|
|
|
|
|
| Impressum |
Veröffentlichungen zum Thema "Mobilfunk"
[ zurück zur Übersicht ]Aktuelle Mitteilungen des VDB
Belastungen und Gesundheitsrisiken durch Mobilfunkanlagen
Dr.-Ing. Martin H. Virnich, Mönchengladbach
Veröffentlicht in: Kongressunterlagen zur ImmoCom 2001, BBA (Berlin-Brandenburgische
Akademie der Wohnungswirtschaft e.V.), Berlin, 17.-18. September
2001
1 Einleitung
Unter Belastung werden objektiv messbare äußere Einflüsse - z.B.
physikalischer oder che-mischer Art - auf den Menschen in seinem
Wohn- bzw. Arbeitsumfeld verstanden.
Die Belastung kann zu einer gesundheitlichen Schädigung führen;
für die Anerkennung als Schädigung wird gefordert, dass sie mit
wissenschaftlichen Methoden, reproduzierbar nachgewiesen werden
kann. Außerdem wird der Nachweis einer quantifizierbaren Ursache-Wirkungs-Beziehung
zwischen Belastung und Schädigung gefordert und möglichst ein
Erklärungsmodell. Der Nachweis einer Schädigung nach wissenschaftlichen
Kriterien ist üblicherweise Voraussetzung für die Orientierung
von rechtlich verbindlichen Grenzwerten.
Bestehen Hinweise und Verdachtsmomente auf eine mögliche Schädigung,
die noch nicht in vollem Umfang den wissenschaftlichen Kriterien
genügen und häufig kontrovers diskutiert werden, so liegt das
Risiko einer möglichen Gesundheitsschädigung vor. Dieses Risiko
kann für bestimmte Personengruppen, wie Kinder, Kranke und sensibilisierte
Personen höher sein als für den „Durchschnittsbürger“. Die Einschätzung
des persönlichen Risikos, die Bereitschaft es zu tragen oder aber
präventive Maßnahmen zur Risikominimierung zu ergreifen, ist i.d.R.
dem Individuum und seiner Initiative überlassen.
Wesentliche Faktoren für die biologische Wirksamkeit hochfrequenter
elektromagnetischer Wellen und damit für ihr Schädigungspotential
bzw. ihre möglichen gesundheitlichen Risiken sind:
1. Größe und anatomische Lage der exponierten Körperpartie(n),
hier wird insbesondere unterschieden nach Ganzkörper- und Teilkörper-Exposition
2. Frequenz der Trägerwelle (= Sendefrequenz),
gemessen in Hertz [Hz] bzw. Vielfachen (Kilohertz [kHz] = 1.000
Hz,
Megahertz [MHz] = 1000.000 Hz, Gigahertz [GHz] = 1.000.000.000
Hz)
3. Intensität, gemessen entweder als
- elektrische Feldstärke in Volt pro Meter [V/m] bzw. Bruchteilen
(Millivolt pro Meter [mV/m] = 1 / 1.000 V/m, Mikrovolt pro Meter
[µV/m] = 1 / 1.000.000 V/m) oder als
- Strahlungsdichte (auch Leistungsflussdichte genannt), gemessen
in Mikrowatt pro Qua- dratmeter [µW/m²] oder Milliwatt pro
Quadratmeter [mW/m²] (1 mW/m² = 1.000 µW/m²).
Feldstärke und Strahlungsdichte einer hochfrequenten elektromagnetischen
Welle sind im sogenannten Fernfeld fest miteinander verknüpft.
Im Fernfeld befindet man sich bei Abständen von der Sendeantenne,
die deutlich größer als eine Wellenlänge sind, wie dies in der
Praxis üblicherweise der Fall ist. Wenn eine der beiden Größen,
Feldstärke oder Strahlungsdichte, z.B. aufgrund einer Messung
bekannt ist, kann die andere aus diesem Wert berechnet werden
4. Modulationsart/Zugriffsverfahren. Diese beeinflussen
den zeitlichen Verlauf der Hüll- kurve des hochfrequenten Trägersignals.
Die wesentlichen Grund-Modulationsarten sind AM (Amplitudenmodulation),
FM (Frequenzmodulation) und PM (Phasenmodulation). Bei Amplitudenmodulation
ist der zeitliche Verlauf der Hüllkurve nicht konstant, sondern
er schwankt im Rhythmus des Modulationssignals. Bei digitalen
Mobilfunksystemen kann es aufgrund des verwendeten Zugriffsverfahrens
auf den Übertragungskanal mit Zeitschlit- zen (TDMA, siehe Kapitel
2.4) zu einer periodischen Pulsung des Trägersignals kom- men,
was einer zusätzlichen, pulsartigen Amplitudenmodulation entspricht.
5. Tageszeit und Dauer der Exposition
2 GSM-Mobilfunk
GSM steht als Abkürzung für „Global System for Mobile Communications“. Zu Beginn der Entwicklung dieses digitalen Mobilfunksystems der 2. Generation bezeichnete es die Gruppe, die sich mit der Entwicklung beschäftigte und bedeutete ehemals „Groupe Spéciale Mobile“. Die GSM-Mobilfunksysteme arbeiten im D- und E-Netz.Voraufgegangen waren die Mobilfunksysteme der 1. Generation mit analoger Sprachübertragung, bekannt als „Autotelefon“ bzw. A-, B- und C-Netz.
2.1 Größe der anatomische Lage der exponierten Körperpartie(n)
Bei der Benutzung von Handys ist die Kopfregion der Strahlung am stärksten ausgesetzt (Teilkörper-Exposition).
Die von einer Mobilfunk-Basisstation ausgehende Strahlung führt in aller Regel zu einer Gesamtkörper-Exposition.
2.2 Frequenz
Der Frequenzbereich von 9 kHz bis 300 GHz wird für technische Funkanwendungen genutzt und ist in internationalen Abkommen sowie nationalen Regelungen den einzelnen Funkdiensten zugewiesen. Im Bereich von 9 kHz bis 3 GHz sind die meisten terrestrischen Anwendungen angesiedelt. In diesem Spektrum sind den GSM-Mobilfunknetzen die folgenden Frequenzen zugewiesen:
| GSM 900 / D-Netz | ||
|
|
||
| Unterband 890-915 MHz, | Oberband 935-960 MHz | |
| Uplink (Mobilteil -> Basisstation) | Downlink (Basisstation -> Mobilteil) | |
|
|
||
| Unterband 880-890 MHz | Oberband 925-935 MHz | |
| Uplink (Mobilteil -> Basisstation) | Downlink (Basisstation -> Mobilteil) | |
| GSM 1800 / E-Netz | ||
| Unterband 1710-1785 MHz | Oberband 1805-1880 MHz | |
| Uplink (Mobilteil -> Basisstation) | Downlink (Basisstation -> Mobilteil) | |
Bisher sind keine Untersuchungen bekannt,
in denen ein signifikanter Einfluss der unterschiedlichen Sendefrequenzen
(Trägerfrequenzen) auf die biologischen Wirkungen des Mobilfunks
festgestellt wurde. Hier überwiegen die Effekte der niederfrequenten
periodischen Pulsung, die den hochfrequenten Trägersignalen überlagert
ist (siehe Kapitel 2.4, Modulationsart/Zugriffsverfahren).
Generell sind aber unterschiedliche biologische Wirkungen in Abhängigkeit
von der Frequenz bekannt. Dies wird sehr deutlich bei den hochfrequenten
elektromagnetischen Wellen der optischen Spektren mit je nach
Frequenz völlig verschiedenen Effekten: Infrarotstrahlung wird
über die Haut als Wärme wahrgenommen; sichtbares Licht über die
Augen als Farbe; UV-Strahlung führt nicht zu einer Sinneswahrnehmung,
ist aber in bestimmter Dosis für den Vitamin D-Stoffwechsel und
den Knochenaufbau unerlässlich (Rachitis).
Die maximalen Sendeleistungen der GSM-Basistationen sind wie folgt festgelegt:
D-Netz 50 Watt (W)
E-Netz 20 Watt (W)
Diese maximal zulässigen Leistungen werden insbesondere in Ballungsgebieten mit hoher Zellendichte der Basisstationen und kleinen Zellradien nicht ausgenutzt; so sind Sendeleistungen von 5 W oder 10 W häufig anzutreffen.
Es handelt sich hierbei um die Ausgangsleistungen der Senderendstufe, die auf die Antenne gegeben werden. Die häufig verwendeten Sektorantennen haben eine Richtwirkung, d.h. sie strahlen die Leistung bevorzugt in eine bestimmte Richtung ab, ähnlich wie ein Scheinwerfer, in Form einer sogenannten Keule. Durch diese Bündelung der Strahlung ergibt sich in der Hauptstrahlrichtung eine höhere Strahlungsdichte als bei Rundum-Abstrahlung der gleichen Leistung. Der Effekt ist vergleichbar mit einer Scheinwerfer-Lampe, die mit dem Reflektor des Scheinwerfers in der Hauptstrahlrichtung ein helleres Licht erzeugt als ohne Reflektor. Die üblicherweise eingesetzten Sektorantennen haben gegenüber dem Rundumstrahler typischerweise einen Antennengewinn von ca. 17 Dezibel in Hauptstrahlrichtung; dies entspricht für die Strahlungsdichte einer Erhöhung um dem Faktor 50. Eine Basisstation mit 20 Watt Sendeleistung erzeugt damit in Hauptstrahlrichtung der Sektorantenne die gleiche Strahlungsdichte, wie ein Sender mit 20 x 50 W = 1.000 W Sendeleistung und Rundum-Abstrahlung.
Die Strahlungsdichte nimmt mit zunehmender Entfernung von der Sendeantenne ab, und zwar mit dem Quadrat der Entfernung (d. h. bei doppelter Entfernung verringert sich die Strahlungsdichte auf 1/2 x 1/2 = 1/4, bei dreifacher Entfernung auf ein Neuntel und bei zehnfacher Entfernung auf ein Hundertstel. Umgekehrt bedeutet dies, dass bei Annäherung an die Sendeantenne die Strahlungsdichte mit dem Abstandsquadrat zunimmt. Der Sicherheitsabstand, den die RegTP (Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post) aufgrund der Anlagedaten berechnet, beträgt i.d.R. ca. 3 bis 10 Meter. In der Entfernung dieses Sicherheitsabstandes werden die Grenzwerte der 26. BImSchv erreicht, die sich als rein thermische Vorsorgewerte verstehen (vgl. Kapitel 2.4, Abschnitt „Gesundheitliche Risiken“).
Rundfunk- und Fernsehsender verfügen i.d.R. über eine wesentlich höhere Sendeleistung als Mobilfunk-Basisstationen; 10.000 Watt (= 10 Kilowatt) oder auch 100 Kilowatt und mehr sind hier üblich. Dafür ist die räumliche Dichte dieser Sender bei weitem nicht so groß, wie die der Basisstationen des Mobilfunks; häufig befinden sie sich außerhalb von bebauten Gebieten. In der Stadt Düsseldorf gibt es beispielsweise über 300 Standorte von GSM-Sendeanlagen mit jeweils mehreren Basisstationen, häufig innerhalb von Wohngebieten.
Da die Strahlungsdichte proportional zur Sendeleistung ist, aber umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung von der Sendeantenne, fällt der Faktor Entfernung für die Strahlungsdichte stärker ins Gewicht als der Faktor Sendeleistung. Der Vergleich einer Basisstation mit 10 Watt und eines Rundfunksenders mit 100.000 Watt soll dies veranschaulichen: Ein Sender mit 100.000 W erzeugt in 10 km Entfernung die gleiche Strahlungsdichte wie ein 10 Watt-Sender in 100 m Entfernung (Leistungsunterschied = 100.000 W / 10 W = 10.000, Entfernungsunterschied = 10.000 m / 100 m = 100 = Wurzel von 10.000). (Der zusätzliche, o.a. Einfluss des Antennengewinns bei Sektorantennen ist hierbei nicht einmal berücksichtigt.)
In ihrer näheren Umgebung verursachen daher die GSM-Mobilfunk-Basisstationen des D- und E-Netzes in der Regel die stärksten Strahlungsdichten aller Funkdienste. Die folgenden, typischen Spektraldiagramme veranschaulichen die Verhältnisse in der „Hochfrequenzlandschaft“ (Bild 2.1). D- und auch E-Netz dominieren diese Landschaft - nicht wegen der hohen Sendeleistungen, sondern wegen ihrer geringen Entfernung.
| Bild 2.1: |
Typische „Hochfrequenzlandschaft“
in der Umgebung von Mobilfunk-Basis- stationen, aufgenommen
mit Spektrum-Analyzer Frequenzbereich 100 kHz - 30 MHz (links)
und 30 MHz - 3 GHz (rechts)
Die Frequenzachse ist linear skaliert; jede der
10 Rasterteilungen auf der Frequenzachse umfasst die gleiche
Frequenzspanne; ihre Größe beträgt (SP - ST ) / 10. Im o.a.
Diagramm links entspricht jede Rasterteilung ca. 3 MHz (genau:
(30 - 0,1) MHz / 10 = 2,99 MHz), im Diagramm rechts entspricht
jede Rasterteilung ca. 300 MHz (genau: (3000 - 30) MHz /
10 = 297 MHz). |
Extrem deutlich wird der dominierende Einfluss der Entfernung
bei den schnurlosen Telefonen gemäß dem digitalen DECT-Standard.
DECT-Schnurlostelefone senden nur mit geringer Leistung, können
aber im Gebäude vergleichbare Strahlungsdichten erzeugen, wie
die Mobilfunk-Basisstationen, die sich außerhalb befinden. Steht
doch das DECT Telefon noch näher am Ruhe- oder Arbeitsplatz, nur
in einigen Metern oder gar Dezimetern Abstand. Typische Belegung des D-Netzes
in ländlichen Regionen
Typische Belegung des D-Netzes
in städtisschen und in Ballungsgebieten So unterschiedlich die Situationen in den beiden Spektraldiagrammen
(Bild 2.2 und 2.3) auf den ersten Blick - rein optisch - erscheinen,
sind sie doch hinsichtlich ihrer Summen-Strahlungsdichten im D-Netz-Band
durchaus ähnlich zu bewerten. Denn es gilt zu beachten, dass die
Amplitudendarstellung im logarithmischen Maßstab erfolgt.
Bei der linearen Addition fallen Werte, die 10 oder gar 20 Dezibel
unter dem höchsten Wert liegen, für die Summenbildung kaum noch
ins Gewicht. In der Praxis wird die Summen-Strahlungsdichte im
wesentlichen durch die drei bis fünf höchsten Einzelwerte bestimmt. Zeitschlitze und Pulsung
von Organisationskanal der GSM-Basisstation (oben) und Mobilteilen
(= Handys) (unten) Zur Steuerung des Datenverkehrs benötigt die Basisstation einige
spezielle Kanäle; es steht nicht das gesamte Volumen allein für
die Übertragung der Nutzsignale (Sprache, Daten) zur Verfügung.
Außerdem muss das Handy „seine“, d.h. die lokal stärkste Basisstation
jederzeit erkennen können. Dazu dient der Organisationskanal,
sozusagen der Stamm-Frequenzkanal der Basisstation; er sendet
ständig - also auch wenn kein einziges Telefonat über die betreffende
Basisstation geführt wird - „rund um die Uhr“ mit seiner maximalen
Leistung in allen acht Zeitschlitzen. Damit nimmt er für die Handys
vergleichsweise die Funktion eines „Leuchtturms“ wahr, an dem
sich die Mobilteile orientieren können. I.d.R. werden zwei der
acht Zeitschlitze des Organisationskanals zur Verwaltung und Steuerung
des Funkverkehrs benötigt; die Inhalte der übrigen sechs können
durch Teilnehmer mit Telefonaten oder Datenverkehr belegt werden.
Zeitschlitze und Pulsung
einer GSM-Basisstation: Organisationskanal (oben) und lastabhängiger
Verkehrskanal mit Power Control (unten) Wir ziehen aus den bisher vorliegenden Befunden den Schluss,
dass nachteilige gesundheitliche Auswirkungen einer langandauernden
auch sehr niedrigen Exposition in der Größenordnung von einigen
mW/m² nicht ausgeschlossen werden können und dass daher erstens
größere Umsicht bei der Situierung der Antennenanlagen notwendig
ist und dass zur weiteren Abklärung ähnliche Untersuchungen in
größerem Maßstab durchgeführt werden sollten.“
Die Entwicklungstrends gehen neben globaler Vernetzung und Kompatibilität
in Richtung Breitband-Multimedia-Kommunikation. Dies bedeutet
die mobile Übertragung von Sprache, Musik, Daten, Text, Graphik
und Video mit hoher Geschwindigkeit und anspruchsvoller Qualität.
Spektrum des 5 MHz breiten
W-CDMA-Signals Der Empfänger filtert
„sein“ Signal aus dem Signalgemisch, indem er genau die Anteile
mit „seiner“ Codierung erkennt; alle anderen Codes sind für ihn
wie Rauschen. Hierzu werden sogenannte Korrelationsempfänger verwendet.
3.2 UMTS-TDD (Universal
Mobile Telecommunications System - Time
Division Duplex) Grundprinzip von TD-CDMA
(Bild: Siemens) 4 Hinweise © Dr.-Ing. Martin H. Virnich
Ist innerhalb der Mobilfunk-Frequenzbereiche in ländlichen Gebieten
typischerweise im wesentlichen die „Dorfstation“ vorherrschend
(Bild 2.2), so ist im städtischen Bereich und insbesondere in
Ballungsgebieten das gesamte zur Verfügung stehende Frequenzband
fast lückenlos belegt (Bild 2.3).
Dies gilt insbesondere für das D-Netz.
Bild 2.2:
(Antennenfaktor der verwendeten Messantenne = 23 dB)
Bild 2.3:
(Antennenfaktor der verwendeten Messantenne = 23 dB)
2.4 Modulationsart/Zugriffsverfahren (Zeitlicher
Verlauf der Hüllkurve)
Die Mobilteile (Handys) verkehren mit einer Basisstation, die
die Telefonate bzw. Daten weiterleitet. Mobilteile und Basisstationen
arbeiten in eigens zugewiesenen, gepaarten Frequenzbändern im
Frequenz-Duplex-Betrieb (Frequency Division Duplex
= FDD). Im sogenannten Uplink-Frequenzbereich senden die Mobilteile
zu den Basisstationen, im Downlink-Frequenzbereich die Basisstationen
zu den Mobilteilen (vgl. Kapitel 2.2, Frequenz).
Handys und Basisstationen arbeiten mit einer periodisch gepulsten
Strahlung, da das zur Verfügung stehende Frequenzspektrum nicht
nur - wie in der Funktechnik allgemein üblich - in Frequenzkanäle
unterteilt wird, sondern zusätzlich jeder Frequenzkanal noch
in acht sogenannte Zeitschlitze aufgeteilt wird. Die Aufteilung
des Frequenzspektrums in Frequenzkanäle wird als FDMA (Frequency
Division Multiple Access, Frequenzmultiplex)
bezeichnet, die zusätzliche Aufteilung in Zeitschlitze als TDMA
(Time Division Multiple Access, Zeitmultiplex).
Durch diese Kombination von FDMA mit dem Zeitschlitzverfahren
TDMA wird die spektrale Effizienz gesteigert, d.h. es können in
einem begrenzten Frequenzbereich mehr Benutzer untergebracht
werden, was bei der Vielzahl von Teilnehmern im Mobilfunk besonders
wichtig ist. FDMA bzw. TDMA werden allgemein als Zugriffsverfahren
bezeichnet, da sie die Art des Benutzerzugriffs auf einen Übertragungskanal
bestimmen.
Acht Zeitschlitze bilden einen sogenannten GSM-Rahmen. D.h. jeder
achte Zeitschlitz steht dem gleichen Benutzer zur Verfügung; die
sieben Zeitschlitze dazwischen werden anderen Benutzern zugeteilt.
Die Länge eines GSM-Rahmens beträgt 4,616 Millisekunden [ms],
die Pulsfrequenz eines GSM-Handys damit 1 / 4,616 ms = 216,6 Hertz
[Hz] oder ca. 217 Hertz. Jedes Mobilteil nutzt also periodisch
nur einen der acht Zeitschlitze (siehe Bild 2.4 unten). Die Basisstation
dagegen muss bis zu acht Handys pro Frequenzkanal bedienen und
daher ggf. in allen acht Zeitschlitzen arbeiten (siehe Bild 2.4
oben). Die Dauer eines einzelnen Zeitschlitzes beträgt somit
4,616 / 8 ms = 0,577 ms; die Pulsfrequenz eines voll ausgelasteten
Frequenzkanals der Basisstation 8 x 216,6 Hz = 1.733,33 Hz.
Bild 2.4:
Sind die Inhalte aller sechs Nutzsignal-Zeitschlitze des Organisationskanals
von Teilnehmern belegt, so kann die Basisstation auf einem zusätzlichen,
lastabhängigen Verkehrskanal mit einer anderen Frequenz bis zu
acht weitere Zeitschlitze eröffnen. Ist auch dieser Verkehrskanal
komplett belegt, so steht - je nach Konfiguration der Anlage -
ggf. ein dritter oder auch vierter Frequenzkanal zur Verfügung.
Alle zu einer Basisstation gehörenden Frequenzkanäle - also Organisationskanal
und lastabhängige Verkehrskanäle - werden über die gleiche Antenne
abgestrahlt. Pro Antenne einer Basisstation können somit maximal
bis zu (4 x 8) - 2 = 30 Telefonate geführt werden. Die lastabhängigen
Verkehrskanäle sind häufig leistungsgeregelt; in jedem Zeitschlitz
wird individuell angepasst nur mit derjenigen Leistung gesendet,
die zur Aufrechterhaltung einer stabilen Verbindung erforderlich
ist (Power Control, Bild 2.5 unten).
Bild 2.5:
Gesundheitliche Risiken
Die bekannteste und unumstrittene biologische Wirkung von Hochfrequenzfeldern
ist die Wärmewirkung, wie sie z.B. im Mikrowellenherd genutzt
wird. Entscheidend für diese thermische Wirkung ist die Stärke
der Felder bzw. der Strahlungsdichte. Entsprechende Grenzwerte,
die Schutz vor Gesundheitsschädigungen durch Wärmeeffekte bieten
(thermische Vorsorgewerte), sind in Deutschland in der 26.
BImSchV (Sechsundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des
Bundes-Immissionsschutzgesetzes / Verordnung über elektromagnetische
Felder vom 16. Dezember 1996) festgelegt. International gelten
hier die Grenzwerte von IRPA/ICNIRP (Internationale Strahlenschutzkommission),
die identisch mit denen der 26. BImSchV sind.
Zusätzlich zu den thermischen Effekten wird über vielfältige nichtthermische
Wirkungen berichtet, die bei wesentlich niedrigeren Feldstärken
bzw. Strahlungsdichten auftreten, als sie in der 26. BImSchV festgelegt
sind (zum Teil bei einem Zehntausendstel der gemäß 26. BImSchV
zulässigen Strahlungsdichte). Dabei hat sich auch herausgestellt,
dass periodisch gepulste Strahlung gegenüber ungepulster ein
besonderes biologisches Risiko darstellt, da hier spezifische
biologische Effekte auftreten, die bei ungepulster Strahlung
nicht beobachtet werden.
Untersuchungen von Dr. Lebrecht von Klitzing an der Universitätsklinik
Lübeck ergaben z.B., dass periodisch gepulste elektromagnetische
Wellen die im EEG (Elektroenzephalogramm) messbaren Hirnströme
bei einer Strahlungsdichte von
1.000 µW/m² (= 1 mW/m²) nachhaltig verändern können, d.h.
die Wirkungen bleiben noch mehrere Stunden nach dem Abschalten
des Feldes erhalten.
[von Klitzing 1992 und 1995]
Diese Wirkungen wurden in einer umfangreichen Untersuchung der
Berliner Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAUA)
bestätigt. Die Studie belegt auch, dass die EEG-Veränderungen
nicht an beliebigen Punkten des Gehirns, sondern in speziellen
Arealen auftreten, insbesondere im rechten Scheitel- und Hinterhauptbereich.
[Freude G., Ullsperger P., Eggert S., Ruppe I. : Effects of microwaves
emitted by cellular phones on human slow brain potentials; Bioelectromagnetics
19 (1998) S. 384-387 und Microwaves emitted by cellular telephones
affect human slow brain potentials; European Journal of Applied
Physiology 81 (2000) S. 18-27.]
Einflüsse periodisch gepulster Hochfrequenz auf die Schlaf- und
Traumphasen des Menschen wurden an der Universitätsklinik Mainz
festgestellt.
[Mann K., Röschke J.: Effects of pulsed high-frequency electromagnetic
fields on human sleep; Neurophysiology 33 (1996) S. 41-47]
Im Tierversuch mit Mäusen wurde ein erhöhtes Krebswachstum beobachtet.
Das Experiment fand im Auftrag der australischen Telekom statt,
die eigentlich die Wirkungslosigkeit der gepulsten Strahlung
hatte demonstrieren wollen.
[Repacholi M.H., Basten A., Gebski V., Noonan D., Finnie J., Harris
A.W.: Lymphomas in
Eµ-Pim1 transgenic mice exposed to pulsed 900 MHz electromagnetic
fields; Radiation Research 147 (1997) S. 631-640]
Die Universität Wien, Institut für Umwelthygiene und das Amt der
Kärntner Landesregierung, UA Umweltmedizin, Klagenfurt haben
jüngst eine Studie über Auswirkungen von Mobilfunk-Basisstationen
auf Gesundheit und Wohlbefinden durchgeführt, deren erste Ergebnisse
jetzt bekannt gegeben wurden:
-
„Die vorliegende Untersuchung ist die erste,
die die Frage der Auswirkungen von Mobilfunk-Basisstationen
empirisch behandelt.
-
Im ländlichen Raum ist zumindest im näheren
Umkreis von Basisstationen die Immission durch die Handy-Masten
der dominierende Anteil an allen hochfrequenten Feldern.
-
Die hochfrequenten Felder haben in den Wohnungen
sehr niedrige Werte, die um mindestens den Faktor 600 unter
den empfohlenen Grenzwerten der Internationalen Kommission
zum Schutz vor nicht-ionisierender Strahlung liegen.
-
Der von der Salzburger Landessanitätsdirektion
vorgeschlagene Vorsorgewert von 1 mW/m² wird allerdings in
etwa einem Viertel der Haushalte im Nahbereich der Antennen
gelegentlich überschritten.
-
Die Wohnbevölkerung hat keine übertrieben hohen
Befürchtungen, dass von Handy-Masten nachteilige gesundheitliche
Auswirkungen ausgingen. 40% meinen zwar, dass es solche Auswirkungen
gäbe, aber nur 6% befürchten starke Auswirkungen.
-
Die meisten erhobenen Symptome und Beschwerden
zeigen zwar einen Zusammenhang mit dem Ausmaß der Befürchtungen
negativer gesundheitlicher Auswirkungen der Basisstation,
nicht aber mit den erhobenen Feldstärken der hochfrequenten
elektromagnetischen Felder.
-
Davon weichen allerdings die Herz-Kreislauf-Beschwerden
ab: Diese zeigen ausschließlich einen Zusammenhang mit den
gemessenen Feldstärken und können nicht auf die Befürchtungen
zurückgeführt werden.
[Universität Wien, Institut für Umwelthygiene und Amt der Kärntner
Landesregierung, UA Umweltmedizin, Klagenfurt: Erste Ergebnisse
der Studie über Auswirkungen von Mobilfunk-Basisstationen auf
Gesundheit und Wohlbefinden, August 2001]
„Das ECOLOG-Institut, Hannover, hat im Auftrag der T-Mobil den
derzeitigen wissenschaftlichen Kenntnisstand zu möglichen Auswirkungen
der Felder des Mobilfunks auf die Gesundheit ausgewertet und
unter dem Gesichtspunkt des vorsorgenden Gesundheitsschutzes bewertet.
Die Ergebnisse der umfassenden Studie, an der Physiker, Mediziner
und Biologen mitgearbeitet haben, liegen jetzt vor.
Ergebnisse
Es gibt mittlerweile eine Reihe sehr ernst zu nehmender Befunde
aus Untersuchungen an stärker belasteten Bevölkerungsgruppen und
aus Tierexperimenten, die auf eine krebsfördernde Wirkung hochfrequenter
elektromagnetischer Felder, wie sie beim Mobilfunk benutzt werden,
hindeuten. Experimente an Zellkulturen ergaben zudem deutliche
Hinweise auf eine direkte gentoxische Wirkung dieser Felder, wie
DNS-Brüche und Schäden an den Chromosomen, so dass auch eine krebsauslösende
Wirkung nicht mehr ausgeschlossen werden kann. Auf ein kanzerogenes
Potential der Mobilfunkfelder deuten auch die Befunde zur Beeinflussung
der Zelltransformation, der Zellvermehrung und der Zellkommunikation.
Nachgewiesen wurden ferner Störungen weiterer zellulärer Prozesse,
z.B. der Protein-Synthese und der Steuerung der Enzyme.
In zahlreichen Versuchen an Menschen wie an Tieren wurden Beeinflussungen
des Zentralen Nervensystems nachgewiesen, die von neurochemischen
Effekten bis zu Veränderungen der Hirnpotentiale und Beeinträchtigungen
bestimmter Gehirnfunktionen reichen. Letztere zeigen sich im
Tierexperiment u.a. an Defiziten im Lernvermögen. Bei Versuchspersonen,
die den Feldern von Mobiltelefonen ausgesetzt waren, wurden Beeinflussungen
bestimmter kognitiver Funktionen nachgewiesen. Mögliche Risiken
für das Gehirn ergeben sich auch durch die Erhöhung der Durchlässigkeit
der Blut-Hirn-Schranke für Fremd- und potentielle Schadstoffe,
die in mehreren Experimenten bei Tieren nachgewiesen wurden, die
Mobilfunkfeldern ausgesetzt waren.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am ECOLOG-Institut
fanden bei ihrer Recherche auch zahlreiche Hinweise auf Wirkungen
der Felder des Mobilfunks auf das Hormon- und Immunsystem. So
lösten diese Felder bei Versuchstieren eindeutige Stressreaktionen
aus, die sich z.B. an einer erhöhten Ausschüttung von Stresshormonen
zeigte. Im Tierexperiment konnte auch eine deutliche Verminderung
der Konzentration des Hormons Melatonin im Blut exponierter Tiere
festgestellt werden. Diese Befunde sind deshalb bedeutsam, weil
Melatonin eine zentrale Steuerfunktion für das Hormonsystem und
die biologischen Tagesrhythmen hat und es die Entwicklung bestimmter
Tumoren hemmt.
Kommentar Dr. Peter Neitzke, Koordinator der Arbeitsgruppe am
ECOLOG-Institut: "Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen standen
Wirkungen der elektromagnetischen Felder des Mobilfunks auf Mensch
und Tier, die bei so geringen Intensitäten auftreten, dass ein
thermischer Effekt ausgeschlossen werden kann. Wir haben die
entsprechenden Studien einer strengen Prüfung hinsichtlich der
angewandten Methodik, der Vollständigkeit der Dokumentation
und der Aussagekraft der Ergebnisse unterzogen. Dabei zeigte es
sich, dass rund 80 Prozent der in wissenschaftlichen Fachzeitschriften
veröffentlichten Untersuchungsergebnisse für die Beurteilung
möglicher gesundheitlicher Risiken durch den Mobilfunk wenig hergeben.
Der Rest, auf den sich unsere Bewertung stützt, ist jedoch so
gut gemacht und in sich konsistent, dass wir die deutlichen Hinweise
auf Gesundheitsrisiken ernst nehmen müssen. Um den Schutz der
Bevölkerung vor den Auswirkungen der Felder des Mobilfunks zu
verbessern, brauchen wir in Deutschland deutlich niedrigere Vorsorgegrenzwerte,
wie sie bereits in einigen europäischen Nachbarländern gelten."
[ECOLOG-Institut Pressemitteilung 3 vom 27. April 2001: Mobilfunk
und Gesundheit - Studie im Auftrag der T-Mobil weist auf gesundheitliche
Risiken hin. http://www.ecolog-institut.de/pr03.htm]
[Unter http://www.ecolog-institut.de/grenzwer.htm erhalten Sie
eine ausführliche Zusammenfassung der Studie : Hennies Kerstin,
Neitzke H.-Peter, Voigt Hartmut: Mobilfunk und Gesundheit - Bewertung
des wissenschaftlichen Erkenntnisstandes unter dem Gesichtspunkt
des vorsorgenden Gesundheitsschutzes. Im Auftrag der T-Mobil.
Hannover, April 2000.]
Die Diskussion um die biologischen Risiken der periodisch gepulsten
Mobilfunkstrahlung hat mittlerweile zu einer Reihe von Reaktionen
durch Regierungen und Behörden geführt. So erhielt z.B. jede
Schule in Großbritannien von der Britischen Regierung die schriftliche
Empfehlung, Schülern unter 16 Jahren vom Mobiltelefonieren mit
dem Handy abzuraten. Außerdem sollten sich Schulen in der Nähe
zu einer Mobilfunk-Basisstation mit dem verantwortlichen Betreiber
in Verbindung setzen, um sicher zu stellen, dass die Hauptstrahlrichtung
der Antennen nicht auf das Schulgelände fällt. [David Charter,
The Times, 27 July 2000]
Die Anwendung des Vorsorgeprinzips ist auch zentraler Bestandteil
der europäischen Umweltpolitik und im Grundlagenvertrag der
Europäischen Gemeinschaft von 1992 festgelegt. Im Vertrag von
Amsterdam, in den die einschlägigen Bestimmungen des Vertrages
von Maastricht 1992 übernommen wurden, heißt es (Artikel 174):
"(2) Die Umweltpolitik der Gemeinschaft zielt unter Berücksichtigung
der unterschiedlichen Gegebenheiten in den einzelnen Regionen
der Gemeinschaft auf ein hohes Schutzniveau ab. Sie beruht auf
den Grundsätzen der Vorsorge und Vorbeugung, auf dem Grundsatz,
Umweltbeeinträchtigungen mit Vorrang an ihrem Ursprung zu bekämpfen,
sowie auf dem Verursacherprinzip ..."
In der „Empfehlung des Rates vom 12. Juli 1999 zur Begrenzung
der Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen
Feldern“ wird explizit der Vorsorgegedanke hervorgehoben:
"Die Mitgliedstaaten sollten den Fortschritt der wissenschaftlichen
Kenntnisse und der Technologie in bezug auf den Schutz vor nichtionisierender
Strahlung unter Berücksichtigung des Vorsorgeaspekts beachten."
[Der Rat der Europäischen Union 1999]
Die Umweltkommission der Deutschen Akademie für Kinderheilkunde
und Jugendmedizin e.V. erklärt in einer Stellungnahme zum Betrieb
von Basisstationen:
"Bei der Belastung durch Ausstrahlungen von Sendemasten ist zu
bedenken:
Es handelt sich um unfreiwillig eingegangene Risiken.
Es handelt sich um dauerhafte Belastungen.
Es sind sehr viele Menschen betroffen. Der Multiplikator
ist entsprechend groß, so dass auch kleine Risiken stärker
gewichtet werden müssen.
Demzufolge ist es im Sinne eines vorbeugenden Gesundheitsschutzes
für die Bevölkerung unumgänglich, sich an dem Minimierungsprinzip
bzw. dem ALARA-Prinzip (as low as reasonable achievable) zu orientieren.
Der bislang gültige Grenzwert (Verordnung über elektromagnetische
Felder 26. BImSchV, gültig seit 1.1.97) orientiert sich an den
thermischen Effekten von elektromagnetischen Feldern. Die bei viel
niedrigeren Energiedichten auftretenden biologischen Effekte werden
dabei nicht berücksichtigt. ...
Von der Installation von Basisstationen in der Nachbarschaft von
Kindergärten, Schulen und Krankenhäusern ist dringend abzuraten,
einerseits wegen der Ungewissheiten hinsichtlich der Gefährdung
der Kinder und Jugendlichen, andererseits - und insbesondere - wegen
der vorhersehbar entstehenden Befürchtungen und Diskussionen mit
den Anrainern.
Für bestehende und künftige Mobilfunksendeanlagen sind alle technischen
Möglichkeiten auszunutzen, um eine möglichst niedrige Exposition
von Anrainern zu gewährleisten.“
[Stellungnahme der Umweltkommission der Deutschen Akademie für Kinderheilkunde
und Jugendmedizin e.V. zu den Themen Mobilfunk und Elektromagnetische
Felder; Umweltmed Forsch Prax 6 (1) S. 55-56]
Eine ganze Reihe von Städten und Gemeinden hat mittlerweile beschlossen,
dass auf ihren Gebäuden keine weiteren Mobilfunk-Basisstationen
errichtet werden sollen.
Abschließend sei vermerkt, dass alle GSM-Ausbaustufen der sogenannten
Mobilfunkgeneration 2.5G bzw. 2+G (HSCSD/HSMD, GPRS, EDGE)
mit dem gleichen Zeitschlitzverfahren wie der ursprüngliche GSM-Standard
arbeiten. Zur Erhöhung der Datenrate werden hier Zeitschlitze gebündelt,
d.h. einem Teilnehmer steht nicht mehr nur ein Zeitschlitz zur Verfügung
sondern mehrere. Am Grundprinzip der periodischen Pulsung und
ihren biologischen Wirkungen ändert sich hierdurch nichts.
Auch die schnurlosen digitalen Telefone nach dem DECT-Standard arbeiten
mit periodisch gepulster Strahlung; ihre Pulsfrequenz beträgt 100
Hertz. Die DECT-Basisstationen senden, ebenso wie die Organisationskanäle
der GSM-Basisstationen, nonstop 24 Stunden am Tag. Bei DECT-Systemen
ist daher im Nahbereich von den gleichen gesundheitlichen Risiken
wie beim digitalen Mobilfunk auszugehen.
2.5 Tageszeit und Dauer der Exposition
Wie bereits bei der Beschreibung der Modulationsart ausgeführt (vgl.
Kapitel 2.4), sendet der Organisationskanal der Basisstation permanent,
d.h. 24 Stunden am Tag und in der Nacht, mit seiner vollen Leistung
in allen acht Zeitschlitzen.
Bis zu maximal drei lastabhängige Verkehrskanäle auf anderen Frequenzen
können je nach Größe der Anlage bedarfsweise hinzugeschaltet werden;
sie sind häufig leistungsgeregelt (Power Control). Dies bedeutet,
dass in Zeiten schwacher Auslastung der Basisstation, wenn nur der
Organisationskanal sendet, (z.B. nachts) die abgestrahlte Leistung
am geringsten ist.
Andererseits ist die periodische Pulsung auch am regelmäßigsten
ausgeprägt, wenn der Organisationskanal alleine sendet und seine
Strahlung nicht von den ständig schwankenden Emissionen der lastabhängigen
Verkehrskanäle überlagert wird, was zu einem ebenfalls ständig schwankenden
Summensignal der Strahlungsdichte führt.
Wie Bewohner in der Nähe von Basisstationen immer wieder berichten,
treten ihre Schlafstörungen insbesondere nach Mitternacht bis in
die frühen Morgenstunden auf. Hier kann ein Zusammenhang mit dem
o.a. Effekt vermutet werden.
Generell lässt sich sagen, dass alle Stressfaktoren i.d.R. nachts
intensiver wirken, wenn der Organismus auf Ruhe und Regeneration
eingestellt ist, als tagsüber, wenn er auf Leistung und Stressbewältigung
ausgerichtet ist.
3 UMTS, die 3. Generation des Mobilfunks
UMTS steht als
Abkürzung für „Universal Mobile Telecommunications
System“, das europäische Mobilfunksystem der 3. Generation
und Nachfolgesystem von GSM. Für eine längere Übergangszeit werden
GSM bzw. seine Ausbaustufen der 2.5G/2+G Generation und UMTS nebeneinander
existieren.
UMTS sieht als europäischer Rahmenstandard nicht nur ein, sondern
zwei verschiedene Zugriffsverfahren vor, die sich erheblich in
der Technik und mit großer Wahrscheinlichkeit auch in den biologischen
Wirkungen unterscheiden:
UMTS-FDD
Für Systeme mit Frequenzduplex (FDD = Frequency
Division Duplex), gepaarte Frequenzbereiche für
Uplink und Downlink. Verwendet als Zugriffsverfahren
W-CDMA; vorzugsweise bei mobilem Einsatz mit Zellenwechsel
(Handover) bzw. "symmetrischen" Verbindungen, wie Sprachübertragung
und 2-Wege-Datenübertragung. Das W-CDMA-Verfahren arbeitet
prinzipiell ungepulst.
2.
UMTS-TDD
Für Systeme mit Zeitduplex (TDD = Time Division
Duplex), ungepaarte Frequenzbereiche. Uplink und Downlink
sind in unterschiedlichen Zeitschlitzen des gleichen Frequenzkanals
realisiert. Verwendet als Zugriffsverfahren TD-CDMA, eine
Kombination von TDMA und CDMA. Pro Frequenzkanal arbeitet
UMTS-TDD - wie GSM - mit acht Zeitschlitzen und daher
wie GSM periodisch gepulst. In jedem Zeitschlitz sind noch
einmal acht Code-Kanäle untergebracht. Vorzugsweiser Einsatz
für stationäre Anwendungen innerhalb einer Zelle, bei denen
kein Handover erforderlich ist, wie Schnurlos-Telefonie bzw.
für "asymmetrischen" Datenverkehr, wo in einer Richtung erheblich
mehr Daten übertragen werden als in der anderen (z.B. Internet).
3.1 UMTS-FDD
(Universal Mobile Telecommunications System
- Frequency Division Duplex)
Dieser UMTS-Standard arbeitet mit dem Zugriffsverfahren
W-CDMA (Wideband Code Division Multiple
Access, Codemultiplex).
CDMA-Systeme arbeiten im laufenden Betrieb prinzipiell ungepulst.
Es gibt hier keine Zeitschlitze, wie bei TDMA-Systemen, sondern
der Zugriff auf die Benutzerkanäle erfolgt auf Basis einer speziellen
Codierung. Alle Teilnehmer einer Basisstation arbeiten
„wild gemischt“ im gleichen, hier 5 Megahertz breiten Frequenzkanal
(= Wideband), siehe Bild 3.1.
Bild 3.1:
Span = Im Display dargestellte
Frequenzspanne = 10,0 MHz
CF = Center Frequency = Frequenz in der Mitte des Displays
Anstelle der Zeit oder einzelner Frequenzen teilen sich die Teilnehmer
beim Zugriffsverfahren CDMA die zur Verfügung stehende Sendeleistung.
D.h. wenn nur wenige Verbindungen über eine Basisstation laufen,
steht für jeden Teilnehmer eine größere Maximalleistung zur Verfügung,
als wenn viele Teilnehmer aktiv sind. Damit ist die Reichweite
der Basisstation u.a. von der Anzahl aktiver Teilnehmer abhängig.
Dieser Effekt wird als „Cell Breathing“ bezeichnet; die Zellengröße
„atmet“ mit der Anzahl aktiver Teilnehmer. Durch die Überlagerung
der Signale vieler Teilnehmer im selben Frequenzbereich hat das
resultierende Gesamtsignal einen dem Rauschen ähnlichen Charakter.
Von einem solchen Signal ist theoretisch eine bessere biologische
Verträglichkeit zu erwarten, als von gepulsten Signalen. Ob sich
dies im praktischen Einsatz tatsächlich bewahrheitet, und ob
es nicht doch bei bestimmten Betriebszuständen gepulste Anteile
gibt, muss sich noch zeigen. Bislang sind keine systematischen
wissenschaftlichen Untersuchungen zur biologischen Wirksamkeit
von CDMA-Signalen bekannt. Auf jeden Fall sind für die Einführung
des UMTS-Mobilfunksystems einige Zehntausend zusätzliche Basisstationen
erforderlich; das Ausmaß der flächendeckenden Bestrahlung wächst
weiter.
Das Landeskirchenamt der Evangelischen Kirche von Westfalen betrachtet
die UMTS-Situation bei der heutigen Kenntnislage gesundheitlicher
Risiken skeptisch. Es hat in seiner Sitzung am 28. November 2000
„den Beschluss gefasst, dass eine kirchenaufsichtliche Genehmigung
für die Nutzungserweiterung der bestehenden Mietverträge“ (für
GSM-Basisstationen auf kirchlichen Gebäuden, Anm. des Verfassers)
„und der damit verbundenen Erhöhung der Antennenzahl sowie für
Mietverträge mit Mobilfunkbetreibern für neue Antennenanlagen,
die Nutzungsmöglichkeiten im Rahmen der UMTS-Technik aufweisen,
zurzeit nicht erteilt werden soll.“
Eine Stellungnahme des Umweltbeauftragten des Rates der Evangelischen
Kirche in Deutschland (EKD) und der Arbeitsgemeinschaft der Umweltbeauftragten
der evangelischen Kirchen in Deutschland (AGU) kommt ebenfalls
zu dem Ergebnis, dass es zurzeit nicht ratsam sei, Anträgen von
Mobilfunkbetreibern für UMTS-Anlagen zu entsprechen.
[Mobilfunk-Anlagen auf kirchlichen Gebäuden - Eine Stellungnahme
aus ökologischer Sicht, vorgelegt vom Umweltbeauftragten des
Rates der Evangelischen Kirche in Deutschland (EKD) und der Arbeitsgemeinschaft
der Umweltbeauftragten der evangelischen Kirchen in Deutschland
(AGU), 22.01.2001]
Die maximale Sendeleistung der UMTS-Basisstationen beträgt voraussichtlich
20 Watt; die maximale Anzahl gleichzeitig aktiver Teilnehmer wird
bei Sprachübertragung (Telefonie) mit ca. 40-50 erwartet. Bei
Datenübertragung mit höherem Bandbreitebedarf verringert sich
die Zahl der möglichen Teilnehmer.
Vorgesehene gepaarte Frequenzbereiche für UMTS-FDD, nur für lizenzierte
Anwendungen des Mobilfunks:
1.920 - 1.980 MHz
Unterband
2.110 - 2.170 MHz
Oberband
Dieser UMTS-Standard arbeitet mit dem Zugriffsverfahren TD-CDMA
(Time Division - Code Division Multiple
Access, kombinierter Zeit- und Codemultiplex).
Bei TD-CDMA handelt es sich um eine Kombination von TDMA und CDMA.
Ausgehend von der TDMA-Grundstruktur der GSM-Systeme werden pro
Zeitschlitz zusätzlich acht Codes definiert (Bild 3.2), dafür
erhalten die Frequenzkanäle die achtfache Bandbreite im Vergleich
zu GSM (8 x 200 kHz = 1.600 kHz).
TD-CDMA wurde somit aus einer Kreuzung des gepulsten TDMA-Verfahrens
mit dem ungepulsten CDMA geboren und hat dabei die Eigenschaft
der periodischen Pulsung vom TDMA-Elternteil übernommen. Diese
Kreuzung vereinigt technisch gesehen Vorteile beider Verfahren;
biologisch gesehen schlägt die "riskante" Eigenschaft der periodischen
Pulsung von TDMA durch und macht das prinzipiell pulsfreie Funktionieren
von CDMA zunichte. Die biologischen Effekte der periodischen Pulsung
mit ihren gesundheitlichen Risiken bleiben damit die gleichen
wie bei GSM, lediglich die Bandbreite der Frequenzkanäle ist größer.
Bild 3.2:
Vorgesehene ungepaarte Frequenzbereiche für UMTS-FDD:
1.900 - 1.920
MHz
Lizenzierte Anwendungen
2.010 - 2.025
MHz
Lizenzfreie (z.B. Schnurlostelefone) und lizenzierte Anwendungen
Weitere Fragen beantwortet das Gesünder-Wohnen-Telefon
mit der gebührenfreien Rufnummer:
0800 - 2001 007
(an Werktagen von 09.00 bis 18.00 Uhr)
Ingenieurbüro für Baubiologie und Umweltmesstechnik
Dürerstraße 36
41063 Mönchengladbach
Tel.: 02161 - 89 65 74
Fax: 02161 - 89 87 53
eMail: virnich.martin@t-online.de
Baubiologe IBN
Baubiologischer Messtechniker IBN
Berufsverband Deutscher Baubiologen VDB e.V.
[ zurück zur Übersicht ]
