5G-Mobilfunk: Was bedeutet Strahlung – was sind elektromagnetische Felder?

Uns begegnen viele Formen von Strahlung: Sonnenstrahlung, Röntgenstrahlung oder auch Mobilfunkstrahlung. Was unterscheidet diese Typen? Welche physikalischen Prozesse spielen eine Rolle? Und was heißt Strahlung eigentlich?

Wie funktioniert Mobilfunk?

Das Smartphone ist zu unserem ständigen Begleiter geworden und ermöglicht uns, unterwegs erreichbar zu sein. Dabei tauscht das Gerät Daten über Funk mit Mobilfunkbasisstationen aus. Diese sind auf Hausdächern oder freistehenden Masten angebracht und bestehen aus einer Sende- und Empfangsantenne, einer Versorgungseinheit, in der Schalt- und Steuerungselemente für die Antennen untergebracht sind, sowie aus der benötigten Strom- und Datenversorgung. Eine Basisstation deckt in der Stadt einen Umkreis von einigen hundert Metern ab, auf dem Land einen Bereich von mehreren Kilometern. Diesen Bereich nennt man Funkzelle. Das über ganz Deutschland verteilte Netz von Funkzellen ermöglicht, dass wir unterwegs telefonieren und im Internet surfen können. Mehr dazu, wie Mobilfunk funktioniert, lesen Sie in diesem Artikel.

Was versteht man unter EMF und nichtionisierender Strahlung? 

Der Begriff der Strahlung benennt das Ausbreiten von Teilchen bzw. Wellen durch den Raum. Die Röntgenstrahlung, UV-Strahlung der Sonne oder auch Mobilfunkstrahlung wie bei 5G transportiert – ausgehend von ihrer Strahlungsquelle– eine gewisse Menge an Energie. Der Mensch kann nur sehr wenige dieser Strahlungsformen wahrnehmen, die sich in ihrer Frequenz und in ihrer Wirkung auf Organismen und Umwelt unterscheiden. Allen voran den sichtbaren Anteil des Lichts.

Grundsätzlich nutzen Mobilfunkanlagen und Endgeräte zur Datenübertragung – von 1G bis 5G – hochfrequente elektromagnetische Felder (EMF). Diese entstehen, wenn der in einem elektrischen Leiter fließende Strom fortwährend seine Richtung ändert. Erfolgt dieser Richtungswechsel sehr schnell, spricht man von hochfrequenten Feldern. EMF gehören zur Gruppe der nichtionisierenden Strahlung, genauso wie UV-Strahlung, sichtbares Licht und Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung). Die von nichtionisierender Strahlung transportierte Energie reicht nicht aus, um Atome oder Moleküle in einen elektrisch geladenen Zustand zu versetzen, also zu ionisieren, und Materie zu verändern. Die EMF des Mobilfunks haben also lediglich die Eigenschaft, Materie zu erwärmen, von der sie absorbiert, also aufgenommen werden.

Wie sich ionisierende und nichtionisierende Strahlung unterscheiden

Ganz anders dagegen die Strahlung radioaktiver Stoffe oder Röntgenstrahlung: Diese Formen gehören zur Gruppe der ionisierenden Strahlung. Grundsätzlich ist dieser Typ in seiner physikalischen Natur zwar mit nichtionisierender Strahlung vergleichbar. Jedoch führt ionisierende Strahlung deutlich mehr Energie mit sich. Das ist ein wichtiges Merkmal, um die Strahlungsarten in ihrer Wirkung auf den Menschen zu bewerten. Ionisierende Strahlung kann Materie verändern, in die sie eindringt. Sie bricht chemische Verbindungen auf und ionisiert Atome und Moleküle. Bei diesem Vorgang werden Elektronen aus den Hüllen von Atomen „herausgeschlagen“. Das zurückbleibende Atom oder Molekül wird über einen gewissen Zeitraum elektrisch positiv aufgeladen. Diese Gruppe von Strahlung kann Schäden in Zellen bzw. Organismen hervorrufen, die unter anderem zur Entstehung von Krebserkrankungen führen können.

UV-Strahlung nimmt eine Sonderstellung ein. Sie steht an der Grenze zwischen ionisierender und nichtionisierender Strahlung, wird aber üblicherweise der letzteren zugeordnet. Sie ist bereits stark genug, um zum Beispiel die DNA zu schädigen und Hautkrebs zu verursachen.

Wie wirken EMF auf unseren Körper?

Hochfrequente elektromagnetische Felder wie beim Mobilfunk haben eine einzige nachgewiesene gesundheitsrelevante Wirkung auf den Menschen: Der Körper nimmt einen Teil der Energie auf. Bei diesem Vorgang entsteht Wärme. Wie groß die Menge an aufgenommener Energie ist, gibt die Spezifische Absorptionsrate (SAR) an. Je geringer der SAR-Wert, desto weniger wird das Gewebe durch die Strahlung erwärmt. Die Verteilung der Energieabsorption im Körper hängt unter anderem von der Frequenz ab. Je höher sie ist, umso geringer ist die Eindringtiefe in den Organismus und die absorbierte Energie beschränkt sich stärker auf die Körperoberfläche.

Wie schützen uns die Grenzwerte für den Mobilfunk?

Strahlung kommt in der Natur vor, kann aber auch vom Menschen künstlich erzeugt werden, wie zum Beispiel beim Mobilfunk. Um die Bevölkerung vor gesundheitlichen Risiken durch hochfrequente elektromagnetische Felder zu schützen, wurden Grenzwerte festgesetzt. Diese beruhen auf Empfehlungen der „Internationalen Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung“ (ICNIRP) und der deutschen Strahlenschutzkommission (SSK). Die Grenzwerte sind auf der Grundlage des Bundes-Immissionsschutzgesetzes in der „Verordnung über elektromagnetische Felder“ (26. BImSchV) festgelegt. Die Verordnung gilt für ortsfeste Anlagen, das heißt Sendemasten, aber auch Rundfunksender, zivile oder militärische Radaranlagen mit einer Strahlungsleistung von mindestens 10 Watt, die elektromagnetische Felder im Frequenzbereich von 9 kHz bis 300 GHz erzeugen.

Der Mensch nimmt hochfrequente elektromagnetische Felder in unterschiedlichem Maße auf, wobei die Intensität auch von der Frequenz abhängt. Deshalb gibt es für verschiedene Frequenzen unterschiedliche Grenzwerte. Sie stellen sicher, dass die im gesamten Körper aufgenommene Energie den sogenannten Basisgrenzwert von 0,08 Watt pro Kilogramm nicht überschreitet und damit die Temperaturerhöhung so gering bleibt, dass keine gesundheitsrelevanten Auswirkungen zu befürchten sind. Eine gesundheitsrelevante Wirkung ist erst dann zu erwarten, wenn sich die Körpertemperatur über einen längeren Zeitraum um mehr als 1 Grad Celsius erhöht. Dafür bräuchte es eine SAR von 4 Watt pro Kilogramm für den gesamten Körper. Der Basisgrenzwert ist daher so festgelegt, dass die Felder höchstens ein Fünfzigstel der Energie transportieren, die nötig wäre, um den Körper um 1 Grad Celsius zu erwärmen. Das bedeutet, dass der Körper selbst bei maximaler Exposition nur minimal erwärmt wird. Die Grenzwerte werden üblicherweise nur zu rund 1 Prozent ausgeschöpft.

Was bedeutet der SAR-Wert beim Handy?

Mobile Endgeräte wie das Smartphone oder ein internetfähiges Tablet fallen nicht unter diese Verordnung. Doch auch hier sind Höchstwerte festgelegt. Sie fallen unter die Produktsicherheit. Der Hersteller muss nachweisen, dass von der Strahlung seiner Geräte keine Gefahren ausgehen. Das tut er durch die Angabe der maximalen Spezifischen Absorptionsrate (SAR). Diese darf bei Kopf und Rumpf maximal 2 Watt pro Kilogramm Körpergewebe betragen, um gesundheitsschädliche Wirkungen auszuschließen. Dass der zulässige SAR-Wert bei der Ganzkörperexposition durch Mobilfunkmasten deutlich geringer ist als der zulässige SAR-Wert bei der Teilkörperexposition durch Mobiltelefone (0,08 Watt pro Kilogramm im Vergleich zu 2 Watt pro Kilogramm), hängt mit der Wärmeverteilung im Körper zusammen. Das Mobiltelefon erwärmt nur ein Körperteil, zum Beispiel den Kopf. Das kann der Körper gut ausgleichen, indem er die Wärme über das Blut im Körper verteilt. Der Mobilfunkmast erwärmt hingegen den ganzen Körper. Dadurch hat der Körper keine Gelegenheit, die Wärme über das Blut zu verteilen. Das Bundesamt für Strahlenschutz erhebt seit 2002 die maximalen SAR-Werte der auf dem deutschen Markt erhältlichen Mobiltelefone für das Telefonieren am Ohr und für das Tragen des Geräts am Körper. Hier geht es zu der SAR-Suche des Bundesamtes für Strahlenschutz.

Ist 5G ein Risiko für die Gesundheit?

Es gibt keinen grundsätzlichen Unterschied zwischen den elektromagnetischen Feldern bisheriger Mobilfunknetze und denen von 5G-Sendeanlagen. Dies gilt auch für die von den Endgeräten erzeugten Felder. Eine spezifische „5G-Strahlung“ gibt es daher nicht. Allerdings ist davon auszugehen, dass bei 5G zukünftig auch höhere Frequenzen verwendet werden. Das Bundesamt für Strahlenschutz sieht hierzu weiteren Forschungsbedarf.

Nach dem derzeitigen Stand der Wissenschaft gehen von elektromagnetischen Feldern unabhängig von der eingesetzten Technologie bei Einhaltung der Grenzwerte keine gesundheitlichen Risiken aus. Die derzeit geltenden Grenzwerte für Hochfrequenzimmissionen sind in ihrer Schutzfunktion – auch mit Blick auf 5G – weiterhin ausreichend.  

Wir nutzen diese Technologie allerdings erst seit einigen Jahrzehnten. Deshalb forschen die beauftragten Institutionen in Deutschland und der EU weiter, um auch die Langzeitwirkungen im Zeitraum von mehreren Jahrzehnten zu erheben. Das gilt hauptsächlich für die Nutzung des Handys beim Telefonieren direkt am Kopf. In der Gesamtbewertung der Studienlage gibt es laut Bundesamt für Strahlenschutz bisher keinen Nachweis negativer Langzeitwirkungen.

Wenn man entgegen der allgemeinen Forschungsergebnisse Bedenken hinsichtlich der Langzeitwirkungen hat, kann man ganz einfach die persönliche Exposition minimieren: Durch den Kauf eines Mobiltelefons mit einem niedrigeren SAR-Wert zum Beispiel oder durch das Telefonieren mit einem Headset kann man die Exposition mit elektromagnetischen Feldern signifikant senken. Weitere Empfehlungen zur Nutzung des Handys finden Sie hier.

Links und weiterführende Informationen

1. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Strahlenschutz konkret: Mobilfunk. [30.05.2023].
2. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Mobilfunk: Informationen rund ums Mobiltelefon, S.3. [30.05.2023].
3. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Strahlung und Strahlenschutz, S.8. [30.05.2023].
4. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Was ist ionisierende Strahlung? [30.05.2023].
5. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Spezifische Absorptionsraten (SAR) von Handys. [30.05.2023].
6. Bundesministerium für Justiz. Sechsundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. [30.05.2023].
7. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Grenzwerte beim Mobilfunk. [30.05.2023].
8. Bundesnetzagentur. Strategische Aspekte zur Verfügbarkeit von Frequenzen für den Breitbandausbau in Deutschland. [30.05.2023].
9. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Tipps für Nutzer*innen von Smartphones und Tablets. [30.05.2023].

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