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Low and intermediate frequency fields – classification of the SCHEER Opinion 2024

  • Based on all of the included studies, SCHEER does not find moderate or strong evidence of adverse health effects from low and intermediate frequency fields for the general population.
  • A series of possible mechanisms of action are discussed with regard to how low frequency fields could interact with organisms. In many cases, however, the available studies are not suitable for assessing the evidence.
  • It is recommended that further studies be carried out into a possible relationship between low frequency magnetic fields and childhood leukaemia.
  • The SCHEER sees a need for further research, particularly in relation to intermediate frequency fields.
  • The BfS generally takes a similar position to that of the SCHEER regarding the potential risks of fields for the general population and the need for research. In addition, the BfS makes reference to its research program “Radiation Protection in the Process of Power Grid Expansion”.

The SCHEER – scientific advice to the EU Commission

The Scientific Committee on Health, Environmental and Emerging Risks (SCHEER) is one of two independent scientific committees advising the European Commission on consumer safety, public health and the environment. At the Commission’s request, the SCHEER comments on issues relating to health, environmental and emerging risks. It is pointed out at the beginning of the opinion that the views contained therein do not necessarily reflect those of the European Commission – even if the latter is the official client:

“The Opinions of the Scientific Committees present the views of the independent scientists who are members of the committees. They do not necessarily reflect the views of the European Commission.”

In June 2021, the European Commission instructed SCHEER to update an opinion from the Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR) from 2015 (the SCENIHR committee is the predecessor of the SCHEER). This was to be done in consideration of the latest scientific findings relating to frequencies between 1 hertz (Hz) and 100 kilohertz (kHz). This frequency range includes the low frequency fields that arise during the use and transmission of electric current, for example, as well as the intermediate frequency fields that occur in induction cookers or during the charging of electric vehicles.

Expert group analyses specialist literature for opinion

The opinion was prepared by a working group made up of SCHEER members and external experts. These were selected in a transparent procedure that is described in the SCHEER’s Rules of Procedure.

Taking the SCENIHR Opinion 2015 as a basis, the SCHEER group analysed the new scientific literature published since then to see whether there were any new findings in relation to the possible effects of exposure to low and intermediate frequency electric and magnetic fields on human health or on animals and plants. The aim was to determine the extent to which the population is exposed to such fields. The assessment primarily considered systematic reviews (extensive, high-quality reviews) and meta-analyses. In the absence of these, it made use of other study types, narrative reviews and scoping reviews. Only in exceptional cases were individual studies included. SCHEER did not consider literature on existing or emerging medical applications in clinical practice, such as short-term electrical pulses or pulsed electromagnetic fields (PEMFs).

For the assessment of evidence of adverse health effects, SCHEER refers to the document “Memorandum on weight of evidence and uncertainties. Revision 2018” (SCHEER, 2018). The term “evidence” refers to how clearly the results of scientific studies (taken as a whole) support or contradict a particular assumption. The document provides a more-detailed classification scheme that categorises the available scientific data from different types of studies into five different groups according to their weight of evidence. Evidence can be strong, moderate, weak or uncertain. If there is no suitable evidence from the literature, SCHEER cannot assess the evidence (fifth group).

Substantive conclusions of SCHEER regarding exposure and health

For the opinion, SCHEER assessed reviews and individual studies relating to exposure, mechanisms of action, health effects and effects on plants and animals. A summary of the results from SCHEER’s perspective can be found below.

Exposition Show / Hide

Informationen zu Feldstärken und dem Ausgesetztsein gegenüber zwischen- und niederfrequenten elektrischen und magnetischen Feldern in Haushalten, Elektrofahrzeugen, medizinischen Einrichtungen und städtischen Gebieten entnimmt SCHEER mangels systematischer Reviews vor allem ausgewählten Einzelstudien.

Die vorgestellten Daten betreffen

  • Haushaltsgeräte,
  • drahtlose Ladevorrichtungen für Elektrofahrzeuge,
  • die „Powerline Communication“-Technologie (also die Übertragung von Daten über Stromleitungen),
  • die elektrische Versorgungsinfrastruktur und
  • elektrische Fußbodenheizungen.

In einer der zitierten Studien werden demnach mögliche Basiswertüberschreitungen (Überschreitung des empfohlenen Grenzwertes für die im Körper induzierte elektrische Feldstärke) beim drahtlosen Laden von Elektrofahrzeugen berichtet. SCHEER weist darauf hin, dass neuere internationale Richtlinien zur Expositionsbegrenzung auf Untersuchungen mit detaillierteren Modellen des menschlichen Körpers beruhen. Dabei werden zur Begrenzung der Exposition im Körper andere physikalische Größen herangezogen. Der Referenzwert für die magnetische Flussdichte bei der Frequenz 50 Hz ist zudem von vormals 100 Mikrotesla (µT) auf nunmehr 200 µT angehoben worden. Währenddessen sind die Referenzwerte für elektrische Felder grundsätzlich gleich geblieben.

Wirkmechanismen Show / Hide

In diesem Abschnitt diskutieren die Autor*innen, durch welche Mechanismen niederfrequente elektrische und magnetische Felder mit Organismen (also beispielsweise Menschen oder Tieren) interagieren könnten. Aus Sicht von SCHEER ist die Stimulation von Nerven- oder Muskelgewebe zweifelsfrei belegt:

  • Bei Exposition gegenüber niederfrequenten Feldern werden im Körper elektrische Felder und Ströme erzeugt. Diese könnten ab einer körperinternen elektrischen Feldstärke von etwa 4–6 Volt pro Meter (V/m) Nervenimpulse hervorrufen.
  • Unterhalb der Schwelle für direkte Nervenstimulation können Magnetfelder ab etwa 5 Millitesla (mT) bei einer Frequenz von 20 Hz visuelle Wahrnehmungen in der Netzhaut (Magnetophosphene) hervorrufen.

Solche Effekte werden bei Einhaltung der empfohlenen Grenzwerte für induzierte elektrische Felder im Körper vermieden.

Daneben werden weitere Wirkmechanismen diskutiert, darunter

  • eine durch die Reduktion des Schlafhormons Melatonin ausgelöste Krebsentwicklung (Melatoninhypothese),
  • der Einfluss auf Ionenkanäle und das Kalziumgleichgewicht im Körper,
  • der sogenannte Radikalpaar-Mechanismus,
  • genetische und epigenetische Effekte,
  • Apoptose (programmierter Zelltod) und
  • sogenannter oxidativer Stress.

Zu den meisten der Mechanismen liegen SCHEER nur narrative Reviews zur Bewertung vor. Die Ergebnisse aus narrativen Reviews zur Melatoninhypothese, zum Radikalpaar-Mechanismus und zu oxidativem Stress sind laut SCHEER nicht eindeutig und häufig widersprüchlich. Allerdings ist der Radikalpaar-Mechanismus eine favorisierte Hypothese dazu, wie niederfrequente Felder chemische Reaktionen beeinflussen könnten.

Daneben zeigt sich der Trend, dass niederfrequente Magnetfelder das oxidative Gleichgewicht beeinflussen könnten, dies aber nicht notwendigerweise zu Gesundheitseffekten führen muss. Weiterhin sieht SCHEER Hinweise, dass diese Felder mit epigenetischen Veränderungen assoziiert sein könnten. Der molekulare Mechanismus dahinter ist jedoch unbekannt.

Einzig zu Ionenkanälen und Kalziumhomöostase identifizierte SCHEER zwei systematische Reviews, für Apoptose eine Metaanalyse. Auch hier sind die Ergebnisse teils widersprüchlich, teils wird die Aussagekraft der Ergebnisse aufgrund qualitativer Mängel in den berücksichtigten Studien geschwächt.

SCHEER schätzt auf dieser Basis die Evidenz für oxidativen Stress und genetische und epigenetische Effekte als mögliche Wirkmechanismen niederfrequenter Magnetfelder als schwach ein. Für die weiteren potenziellen Wirkmechanismen nimmt SCHEER keine Einstufung der Evidenz vor. Insgesamt ist laut SCHEER weitere Forschung zu den möglichen Wirkmechanismen erforderlich.

Gesundheitliche Wirkungen durch niederfrequente Felder Show / Hide

Krebs

SCHEER identifiziert für seine Bewertung eine Reihe von systematischen Reviews, Metaanalysen und narrativen Reviews basierend auf epidemiologischen Studien sowie drei Tierstudien. Einige epidemiologische Studien zeigen einen kleinen Anstieg des Risikos, im Kindesalter an Leukämie zu erkranken, wenn die Stärke der Magnetfeldexposition über 0,3 bis 0,4 µT liegt. In der aktuellsten Metaanalyse zu niederfrequenten Magnetfeldern und Leukämie im Kindesalter, basierend auf Studien, die nach 2010 veröffentlicht wurden, zeigt sich kein erhöhtes Risiko bei einer Exposition von ≥0,4 μT im Vergleich zur Kontrollgruppe mit <0,1 μT. In einer weiteren Metaanalyse des Niederländischen Gesundheitsrats wird darüber hinaus bei Expositionen über 0,3 bis 0,4 µT ein erhöhtes Risiko für Gehirntumoren bei Kindern beobachtet. Allerdings ist dieses Ergebnis nicht statistisch signifikant.

In den zitierten Tierstudien weist die Exposition gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern alleine keine Effekte auf die Tumorhäufigkeit auf. Werden die Tiere zusätzlich mit einem Karzinogen, d.h. einem krebserzeugenden Stoff, behandelt, zeigt sich hingegen eine Erhöhung der Tumorhäufigkeit im Vergleich zu den Tieren, die nur mit dem Karzinogen behandelt werden.

SCHEER bewertet die Evidenz für einen Zusammenhang zwischen Leukämie im Kindesalter und niederfrequenten Magnetfeldern insgesamt als schwach. Grund für die Einstufung sind methodische Schwächen und das Fehlen einer Dosis-Wirkungs-Beziehung in epidemiologischen Studien, die Nutzung von für Leukämie ungeeigneten Tiermodellen sowie eine nur schwache Evidenz aus mechanistischen Studien. Für andere Tumorerkrankungen stuft SCHEER die Evidenz als unklar ein.

Neurodegenerative Erkrankungen

Neurogenerative Erkrankungen sind Erkrankungen, die auf Entwicklungs- bzw. Funktionsstörungen des Zentralnervensystems zurückzuführen sind. Zu diesen kann SCHEER systematische Reviews und sogenannte Umbrella Reviews (nach systematischen Methoden durchgeführtes Review von systematischen Reviews und Metaanalysen) von epidemiologischen Studien sowie narrative Reviews von Tier- und Zellkulturstudien identifizieren. In der Bewertung von SCHEER werden insbesondere die neurodegenerativen Erkrankungen Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Alzheimer-Demenz, Parkinson und Multiple Sklerose betrachtet.

Mehrere der zitierten epidemiologischen Studien deuten auf ein potenziell leicht erhöhtes Risiko für ALS und Alzheimer-Demenz bei Menschen hin, die in ihrem Beruf niederfrequenten Magnetfeldern ausgesetzt sind. Im Gegensatz dazu sprechen die meisten zitierten Studien eher nicht für einen Zusammenhang mit ALS und Alzheimer-Demenz bei einer Exposition zuhause. Für Parkinson und Multiple Sklerose wird kein Zusammenhang sowohl für häusliche als auch berufliche Exposition gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern in den gelisteten Studien identifiziert.

Die berücksichtigten Tier- und Zellkulturstudien zeigen für ALS keine Effekte. Für Alzheimer und Parkinson können aus den Tierstudien entweder keine Effekte, eine Verringerung der Krankheitssymptome oder eine Verbesserung kognitiver Funktionen abgeleitet werden. Die betrachteten Zellkulturstudien wiederum liefern widersprüchliche Ergebnisse.

SCHEER bewertet die Evidenz für einen Zusammenhang zwischen einer beruflichen Exposition mit Magnetfeldern und ALS als mäßig und für die Alzheimer-Demenz als schwach. Bei häuslicher Exposition sieht SCHEER bei diesen Erkrankungen eine unklare bis schwache Evidenz für einen Zusammenhang mit niederfrequenten Feldern. Bei Parkinson oder multipler Sklerose kann SCHEER keinen Zusammenhang mit niederfrequenten Magnetfeldern herstellen.

Auswirkungen auf Fortpflanzung und Entwicklung

Zur Aktualisierung der Bewertung erfasst die SCHEER-Arbeitsgruppe zwei systematische Reviews, eine Metaanalyse und zwei narrative Reviews, die verschiedene Aspekte von Fortpflanzung und Entwicklungsstörungen beleuchten. Zwei dieser Übersichtsarbeiten weisen laut SCHEER methodische Mängel auf, während eine dritte Arbeit das gesamte elektromagnetische Spektrum analysiert und daher keine Schlüsse zur Wirkung von niederfrequenten Feldern zulässt. SCHEER folgert, dass die verfügbaren Arbeiten keinen Zusammenhang zwischen einer Exposition gegenüber niederfrequenten Feldern und Schwangerschaft oder Fortpflanzungsergebnissen zeigen. Eine Bewertung der Evidenz wird nicht vorgenommen.

Elektrohypersensibilität (EHS) und Symptome

Für die Bewertung kann SCHEER nur ein narratives Review identifizieren. Dies kommt zu dem Schluss, dass die meisten Studien keinen Zusammenhang zwischen elektromagnetischen Feldern und Elektrohypersensibilität (EHS) feststellen können. Allerdings übt der Autor Kritik an den Methoden einzelner Studien und schlägt weitere Forschung vor allem zu Biomarkern (d.h. zu charakteristischen biologischen Merkmalen, die auf EHS hinweisen können) vor. SCHEER merkt an, dass das narrative Review unter methodischen Schwächen leidet, und nimmt keine Bewertung der Evidenz vor.

Weitere gesundheitliche Wirkungen

SCHEER fasst die Literatur zu neurophysiologischen Effekten sowie Effekten auf das Immunsystem, auf den Melatoninspiegel (Schlafhormon), auf die Schilddrüse und auf den zirkadianen Rhythmus – also die Regelung des biologischen Rhythmus – zusammen. Für keinen dieser Aspekte liegen systematische Reviews oder Metaanalysen vor. Hinsichtlich des Melatoninspiegels wird eine Analyse hauptsächlich basierend auf zwei Reviews aus den Jahren 2010 und 2013 zitiert. Für keinen der genannten Effekte nimmt SCHEER eine Bewertung der Evidenz vor.

Gesundheitliche Wirkungen durch zwischenfrequente Felder Show / Hide

Es werden insgesamt zwei systematische Reviews berücksichtigt, die biologische Wirkungen zwischenfrequenter Felder in Studien an Menschen, Tieren und in Zellkulturen zusammenfassen. Laut SCHEER können in diesen systematischen Reviews keine Hinweise auf eine krebserregende Wirkung gefunden werden. Zu Fortpflanzung und Entwicklung, neurologischen und verhaltensneurologischen Wirkungen sowie zu Effekten auf den Kreislauf liegen indes widersprüchliche Ergebnisse aus den berücksichtigten Studien vor. Ergebnisse der Zellkulturstudien sprechen laut SCHEER gegen eine genotoxische Wirkung zwischenfrequenter Felder, während Hinweise auf andere Wirkungen auf Zellebene widersprüchlich sind. Eine Bewertung der Evidenz wird von SCHEER nicht vorgenommen.

Effekte auf Pflanzen und Tiere Show / Hide

Eine Bewertung möglicher Risiken für Tiere und Pflanzen ist nicht in dem Mandat der EU-Kommission enthalten und eine Bewertung der Evidenz wird von SCHEER nicht vorgenommen. Da Wirkungen von niederfrequenten Feldern auf Pflanzen und Tiere aber indirekt mit der menschlichen Gesundheit zusammenhängen, wird dieses Thema von SCHEER kurz betrachtet. Es werden einige narrative Reviews und einzelne Forschungsarbeiten, aber wenige systematische Übersichtsarbeiten erwähnt.

Demnach kann es in Pflanzen und Tieren andere Rezeptoren und Strukturen als im Menschen geben, weshalb die Möglichkeit besteht, dass spezies-spezifische Effekte existieren. Des Weiteren gibt es Hypothesen zu möglichen Wirkmechanismen, mit denen Tiere sich anhand des geomagnetischen Feldes der Erde orientieren könnten. Zudem gibt es Hinweise auf eine Beeinflussung von Insekten.

Anhand der zitierten Reviews kommt SCHEER zu dem Schluss, dass weitere Forschung notwendig ist und insbesondere qualitativ hochwertige Feldstudien zu land- und wasserlebenden Tieren benötigt werden.

Summary of SCHEER findings and recommendations

The authors of the SCHEER opinion reach the following results and recommendations:

  • Exposure of the general population in Europe remains below the limit values recommended by the Council of the European Union.
  • The evidence for oxidative stress and genetic and epigenetic effects as possible mechanisms of action of low frequency magnetic fields is classified as weak.
  • The evidence of a link between low frequency magnetic fields and childhood leukaemia is classified as weak.
  • The evidence of a link between occupational exposure to low frequency magnetic fields and ALS is classified as moderate. For Alzheimer’s disease, it is classified as weak.
  • The evidence of a connection between residential exposure to low frequency fields and neurodegenerative diseases is classified as uncertain to weak.
  • In light of changing characteristics of exposure, e.g. due to charging stations for electric cars, it is recommended that studies be carried out in order to survey exposure in the real world.
  • There are few studies on the health effects of intermediate frequency fields. High priority is afforded to research in this area.
  • SCHEER notes that there is a need for further research into possible mechanisms of action of low frequency fields.
  • With regard to childhood leukaemia, studies involving appropriate animal models are recommended, as are hypothesis-testing studies regarding possible mechanisms of action in cell culture studies.
  • Further epidemiological studies with appropriate statistical relevance for other cancers should be conducted.
  • Further research into possible effects on animals and plants as well as into neurodegenerative diseases is recommended.
  • SCHEER emphasises the importance of further studies to determine possible influences of low frequency fields on public health. These studies should include everyday data.

How the BfS classifies the SCHEER opinion

As in the update of the SCENIHR assessment of high frequency fields in 2023, the SCHEER working group based its work on systematic reviews and meta-analyses when preparing the update regarding low and intermediate frequency fields. In these frequency ranges, however, meta-analyses and systematic reviews are not available for all possible effects and mechanisms of action that were assessed. Accordingly, the SCHEER working group also relied on narrative reviews or individual studies in order to make an assessment.

Many of the included narrative reviews lack systematic literature research. Moreover, the included studies frequently fail to take account of quality criteria. For this reason, an assessment of possible health risks based solely on narrative reviews is usually associated with a higher level of uncertainty.

The SCHEER bases its assessment of the evidence of adverse health effects on the document “Memorandum on weight of evidence and uncertainties. Revision 2018”. In some cases, however, the opinion itself does not sufficiently explain how the SCHEER reaches its assessments. A more detailed justification would have been desirable for the sake of better traceability.

Health effects for the general population

The SCHEER does not perceive there to be any strong or moderate evidence of possible adverse health effects for the general population in the low and intermediate frequency ranges based on all the studies considered. The BfS comes to a similar assessment when considering the available studies as a whole and endorses the SCHEER’s recommendations regarding further research, particularly in relation to childhood leukaemia. Through the research program “Radiation Protection in the Process of Power Grid Expansion”, the BfS already covers most of the research topics in the low frequency range that are recommended by the SCHEER working group. Likewise, the BfS has initiated research into the intermediate frequency range.

Occupational exposure

In its consideration of occupational exposure to low frequency magnetic fields, the SCHEER classifies the evidence of a link with ALS as moderate. This assessment is based primarily on results from epidemiological studies. The SCHEER opinion does not indicate whether and to what extent the results from animal studies have been incorporated into this assessment.

It should be noted that animal studies on neurodegenerative diseases do not support the observations from the epidemiological studies. In addition, the BfS points out that considerations of occupational exposure to low frequency magnetic fields in epidemiological studies frequently involved investigations in electrical occupations (e.g. electrician, telecommunications technician, welder). However, these occupational groups are subject to a greater risk of electric shock. Electric shocks could lead to progressive loss of motor neurons and could therefore be an independent risk factor for ALS. For these and other reasons, the BfS does not believe that the available scientific data provides moderate or strong evidence of a direct causal relationship between occupational exposure to magnetic fields and ALS.

Oxidative stress

In terms of the possible mechanisms of action of low frequency magnetic fields, the SCHEER perceives there to be weak evidence for oxidative stress and for genetic and epigenetic effects. In both cases, however, this assessment is based on a narrative review. Moreover, very few individual studies were carried out in relation to genetic and epigenetic effects.

The study results are ambiguous and partly contradictory with regard to both aspects. From the BfS’s perspective, the available literature as a whole is not reliable enough to allow the derivation of weak evidence. It is also important to take the quality of the studies into account in order to make a sound assessment. For oxidative stress, the BfS has initiated a systematic review in order to summarise and assess the highly heterogeneous body of literature according to defined criteria.

Assessment

Based on current scientific knowledge, the SCHEER does not perceive there to be moderate or strong evidence of adverse effects for the general population. This is in line with the BfS’s assessment that no adverse health effects have been demonstrated below the limit values recommended for the protection of the general population.

Overall, the BfS supports the SCHEER’s recommendations that further research be carried out, especially with regard to mechanisms of action, neurodegenerative diseases and childhood leukaemia.

Future developments

The International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) has set up a project group to update the 2010 guidelines on limiting exposure to low and intermediate frequency electric and magnetic fields (≤10 megahertz). ICNIRP will take account of current research findings.

At the same time, the BfS is supporting research into the effects of low frequency fields through the research programme “Radiation Protection in the Process of Power Grid Expansion”. This covers many of the research topics recommended by the SCHEER in the low frequency range.

Initiated in 2016, the research programme is expected to be completed in 2026. There are plans for a technical discussion with the participation of external authorities and scientific institutions in order to present and discuss the results.

The BfS will continue to monitor current international and scientific developments in this field. Where necessary, additional research into low and intermediate frequency fields will be initiated in order to further reduce scientific uncertainties.

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