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Physikalische Einwirkungen

Elektromagnetische Felder

Elektrosmog – ein Wort, das in der Öffentlichkeit häufig kontrovers diskutiert wird. Ob der Mobilfunkmast vor dem Fenster, das WLAN im Büro oder das Diensthandy in der Hosentasche: Viele Menschen sind unsicher oder gar ängstlich, wenn es um mögliche gesundheitsschädliche Wirkungen elek­tromagnetischer Felder geht.

Durch den stetig wachsenden Einsatz moderner Kommunikationstechnologien wie eben Mobilfunk, WLAN oder auch Bluetooth sind wir in der Tat vermehrt elektromagnetischen Einwirkungen ausgesetzt. Darüber hinaus sind deutlich stärkere elektromagnetische Belastungen an bestimmten Arbeitsplätzen zu finden, beispielsweise in der Nähe industrieller Maschinen und Anlagen. Betroffen sind insbesondere Beschäftigte, deren Arbeit auf der Nutzung hoher Strom- bzw. Spannungsstärken beruht, beispielsweise in der (Metall-) Industrie, Energieversorgung und Elektrochemie.


FeldartVorkommen
Beispiele
Statisch elektrisch

Schienen-
gebundener Nahverkehr

  • Straßenbahn
  • U-Bahn
  • S-Bahn (Hamburg, Berlin)
Statisch magnetischMedizin und
Forschung

  • Magnetresonanz-tomographie (MRT)
Industrie
  • Herstellung / Nutzung von Permanentmagneten
  • Nutzung von Elektromagneten
Elektrochemie
  • Galvanotechnik
  • Elektrolysebad
Niederfrequent elektrisch / magnetisch    Energie- versorgung
  • Umspannwerk
  • Transformatoren
Schienen-gebundener Nah- und Fernverkehr
  • Bahnstrom (aus historischen Gründen 16 2/3hz)
Industrie
  • Lichtbogen- und Plasmaschmelzöfen
  •  Induktive Erwärmung
    (z. B. beim Schmelzen, Schweißen, Schmieden, Löten, Härten, Sintern, Warmpressen)
  •  Lichtbogenschweißen
  • Widerstandsschweißen (Insbesondere handgeführte Punktschweißzangen)
Sonstiges
  • Transformatoren, Elektromotoren
  • Haushalts- / Elektrogeräte
  • Induktionskochfelder
  • Energiesparlampen
  • Diebstahlsicherung, Zutrittsbeschränkungen, Metalldetektoren
Hochfrequent elektromagnetisch   Industrie
  • Kunststoffschweißanlagen
  • Mikrowellenöfen und Trocknungsanlagen
  • HF-Lötanlagen
  • Induktive Erwärmung (s.o.)
Funktechnik
  • Rundfunk und Fernsehen
  • Mobilfunk, schnurlose Telefone, Babyphone
  • WLAN
Sonstige
  • Radiofrequenz-Identifikation (RFID)

    (Warensicherung, Identifizierung, Objektortung und -verfolgung)

Mögliche Wirkungen? Wann wird es gefährlich?

Ob ein Feld Wirkungen auf unseren Körper haben kann und welche Wirkungen es genau sein können, hängt von folgenden Eigenschaften ab:

  • Frequenz des Feldes
  • Art des Feldes (magnetisch, elektrisch, elektromagnetisch)
  • Stärke des Feldes
  • Dauer der Exposition
  • Umfang der Exposition (ganzer Körper oder nur Gliedmaßen)

Elektromagnetisches Spektrum

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Das elektromagnetische Spektrum stellt die Gesamtheit der elektromagnetischen Wellen dar, zu denen neben den elektromagnetischen Feldern auch die optische Strahlung (Infrarot-, sichtbare und Ultraviolett-Strahlung), aber auch Röntgen- und Gammastrahlung zählen.

Mit steigender Frequenz nimmt die Wellenlänge ab und der Energiegehalt der Welle nimmt zu. Röntgen- und Gammastrahlung sind derart energiereich, dass sie in der Lage sind, aus Molekülen bzw. Atomen Ionen zu bilden. Man unterscheidet daher zwischen dieser ionisierenden Strahlung und der nichtionisierenden Strahlung, zu der die optische Strahlung sowie die elektromagnetischen Felder zählen.

Mögliche Auswirkungen

Jeder kennt das Phänomen: Ein Magnet übt eine Kraft auf einen magnetischen Gegenstand aus. Dabei ist der Magnet nichts anderes als ein statisches Magnetfeld. Dieses Feld wirkt ebenfalls auf elektrisch geladene Teilchen, die z. B. im menschlichen Körper im Blut zu finden sind. Hält man sich in einem starken Magnetfeld auf, kann es daher sogar zu einer geringfügigen Verlangsamung des Blutflusses kommen. Bewegt sich ein geladenes Teilchen bzw. eine Person in einem statischen Magnetfeld, wird dadurch ein Strom erzeugt (Induktion). Dieser Strom kann wiederum Wirkungen auf Nerven und Muskeln haben (siehe "Niederfrequente Felder").

 

Feldart

Statisch elektrisch

Statisch magnetisch

Frequenzen0 - 0,1 Hz0 - 0,1 Hz
Natürlicher UrsprungElektrisches Feld der Luft (abhängig von Jahreszeit und Wetter)
Erdmagnetfeld (ortsunabhängig)
Technischer UrsprungElektrische GleichspannungElektrischer Gleichstrom
Mögliche direkte Wirkung

Aufrichten der Körperhaare, Hautkribbeln

= Keine gesundheitsgefährdende Wirkung

Verlangsamung des Blutflusses
Mögliche Indirekte WirkungEntladung von elektrisch aufgeladenen GegenständenProjektilwirkung, Beeinflussung von aktiven und passiven Implantaten
Beispiele
  • Nebenprodukt bei Nutzung von Maschinen und Elektrogeräten
  • Schienengebundener Nahverkehr
  • Dauer- und Elektro-magnete
  • Medizin


Mögliche Auswirkungen

Felder mit niedrigen Frequenzen haben eine Reizwirkung auf den menschlichen Körper. Über unser Nervensystem werden Reize wie z. B. Schmerz in Form eines elektrischen Signals ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet oder aber vom Gehirn über die Nerven an unsere Muskeln geleitet, z. B. wenn wir eine Bewegung ausführen wollen. Niederfrequente Felder verursachen im Körper Ströme, die die Signalweiterleitung der Nerven beeinflussen. So kann es bei schwächeren Feldern zu ungewollten Sinnesempfindungen kommen, die aber nur vorübergehend sind und keine bleibenden Schäden zur Folge haben. Stärkere Felder können hingegen zu ernsthaften Störungen des zentralen und peripheren Nervensystems führen und im schlimmsten Fall Herzkammerflimmern hervorrufen. Ab welcher Feldstärke diese Gefährdungen auftreten ist von der Frequenz abhängig und durch Einhaltung von Grenzwerten unbedingt zu verhindern.


Frequenz0,1 Hz - 30 kHz
Natürlicher
Ursprung
Blitze

Technischer
Ursprung

Meist Nebenprodukt bei Nutzung von elektr. Strom / Spannung
Mögliche direkte Wirkung

Reizwirkungen (z. B.):

  • Metallischer Geschmack
  • Schwindel, Übelkeit
  • Lichtblitze (Phosphene)
  • Schmerzempfindungen
  • Muskelzuckungen
  • Störung der Herzfunktion
Mögliche indirekte WirkungElektrisierung/Entladung, Beeinflussung aktiver und passiver Implantate
Beispiele

Energieversorgung (50 Hz), Bahn (16 2/3 Hz)

Mögliche Auswirkungen

Hochfrequente elektromagnetische Wel­len werden vom menschlichen Gewebe aufgenommen und in Wärme um­ge­wandelt. Auf diesem Prinzip basiert auch die Erwärmung von Speisen in der Mikrowelle. Mit steigender Frequenz nimmt die Reizwirkung (siehe niederfrequente Felder) ab und die thermischen Effekte zu. Je nach Stärke des Feldes und Dauer der Einwirkung kann die Wärmeregulation des Körpers dem nicht mehr entgegenwirken, wodurch gesundheitsschädliche Folgen hervorgerufen werden können, vergleichbar mit sehr hohem Fieber, was lebensbedrohlich sein kann. Auch kleine punktuelle Erwärmungen, sog. Hotspots, können bleibende Schäden verursachen und beispielsweise eine Trübung der Linse bei Erwärmung des Auges hervorrufen.

 

Frequenz30 kHz - 300 GHz
Natürlicher
Ursprung
keiner bis 300 GHz
Technischer
Ursprung
Gezielte Erzeugung z. B. zur Informationsübertragung
Mögliche direkte WirkungGewebeerwärmung im Körper
Mögliche indirekte WirkungErwärmung von metallischen Gegenständen sowie aktiven und passiven Implantaten; Explosion zündfähiger Gasgemische
BeispieleFunktechnik, (industrielle) Mikrowellenöfen
Langzeitwirkungen

Im Jahr 2011 bewertete die Internationale Krebsforschungsagentur (IARC) hochfrequente elektromagnetische Felder, wie sie beispielsweise von Handys ausgehen, als "möglicherweise krebserregend" (Gruppe 2B).  Auch niederfrequente Felder wurden neun Jahre zuvor in diese Gruppe eingestuft.
Zum gegenwärtigen Zeitpunkt fehlen jedoch weiterhin wissenschaftliche Erkenntnisse, die die Entstehung von Krebs im Menschen durch Einwirkung elektromagnetischer Felder eindeutig belegen. Aus diesem Grund werden mögliche Langzeitwirkungen wie Krebs weder in der europäischen Arbeitsschutzrichtlinie 2013/35/EG noch in der erwarteten deutschen Arbeitsschutzverordnung berücksichtigt.
Da sich ein Krebsrisiko dennoch nicht sicher ausschließen lässt, sollte die Einwirkung derartiger Felder sowohl im privaten als auch beruflichen Umfeld so weit wie möglich reduziert werden.

Weitere Informationen hierzu sind auf der Homepage des Bundesamts für Strahlenschutz zu finden.


Was bedeutet das für Betriebe?  Gefährdungen ermitteln und beurteilen

Nach dem Arbeitsschutzgesetz hat jeder Arbeitgeber die Pflicht, die Arbeitsbedingungen seiner Beschäftigten zu beurteilen und mit der Arbeit verbundene Gefährdungen zu ermitteln. Durch die Einwirkung von elektromagnetischen Feldern können sich Gefährdungen ergeben und müssen daher in der Gefährdungsbeurteilung berücksichtigt werden.

Elektromagnetische Felder im Büro

Im Büro sind wir von ähnlichen Quellen elektromagnetischer Felder umgeben wie Zuhause: Wir sitzen vor dem Bildschirm des PCs oder arbeiten unterwegs mit dem Laptop, telefonieren mit dem Handy oder surfen im Internet via WLAN - Folge: Nahezu ständig wirken elektromagnetische Felder auf uns ein. Zahlreiche Studien haben allerdings gezeigt, dass von diesen Einwirkungen keine gesundheitsschädlichen Wirkungen ausgehen. Aufgrund des Abstandes, den man üblicher Weise zu den Strahlungsquellen wie z. B. dem WLAN-Router einhält, ist die Intensität zudem deutlich reduziert.

Folgende Fragen können bei der Ermittlung der Gefährdungen hilfreich sein:

  • Werden in meinem Betrieb Arbeitsmittel verwendet, die stärkere elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder erzeugen und eine Gefährdung darstellen könnten?

  • Sind besondere Personengruppen betroffen, z. B. Träger von aktiven oder passiven Implantaten, Schwangere, Jugendliche, etc.?

  • Entsteht eine Gefährdung bei Tätigkeiten wie Wartung, Instandhaltung oder Reparatur?

  • In welchen Arbeitsbereichen (z. B. Produktion) treten diese möglichen Gefährdungen auf und bei welchen Tätigkeiten (z. B. Widerstandspunktschweißen)?

  • Liegen Informationen zu den Arbeitsmitteln vor, z. B. Herstellerangaben?

  • Müssen Messungen oder Berechnungen durchgeführt werden?

  • Ist ein Vergleich mit ähnlichen bekannten Strahlungsquellen möglich (z. B. Kenntnisse der Unfallversicherungsträger, Datenbanken, etc.)?

Im November 19.11.2016 ist die Arbeitsschutzverordnung zu elektromagnetischen Feldern (EMFV) in Kraft getreten. Sie setzt die Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor durch elektromagnetischen Feldern der EU-Richtlinie 2013/35/EU in deutsches Recht um. Die Anforderungen der EMFV werden durch entsprechende Technische Regeln konkretisiert, welche voraussichtlich Ende 2018 veröffentlicht werden. Die DGUV- Vorschrift 103-013 „Elektromagnetische Felder“ behält vorerst weiterhin ihre Gültigkeit.

Werden die Vorgaben und Grenzwerte der EMFV nicht eingehalten, stellt dies eine Gefährdung der Sicherheit und der Gesundheit des Beschäftigten dar. Es müssen Schutzmaßnahmen getroffen werden. Trotz Einhaltung der Grenzwerte kann eine Störbeeinflussung von aktiven Implantaten nicht ausgeschlossen werden!

Das TOP-Prinzip

Das Ziel aller Maßnahmen ist eine Reduzierung der Exposition auf ein Minimum nach dem Stand der Technik (Minimierungsgebot). In jedem Fall müssen die Expositionsgrenzwerte eingehalten werden. Die Rangfolge der Schutzmaßnahmen nach dem TOP-Prinzip ist zu berücksichtigen:

  1. Technische Maßnahmen: z. B. Reduzierung der Leistung, Abschaltung, Abschirmung, Abstandsvergrößerung, technische Zugangsbeschränkungen
  2. Organisatorische Maßnahmen: z. B. Unterweisung, Betriebsanweisung, Kennzeichnung des Expositionsbereichs, Begrenzung der Aufenthaltsdauer
  3. Persönliche Schutzausrüstung: z. B. Hochfrequente (HF)-Schutzkleidung

Manchmal spricht man auch von dem STOP-Prinzip. Dabei steht das S für Substitution, d. h. es soll überprüft werden, ob es alternative Arbeitsmittel/-verfahren gibt, bei denen keine oder eine deutlich geringere Belastungen z. B. durch elektromagnetische Felder auftreten.

Oberstes Gebot: Abstand halten

Die Stärke von elektromagnetischen Feldern nimmt sehr schnell mit zunehmendem Abstand ab. Beispielsweise bei Zwei- und Mehrleitersystemen, z. B. eine Stromleitung, nimmt die Stärke des Feldes mit dem Quadrat des Abstandes (1/r²) ab.

Das heißt: Verdoppelt man den Abstand zur Quelle von 1 Meter auf 2 Meter, so wird die Feldstärke auf ein Viertel reduziert (1/2² = ¼); erhöht man den Abstand sogar auf 10 Meter, beträgt die Feldstärke nur noch 1/100 (1/10² = 1/100).

Zudem lassen sich elektrische Felder leicht abschirmen, eine dünne Metallfolie reicht bereits aus. Auch vor hochfrequenten Feldern kann man sich schützen, z. B. durch spezielle Schutzanzüge. Magnetische Felder hingegen, insbesondere niederfrequente Magnetfelder, durchdringen die meisten Materialien, eine Abschirmung ist technisch sehr aufwändig.

Zur Gefährdungsbeurteilung

Zu dokumentieren ist, welche Maßnahmen von wem und bis wann durchzuführen sind. Später sollte überprüft werden, ob die Maßnahmen termingerecht durchgeführt wurden und ob die Gefährdung dadurch beseitigt werden konnte.

Die Gefährdungsbeurteilung muss fortgeschrieben werden, wenn weitere Gefährdungen erkannt werden oder betriebliche Veränderungen neue Gefährdungen hervorrufen.

Mehr zur Gefährdungsbeurteilung

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