Im Alltag treten aufgrund der Versorgung mit 50-Hertz-Wechselstrom vor allem elektrische und magnetische Wechselfelder auf. Statische elektrische und magnetische Felder kommen zum Beispiel in Verbindung mit Gleichstromanlagen vor (siehe „Grundlagen, Begriffsbestimmungen“).

Das elektrische Feld

Das elektrische Feld dringt kaum in den menschlichen Körper ein. Biologische Gewebe, wie zum Beispiel der menschliche Körper, bestehen zum großen Teil aus elektrisch leitenden Flüssigkeiten und organischen Geweben.

Wirkt ein äußeres elektrisches Feld auf eine Person ein, so wirken Kräfte auf Ladungen im Körper. Dies führt zu einer Bewegung der Ladungsträger. Es fließen Ströme im Körper, man spricht von Körperströmen. Dieser Vorgang - Influenz genannt - geschieht solange, bis sich die Körperoberfläche einheitlich aufgeladen hat und im Körperinneren kein elektrisches Feld mehr auftritt.

Elektrische Wechselfelder

Bei Wechselfeldern wiederholt sich die Ladungsumverteilung ständig mit der Frequenz. Körperströme treten im gleichen Rhythmus periodisch auf. Diese inneren Körperströme sind bei den im Alltag vorkommenden elektrischen Feldstärken äußerst gering.

Direkte Wirkungen elektrischer Felder

Ab einem bestimmten, von Mensch zu Mensch unterschiedlichen Schwellenwert werden elektrische Felder wahrgenommen. Im elektrischen Wechselfeld vibrieren die Härchen auf der Körperoberfläche. Im Takt der vorherrschenden Frequenz werden sie gleichartig aufgeladen und stoßen sich gegenseitig ab.

Indirekte Wirkungen elektrischer Felder

Neben diesen direkten Wirkungen gibt es auch indirekte Wirkungen elektrischer Felder, wie zum Beispiel Ableitströme oder Elektrisierungen. Ursache dafür sind Ladungsunterschiede zwischen unterschiedlich aufgeladenen Objekten und dem betroffenen Menschen. Diese Ladungsunterschiede gleichen sich aus, sobald ein elektrisch leitender Kontakt zum Beispiel durch Berührung hergestellt wird.

Die dabei entstehenden Ableitströme können ab einer bestimmten Stärke wahrgenommen werden. Viele Menschen haben schon erlebt, dass es beim Anfassen einer Türklinke zu einem "Schlag" kommt. In diesen Fällen war die Türklinke anders "aufgeladen" als die Hautoberfläche - es kommt zum Ladungssausgleich durch Funkenbildung. Dabei treten kurzzeitig sehr hohe Stromdichten auf.

Im Alltag sind derartige Ableitströme meist harmlos und stellen auch bei lang andauernder Wirkungsdauer keine Gesundheitsgefahr dar. Unter dem Einfluss sehr starker elektrischer Felder kann es allerdings in seltenen Fällen zu sehr unangenehmen, schmerzhaften Elektrisierungen kommen - beispielsweise bei großen von der Erde isolierten Metallflächen unter Hochspannungsleitungen.

Das magnetische Feld

Abbildung 1: Wirbelströme im menschlichen Körper

Im Gegensatz zum elektrischen Wechselfeld werden vom magnetischen Wechselfeld - als Folge der magnetischen Induktion - elektrische Felder und Ströme im Inneren des Körpers direkt erzeugt. Diese sind für die gesundheitliche Bewertung entscheidend.

Grundlagen für die gesundheitliche Bewertung niederfrequenter elektrischer und magnetischer Felder

Als Grundlage für die Beurteilung möglicher gesundheitlicher Wirkungen niederfrequenter elektrischer und magnetischer Felder dient die Körperstromdichte. Sie wird in Milliampere pro Quadratmeter (mA/m²) angegeben.

Natürliche Körperströme

Auch ohne äußere Felder treten im Körper des Menschen elektrische Ströme auf. Nerven übertragen ihre Signale, indem sie elektrische Impulse weiterleiten. Auch das Herz ist elektrisch aktiv - der Arzt kann dies im Elektrokardiogramm (EKG) nachweisen. Fast alle Stoffwechselvorgänge gehen mit der Verschiebung geladener Teilchen (Ionen) einher. Die natürlichen Körperstromdichten liegen im Mittel im Bereich von 1 bis 10 mA/m².

Nervenstimulation

Werden elektrische Ströme im Körper künstlich erzeugt (induziert), kommt es über einem bestimmten Schwellenwert zunächst zu biologischen Effekten und bei höheren Strömen auch zu gesundheitlichen Gefahren. Der zugrunde liegende Mechanismus ist die Stimulation von Nerven, was bis zu Herzkammerflimmern und zusätzlichen Herzkontraktionen führen kann.

Basisgrenzwert

Der international empfohlene Basisgrenzwert für niederfrequente elektrische und magnetische Felder orientiert sich an den natürlichen Körperstromdichten und an den Schwellenwerten für nachgewiesene gesundheitliche Wirkungen. Für die felderzeugte Körperstromdichte ist ein Grenzwert von 2 mA/m²festgelegt.

Abbildung 2: Wirkung der Körperstromdichte

Herzschrittmacher

Herzschrittmacher und andere elektronische Implantate können auch unterhalb der Grenzwerte durch elektrische und magnetische Felder beeinflusst werden. Die Empfindlichkeit eines Schrittmachers hängt von der Art der Implantation ab, von der Programmierung der Empfindlichkeit sowie vom Gerätetyp. Im Einzelnen muss die Gefahr einer Störbeeinflussung vom behandelnden Arzt abgeschätzt werden.

Bei einigen älteren Typen von Herzschrittmachern ist eine Funktionsbeeinflussung bereits bei einer elektrischen Feldstärke von 2,5 Kilovolt pro Meter (kV/m) bzw. einer magnetischen Flussdichte von 20 Mikrotesla (µT) möglich.

Die Auswirkungen für die Betroffenen sind schwer vorhersehbar. In der Regel sollte ein Schrittmacher eine Störung von außen erkennen und in einen sicheren Störmodus umschalten. Mitunter können aber auch unangenehme "Stolper-Rhythmen" auftreten. Selbst lebensbedrohliche Situationen können im Einzelfall nicht ausgeschlossen werden. Betroffene sollten deshalb starke Felder meiden und im Zweifel den Arzt über die Störanfälligkeit ihres Schrittmachers befragen.

Im Haushalt bietet ein Abstand von etwa 30 Zentimetern von elektrischen Haushaltsgeräten ausreichenden Schutz.

Untersuchungen zu Langzeitwirkungen und Effekten bei Feldintensitäten unterhalb der Grenzwerte

Während die oben genannten Akutwirkungen niederfrequenter Felder wissenschaftlich abgesichert sind, bestehen bezüglich möglicher Langzeitwirkungen noch offene Fragen. Diese Wirkungen sind seit geraumer Zeit Gegenstand der wissenschaftlichen Forschung.

Untersucht werden unter anderem die Wirkungen niederfrequenter Felder auf die Zellmembran, den Hormonhaushalt, Enzymaktivitäten, die DNA-Synthese und auf bestimmte biologische Botenstoffe. Auch der Frage nach einer die neurodegenerativen Erkrankungen oder das Krebswachstum fördernden Wirkung wird nachgegangen.

In vielen Fällen konnten Ergebnisse einzelner Arbeitsgruppen, die biologischen Wirkungen aufzeigten, durch andere Arbeitsgruppen nicht bestätigt werden. Auch die Übertragbarkeit von biologischen Wirkungen aus Zelluntersuchungen bzw. von Tierversuchen auf den Menschen und die gesundheitliche Relevanz der Effekte für den Menschen ist oft nicht geklärt.

Epidemiologische Studien bei Erwachsenen

Einige Studien deuten auf ein erhöhtes Auftreten von neurodegenerativen Erkrankungen bei starker (beruflicher) Exposition mit niederfrequenten elektrischen und magnetischen Feldern hin. Es wurde in mehreren, aber nicht in allen vorliegenden Studien ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen beruflicher Exposition und Alzheimer Erkrankung sowie amyotropher Lateralsklerose (Erkrankung des motorischen Nervensystems, die zu einer fortschreitenden Schädigung der Nervenzellen führt, die für die Muskelbewegungen verantwortlich sind) festgestellt. Es ist aber nicht geklärt, ob es sich um einen ursächlichen Zusammenhang handelt und welche Wirkmechanismen zugrunde liegen.

Das Risiko, an der Parkinson-Krankheit oder an multipler Sklerose zu erkranken, war durch berufliche Exposition nicht erhöht. Eine einzige epidemiologische Studie an der allgemeinen Bevölkerung aus der Schweiz, der sehr geringe Fallzahlen zugrunde liegen, zeigte ein erhöhtes Risiko für Alzheimer Krankheit bei Personen, die in einer Entfernung von weniger als 50 m zu einer Hochspannungsleitung wohnen. Um den möglichen Zusammenhang zwischen niederfrequenten Feldern und neurodegenerativen Erkrankungen zu klären, ist weitere Forschung notwendig.

Seit dem Ende der siebziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts wird ein möglicher Zusammenhang zwischen niederfrequenten Feldern geringer Intensität und Krebserkrankungen auch in epidemiologischen Studien untersucht. Bei Erwachsenen ergab sich kein Nachweis dafür, dass bei lang andauernder Exposition gegenüber niederfrequenten Feldern ein erhöhtes Risiko existiert, an Krebs zu erkranken.

Leukämie im Kindesalter

Anders stellt sich die Situation in Bezug auf die Leukämieerkrankung bei Kindern dar. In einigen epidemiologischen Studien wurde bei Kindern, die über längere Zeit Magnetfeldern ausgesetzt waren, die deutlich unter dem Grenzwert lagen, konsistent ein geringfügig aber signifikant erhöhtes Risiko gefunden, an Leukämie zu erkranken.

Eine entsprechende Studie in Deutschland zeigte, dass dabei die nächtliche Exposition eine besondere Rolle zu spielen scheint. Dies konnte aber in anderen Studien bisher nicht bestätigt werden. Die Höhe der Exposition, ab der das erhöhte Leukämie-Risiko beobachtet wurde, (etwa 0,3 bis 0,4 Mikrotesla (µT)) liegt um das 3- bis 4-fache über den Werten, die im Mittel in deutschen Haushalten gemessen werden (im Mittel in ländlichen Regionen bei weniger als 0,1 µT, in städtischen Regionen bei etwa 0,12 µT).

Die Studie stellt fest, dass höchstens ein Prozent der Leukämiefälle bei Kindern durch eine erhöhte Exposition gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern zu erklären wären, wenn hier wirklich ein ursächlicher Zusammenhang bestünde (siehe Abschlussbericht der Studie).

Ursache-Wirkungs-Beziehung

Wie bei allen epidemiologischen Studien ist auch in diesem Fall eine Ursache-Wirkungs-Beziehung durch den beobachteten statistischen Zusammenhang nicht nachgewiesen. Ein biologischer Wirkungsmechanismus, der die Entstehung von Leukämie oder die Förderung des Wachstums von Leukämie-Zellen durch niederfrequente Magnetfelder erklären würde, konnte bisher ebenfalls nicht gefunden werden.

Bei der Entstehung der Leukämie im Kindesalter sind möglicherweise mehrere Faktoren beteiligt, deren Zusammenwirken noch nicht verstanden wird. Es wird derzeit von einer Kombination genetischer und umweltbedingter Faktoren ausgegangen, die zur Entstehung der Krankheit führen.

Bereits 2002 wurden niederfrequente Felder von der mit der Weltgesundheitsorganisation (WHO) assoziierten International Agency for Research on Cancer (IARC) als Klasse 2B "möglicherweise kanzerogen" eingestuft. Ausschlaggebend hierfür waren die genannten epidemiologischen Beobachtungen einer statistischen Assoziation von kindlicher Leukämie und einer zeitlich gemittelten Magnetfeldexposition der Kinder im Bereich von mehr als 0,3 - 0,4 µT. Diese Einstufung niederfrequenter Felder wurde 2007 nach einer erneuten Begutachtung der wissenschaftlichen Erkenntnisse trotz weiterhin offener Fragen zum Wirkungsmechanismus von der WHO bestätigt. Das mögliche Risiko für Kinder aufgrund niederfrequenter Magnetfelder muss daher sehr ernst genommen werden und gibt Anlass zu Vorsorgemaßnahmen.

Erforschung der Ursachen für Leukämie im Kindesalter

Die vom BfS geförderte KiKK-Studie ergab einen weiteren strahlenschutzrelevanten Befund, der sich mit dem derzeitigen wissenschaftlichen Kenntnisstand über Strahlenwirkungen ebenfalls nicht erklären lässt - nämlich einen Zusammenhang zwischen der Nähe des Wohnortes zu einem Kernkraftwerk und dem Risiko für Leukämie im Kindesalter. Daher muss verstärkt nach den Ursachen für die Leukämie-Erkrankung bei Kindern gesucht werden, um so dem Zusammenwirken von genetischen und Umweltfaktoren bei deren Entstehung auf die Spur zu kommen. Das BfS setzt sich für ein umfangreiches Forschungsprogramm ein, das diese Zusammenhänge aufklären soll.

In Vorbereitung dieses Programms wurde zunächst im Mai 2008 ein von WHO, ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) und BfS gemeinsam organisierter Workshop durchgeführt, dessen Ziel es war, den Kenntnisstand zu genetischen Faktoren sowie zu verschiedenen umweltbedingten Risikofaktoren zusammenzufassen.

Im Frühsommer des Jahres 2010 ist ein Fachgespräch geplant, bei dem konkrete Vorschläge für das Forschungsprogramm erarbeitet werden sollen.

Elektrosensibilität

Etwa zwei Prozent der bundesdeutschen Bevölkerung bezeichnen sich selbst als elektrosensibel, das heißt, unterschiedliche Beschwerden, wie zum Beispiel Kopfschmerzen, Schlafstörungen, Müdigkeit, Konzentrationsstörungen usw. werden auf das Vorhandensein elektromagnetischer Felder in ihrer Umwelt zurückgeführt. Lange Zeit bezogen sich die Beschwerden vor allem auf die niederfrequenten elektrischen und magnetischen Felder. Seit dem raschen Ausbau des Mobilfunks werden aber zunehmend auch hochfrequente Felder als Verursacher genannt.

In mehreren wissenschaftlichen Studien (zum Beispiel auch im Rahmen des Deutschen Mobilfunk Forschungsprogramms) wurde und wird das Phänomen "Elektrosensibilität" untersucht, vor allem mit dem Ziel, die Beschwerden zu objektivieren und die von Betroffenen vermuteten ursächlichen Zusammenhänge zwischen elektromagnetischen Feldern und den gesundheitlichen Beeinträchtigungen aufzuklären. Bisher ist es allerdings nicht gelungen, diese von Betroffenen vermuteten Zusammenhänge wissenschaftlich fundiert nachzuweisen.

So zeigte sich im Rahmen des Deutschen Mobilfunk Forschungsprogramms, dass elektrosensible Personen schlechter als Kontrollpersonen in der Lage sind, echte magnetische Impulse von Scheinimpulsen zu unterscheiden. Eine Abschirmung der hochfrequenten Felder im häuslichen Schlafzimmer der Betroffenen verbesserte ihre Schlafqualität nicht. Subjektiv wird jedoch von einer Verbesserung des Schlafes berichtet, wenn von den untersuchten Probanden angenommen wird, dass eine Abschirmung durchgeführt würde. Der oftmals behauptete Zusammenhang mit Allergien und einer besonderen Empfindlichkeit gegenüber Chemikalien konnte nicht bestätigt werden.

Als Fazit der zahlreichen bisher durchgeführten Studien ergibt sich, dass ein ursächlicher Zusammenhang zwischen elektromagnetischen Feldern und den Beschwerden elektrosensibler Personen mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann. Diese Einschätzung wird auch von der WHO geteilt, die in ihrem Fact sheet Nr. 296 vom Dezember 2005 feststellt, dass es keine wissenschaftliche Basis gibt, um die Symptome der Elektrosensiblen mit der Einwirkung von elektromagnetischen Feldern in Verbindung zu bringen.