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StrahlenschutzFokus Ausgabe 4/2021

5G: Netzausbau in guter Begleitung

Die neue Mobilfunkgeneration 5G kommt. Wie schon bei den anderen gut erforschten Standards 2G, 3G und 4G kommen dabei hochfrequente elektromagnetische Felder zum Einsatz. Gesundheitsrisiken sind durch die zum Teil höheren 5G-Frequenzen nicht zu befürchten – die Grenzwerte schützen. Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) begleitet den 5G-Ausbau dennoch mit Forschungsvorhaben, um Antworten auf noch offene Fragen zu finden. Welche das sind, entdecken Sie mit dieser Story.

Wie funktioniert 5G?

5G überträgt Daten bis zu 100-fach schneller als die vorherigen Standards und mit weniger Verzögerung. Das bedeutet: Menschen und Maschinen können mehr Daten schneller austauschen. Wenn zum Beispiel Maschinen melden, ob sie auf voller Kapazität arbeiten, Krankenwagen schon während der Fahrt Patientendaten ans Krankenhaus schicken oder Autos autonom fahren.

Doch wie wirkt sich die Nutzung von 5G auf Mensch und Umwelt aus? Welche Rolle spielen neue Frequenzbereiche? Und wie können Grenzwerte schützen?

Alle Mobilfunkgenerationen nutzen zur Datenübertragung hochfrequente elektromagnetische Felder. Dass durch diese Felder Schäden für die Gesundheit entstehen – etwa eine zu starke Erwärmung des Körpergewebes – schließen Forscher*innen weitgehend aus. Denn Sendeanlagen und mobile Endgeräte wie Smartphones müssen Grenz- bzw. Höchstwerte einhalten, die vor allen wissenschaftlich belegten Risiken für die Gesundheit schützen.

Grenz- und Höchstwerte

Es gibt zwei Arten von Grenz- bzw. Höchstwerten:

1. Immissionsgrenzwerte für Mobilfunksendeanlagen

Diese Grenzwerte sind rechtlich verbindlich festgehalten in der 26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (26. BImSchV).

2. SAR-Werte mobiler Endgeräte

Bei mobilen Endgeräten ist die sogenannte Spezifische Absorptionsrate (SAR) wichtig. Sie gibt an, wie viel Energie aus dem elektromagnetischen Feld z. B. eines Handys beim Telefonieren im Kopf aufgenommen wird. Um gesundheitliche Wirkungen auszuschließen, sollte der SAR-Wert nicht mehr als 2 Watt pro Kilogramm betragen. Die SAR-Werte sind ein Aspekt der Produktsicherheit und stehen in der EU-Ratsempfehlung 1999/519/EG.

Bei ortsfesten Sendeanlagen liegt die tatsächliche Exposition der Allgemeinbevölkerung weit unterhalb der Grenzwerte. Aber Geräte wie Smartphones, die man nah am Körper trägt, können unter bestimmten Bedingungen die Höchstwerte zu einem erheblichen Teil ausschöpfen. Daher lohnt es sich, beim Kauf SAR-Werte zu vergleichen: Je niedriger der SAR-Wert, umso besser.

Übersicht und Details zu Grenzwerten beim Mobilfunk finden Sie auf dieser BfS-Themenseite: www.bfs.de/mobilfunk-grenzwerte

Dass Grenzwerte die Gesundheit schützen, haben die jahrelange Erfahrung und ausführliche Forschung zu den bisher genutzten Frequenzbereichen der 2G-, 3G- und 4G-Netze gezeigt. Zwar werden 5G – und später sogar 6G – zusätzlich auf neuen und höheren Frequenzen senden.

Welche neuen Frequenzen gibt es?

Die bisherigen Standards GSM (2G), UMTS (3G) und LTE (4G) nutzen Frequenzen zwischen 700 Megahertz (MHz) und 2,6 Gigahertz (GHz).

Für 5G kommen die gleichen Frequenzen zum Einsatz und reichen darüber hinaus bis 3,8 GHz. Vereinzelt werden in Deutschland für die örtliche Nutzung Frequenzen von über 20 GHz zugeteilt. Auch in anderen Ländern gibt es diese bereits.

Je höher die Frequenz, umso geringer ist jedoch die Reichweite. Deshalb sind für den 5G-Ausbau mehr (aber kleinere) Antennen nötig. Das Basiswissen zu 5G finden Sie hier: www.bfs.de/5g

Doch die Grenzwerte gelten technologieunabhängig. Denn auch wenn 5G höhere Frequenzen nutzt, funktioniert es nach dem gleichen physikalischen Prinzip wie seine Vorgänger. Daher halten es die Forscher*innen für sehr unwahrscheinlich, dass 5G eine Gefahr darstellt – wenn die Grenzwerte eingehalten werden.

Damit sich alle Bürger*innen sicher sein können, hat das BfS den 5G-Ausbau dennoch fest im Blick – mit Forschungsvorhaben in den folgenden Bereichen.

Forschung zur Exposition

Forscher*innen stellen sich beispielsweise folgende Fragen: Wie entwickelt sich die Gesamtexposition, also Einwirkung der hochfrequenten elektromagnetischen Felder auf die Bevölkerung nach dem 5G-Ausbau? Sind die Menschen mehr oder weniger elektromagnetischen Feldern ausgesetzt?

5G-Netze haben eine effizientere Übertragung, unter anderem weil Beamforming-Antennen und andere neue Sendeanlagen nur nach Bedarf und zielgerichtet senden. Bleibt das Nutzer*innenverhalten gleich, kann diese effizientere Übertragung dazu führen, dass die Exposition sinkt. Die schnellere Übertragung kann jedoch auch dazu führen, dass die Menschen ihre Geräte mehr nutzen als zuvor – und die Exposition sich erhöht.

Die Forscher*innen wollen also herausfinden, wie sich die Exposition durch 5G entwickeln könnte. Hierfür messen sie punktuell, um folgende Werte verlässlich bestimmen zu können: 1. die tatsächlichen, 2. die typischen und 3. die maximal möglichen Immissions- und Expositionsbeiträge.

Was bedeuten Emission, Immission und Exposition?

Emission: Abgabe der Sendeanlage

Der Emissionswert gibt an, wie viel elektromagnetische Energie eine Sendeanlage – zum Beispiel eine Beamforming-Antenne – aussendet.

Immission: Einwirkung auf den Raum

Die Immission bezeichnet das Einwirken eines elektromagnetischen Feldes – zum Beispiel einer Sendeanlage – auf den Raum. Funksignale können von Häusern und Bäumen absorbiert oder abgelenkt werden.

Exposition: Einwirkung auf den Menschen

Die Exposition ist entscheidend für den Strahlenschutz. Sie gibt an, wie stark ein Mensch elektromagnetischen Feldern ausgesetzt ist. Die Exposition wird von drei Faktoren beeinflusst: 1. vom Nutzer*innenverhalten, 2. von der Verteilung der elektromagnetischen Feldstärken am Ort, an dem der Mensch sich befindet, und 3. vom Beitrag seines eigenen Geräts – dem Handy zum Beispiel.

Übrigens: Die Bundesnetzagentur überwacht das Errichten der Sendeanlagen und die Einhaltung der Sicherheitsabstände und Grenzwerte: www.bundesnetzagentur.de/emf

Körperoberfläche, oxidativer Stress und Umwelt

Drei weitere Bereiche stehen im Fokus der Forscher*innen.

Die Haut

Die höheren Frequenzen, die 5G nutzt, dringen weniger tief in den Körper ein. Daher untersuchen die Forscher*innen in einer Studie, wie hochfrequente elektromagnetische Felder auf die Zellen der Körperoberfläche wirken. Im Fokus: die Zenti- und Millimeterwellen von 20 GHz und höher. Da diese hochfrequenten Felder sehr nah an der Körperoberfläche aufgenommen werden, könnten sie – wenn überhaupt – nur Auswirkungen auf Haut und Augen haben.

Biologische Wirkung von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern

Wie tief hochfrequente elektromagnetische Felder in die Haut eindringen, hängt von der Frequenz ab. Bei Frequenzen ab 20 GHz dringen die Wellen 1 mm und weniger tief ein. Innere Organe werden nicht erreicht. Die Forschung konzentriert sich daher auf die Zellen der Körperoberfläche.

Hier erfahren Sie mehr zu biologischen Wirkungen von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern: www.bfs.de/hff-wirkungen

Oxidativer Stress

In einem zweiten Forschungsbereich widmen sich Forscher*innen oxidativen Prozessen (Veränderungen von Zellen oder Gewebe). In einer Literaturstudie untersuchen sie den Einfluss elektrischer, magnetischer und elektromagnetischer Felder auf oxidative Prozesse bzw. oxidativen Stress bei Menschen. Damit die Forscher*innen ein ganzheitliches Bild erhalten, sind auch Tier- und Laborstudien Teil der Studie.

Was ist oxidativer Stress?

Oxidation ist ein Prozess, bei dem Moleküle oder Atome Elektronen abgeben. Befinden sich zu viele reaktive (oxidierende) Moleküle in einer Zelle, kommt es zu oxidativem Stress. Der kann negative oder positive Auswirkungen auf die Gesundheit haben – je nach Ausmaß des Ungleichgewichts.

Oxidativer Stress und elektromagnetische Felder

Bei 2G, 3G und 4G konnte kein Zusammenhang zwischen oxidativem Stress und hochfrequenten elektromagnetischen Feldern nachgewiesen werden. Folglich ist auch bei 5G kein Zusammenhang zu erwarten – sofern Grenzwerte eingehalten werden.
Mehr zu oxidativem Stress finden Sie hier: www.bfs.de/emf-oxidativerstress

Hochfrequente elektromagnetische Felder und Fruchtbarkeit

Ein negativer Einfluss elektromagnetischer Felder auf die Fruchtbarkeit wird postuliert und vereinzelt in Zusammenhang mit oxidativen Prozessen gebracht. Auch Veränderungen der Keimzellen in Form und Beweglichkeit werden beschrieben. Wissenschaftlich belegt ist beides nicht.

Hier finden Sie die Literaturstudie des BfS: www.bfs.de/emf-fruchtbarkeit

Tiere, Pflanzen, Ökosysteme

Der dritte Forschungsbereich beschäftigt sich mit dem Einfluss hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf die Umwelt, also auf Tiere, Pflanzen und Ökosysteme. Bekannt ist, dass Tiere und Pflanzen tatsächlich Magnetfelder und elektrische Felder geringer Stärke wahrnehmen können (z. B. das Erdmagnetfeld). Dass hochfrequente elektromagnetische Felder für Tiere und Pflanzen schädlich sind, ist nicht wissenschaftlich nachgewiesen.

Einfluss auf Tiere und Pflanzen

In einem zweitägigen Workshop evaluierten Forschende ihre Erkenntnisse. Ergebnis: Eine Wirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf Pflanzen und flugfähige Tiere kann nicht ausgeschlossen werden. Pflanzen zeigten physiologische Reaktionen, und Tiere wie Vögel, Insekten und Fledermäuse könnten sich den Sendern nähern, bis Grenzwerte überschritten werden. Schädliche Auswirkungen sind jedoch nicht nachgewiesen. Freiland-Experimente, die wissenschaftlich belastbare Daten liefern, stehen noch aus.

Einen ausführlichen Bericht über den Workshop finden Sie hier: www.bfs.de/emf-umwelt

Es gibt – bei umfassender Datenlage – keine wissenschaftlich gesicherten Belege, dass 5G der Gesundheit schadet – solange Grenzwerte eingehalten werden. Dennoch: Das BfS wird das Thema 5G weiterhin begleiten, zu bestehenden Unsicherheiten forschen, neu aufkommende Fragen klären und damit zum Schutz von Mensch und Umwelt beitragen.

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