SMOGBROD 1..28
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¹Elektrosmog?ª Grundlagen Risiken Maûnahmen Safety Test Solutions from Wandel & Goltermann Diese BroschuÈre vermittelt Grundkenntnisse, die im Zusammenhang mit elektrischen und magnetischen Feldern stehen. Elektrosmog ± der populaÈre Begriff fuÈr EMVU Weitverbreiteter Sammelbegriff fuÈr alle kuÈnstlich erzeugten elektrischen und magnetischen Felder ist Elektrosmog. Smog, eine Zusammensetzung der englischen WoÈrter ¹smokeª (Rauch) und ¹fogª (Nebel), bezeichnet eigentlich die Verschmutzung der Luft. Der Begriff ¹Elektrosmogª im Sinne von ¹Elektroverschmutzungª ist daher irrefuÈhrend. Wir nutzen ja elektrische und magnetische Felder, z. B. in der Radio- und FernsehuÈbertragung. Als Analogie koÈnnte man Laute nehmen. In Form von Sprache sind sie notwendig, als LaÈrm oft laÈstig und vermeidbar. Ebenso lassen sich Belastungen durch elektrische und magnetische Felder verringern, z. B. durch entsprechende QualitaÈt von ElektrogeraÈten. ¹Elektrosmogª entsteht uÈberall dort, wo Spannung und Strom vorhanden ist bzw. flieût: im Haushalt, in der Industrie, im Gewerbe. Auch Sender strahlen elektromagnetische Felder ab. Sie wirken uÈberall auf uns ein, unbemerkt fuÈr unsere Sinnesorgane. Der Fachbegriff ist EMVU, die elektromagnetische VertraÈglichkeit der Umwelt. Darunter fallen alle elektromagnetischen Strahlungen und Felder, die die Umwelt und insbesondere den Menschen beeinflussen. Nicht zu verwechseln ist der Begriff mit EMV, der elektromagnetischen VertraÈglichkeit von GeraÈten. Ein Beispiel dafuÈr: Der FoÈn stoÈrt den Fernsehempfang. FuÈr EMV gibt es Richtlinien, welche StoÈrstrahlung ein GeraÈt abgeben darf und gegen welche elektromagnetische Strahlung es von auûen geschuÈtzt werden muû. Das CE-Zeichen garantiert fuÈr die Einhaltung dieser Richtlinien. FuÈr die Einwirkungen auf Menschen gelten andere Werte als bei GeraÈten, die EMVUEmpfehlungen. 2 EMVU: elektromagnetische VertraÈglichkeit der Umwelt EMV: elektromagnetische VertraÈglichkeit der GeraÈte EMF: elektromagnetisches Feld, in Englisch: electromagnetic field. EMF entspricht dem deutschen Begriff EMVU EMI: electromagnetic interference EMC: electromagnetic compliance (EMI und EMC entsprechen EMV) 3 Wie ein elektrisches Feld entsteht Grundlagen Elektrosmog ± der populaÈre Begriff fuÈr EMVU 2 Wie ein elektrisches Feld entsteht 4 Wie ein magnetisches Feld entsteht 4 Spannung mal StromstaÈrke gleich Leistung 5 Von statischen Feldern und Wechselfeldern 6 Von Niederfrequenz und Hochfrequenz 7 Wie weit wirken Felder? 8 Die WellenlaÈnge 9 Die Eigenschaften von Nah- und Fernfeld 11 Werden zwei Metallplatten an eine Batterie angeschlossen, bildet sich zwischen den Metallplatten ein oÈrtlich begrenztes, elektrisches Feld aufgrund der elektrischen Spannung. Elektrische Spannung wird in der Maûeinheit Volt (V) angegeben. Beispiel fuÈr eine andere bekannte Maûeinheit ist Meter (m) fuÈr die LaÈnge oder Entfernung. Wenn eine Batterie beispielsweise 1,5 Volt erzeugt, betraÈgt auch die Spannung zwischen den Platten 1,5 Volt. WaÈren die Platten einen Meter voneinander entfernt, betruÈge die FeldstaÈrke (E) 1,5 Volt pro Meter (V/m). Risiken Der Mensch im elektromagnetischen Feld 12 Die Auswirkungen niederfrequenter Felder 12 Die Auswirkungen hochfrequenter Felder 14 + Maûnahmen E [V/m] Die Grenzwerte der verschiedenen Normen 16 Praktische Hinweise zum Schutz vor elektromagnetischer Strahlung 18 Messen ± der erste Schritt fuÈr wirksamen Schutz 19 Das Messen elektromagnetischer Felder 20 Praxisbeispiel 1: Messen bei Wartungen in einer Sendeanlage mit mehreren Diensten 21 Praxisbeispiel 2: Messen bei Wartungsarbeiten im Sendeturm 23 Praxisbeispiel 3: Messen von Strahlungsbelastung im niederfrequenten Bereich 24 Glossar 27 1,5 V ± Wie ein magnetisches Feld entsteht Eine GluÈhlampe ist an eine Batterie angeschlossen und leuchtet. Es flieût Strom, der in Ampere (A) angegeben wird. 4 V: Volt, Maûeinheit fuÈr elektrische Spannung Sobald Strom flieût, entsteht zum elektrischen ein magnetisches Feld. Die magnetische FeldstaÈrke (H) wird mit der Maûeinheit Ampere pro Meter (A/m) angegeben. kV: Kilovolt = 1000 Volt (wie 1 kg = 1000 g) E: elektrische FeldstaÈrke Die magnetischen Feldlinien sind immer kreisfoÈrmig um den durchflossenen Leiter angeordnet. V/m: Volt pro Meter, Maûeinheit fuÈr elektrische FeldstaÈrke A: Ampere, Maûeinheit fuÈr elektrischen Strom H: + magnetische FeldstaÈrke A/m: Ampere pro Meter, Maûeinheit fuÈr magnetische FeldstaÈrke 1,5 V W: Watt, Maûeinheit fuÈr Leistung ± kW: Kilowatt = 1000 Watt H [A/m] B: magnetische Induktion oder Fluûdichte T: Tesla, Maûeinheit fuÈr B Spannung mal StromstaÈrke gleich Leistung Die elektrische Spannung beim GluÈhlampenbeispiel betraÈgt 1,5 Volt. Der Strom flieût mit 1 Ampere. Das ergibt eine Leistung, die in Watt (W) gemessen wird, errechnet aus 1,5 V61 A = 1,5 W. 5 G: Gauss, alternative Maûeinheit fuÈr B Elektrische Felder entstehen z. B. an allen ZufuÈhrungskabeln, auch wenn das GeraÈt nicht betrieben wird. Magnetische Felder entstehen, wenn Strom flieût, also ein GeraÈt betrieben wird. Hz: Hertz, Maûeinheit fuÈr die Frequenz von Wechselstrom bzw. Wechselspannung kHz: Kilohertz = 1000 Hertz MHz: Megahertz = 1 Million Hertz GHz: Gigahertz = 1 Milliarde Hertz Von statischen Feldern und Wechselfeldern Elektrische Felder richten sich vom Plus- zum Minuspol aus. Bei statischen Feldern oder sog. Gleichfeldern wird die Richtung beibehalten. Das natuÈrliche Gleichfeld um die Erde betraÈgt bei SchoÈnwetter 0,1 bis 0,5 kV/m. Dieses kann bei Gewitter bis zu 20 kV/m ansteigen. Die Entladung erfolgt als Blitz. In diesem Fall flieût Gleichstrom. Magnetische Gleichfelder herrschen z. B. bei vielen U- und S-Bahnen und in der Kernspintomographie. Ein Beispiel aus der Natur ist das Erdmagnetfeld mit ca. 40 mT. ± E [V/m] 1,5 V + Gleichstrom erzeugt auch die Batterie aus unserem Beispiel. Angenommen die Batterie wird dauernd umgedreht, also umgepolt. Es wuÈrde dann Strom flieûen, der staÈndig seine Richtung aÈndert, sog. Wechselstrom. Die Anzahl der Richtungswechsel pro Sekunde bezeichnet man als Frequenz. Die Maûeinheit fuÈr die Frequenz des Wechselstroms ist Hertz (Hz). Wechselt der Strom 50 mal in einer Sekunde die Richtung, sprechen wir von einer 50-Hertz-Frequenz, der uÈblichen Wechselspannung im oÈffentlichen Stromnetz (USA 60 Hertz). 6 1022 1020 Gammastrahlung 1018 1016 RoÈntgenstrahlung sichtbares Licht 50/60 Hz & 2,45 GHz (im Mikrowellenofen) 1014 1012 1010 (10 GHz) Von Niederfrequenz und Hochfrequenz Die Felder werden in niederfrequente Felder (bis etwa 30 kHz) und in hochfrequente Felder (uÈber 30 kHz bis 300 GHz) eingeteilt. DaruÈber liegen der Reihenfolge nach der Infrarotbereich, sichtbares Licht, UV-Strahlung, RoÈntgenund Gammastrahlung. In der Niederfrequenz wird statt der magnetischen FeldstaÈrke oft die magnetische Induktion oder magnetische Fluûdichte (B) in Tesla (T) oder in Gauss (G) gemessen. In der Hochfrequenz wird dagegen die magnetische FeldstaÈrke immer in Ampere pro Meter (A/m) gemessen. 7 400 ± 900 & 1800 MHz Mobilfunk 15 ± 30 kHz & 50 ± 90 Hz PC 108 (100 MHz) 106 (1 MHz) 104 (10 kHz) 50/60 Hz Hochspannung 102 (100 Hz) 0 Hz 1/r: Einleitersystem, einfache Leitungen wie z. B. die Stromversorgung bei Eisenbahnen 1/r2: Zwei- und Mehr-Leitersysteme, hin und ruÈcklaufende Leitungen wie sie bei der Stromversorgung im Haus und bei UÈberlandleitungen uÈblich sind Wie weit wirken Felder? IntensitaÈt 1/r2 1/r 1/r3: Spulen, z. B. Elektromotoren, Transformatoren usw. 1/r3 Entfernung Die FeldstaÈrke nimmt schnell mit zunehmendem Abstand ab (s. Grafik). Wer den Abstand vergroÈûert, setzt sich nur noch einem Teil der Strahlung aus. Abstand zu halten gehoÈrt daher zu den einfachsten Schutz- bzw. Vorsorgemaûnahmen. Das elektrische Feld laÈût sich gut abschirmen. Eine geerdete duÈnne Metallfolie stellt einen guten Schutz dar. Das geschlossene Auto z. B. wirkt wie ein Faradayscher KaÈfig bei Blitzschlag. Das magnetische Feld hingegen durchdringt alle bekannten Baumaterialien. Man braÈuchte dicke Metallplatten oder Speziallegierungen, die die Quelle vollstaÈndig umschlieûen, um einen Schutz zu erreichen. 8 Die WellenlaÈnge ± wichtig fuÈr die Definition von Nah- und Fernfeld Elektromagnetische Strahlung breitet sich wellenfoÈrmig mit Lichtgeschwindigkeit aus. Je hoÈher die Frequenz ist, desto kuÈrzer werden die Wellen. Eine Frequenz von 3 kHz hat z.B. eine WellenlaÈnge von 100 km. Die Ultrakurzwelle (UKW), vom Radio her bekannt, hat WellenlaÈngen von 10 bis 1 m (30 bis 300 MHz). Bei 300 GHz sind die Wellen nur noch 1 mm lang. 100 MHz 3m 1m 300 MHz 3m Die Wellen koÈnnen nur von Vorrichtungen empfangen werden, die dem Wellenbereich entsprechen. Dazu betrachten wir der Einfachheit halber Wasserwellen. Ein Stock mit 1 m LaÈnge wird sich von kleinen Wellen nicht erfassen lassen, er schwimmt obenauf. Erst wenn Wellen kommen, die mindestens halb so lang wie der Stock sind, wird er die Wellenbewegung vollstaÈndig mitmachen. In diesem Fall spricht man von Resonanzfrequenz. AÈhnlich verhaÈlt es sich mit Antennen. Hausantennen sind z. B. fuÈr unterschiedliche Frequenzbereiche ausgelegt, erkennbar an den AbstaÈnden und an der LaÈnge der Querstreben. Diese AbstaÈnde sind exakt auf die Wellenbereiche abgestimmt, die empfangen werden sollen. 9 Ist der Abstand von der Strahlenquelle kleiner als eine WellenlaÈnge, befindet man sich im Nahfeld. Bei der Niederfrequenz ist das so gut wie immer der Fall. BetraÈgt der Abstand mehr als eine WellenlaÈnge (l), kann man vom Fernfeld sprechen. Die Unterscheidung in Nah- und Fernfeld ist besonders im Hochfrequenzbereich fuÈr das Messen wichtig. Fernfeld E = 377 O6H Nahfeld 16l Quelle E- und H-Feld unabhaÈngig 10000 1000 36l [m] 16l [m] 100 10 1 Frequenz " f [Hz] 10 10 GHz 1 GHz 100 MHz 10 MHz 1 MHz 0,01 100 kHz 0,1 10 kHz Abstand zur Quelle " d [m] 100000 Die Eigenschaften von Nah- und Fernfeld Die StrahlungsverhaÈltnisse sind im Nahfeld anders als im Fernfeld. Als bildhaftes Beispiel betrachten wir ein fahrendes Motorboot. Die Strahlungsquelle ist hier die Schiffsschraube. Sie erzeugt im Wasser Wellen. Direkt an der Schraube befindet sich ein Wellengemisch. Das ist dem Nahfeld vergleichbar. Das VerhaÈltnis von elektrischer und magnetischer FeldstaÈrke ist nicht konstant. Sie muÈssen daher im Nahfeld immer getrennt voneinander gemessen werden. Mit groÈûerem Abstand von der Schraube werden die Wasserwellen zunehmend gleichmaÈûiger. AÈhnlich verhaÈlt es sich im Fernfeld. Das VerhaÈltnis von elektrischer und magnetischer Strahlung ist eine konstante GroÈûe; man spricht deshalb nur noch von elektromagnetischer Strahlung. Daraus laÈût sich die Leistungsdichte (S) in Watt pro Quadratmeter (W/m2) errechnen. Dazu gehen wir zum Batteriebeispiel zuruÈck. Dort haben wir die Leistung durch 11 folgende Rechnung erhalten: 1,5 V61 A = 1,5 W Die Leistungsdichte (S) erhaÈlt man durch Multiplikation von elektrischer FeldstaÈrke mit magnetischer FeldstaÈrke: 1,5 V/m61 A/m = 1,5 W/m2 Der Mensch im elektromagnetischen Feld Bei allen UÈberlegungen, ob elektromagnetische Strahlungen die Gesundheit beeintraÈchtigen, sollte man sich vor Augen halten, daû alle koÈrperinternen Wahrnehmungen und Regelmechanismen des Menschen auf kleinsten elektrischen StroÈmen und Spannungen beruhen. Sie sind z. B. mit dem EEG als HirnstroÈme meûbar. KuÈnstlich erzeugte Felder rufen oft viel hoÈhere StroÈme und Spannungen im KoÈrper hervor, als dies natuÈrlicherweise der Fall ist. Der menschliche KoÈrper kann viel ausgleichen. Die tatsaÈchliche GefaÈhrdung durch elektromagnetische Felder ist noch nicht vollstaÈndig erforscht. Allgemein kann man sagen, daû die Auswirkungen elektromagnetischer Felder auf den Menschen von ihrer IntensitaÈt und Frequenz abhaÈngen. Alle Institutionen, die auf diesem Gebiet Grenzwertempfehlungen erarbeitet haben, sind aÈhnlich vorgegangen. In der wissenschaftlichen Literatur wurden die gesicherten biologischen Effekte und daraus die biologisch relevanten Wirkungen festgestellt. Die Untersuchung, welche Effekte zu Wirkungen im Sinne einer SchaÈdigung, GefaÈhrdung oder wesentlichen BelaÈstigung fuÈhren, ergab Anhaltspunkte fuÈr die Grenzwertempfehlungen Da die Wirkungen fuÈr Hochund Niederfrequenz verschieden sind, gibt es auch unterschiedliche Empfehlungen. Die Auswirkungen niederfrequenter Felder Niederfrequente Felder koÈnnen StroÈme im KoÈrper erzeugen sowie OberflaÈcheneffekte wie das Aufstellen von Haaren hervorrufen. Sie koÈnnen auf Herzschrittmacher und sonstige metallische Implantate einwirken. Im Gegensatz dazu steht der elektrische Schlag durch BeruÈhren von elektrisch geladenen GegenstaÈnden. 12 Bei niederfrequenten Feldern werden vor allem Reizwirkungen auf Sinnes-, Nerven- und Muskelzellen beobachtet. Je hoÈher die FeldstaÈrke, desto staÈrker sind die Auswirkungen. WaÈhrend der menschliche Organismus schwache Wechselwirkungen oft ausgleicht, kann es bei staÈrkerer IntensitaÈt zu BelaÈstigungen kommen und unter UmstaÈnden zu irreversiblen GesundheitsschaÈden fuÈhren. Ob schwach niederfrequente elektrische und magnetische Felder zur ErhoÈhung der Krebsrate fuÈhren, ist noch nicht eindeutig beantwortet. Stromdichte (mA/m2) Wirkungen UÈber 1000 Leichte bis schwere HerzfunktionsstoÈrungen, akute GesundheitsschaÈden 100 bis 1000 Erregbarkeit des zentralen Nervensystems veraÈndert sich; Bereich, in dem Reizwirkungen im erregbaren Gewebe beobachtet werden 10 bis 100 Gut bestaÈtigte Effekte, z. B. AÈnderung der Protein- und DNS-Synthese, AÈnderung u. a. der EnzymaktivitaÈten, deutliche visuelle (Magnetophosphene) und moÈgliche nervoÈse Effekte; Heilungsprozesse bei Knochenbruch koÈnnen beschleunigt als auch zum Erliegen gebracht werden 1 bis 10 Subtile biologische Wirkungen wie veraÈnderte KalziumfluÈsse oder die Hemmung der Melatoninproduktion (regelt u. a. den Tag-Nacht-Rhythmus). Die Hintergrundstromdichte von Herz und Gehirn liegt in diesem Bereich unter 1 Keine gesicherten Effekte; Bereich der natuÈrlichen Hintergrundstromdichten in den meisten KoÈrperorganen 13 Wirkungen aufgrund felderzeugter KoÈrperstroÈme Die Auswirkungen hochfrequenter Felder Gehirn ++ Linse +++ Lunge Herz + + Haut + Innere Organe + Kniescheibe +++ Metallische Implantate +++ schwache Absorption mittlere Absorption starke Absorption + ++ +++ Exposition im homogenen Feld, unmoduliertes Signal Wie stark ein KoÈrperteil WaÈrme durch hochfrequente Felder aufnimmt, d. h. absorbiert, haÈngt von der Durchblutung und der WaÈrmeleitfaÈhigkeit ab. Die Linse des Auges und die Kniescheibe sind hier besonders gefaÈhrdet. Herz, Lunge und Haut hingegen sind durch ihre starke Durchblutung relativ unempfindlich. Ist das Feld moduliert (GSM), kann es neben thermischen Effekten auch zu Reizwirkungen der Zellen kommen. FuÈr hochfrequente Strahlung ist der menschliche KoÈrper besonders empfindlich. Er absorbiert die Strahlungsenergie. Hier sind vor allem die WaÈrmewirkungen bedeutsam. Zu den sonstigen Wirkungen, wie z. B. Reizung des Nervensystems und Langzeiteffekte, gibt es eine FuÈlle von Befunden und Untersuchungen. Deren Wichtigkeit fuÈr den Gesundheitsschutz werden unterschiedlich bewertet. Durch hochfrequente Felder kommt es zur lokalen oder ganzen ErwaÈrmung des KoÈrpers. Da die ErwaÈrmung von innen heraus erfolgt, wird sie nicht oder zu spaÈt wahrgenommen, denn WaÈrme wird vor allem von unserer Haut registriert. Eventuell wird die Temperaturregelung des KoÈrpers beeinfluût. Die Effekte sind stark frequenzabhaÈngig. Es haÈufen sich die Hinweise, daû gepulste Strahlung (z. B. Radar oder digitale Mobilfunktelefone) biologisch wirksamer sein kann als nicht gepulste. Auûerdem werden Zellmembraneffekte beobachtet. In bestimmten Frequenzbereichen absorbiert der Mensch besonders viel Energie, da sein KoÈrper sich wie eine Antenne verhaÈlt. Wenn die halbe WellenlaÈnge der KoÈpergroÈûe entspricht, ergibt sich die Resonanzfrequenz. Im Resonanzbereich von 30 bis 300 MHz kann der KoÈrper besonders effektiv Energie aus dem Feld absorbieren. FuÈr Kinder liegt die Resonanzfrequenz hoÈher als bei Erwachsenen. FuÈr jeden KoÈrper kann man eine spezifische Absorptionsrate (SAR) berechnen. Sie benennt die in WaÈrme umgewandelte Strahlungsleistung bezogen auf die KoÈrpermasse. Die SAR wird u.a. als Grundlage fuÈr die Festlegung von Grenzwerten benutzt. Die Grenzwerte sind aufgrund der Absorptionskurve in drei Bereiche unterteilt. 14 15 Die Grenzwerte der verschiedenen Normen Seit 1. 1. 1997 hat die Bundesrepublik Deutschland in einer Verordnung zum Bundes-Immissions-Schutz-Gesetz (BImSchG) die Grenzwerte gesetzlich geregelt. Zum Schutz des Menschen wurden aufgrund der biologischen Wirksamkeit Basisgrenzwerte festgelegt: in der Niederfrequenz fuÈr die Stromdichte im KoÈrper und in der Hochfrequenz fuÈr die spezifische Absorptionsrate (SAR). Die Stromdichte im KoÈrper sollte unter 10 mA/m2 bleiben. FuÈr die Langzeitexposition wird im privaten Bereich 2 mA/m2 und am Arbeitsplatz 4 mA/m2 vorgeschlagen. Die spezifische Absorptionsrate, gemessen in Watt pro Kilogramm, sollte laut ICNIRP unter 0,08 W/kg fuÈr die allgemeine BevoÈlkerung liegen. Diese Basisgrenzwerte entziehen sich jedoch einer direkten Messung. Aufgrund von KoÈrpermodellen werden daher Grenzwerte abgeleitet, die meûtechnisch erfaût werden koÈnnen wie die FeldstaÈrken (meûbar in V/m, A/m, T und W/m2). Neben den Grenzwerten fuÈr die direkte Feldeinwirkung am Arbeitsplatz und in der OÈffentlichkeit gibt es noch Grenzwerte fuÈr indirekte Feldeinwirkungen, Herzschrittmacher, Sender kleiner Leistung, TeilkoÈrperexposition, Kurzzeitexposition, gepulste Strahlung, etc. Die Grenzwerte werden von nationalen und internationalen Institutionen festgelegt. Wenden Sie sich bitte an die nationalen Normengremien oder an Ihr zustaÈndiges nationales Umwelt-, Gesundheits- oder Arbeits- und Sozialministerium. 16 È ffentlichkeit E-Feld O 10000 Weltweit: ICNIRP (HF) und ICNIRP (NF) 1000 100 10 " E [V/m] 100 Normen fuÈr Grenzwerte: H-Feld Arbeitsplatz 1 È ffentlichkeit H-Feld O 0,1 0,01 1 Hz 10 Hz Frequenz 100 Hz 1 kHz 10 kHz " f [Hz] Elektrische FeldstaÈrke " H [mT] Magnetische FeldstaÈrke E-Feld Arbeitsplatz 100000 Beispiel Niederfrequenz (CENELEC 50166-1) England: NRPB (HF) und NRPB (NF) Leistungsdichte È ffentlichkeit [W/m2] O 1 H-Feld Arbeitsplatz [A/m] Frequenz " f [Hz] Beispiel Hochfrequenz (CENELEC 50166-2) 17 100 GHz 10 GHz 1 GHz 100 MHz 10 MHz 1 MHz 10 kHz 100 kHz H-Feld È ffentlichkeit [A/m] O 0,1 Australien, Neuseeland: ASNZS 2772.1 (HF) Schweiz: BuWal (HF) und BuWal (NF) Leistungsdichte Arbeitsplatz [W/m2] 10 USA: FCC (HF) OÈsterreich: OÈnorm (HF) und OÈnorm (NF) E-Feld È ffentlichkeit [V/m] O 100 LaÈnder (Nationen): Deutschland: VDE 848 (HF) und VDE (NF) E-Feld, Arbeitsplatz [V/m] 1000 Kontinentweit: Nordamerika: IEEE (HF) Europa: CENELEC (HF), CENELEC (NF) Praktische Hinweise zum Schutz vor elektromagnetischer Strahlung Abgrenzung der Umweltnormen gegen Produktstandards, z. B. MPR2 und CE-Zeichen Neben den Umweltnormen bestehen Normen, die beschreiben, welche maximale Strahlung ein Monitor abgeben darf (z. B. MPR2). Das CE-Zeichen definiert die StoÈrstrahlfestigkeit eines GeraÈtes. Diese Normen sind nicht am Gesundheitsschutz oder der Arbeitsplatzsicherung orientiert. Sie beschreiben technische Grenzwerte, die ein stoÈrungsfreies Arbeiten verschiedener GeraÈte sicherstellen sollen und stellen somit ein GuÈtesiegel fuÈr dieses Produkt dar. Die Grenzwerte in den vorher aufgefuÈhrten Normen (ICNIRP, CENELEC...) qualifizieren den gesamten Arbeitsplatz und stellen die maximale fuÈr den Menschen ertraÈgliche Belastung dar. Belastungen sollte man meiden, wo es moÈglich ist. Oft sind nur wenige Maûnahmen dafuÈr notwendig. Hier ein paar Hinweise: . Abstand halten zu ElektrogeraÈten. Die elektromagnetische IntensitaÈt nimmt mit der Entfernung schnell ab. . GeraÈte, die nicht benoÈtigt werden, abschalten (Drucker, Kopierer) oder ganz ausstecken. Netzteile geben auch dann ein Magnetfeld ab, wenn ein GeraÈt auf ¹stand-byª geschaltet ist. Bei heutigen ElektrogeraÈten ist das oft der Fall. Fragen Sie beim Neukauf nach, ob diese Eigenschaft vorliegt. . Strahlenarmen Computer-Bildschirm waÈhlen oder einen strahlendaÈmpfenden Bildschirmfilter verwenden. . Spar- und Halogenlampen nur da benutzen, wo Abstand gegeben ist (nicht als Nachttisch- und Schreibtischlampe einsetzen). Halogenlampen benoÈtigen viel Strom. Sparlampen transformieren die 50-Hz-Frequenz, zerhacken diese in andere Frequenzbereiche. Bei Fluoreszenzleuchten einen Mindestabstand von einem Meter (Kopfbereich bis Leuchte) halten. . Schnurlose Telefone, die am gewoÈhnlichen Telefonnetz angeschlossen sind, haben relativ geringe Leistung. Viel problematischer sind Mobiltelefone. . FuÈr Autotelefone sollte eine Auûenantenne auf dem Dach, nicht am KotfluÈgel oder auf FensterhoÈhe, angebracht werden. . Da sich der KoÈrper im Schlaf ungestoÈrt am besten erholt, sollten im Schlafzimmer kein TV und keine Stereoanlage stehen. Verzichten Sie auf netzbetriebene Radiowecker oder Uhren am Bett, oder plazieren Sie diese moÈglichst weit weg vom Kopf. Netzfreischalter im Schlafzimmer trennen dieses vom Stromnetz, sobald der letzte Verbraucher ausgeschaltet ist. 18 Sicherheitsgrenzwert 5000 mT Schwelle fuÈr Herzkammerflimmern VDE 0848 400 mT WHO / IRPA 100 mT 380-kVLeitungen StoÈrschwelle fuÈr Herzschrittmacher 110-kVLeitungen HaushaltgeraÈte 0,01 0,1 1 10 100 magnetische Fluûdichte bei 50/60 Hz 1000 10000 100000 1M " B [mT] Messen ± der erste Schritt fuÈr wirksamen Schutz Im haÈuslichen Umfeld liegen in der Regel StoÈrungen durch niederfrequente magnetische Felder der Stromversorgung vor. Ausnahme ist der Mikrowellenherd mit seiner hochfrequenten Strahlung. Auch wenn Grenzwerte selten uÈberschritten werden, sollte das Vorsorgeprinzip gelten, denn jeder Mensch reagiert unterschiedlich auf Belastungen. Im beruflichen Umfeld kommt eine Vielzahl von verschiedenen nieder- wie hochfrequenten Strahlenkombinationen zustande, je nach GeraÈt und seiner Installation. Verborgene Quellen (z. B. Starkstromleitungen an der Kellerdecke) sind oft erst durch Messungen auffindbar. Die genaue Belastung laÈût sich mit geeigneten MeûgeraÈten feststellen. Aufgrund der gefundenen Daten koÈnnen entsprechende Schritte in die Wege geleitet werden, z. B. GeraÈte umstellen, StoÈrquellen beseitigen, Industrieanlagen evtl. vom Hersteller nachbessern lassen und/oder entsprechende Maûnahmen fuÈr den Personenschutz treffen. 19 Das Messen elektromagnetischer Felder Zur Vorbereitung einer Messung empfiehlt sich das Einholen von technischen Angaben uÈber die einzelnen Quellen der Felder. Dies gilt besonders fuÈr industrielle und gewerbliche Anlagen. Geht es um Personenschutz im Arbeitsbereich, muÈssen die Aufenthaltsorte, die Aufenthaltszeiten sowie die Personengruppen ermittelt werden, um bei Bedarf entsprechende Schutzmaûnahmen treffen zu koÈnnen. Aufgrund der vorherrschenden Frequenzbereiche werden die entsprechenden MeûgeraÈte ausgewaÈhlt, die den nationalen Anforderungen genuÈgen sollten. Messen heiût ja vergleichen mit einer bekannten GroÈûe. Die GroÈûe wird durch sogenannte nationale Normale definiert. MeûgeraÈte sollten daher ruÈckfuÈhrbar auf diese Werte, d. h. kalibriert sein. Dies wird von anerkannten Stellen mit Vergleichsnormalen durchgefuÈhrt. Das regelmaÈûige Nachkalibrieren ist dabei genauso wichtig. Immerhin geht es um die Sicherheit von Menschen. Und der Nachweis von genauen Meûdaten bzw. das Einhalten der Grenzwerte ist z.B. bei Regreûforderungen wichtig. Ungenaue MeûgeraÈte koÈnnen daher nicht nur das Leben und die Gesundheit von Menschen gefaÈhrden, sondern auch in der Folge viel Geld kosten. Hier sei nochmals daran erinnert, daû die CE-Kennzeichnung etwas uÈber das Abstrahlverhalten eines GeraÈtes aussagt. Aber sie ist nicht fuÈr die EMVU-Belastung des Menschen aussagekraÈftig. Was den menschlichen KoÈrper beeinfluût, ist die Summe aller StoÈrquellen. Und das sieht in jedem Bereich und fuÈr jeden Arbeitsplatz anders aus. 20 Praxisbeispiel 1: Messung bei Wartungsarbeiten in einer Sendeanlage mit mehreren Diensten 1. Beim Betreiber der Sendeanlage Informationen einholen, z. B. uÈber die Feldverteilung, welche Sendeanlagen in Betrieb sind, etc. Einschalten und praÈzise messen Nach Einschalten oder bei Temperaturwechseln muû bei MeûgeraÈten fuÈr elektromagnetische Strahlung ein Nullabgleich durchgefuÈhrt werden, um genaue Meûergebnisse zu erhalten. Dazu war bisher ein feldfreier Raum notwendig, der in der Regel nicht vorhanden ist. Bei vielen MeûgeraÈten besteht zudem die Gefahr, daû unabsichtlich hohe FeldstaÈrken zu Null gesetzt werden. Das fuÈhrt zu gravierenden Fehlmessungen und unter UmstaÈnden zur GefaÈhrdung von Personen. Bei MeûgeraÈten von Wandel & Goltermann wird dieser Nullabgleich automatisch ca. alle 6 Minuten ± auch in Gegenwart hoher Feldquellen ± durchgefuÈhrt. Dadurch sind praÈzise Messungen jederzeit gewaÈhrleistet. 2. Vorab testen, ob die eigenen MeûgeraÈte einwandfrei funktionieren und die Akkus geladen sind. 3. Da es sich um ein Nahfeld handelt, sind elektrisches und magnetisches Feld getrennt zu erfassen. 4. Erste Messung durchfuÈhren, sobald Sendeanlage in Sichtweite ist. Bei der Erfassung elektrischer Strahlung das GeraÈt etwa in KopfhoÈhe waagerecht vom KoÈrper weghalten. Bei der Messung magnetischer Strahlung kann das MeûgeraÈt direkt am KoÈrper gefuÈhrt werden. 5. Da es sich um mehrere Sendeanlagen handelt, sollte isotrop gemessen werden, um alle Richtungen zu erfassen. 6. Beim Durchqueren der Sendeanlage Dauermessungen durchfuÈhren. 21 EMR-20 FeldstaÈrkeMeûgeraÈt Der UÈberlastungsschutz MeûgeraÈte von Wandel & Goltermann sind fuÈr einen bestimmten Meûbereich spezifiziert. Bis zu diesem Wert werden kalibrierte Meûdaten angezeigt. Als Schutz vor UÈberlastung koÈnnen die GeraÈte weit hoÈheren FeldstaÈrken ausgesetzt werden, ohne Schaden zu nehmen. Das EMR-20-StrahlungsmeûgeraÈt ist z. B. bis 800 V/m spezifiziert und bis 1000 V/m typisiert. Es kann beim Messen bis zu 1600 V/m ausgesetzt werden. Dann ist jedoch mit ungenauen Anzeigen zu rechnen. Allerdings ist auch ein MeûgeraÈt von Wandel & Goltermann nicht unbegrenzt belastbar. Bei Anlagen mit hohen FeldstaÈrken, z. B. HaÈrtungsanlagen oder SchmelzoÈfen, sollte man sich sehr langsam der Feldquelle naÈhern. Unter UmstaÈnden ist die ZerstoÈrungsgrenze schnell erreicht. Was Metall haÈrtet oder schmilzt, das zerstoÈrt auch ein MeûgeraÈt. Bei Erreichen der Belastungsgrenze sollte daher nicht nur das MeûgeraÈt aus der Gefahrenzone entfernt werden. Abstrahlverhalten einer Antenne 7. Je mehr sich die Belastung dem eingestellten Grenzwert naÈhert, desto hoÈher ist die Frequenz des Signaltons. Bei Erreichen des Grenzwerts ist ein Dauerton hoÈrbar. Auf diese Weise laÈût sich gut kontrollieren, wie Bereiche mit hoÈherer Belastung vermieden werden koÈnnen. So koÈnnen Antennen mit Richtwirkung umgangen werden. Hier ist jedoch auf sogenannte Nebenkeulen zu achten. 8. In der NaÈhe von MetallgegenstaÈnden wie ZaÈunen ist mit Hotspots zu rechnen, also mit Bereichen erhoÈhter FeldstaÈrke. 9. Auch waÈhrend der Wartungsarbeiten sollten die GeraÈte fuÈr magnetische und elektrische FeldstaÈrkemessungen staÈndig eingeschaltet bleiben, um eventuelle VeraÈnderungen in der FeldstaÈrke registrieren zu koÈnnen. 10. Zeigt das MeûgeraÈt das Erreichen des Grenzwertes an, ist das Gebiet zu verlassen und fuÈr entsprechende Maûnahmen zu sorgen, z. B. Abschalten bestimmter Sendeeinrichtungen. 22 Praxisbeispiel 2: Messung bei Wartungsarbeiten im Sendeturm 1. FuÈr das Messen gelten in der Regel die vorgenannten Hinweise. Auch hier ist das elektrische und magnetische Feld getrennt zu erfassen. 2. Beim Besteigen des Sendeturms sollten die MeûgeraÈte staÈndig eingeschaltet sein. Dadurch koÈnnen z. B. LoÈcher in der Abschirmung von Antennenzuleitungen oder Einkoppelungen anderer Antennen festgestellt werden. 3. Wird der Grenzwert waÈhrend des Aufstiegs erreicht, kann evtl. mit einem Handstativ gepruÈft werden, wie weit sich das Feld nach oben hin ausdehnt. Vielleicht handelt es sich nur um eine schmale Zone, die durchstiegen werden kann, und nicht um eine Dauerexposition. Der Maximalwert der FeldstaÈrke kann bei MeûgeraÈten von Wandel & Goltermann auf Knopfdruck festgehalten werden. 4. Bei Dauerpfeifton ist unter UmstaÈnden auf eine UÈberlastung des GeraÈts zu achten. Falls das Display des GeraÈtes durch besondere UmstaÈnde nicht ablesbar ist, laÈût sich dies testen, indem der Alarmlevel kurzfristig auf den MaximalBelastungswert des GeraÈtes eingestellt wird. 5. Bei zu hohen FeldstaÈrken muÈssen evtl. fuÈr die Dauer der Wartung Sendeeinrichtungen abgeschaltet werden. 23 Praxisbeispiel 3: Messen der Strahlenbelastung im niederfrequenten Bereich Hochspannungstrasse, Karte unterlegt, Simulationssoftware EFC-400 1. Die Messung kommt uÈberall da in Frage, wo eine Stromversorgung vorliegt und z. B. GeraÈte, Motoren und Maschinen betrieben werden. 2. Die Messung ist isotrop durchzufuÈhren, um eine Gesamtbelastung zu erhalten. Je nach Umgebungsbedingungen und Standort muû uÈber einen entsprechenden Zeitraum gemessen werden, um sporadisch auftretende Belastungen erfassen zu koÈnnen (z. B. vorbeifahrende ZuÈge, FahrstuhlStromversorgung, etc.) 3. Magnetisches und elektrisches Feld sind getrennt zu erfassen. 4. Das Messen des magnetischen Feldes ist unproblematisch, da es kaum durch Umgebungsbedingungen beeinfluût werden kann. 24 5. Das elektrische Feld reagiert auf Beeinflussungen sensibel. Zur Messung sollte das mitgelieferte Stativ benutzt werden. Ein optisches Kabel sorgt fuÈr die Verbindung zum MeûgeraÈt. Auf diese Weise lassen sich problemlos Messungen mit entsprechendem Abstand durchfuÈhren. WaÈhrend der Messung duÈrfen sich keine Personen in der NaÈhe des Sensors aufhalten. Auch Betauung, Feuchtigkeit und Nebel haben ungenaue Meûergebnisse zur Folge. Meûwertdarstellung EFA 6. Durch selektive und gerichtete Messung lassen sich die einzelnen Feldquellen identifizieren. 7. Eine erste Selektion erfaût z. B. alle Feldquellen mit 50 bzw. 60 Hz. Bei Trafos und Motoren sollte zusaÈtzlich das harmonische Feld erfaût werden. Es betraÈgt ein ganzzahliges Vielfaches der Ausgangsfrequenz, also 100 Hz, 150 Hz und 200 Hz. Der Grenzwert bei 150 Hz ist uÈbrigens nur noch 1/3 so hoch wie bei 50 Hz. 8. Durch Ausblendung des 50- bzw. 60-Hertz-Bereichs (Notchfilter) erhaÈlt man einen ersten UÈberblick uÈber moÈgliche andere Feldquellen. Dies koÈnnten Bahnversorgungen sein (16 2/3 Hz), Monitore (in der Regel 72 Hz) oder die Frequenz auf Schiffen und in Flugzeugen (400 Hz). Durch entsprechende Selektion sind die einzelnen FeldgroÈûen bestimmbar. 25 Meûwertweiterverarbeitung z. B. ExcelTM Die wichtigsten Funktionen von modernen MeûgeraÈten Live-Modus: zeigt den momentan vorliegenden Wert an Max Hold: speichert den hoÈchsten vorliegenden Wert waÈhrend des Messens Averaging: aus allen Werten errechneter Mittelwert, bezogen auf den gemessenen Zeitraum Peak Detection: miût den Spitzenwert des Signales FrequenzzaÈhler: zeigt die Frequenz des groÈûten empfangenen Signals an Variables Filter: frei einstellbar, um nicht nur die Netzfrequenz selektiv erfassen zu koÈnnen Ampere (A): Maûeinheit fuÈr elektrischen Strom Das Simulationsprogramm fuÈr Hochspannungstrassen Ampere pro Meter (A/m): Maûeinheit fuÈr magnetische FeldstaÈrke Eine wichtige Feldquelle in der OÈffentlichkeit stellt das Stromversorgungsnetz dar. Durch ein Simulationsprogramm ist die Berechnung der Belastung durch niederfrequente Felder bereits im Vorfeld moÈglich. Das erleichtert die Trassenplanung und die Einhaltung der Grenzwerte. In die Berechnung koÈnnen sowohl bereits bestehende Feldquellen als auch die Kreuzungspunkte mit anderen Freileitungen einflieûen. B: magnetische Induktion oder Fluûdichte, Ursache ist der Stromfluû CE-Zeichen: Zeichen auf GeraÈten, die den europaÈischen EMV-Richtlinien entsprechen E: elektrische FeldstaÈrke, Ursache ist die Spannung Elektrische Felder: entstehen zwischen unterschiedlichen Potentialen (Spannungen); z. B. zwischen Hochspannungsleitung und Erde Elektrische Spannung: Maûeinheit Volt Elektrosmog: populaÈrer Begriff fuÈr EMVU EMC: elektromagnetic complõÂance EMI: electromagnetic interference E (kV/m) 10 EMF: in Englisch electromagnetic fields, elektromagnetisches Feld. EMF entspricht dem deutschen EMVU 8 6 380 kV EMVG: EMV-Gesetz (BRD) 4 220 kV EMVU: elektromagnetische VertraÈglichkeit der Umwelt 2 110 kV - 80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 Entfernung von der Trassenmitte Fernfeld: Abstand von der Strahlenquelle mehr als eine WellenlaÈnge Frequenz: wird in Hertz (Hz) gemessen Spannung LeiterseilhoÈhe 110 kV 220 kV 380 kV 8m 10 m 12 m G: Gauss, alternative Maûeinheit fuÈr B (in USA und Japan gebraÈuchlich) Gigahertz (GHz): 1 Milliarde Hertz, 1 000 000 000 Hz Gleichstrom: flieût staÈndig in einer Richtung B (mT) 20 15 380 kV61300 A 10 220 kV6625 A H: magnetische FeldstaÈrke Hertz (Hz): Maûeinheit fuÈr die Frequenz 5 0 110 kV6325 A -50 0 50 Entfernung von der Trassenmitte 100 Hochfrequenz: von 30 kHz bis 300 GHz fuÈr nichtionisierende Strahlung Isotrop: richtungsunabhaÈngig (dreidimensional) 26 Kalibrieren: MeûgeraÈt auf nationale Normale ruÈckfuÈhren Kilohertz (kHz): 1000 Hertz (wie 1000 g = 1 kg) Kilovolt (kV): 1000 Volt Kilowatt (kW): 1000 Watt Leistung: gemessen in Watt (W) Leistungsdichte: gemessen in Watt pro Quadratmeter (W/m2) Magnetische Felder: entstehen, wenn Strom flieût Magnetische FeldstaÈrke (H): wird in Ampere pro Meter (A/m) gemessen Magnetische Induktion oder Fluûdichte (B): wird in Tesla (T) oder Gauss (G) gemessen Megahertz (MHz): 1 Million Hertz Nahfeld: Abstand von der Strahlungsquelle kleiner als drei WellenlaÈngen. Weiter unterteilt in 2 Bereiche Nationale Normale: In Deutschland definiert die PTB Vergleichsnormale, mit denen sich alle MeûgroÈûen vergleichen lassen Niederfrequenz: 0 Hz bis 30 kHz SAR: spezifische Absorptionsrate (in WaÈrme umgewandelte Strahlungsleistung in Bezug auf KoÈrpermasse) Stromdichte: gemessen in A/m Tesla (T): Maûeinheit fuÈr B Volt (V): Maûeinheit fuÈr elektrische Spannung Volt pro Meter (V/m): Maûeinheit fuÈr elektrische FeldstaÈrke Watt (W): Maûeinheit fuÈr Leistung Wechselstrom: wechselt staÈndig die Flieûrichtung 27 Sendeanlagen: Amateurfunk Fernsehen Feuerwehr MilitaÈr Mobilfunk Navigation Wandel & Goltermann GmbH & Co. Elektronische Meûtechnik Postfach 12 62 72795 Eningen u.A., Germany Tel. +49 (0) 7121-86 16 16 Fax +49 (0) 7121-86 14 80 e-mail: [email protected] http://www.safety-test-solutions.de Polizei Radar Richtfunk Rundfunk Satellitenfunk Telekommunikation Medizin: Diathermie Elektrochirurgie Hyperthermie Kernspintomographie PlasmaerwaÈrmung Industrie und Wissenschaft: Funkenerosionsmaschinen InduktionserwaÈrmung Kunststoffschweiûen Kunststoffversiegelung Lebensmittelkonditionierung Lichtbogenschweiûen Metallveredelung MikrowellenoÈfen SekundaÈrschmelze bei Urheberrechte der Fotos auf den Seiten 3 und 21 bei NRPB, Oxon, UK. Wandel & Goltermann verwendet in dieser BroschuÈre NRPB-Materialien. Es handelt sich dabei um keine Werbung von NRPB fuÈr die genannten Produkte. Aluminium Stromversorgung und -verteilung Teilchenbeschleuniger Trocknung/Verleimung von Holz AÈnderungen vorbehalten ± D 9.98/WG1/199/5 ± Printed in Germany
