktionsmechanismen zwischen hochfrequenten elektromagnetischen Feldern und dem menschlichen Körper und hat keine Nachweise für Gesundheitsrisiken unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte geliefert. Obwohl es eine absolute Sicherheit nie geben kann, deutet nichts darauf hin, dass der lang etablierte Interaktionsmechanismus Erwärmung für die Gesundheitsvorsorge nicht ausreicht.

139 Fazit Ü Zahlreiche Studien belegen bisher, dass es kein erhöhtes Gesundheitsrisiko durch schwache HF-EMF gibt Ü Nahezu alle denkbaren gesundheitsrelevanten Systeme des Menschen wurden in Studien untersucht Ü Alle bisher durchgeführten Replikationsstudien konnten die ursprünglich positiven Befunde nicht reproduzieren Ü Für die Suche nach HF-EMF-Effekten werden derzeit modernste und empfindlichste Verfahren eingesetzt

140 Fazit Ü Es ist derzeit nicht davon auszugehen, dass ein wesentliches Gesundheitsrisiko durch HF-EMF übersehen worden sein kann Ü Keine akzeptierte Theorie eines Wirkungsmechanimus Ü Zahlreiche nicht reproduzierte Effektbeschreibungen

141 Fazit Leider zu viele... Ü Spekulationen Ü Erfahrungsberichte Ü Vermutungen Ü Extrapolationen Ü unsystematische Experimente Ü...

142 Weiter forschen? Ü Weil wir noch nicht alles wissen??? NEIN (das ist trivial) Ü Weil noch Wissenslücken bestehen??? NEIN (das ist auch trivial) Damit wir immer sicherer werden, dass die Wissenschaft sich nicht irrt!!! (K. Popper)